[发明专利]变通道涡流室式燃烧室

说明书

本发明属于内燃机领域，适用于涡流室式燃烧室使用场合。

涡流室式燃烧室的燃烧是一个由副室到主室逐步扩展的燃烧过程，工质在副室内混合、着火、燃烧后，随着燃烧过程的进展，工质温度、压力急剧升高，已燃或未燃(包括燃烧不充分的)工质以极高的速度经通道喷向主室，与主室中的空气再次混合燃烧，完成燃烧过程。发动机热效率的高低，除燃烧完善与否这一重要因素外，就燃烧过程的组织而言，主要取决于燃烧放热速率、主放热阶段的时间、燃烧持续期等。由于涡流室式燃烧室燃烧过程分副、主室先后两个燃烧阶段，主室的燃烧放热速率、燃烧持续期及主放热阶段，决定性地受到主、副室连接通道的制约，所以严重影响发动机的热效率和经济性。固然通道节流损失在压缩过程中要消耗机械功，在膨胀过程中要消耗工质能量，但更重要的还在于膨胀过程初期对流向主室的工质的节流所导致的主室燃烧过程的滞后。就此而言，加大通道截面是有利的，但由此势必减小流入、流出副室的工质能量，使主、副室燃烧恶化，显然单纯靠加大通道截面是不行的。理想的情况是，在压缩过程开始，通道具有较大的截面，空气由主室流入副室的节流损失尽可能的小，当活塞接近上止点的短暂时间内，通道截面较小，保证空气进入副室必要的流线形和足够的混合能量，使副室工质良好混合燃烧。使涡流室式燃烧室燃烧方式的优点得以充分发挥。而当膨胀过程开始后，通道截面又能迅速扩大，减少工质流出的能量损失，使副室内的工质尽快进入主室，掺与混合燃烧，加快主室的燃烧速率，缩短燃烧持续期，提高热效率。由此产生变通道涡流室式燃烧室的设计思想。例如苏联专利(S.U.909243)公开了一种变通道涡流室式燃烧室，它的缺点是堵头与活塞顶铸成一体，使活塞顶金属分布不均匀，易产生热裂，且不利于加工。此外，要在现有常规涡流室式燃烧室中使用它，其结构差别太大，需更换缸盖与活塞。另外，该发明在副室内的涡流方向与喷油器喷油方向相反，使副室内燃烧粗暴，噪音大。另一先有技术美国专利(U.S.4875445)也公开了一种变通道涡流室式燃烧室，该燃烧室的堵头设置于镶块一侧，依靠一随温度变化而能膨胀/收缩的波纹管，使堵头伸出与缩进而改变通道截面积，此发明的缺点是堵头易被积碳卡在镶块内，由于零件多，可靠性差。

本发明的目的是提供一种能克服上述现有技术缺点的变通道涡流室式燃烧室结构。

为达到上述目的，本发明采用如下三种技术方案。采用的第一种技术方案是(图2、图3、图4)：由主燃烧室1、涡流室7、镶块4、连通主燃烧室与涡流室且具有变斜角的通道5和一个能改变通道5的流通面积的堵头3组成。所述堵头3设量在活塞顶部靠涡流室7的一侧上。堵头3(图2)的形状是一种柱体形结构，中部横截面为矩形，矩形的四个角为圆弧形状；上部为柱体斜切后的一部分，它由两个斜面组成一斜折面，该斜折面与柱体横截面的交角分别为α＝30°—45°，β＝35°—60°；上中部两端面各为与柱体中心线垂直的平面；下部以螺纹结构与活塞联接。该堵头3可分别与单边变斜角镶块通道(图3)或双边变斜角镶块通道(图4)匹配，镶块通道横截面为矩形，矩形的四个角为圆弧形状，斜角α＝30°—45°，β＝35°—60°。

本发明采用的技术方案之二是(图5、图6)：它由主燃烧室1、涡流室7、镶块4、连通主燃烧室与涡流室具有一斜角β′的定斜角的通道5和一个能改变通道5的流通面积的堵头3组成。所述堵头3(图5)设置在活塞顶部靠涡流室7的一侧上。堵头3的形状是一种柱体形结构，中部横截面为矩形，矩形的四个角为圆弧形状，上部为柱体斜切后的一部分，斜切面与柱体横截面的交角为β′＝35°—60°，上中部两端面各为与柱体中心线垂直的平面，下部以螺纹结构与活塞联接。该堵头3与定斜角的镶块通道(图6)匹配，镶块通道横截面为矩形，矩形的四个角为圆弧形状，斜角β′＝35°—60°。