[发明专利]一种柴油机燃烧室

说明书

本发明实施例公开了一种柴油机燃烧室，包括：中心平台、凹坑区、唇口、台阶区和活塞顶；凹坑区的边界曲线一端与中心平台侧面向燃烧室底部延伸的平台侧面母线相衔接，另一端通过向燃烧室顶部延伸的导流线与唇口衔接；唇口通过台阶型的曲面与活塞顶面衔接，在台阶型的曲面上方形成台阶区；导流线与燃烧室径向外侧水平方向形成的夹角是锐角；当活塞处于上止点时，油束线与导流线的接触点到导流线底端起点的连线长度与导流线总长度之比在预设比例范围内。该技术方案通过减少被高温包围的富氧区域面积抑制氮氧化物生成，同时引导混合气向气缸中心运动加速碳烟后期氧化，实现了在保持柴油机热效率不降低的同时，有效降低氮氧化物和碳烟排放的效果。

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，具体涉及一种柴油机燃烧室。

背景技术

目前世界最严的加州重型柴油机排放法规，要求在碳烟排放与国Ⅵ排放法规水平相当的前提下，氮氧化物排放降至国Ⅵ排放法规的十分之一。而降低氮氧化物排放常常需要损失一定的柴油机热效率。此外，氮氧化物与碳烟生成均与缸内油气混合过程、燃烧过程等密切相关，受制于柴油机的燃烧特性，二者同时降低的难度较大，需要对缸内油气混合过程及燃烧过程合理而精确设计方可实现。

现有燃烧室设计均只考虑加速混合速率、增加空气利用率。缸内碳烟常在高温缺氧环境下生成，而氮氧化物在高温富氧状态下生成，现有燃烧室设计可以改善局部缺氧状态，从而降低碳烟生成，同时混合速率加快也有利于加快燃烧速率，获得较高的热效率。

但是，燃烧室内快速的油气混合会导致大量燃油蒸气同时燃烧，缸内温度、压力升高，而柴油机整体采用稀薄燃烧技术，富氧区域面积大，燃烧室又加速缸内的气流运动，会促进高温区与富氧区相互作用，导致氮氧化物生成。现有燃烧室降低氮氧化物的思路集中于进一步加速油气混合速率，通过形成相对均质且稀的混合气，降低最高燃烧温度，从而控制氮氧化物生成。然而，这种思路在重型柴油机中，或在大负荷下等需较大喷油量的条件下难以取得良好的控制氮氧化物的效果。

发明内容

本发明实施例公开一种柴油机燃烧室，实现了在保持柴油机热效率不降低的同时，有效降低氮氧化物和碳烟排放的效果。

第一方面，本发明实施例公开了一种柴油机燃烧室，该燃烧室是以其中心线为对称轴的对称结构，该燃烧室包括中心平台、凹坑区、唇口、台阶区和活塞顶；其中，

所述中心平台位于所述燃烧室的中心；

所述凹坑区呈凹型，所述凹坑区的边界曲线位于燃烧室底部，且呈圆弧状，其一端与所述中心平台侧面向燃烧室底部延伸的平台侧面母线相衔接，另一端通过向燃烧室顶部延伸的导流线与所述唇口衔接；所述导流线为凹坑曲率圆与唇口曲率圆的公切线；

所述唇口位于所述活塞顶的下方，呈圆弧形凸出状；所述唇口通过台阶型的曲面与活塞顶面衔接，在所述台阶型的曲面上方形成所述台阶区；

其中，所述平台侧面母线与燃烧室径向外侧水平方向形成的内侧第一夹角、所述导流线与燃烧室径向外侧水平方向形成的第二夹角，以及所述活塞顶与所述台阶区底部曲线的末端切线在活塞顶上侧形成的第三夹角均是锐角；

所述燃烧室内油束的喷射角度是：从所述燃烧室的喷油孔喷射出的油束与垂直方向的夹角；当活塞处于上止点时，从所述燃烧室的喷油孔喷射出的油束线与导流线的接触点，到导流线底端起点的连线长度与导流线总长度之比在预设比例范围内。

可选的，所述第一夹角的范围为37°～42°。

可选的，所述第二夹角的范围为73°～80°。

可选的，所述第三夹角的范围为73°～85°。

可选的，过所述唇口的曲率圆圆心的水平线与左右两侧导流线分别形成的两个交点之间的距离，与燃烧室两侧开口末端之间的距离的比值范围为：0.74～0.78。