[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，应用于燃气发动机，包括位于活塞顶部的活塞上顶面以及相对活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，燃烧室凹坑内的周向侧壁设有两个向燃烧室凹坑内侧凸出的导流凸出部，两个导流凸出部分别位于两个进气门的下方，导流凸出部的上端面与活塞上顶面相接且下端与燃烧室凹坑的底面相接，燃烧室凹坑包括位于排气门下方的第一导流坑以及位于两个导流凸出部之间的第二导流坑，第一导流坑与第二导流坑连通，导流凸出部的侧表面形成第一导流坑与第二导流坑之间的圆滑过渡面。本方案能够在压缩过程中增强滚流强度，并在压缩末期使滚流剧烈破碎成湍流，从而加快火焰传播速度，提升湍动能和热效率。本发明还公开了一种燃气发动机。

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，燃气发动机一般是在柴油发动机的基础上改造而成的。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的目标。而气体机多为预混燃烧，对涡流强度要求不高，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度流动，那么，在压缩末期，火花塞附近的气体流速偏低，纵向流速也偏低，涡流便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多采用直口型的浅盆形结构，如图1所示，同时，现有的气体机的进气道多为旋流气道，因此，在进气过程中容易形成较强的绕气缸中心轴线旋转的涡流运动。由于存在大尺度涡流，会影响火焰发展形态，导致循环变动较高。气缸内压缩末期的挤流运动（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），使得火焰横向传播速度较快，但是燃烧室01内火焰的纵向传播速度慢，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方向，纵向是指沿气缸轴向方向。另外，活塞顶上沿区域04以及排气门侧附近区域的火焰燃烧速度较慢，冷却较差，导致爆震风险较高，对点火稳定性造成不利影响。

发动机气缸内一般存在三种气流流动形式：涡流、滚流和挤流，其中，滚流是指气体绕与气缸中心轴线垂直的方向的旋流运动；挤流是指在压缩冲程末期，活塞将位于气缸边缘附近的气体挤入燃烧室内部而形成的向心气流运动。通过在进气过程增强滚流运动可以使得气流在压缩冲程末期快速形成小尺度湍流，进而加快火焰传播速度。为了改善气体机的燃烧特性，现有技术通过改造气缸盖的进气道结构来产生相应弱滚流，然而，由于其仍沿用柴油机的燃烧室结构，气门杆无法倾斜，故无法实现类似于汽油机的蓬顶型燃烧室，且其与弱滚流气道配合的活塞仍为传统的直口型活塞，因此，现有技术中无法进一步提高滚流强度，最终导致燃气发动机的热效率较低。

因此，如何进一步改善燃气发动机的燃烧特性，提高燃气发动机的热效率，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，该燃烧室可以增强燃气发动机气缸内的滚流强度，加快火焰传播速度，提高湍动能，从而改善燃气发动机燃烧特性，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，用于燃气发动机，包括位于活塞顶部的活塞上顶面以及相对所述活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑内的周向侧壁设有两个向所述燃烧室凹坑内侧凸出的导流凸出部，两个所述导流凸出部分别位于两个进气门的下方，所述导流凸出部的上端面与所述活塞上顶面相接且下端与所述燃烧室凹坑的底面相接，所述燃烧室凹坑包括位于排气门下方的第一导流坑以及位于两个所述导流凸出部之间的第二导流坑，所述第一导流坑与所述第二导流坑连通，所述导流凸出部的侧表面形成所述第一导流坑与所述第二导流坑之间的圆滑过渡面。