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1、(10)申请公布号 CN 102251845 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102251845 A *CN102251845A* (21)申请号 201110171212.2 (22)申请日 2011.06.23 F02B 23/08(2006.01) F02F 3/24(2006.01) (71)申请人 常州常发动力机械有限公司 地址 213176 江苏省常州市武进区南门常发 工业园 (72)发明人 谢志富 钟平 (74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 张建纲 (54) 发明名称 一种涡流式柴油机的燃烧系统 (57) 摘要 本发明公。
2、开了一种涡流式柴油机的燃烧系 统， 其包括主燃烧室和涡流室， 主燃烧室位于所述 气缸盖与活塞顶面之间， 涡流室的镶块设有连通 涡流室与主燃烧室的涡流通道， 涡流通道在垂直 于气体流通方向上的截面在接近涡流室中心的一 侧为直线， 接近涡流室壁的一侧为弧线， 所述直线 侧与所述弧线侧通过外拱的圆弧线平滑过渡， 涡 流通道在气体流通方向上的截面面积不变 , 所述 截面的长宽比D/C为2.75-2.85。 该燃烧系统的涡 流室的结构形式使得整个涡流室里的涡流强度比 较均匀， 喷油器喷出的油有充分的时间跟涡流气 体混合， 获得更加均匀的混合气， 提高燃烧效率， 提高经济性， 降低排放， 降低开启压力， 。
3、也提高了 喷油器的可靠性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 CN 102251849 A1/1 页 2 1. 一种涡流式柴油机的燃烧系统， 其包括主燃烧室和涡流室， 所述涡流室设置于气缸 盖 （1） 上， 所述涡流室的下部腔室设置一镶块 （4） ， 所述镶块 （4） 上设有凹槽， 所述凹槽同所 述涡流室的上部腔室 (2) 形成一整体的涡流腔室， 所述镶块 （4） 的下端面同气缸盖 （1） 的下 端面平齐， 所述涡流腔室同喷油孔 （7） 相连通 ； 所述主燃烧室设置于活塞 （6） 与气缸盖 （1。
4、） 之间， 所述镶块 （4） 上设有连通所述涡流腔室与主燃烧室的涡流通道 （3） ， 其特征在于 ： 所述涡流通道 （3） 在垂直于气体流通方向上的横截面在接近所述涡流室中心的一侧为 直线， 接近所述涡流室壁的一侧为弧线， 所述直线侧与所述弧线侧通过外拱的圆弧线平滑 过渡， 所述涡流通道 (3) 在气体流通方向上的截面面积不变 , 所述截面的长宽比 （D/C） 为 2.75-2.85。 2. 根据权利要求 1 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述涡流通道 （3） 的过流截面积与活塞的截面积之比为 1%-1.5%， 所述涡流通道 (3) 同 气缸盖的下端面所形成的夹角 （） 为 。
5、35 -45。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述涡流腔室的容积占主燃烧室和涡流腔室总容积的 53-58%。 4. 根据权利要求 3 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述涡流室的上部腔室 （2） 为半球形。 5. 根据权利要求 3 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述镶块 （4） 凹槽呈倒圆台形， 其锥角 （） 为 30 -40。 6. 根据权利要求 1 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述活塞 （6） 的顶面上设有活塞导流槽 （61） ， 所述活塞导流槽 （61） 的宽度 （P） 与涡流 通道 。
6、（3） 长度 （D） 相同， 深度尺寸 （h） 为 1.8-2.2mm， 导流圆弧半径 （R） 为 20-25mm， 所述活 塞导流槽的中线与活塞的轴线所形成的夹角 为 20 -25。 7. 根据权利要求 5 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述喷油孔 （7） 的中心线与所述涡流腔室的轴线所形成的夹角 （） 为 23 -27。 8. 根据权利要求 5 所述的涡流式柴油机的燃烧系统， 其特征在于 ： 所述涡流室的上部腔室还连通有电热塞 （6） ， 所述电热塞 （6） 的轴线距所述涡流室轴 线距离 （B） 为 10-12mm。 权 利 要 求 书 CN 102251845 A CN。
7、 102251849 A1/4 页 3 一种涡流式柴油机的燃烧系统 技术领域 0001 本发明属于柴油机零部件设计制造领域， 特别涉及一种涡流式柴油机的燃烧系 统。 背景技术 0002 涡流室式柴油机， 相对于直喷机具有工作柔和、 低噪音和低排放等优点。 但经济性 和冷起动性能不如直喷式柴油机， 常规涡流机的涡流室容积占总燃烧室容积的 60% 以上， 这样散热面积较大， 热量损失较大， 而且为了获得较大涡流， 涡流通道截面积与缸体截面积 之比都较小， 约为 0.7% 0.8， 狭窄的涡流通道造成了极大流动损失， 现在的小缸径柴油 机受涡流室空间限制， 较少使用电热塞， 冷起动不理想。 0003。
8、 为解决上述问题， 中国专利 CN 201083150Y 公开了一种具有低排放性能涡流燃 烧室的柴油机。其将涡流室镶块内壁的凹腔设计成具有平底的倒锥形， 并将涡流室与主 燃烧室的连接通道在镶块外壁上的几何中心与镶块凹腔的回转轴线之间的距离定为 H = 4-6mm， 连接通道的轴芯线与镶块凹腔的回转轴线相交成夹角 400-500。解决现有柴油机由 于涡流室内的涡流强度不强、 油气混合不均匀， 喷入涡流室的燃料不能完全燃烧所造成的 柴油机的动力性、 经济性和排放性能不理想的问题。但是， 该涡流室的通道截面形状为腰 形， 其为对称形状， 就使得靠近涡流室壁的区域1和靠近涡流室中心的区域2的气体流量基。
9、 本相等， 这样就造成区域 1 的涡流速度慢， 而区域 2 的涡流速度快， 而且常规轴针式喷油器 的开启压力为 13-15MPa， 高速喷出来的油束在穿越区域 1 时间极短， 造成区域 1 的油量很 少， 大部分油在区域 2 强涡流的作用下与区域 2 里的空气混合， 所以区域 1 里成了稀油区， 而区域 2 里成了富油区， 油气混合不均匀， 不能完全充分燃烧， 柴油机的经济性和排放性能 下降。 0004 为解决上述技术问题， 中国专利CN8645755 A公开一种柴油机涡流燃烧室镶块， 其 特点是改进了涡流燃烧室原有连接通道的结构形式。连接通道做成长度方向从上至下渐 扩， 截面成弧形， 使进入。
10、涡流室的气流几乎同时到达涡流室的壁面， 在平行的平面内产生有 组织的主涡流， 膨胀过程中燃气沿渐扩的连接通道喷出， 至主燃烧室后， 基本沿凹坑柱面流 动， 从而提高了空气利用率， 降低了燃油损耗， 改善了主燃烧室燃烧状况。 但是， 这种截面形 状的连接通道存在两个缺点 :1. 它虽然改善了靠近涡流室壁的涡流强度， 但却使得涡流室 中心涡流强度减弱了， 燃油和气体混合效果不能达到最佳 ;2. 渐扩形状虽然减少了做功冲 程的流动损失， 但在压缩冲程， 气流通过通道时就加大了损失。 发明内容 0005 为此， 本发明所要解决的技术问题在于提供一种低排放性能的涡流式柴油机的燃 烧系统。 0006 为解。
11、决上述技术问题， 本发明的涡流式柴油机的燃烧系统， 其包括主燃烧室和涡 流室， 所述涡流室设置于气缸盖上， 所述涡流室的下部腔室设置一镶块， 所述镶块上设有凹 说 明 书 CN 102251845 A CN 102251849 A2/4 页 4 槽， 所述凹槽同所述涡流室的上部腔室形成一整体的涡流腔室， 所述镶块的下端面同气缸 盖的下端面平齐， 所述涡流腔室同喷油孔相连通 ； 所述主燃烧室设置于活塞与气缸盖之间， 所述镶块上设有连通所述涡流腔室与主燃烧室的涡流通道， 所述涡流通道在垂直于气体流 通方向上的截面形状为 ： 在接近所述涡流室中心的一侧为直线， 接近所述涡流室壁的一侧 为弧线， 所述。
12、直线侧与所述弧线侧通过外拱的圆弧线平滑过渡， 所述涡流通道在气体流通 方向上的截面面积不变 , 所述截面的长宽比 D/C 为 2.75-2.85。 0007 所述涡流通道的过流截面积与活塞的截面积之比为 1%-1.5%， 所述涡流通道同气 缸盖的下端面所形成的夹角 为 35 -45。 0008 所述涡流腔室的容积占主燃烧室和涡流腔室总容积的 53-58%。 0009 所述涡流室的上部腔室为半球形。 0010 所述镶块凹槽呈倒圆台形， 其锥角 为 30 -40。 0011 所述活塞的顶面上设有活塞导流槽， 所述活塞导流槽的宽度 P 与涡流通道长度 D 相同， 深度尺寸 h 为 1.8-2.2mm。
13、， 导流圆弧半径 R 为 20-25mm， 所述活塞导流槽的中线与活塞 的轴线所形成的夹角 为 20 -25。 0012 所述喷油孔的中心线与所述涡流腔室的轴线所形成的夹角 为 23 -27。 0013 所述涡流室的上部腔室还连通有电热塞， 所述电热塞的轴线距所述涡流室轴线距 离 B 为 10-12mm。 0014 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点 ： （1） 本发明的的涡流通道在垂直于气体流通方向上的截面形状为 ： 在接近所述涡流室 中心的一侧为直线， 接近所述涡流室壁的一侧为弧线， 所述直线侧与所述弧线侧通过外拱 的圆弧线平滑过渡， 所述截面的长宽比D/C为2.75-2.85。。
14、 所述涡流通道在气体流通方向上 的截面面积不变。 这种结构的涡流通道使得靠近涡流室壁的区域的空气量适当大于靠近涡 流室中心的区域的空气， 这样可以使得整个涡流室里的涡流强度比较均匀， 喷油器喷出的 油束有充分的时间跟涡流气体混合， 获得更加均匀的混合气， 提高燃烧效率， 提高经济性， 降低排放， 降低开启压力， 也提高了喷油器的可靠性。 0015 （2） 本发明将涡流室容积适当减小， 使其占总燃烧室比降为 53%-58%， 这样减少了 散热损失， 涡流通道截面积与缸体截面积之比由常规的0.7%0.8提升到1%-1.5%， 在活 塞顶设置导流槽， 使得气体流动更加平顺， 大大减小了流动损失， 也。
15、改善了起动性能 ； 涡流 通道截面积的提高， 使得涡流速度降低了， 通过加大涡流通道截面长、 宽比， 使得涡流室中 涡流强度增强， 涡流室死角处气流利用率提高， 从而抵消因加大通道截面积带来的负面影 响。 附图说明 0016 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解， 下面根据本发明的具体实施例并结合 附图， 对本发明作进一步详细的说明， 其中 图 1 是本发明的涡流式柴油机的燃烧系统 ； 图 2 是涡流室的结构示意图 ； 图 3 是镶块结构示意图 ； 图 4 是图 3 的 A 向视图 ； 说 明 书 CN 102251845 A CN 102251849 A3/4 页 5 图 5 是活塞导流槽的。
16、结构示意图 图 6 是图 5 的 E-E 向视图 ； 图 7 是图 5 的 C-C 向视图。 0017 图中附图标记表示为 ： 1- 气缸盖 2- 上部腔室 3- 涡流通道 4- 镶块 5- 起动孔 6- 活塞 7- 喷油孔 8- 喷油器 9- 导电板 10- 电热塞 61- 活塞导流槽。 具体实施方式 0018 图 1 所示为一种涡流式柴油机的燃烧系统， 其包括主燃烧室和涡流室 ： 所述涡流室如图 2 所示， 其由气缸盖 1 内壁形成的上部腔室 2 以及具有一个凹槽的底 部镶块 4 围成， 本实施例所述上部腔室 2 为半球形。所述上部腔室 2 与喷油孔 7 相通， 所 述喷油孔内连接有轴针式。
17、单孔喷油器 8， 所述喷油孔 7 与所述涡流室的轴线的夹角 为 23-27。 所述涡流室上部还连通有电热塞10， 多缸电热塞10通过导电板9连接在一起。 所述电热塞 10 轴线距所述涡流室轴线距离 B 为 10-12mm。所述镶块 4 内壁为倒圆台形， 其 锥角 为 30 -40， 如图 3 所示。所述镶块 4 的下端面同气缸盖 1 的下端面平齐。涡流 室里加装电热塞 10， 在起动时给混合气预热， 可以明显改善冷起动性能。 0019 所述主燃烧室位于所述主燃烧室设置于活塞 6 与气缸盖 1 之间之间， 所述镶块 4 设有连通所述涡流室与所述主燃烧室的涡流通道 3 和起动孔 5， 所述涡流通道。
18、 3 垂直于气 体流通方向上的截面在接近所述涡流室中心的一侧为直线， 接近所述涡流室壁的一侧为弧 线， 所述直线侧与所述弧线侧通过外拱的圆弧线平滑过渡， 如图 4 所示。所述涡流通道 3 截 面积与活塞截面积之比为 1%-1.5%， 截面长宽比 D/C 为 2.75-2.85。所述涡流通道同气缸 盖 1 的下端面所形成的夹角 为 35 -45。涡流通道截面积的提高使得涡流速度降低 了， 通过加大涡流通道截面长、 宽比， 使得涡流室中涡流强度增强， 涡流室死角处气流利用 率提高， 从而抵消因加大通道截面积带来的负面影响。我们通过将喷油器开启压力降低至 10-11MPa, 涡流通道 3 的形状改为。
19、弓形， 弓身方向朝着涡流室壁远离涡流室中心， 所述截 面的长宽比 D/C 为 2.75-2.85， 使得靠近涡流室壁的区域里空气量适当大于靠近涡流室中 心的区域里的空气， 这样可以使得整个涡流室里的涡流强度比较均匀， 喷油器喷出的油束 有充分的时间跟涡流气体混合， 获得更加均匀的混合气， 提高燃烧效率， 提高经济性， 降低 排放， 降低开启压力， 也提高了喷油器的可靠性。 0020 所述涡流通道在气体流通方向上的截面面积不变。 使得该燃烧系统在做功冲程和 压缩冲程中气流通过通道的流动量基本一致， 气体的流动损失小。 0021 所述涡流室的容积占主燃烧室和涡流室总容积的 53-58%， 其相对现。
20、有大部分柴油 机燃烧系统来说， 涡流室的比例降低， 即减少了散热损失。 0022 所述活塞 6 顶面上设有活塞导流槽 61， 如图 5 所示。所述活塞导流槽 61 的宽度 P 与涡流通道 3 长度 D 相同， 如图 6 所示。深度尺寸 h 为 1.8-2.2mm， 导流圆弧半径 R 为 20-25mm。如图 7 所示。所述活塞导流槽中心与活塞中心夹角 为 20 -25， 导流槽 61 使得气体流动更加平顺， 大大减小了流动损失， 也改善了起动性能。 0023 显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例， 而并非对实施方式的限定。 对 于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以。
21、做出其它不同形式的变化或 说 明 书 CN 102251845 A CN 102251849 A4/4 页 6 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 说 明 书 CN 102251845 A CN 102251849 A1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102251845 A CN 102251849 A2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102251845 A CN 102251849 A3/5 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102251845 A CN 102251849 A4/5 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102251845 A CN 102251849 A5/5 页 11 图 7 说 明 书 附 图 CN 102251845 A 。