[发明专利]一种柴油机燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效低排放的柴油机燃烧室。

背景技术

传统柴油机ω形燃烧室始终存在着油耗和NOx的矛盾关系，两者很难同时降低。面对未来越来越严格的排放法规，解决这种矛盾关系变得越来越紧迫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够同时降低油耗和NOx及碳烟排放的柴油机燃烧室，通过燃烧室结构设计实现柴油机燃烧各个阶段的单独控制，从而合理控制混合及放热速率来达到高效低排放的目的。

本发明的技术方案是，结合附图：

一种柴油机燃烧室，包括唇口区1、与唇口区相接且向燃烧室内部延伸的燃油撞壁导流区2以及与燃油撞壁导流区2相接且向燃烧室内部凸起的凸台节流区3。唇口区1采用双唇口结构，能够更加合理利用燃烧室凹坑内外部空气，降低因高温区集中分布导致的NOx生成量。燃油撞壁导流区2的缩口直径D2＝0.56～0.68D，凹坑直径D3＝0.59～0.72D，其中D为柴油机缸径，且凹坑缩口率D2/D3＝0.94～0.96，其具有较小的缩口直径和较大的凹坑直径以形成较明显的缩口特征，能够在抑制前期燃烧放热的同时加强凹坑内部油气混合，加快中期燃烧放热速率，从而保证整个燃烧的高效性。凸台节流区3由中心凸台4和节流脊5组成，中心凸台4的斜边与燃油撞壁导流区2的凹坑底部过渡处倒角形成节流脊5，该结构能够抑制后期燃烧速度，降低燃烧后期NOx生成速率，同时减少燃烧室内的无效容积，提高压缩比。

进一步地，所述唇口区中唇口直径D1＝0.66～0.81D，唇口高度H1＝0.027～0.033D，唇口倾角α1＝8～12°，其中D为柴油机缸径。

进一步地，所述燃油撞壁导流区中凹坑深度H2＝0.15～0.18D，其中D为柴油机缸径。

进一步地，所述凸台节流区的中心凸台的高度H3＝0.045～0.055D，顶角α2＝145～155°；节流脊5的倒角半径R＝0.046～0.056D，其中D为柴油机缸径。

本发明通过燃烧室结构设计实现柴油机燃烧各个阶段的单独控制，降低前期燃烧速率以抑制前期NOx的生成，加快中期燃烧速率以保证整个燃烧过程的高效性，降低后期燃烧速率从而抑制后期NOx生成，最终实现保证高效燃烧的基础上降低NOx和碳烟排放量的目的。

附图说明

图1为本发明的柴油机燃烧室结构示意图。

图2为本发明的柴油机燃烧室结构示意图。

具体实施方案

以下结合附图和实施例详细介绍本发明的技术方案：

一种柴油机燃烧室，燃烧室形状如图1所示，包括唇口区1、与唇口区相接且向燃烧室内部延伸的燃油撞壁导流区2以及与燃油撞壁导流区2相接且向燃烧室内部凸起的凸台节流区3。凸台节流区3由中心凸台4和节流脊5组成，中心凸台4的斜边与燃油撞壁导流区2的凹坑底部过渡处倒角形成节流脊5。

如图2所示，唇口区1采用双唇口结构，唇口直径D1＝0.66～0.81D，唇口高度H1＝0.027～0.033D，唇口倾角α1＝8～12°。在燃油撞壁导流区2中，缩口直径D2＝0.56～0.68D，凹坑直径D3＝0.59～0.72D，且凹坑缩口率D2/D3＝0.94～0.96，凹坑深度H2＝0.15～0.18D。在凸台节流区3处，中心凸台4的高度H3＝0.045～0.055D，顶角α2＝145～155°，节流脊5处的倒角半径R＝0.046～0.056D，其中D为柴油机缸径。

唇口区1采用双唇口结构，能够更加合理利用燃烧室凹坑内外部空气，降低因高温区集中分布导致的NOx生成量。燃油撞壁导流区2具有较小的缩口直径和较大的凹坑直径以形成较明显的缩口特征，能够在抑制前期燃烧放热的同时加强凹坑内部油气混合，加快中期燃烧放热速率，从而保证整个燃烧的高效性。中心凸台4的斜边与凹坑底部过渡处倒角形成节流脊5，该结构能够抑制后期燃烧速度，降低燃烧后期NOx生成速率，同时减少燃烧室内的无效容积，提高压缩比。最终，该燃烧室达到高效低排放的效果。

实施例1

如图2所示，柴油机燃烧室D1＝72mm，H1＝2.94mm，α1＝10°，D2＝61mm，D3＝64mm，H2＝16.5mm，H3＝5mm，α2＝150°，R＝5mm。

该设计方案经过流体动力学计算，与原机燃烧室相比，相同油耗下，A100工况NOx降低11％，碳烟降低75％。