[发明专利]一种燃烧室与一种燃气发动机

说明书

本发明公开了一种燃烧室，包括位于活塞的顶部并相对活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，燃烧室凹坑包括依次布置的气流导向坑和气流抛射坑，气流导向坑的底面为滚流引导面，气流抛射坑的底面为滚流生成面，滚流引导面由燃烧室凹坑的一侧上沿逐渐向下延伸并与滚流生成面圆滑过渡连接，滚流生成面为由滚流引导面的下端至燃烧室凹坑的另一侧上沿圆滑过渡的内凹的曲面。本发明利用非对称的燃烧室凹坑结构，使混合气在燃烧室内翻滚运动并形成滚流，从而提升了火花塞附件的湍动能，加快了火焰横向和纵向的传播速度，改善燃气燃烧特性，提高燃气发动机的热效率。本发明还公开了一种包括上述燃烧室的燃气发动机。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种燃烧室与一种燃气发动机。

背景技术

目前，天然气发动机一般在柴油发动机基础上进行改造。对柴油机而言，旋流气道产生的涡流在一定程度上有助于油束与空气混合，从而实现高效率燃烧以及低污染物排放。而气体机多为预混燃烧，燃料在进气过程已经与空气混合，火花塞点火生成火核之后，理想状态是在燃烧过程中缸内存在较高的湍动能。湍动能的提升会加快火焰传播速度，这对于改善气体机燃烧过程，降低循环变动意义重大。如果气体机中继续存在涡流这种大尺寸流动，在压缩末期，火花塞附近流速偏低，纵向流速也偏低，涡流无法破碎成小尺度湍流，进而无法提升湍动能。

现有气体机的活塞一般在柴油机的活塞的基础上改造而成，活塞的燃烧室01多采用浅盆形结构，如图1所示。同时，现有的进气道多为旋流气道，在进气过程中形成较强的绕气缸中心轴线的涡流运动。由于存在大尺度涡流，可以近似为刚体圆周运动，确保缸内湍动能维持在较高水平，但是大尺度流动会影响火焰发展形态，循环变动高。挤流是指活塞表面的某一部分和气缸盖彼此靠近时产生的纵向和横向气流运动。得益于压缩末期的挤流运动，火焰横向传播速度较快，但是燃烧室01内的火焰纵向传播速度慢，不利于气体燃料的预混燃烧，如图1所示，位于火花塞03附近的矩形虚线框区域为火焰传播低速区02，本文中所述的横向是指沿气缸径向，纵向是指沿气缸轴向。另外，活塞顶上沿区域04冷却差，是爆震风险高的区域。在高速高负荷区域，挤流有可能会吹灭火核，对点火稳定性造成不利影响。

另外，由柴油机改造的气体机，中间进气方式和铸造偏差会导致涡流比一致性差，进而导致各缸进气一致性差。而在气门杆无法倾斜的前提下，尽管可以对进气道进行改进，使气缸内产生大尺度的弱滚流运动，然而，由于无法做到类似汽油机的蓬顶型燃烧室，所以，气缸内的滚流强度偏低，不利于气体燃料的预混燃烧。

因此，如何进一步改善燃气燃烧特性、提高气体机的热效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃烧室，该燃烧室可以使燃气混合气在燃烧室内翻滚运动形成滚流，加快火焰传播速度，提高湍动能，从而改善燃气燃烧特性，提高燃气发动机的热效率。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述燃烧室的燃气发动机。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种燃烧室，包括位于活塞的顶部并相对活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑包括依次布置的气流导向坑和气流抛射坑，当所述燃烧室的进气道为倾斜型进气道时，所述气流导向坑和所述气流抛射坑由排气门至进气门方向依次布置；当所述燃烧室的进气道为垂直型进气道时，所述气流抛射坑和所述气流导向坑由所述排气门至所述进气门方向依次布置；

所述气流导向坑的底面为滚流引导面，所述气流抛射坑的底面为滚流生成面，所述滚流引导面由所述燃烧室凹坑的一侧上沿逐渐向下延伸并与所述滚流生成面圆滑过渡连接，所述滚流生成面为由所述滚流引导面的下端至所述燃烧室凹坑的另一侧上沿圆滑过渡的内凹的曲面。