CN101984233A - 带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室。在柴油机缸盖上设有半球形预燃室和镶圈燃烧室，构成涡流式副燃烧室。镶圈燃烧室内的形状为盆型凹坑，凹坑底部设有两个喷孔；半球形预燃室上方设有预热塞孔和喷油器孔。发动机工作中，副燃烧室部分未燃蒸汽与从一级喷孔喷出燃气同时进入主燃烧室，从而使主燃烧室的放热比例增大。气缸工作容积中残留的气体将通过喷油器喷孔喷入副燃烧室，使得从喷油器喷入的油雾更加分散且动量减小。两级喷孔进入主燃烧室实行二次燃烧，使得燃烧非常充分，NOx和PM排放量可明显降低。与相同配置的发动机在相同的试验条件下比较，本发明的燃烧室比普通直喷燃烧室排放的NOx可降低30-50%左右。

Description

带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室

技术领域

本发明属于内燃机结构，具体涉及一种柴油发动机带有二个喷孔预燃的涡流式燃烧室。 

背景技术

由于目前全球环境的日益恶化，促使世界各国对发动机排放要求越来越严格。柴油机虽以其大功率输出的特点而广泛用于大型机动车辆，但是如果油气燃烧不良，柴油发动机所产生的污染将远高于汽油发动机，所以人们对柴油发动机的动力及环保性的要求越来越高，国家也出台了严格的法规限制柴油机的排放。柴油发动机的经济、动力性主要体现于燃烧室的设计。目前柴油发动机燃烧室设计的主要缺陷之一是燃烧不充分，既造成油耗增加，又使得废气排放中NOx和颗粒生成物（PM）的含量过高，排放无法达到国三或更高的标准。本发明的提出可以使有效削减NOx和PM的生成，达到低排放标准。 

发明内容

本发明目的是设计一种使燃料可充分燃烧的带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室。

以下结合附图对本发明的原理与结构进行说明。本发明的结构是在柴油机缸盖上设有半球形预燃室和镶圈燃烧室，构成涡流式副燃烧室。镶圈燃烧室内的形状为盆型凹坑，盆型凹坑底部设有一级喷孔和二级喷孔，半球形预燃室上方设有预热塞孔和喷油器孔。 

抑制NOx的方法主要是：“推迟放热时刻”和“延长放热持续的时间”。其原理是发动机在做功行程中，副燃烧室部分未燃蒸汽与从一级喷孔喷出燃气同时进入主燃烧室，从而使主燃烧室的放热比例增大。通过控制主副燃烧室的放热比，延长持续放热时间，可以有效地抑制NOx的形成。 

抑制PM的方法主要是：“增大过量空气系数”和“改善混合气形成与燃烧”。PM的增加主要是由于一般涡流式燃烧室内喷（油）雾碰到壁上形成过多的沉积所引起的。本装置采用两级喷孔形式增大其涡流室的容积比，发动机在压缩行程中气缸工作容积中残留的气体会通过二级喷孔喷入副燃烧室，使得从喷油器孔喷入的油束喷雾更加分散且动量减小，又由于涡流室内强大的涡流卷吸作用，这既阻止了燃油在壁面上的附着又稀释了浓混合气。同时，一部分预混合的燃气从一级喷孔直接喷入主燃烧室，这样减少了涡流室中混合气的浓度，从而降低了PM的排放。由于涡流式燃烧室发动机冷启动性能不理想，所以增加了预热塞孔，使发动机在低温环境下更易启动。 

本发明的特点及所产生的有益效果是，带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室能有效的降低NOx和PM排放，发动机在运转过程中预燃烧室中未燃的混合气，通过两级喷孔进入主燃烧室实行二次燃烧，由于燃烧的非常充分，所以NOx和PM排放量可明显降低。与相同配置的发动机在相同的试验条件下比较，本发明的燃烧室发动机比普通直喷燃烧室排放的NOx可降低30-50%左右。 

附图说明

图1为本发明预燃室俯视结构图。 

图2为图1的A—A向剖视原理结构图。 

具体实施过程

以下通过以四缸CYQD80-E3、E4型的柴油发动机活塞燃烧室为实施例，对本发明的结构原理做进一步的说明，但本发明所涵盖的内容并不限于下述实施例。

带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室，结构是在柴油机缸盖上设有半球形预燃室1和镶圈燃烧室2，构成涡流式副燃烧室3，镶圈燃烧室内的形状为盆型凹坑4，盆型凹坑底部设有一级喷孔5和二级喷孔6，半球形预燃室1上方设有预热塞孔7和喷油器孔8。半球形预燃室1的半径R1为16mm，预热塞孔7中心线与7半球形预燃室垂直中心线的夹角θ=35°；喷油器孔8中心线与所述半球形预燃室垂直中心线的夹角γ=5°。镶圈燃烧室2为圆柱体，一级喷孔5和二级喷孔6均为圆柱形斜孔。一级喷孔5中心线与镶圈燃烧室2下底水平面夹角α=38°。一级喷孔5高度L=16.5mm；一级喷孔5直径W=7mm。二级喷孔6中心线与镶圈燃烧室2下底水平面夹角β=13°，二级喷孔直径Φ为1.5mm。一级喷孔5斜孔的上端面右侧半周与盆型凹坑相交处过渡段的弧长R2=1mm；一级喷孔5斜孔的下端面左侧半周与盆型凹坑4相交处过渡段的弧长R3=0.4mm。 

发动机运行时，新鲜空气通过进气门进入气缸；曲轴带动活塞由下止点移到上止点时，进、排气门均关闭。随着活塞上行气缸容积减小，气缸内气体通过二级喷孔进入副燃烧室；当活塞运行至上止点时，喷油器孔开始喷油，形成油雾，并且通过一级喷孔喷入主燃烧室。油雾通过一级喷孔喷入主燃烧室，又有部分未燃蒸汽通过二级喷孔从主燃烧室进入副燃烧室，这样一、二级喷孔的两股气流按着一定次序形成涡流。活塞运动至上止点时混合气开始燃烧。由于两级喷孔的作用，使油雾燃烧非常充分，NOx和PM排放量可明显降低。 

Claims (4)

1.带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室，其特征是在柴油机缸盖上设有半球形预燃室（1）和镶圈燃烧室（2）构成涡流式副燃烧室（3），镶圈燃烧室内的形状为盆型凹坑（4），盆型凹坑底部设有一级喷孔（5）和二级喷孔（6），半球形预燃室（1）上方设有预热塞孔（7）和喷油器孔（8）。

2.按照权利要求1所述的带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室，其特征是所述半球形预燃室（1）的半径R1为16mm，所述预热塞孔（7）中心线与所述半球形预燃室（1）垂直中心线的夹角θ=32~35°，所述喷油器孔（8）中心线与所述半球形预燃室（1）垂直中心线的夹角γ=5~8°。

3.按照权利要求1所述的带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室，其特征是所述镶圈燃烧室（2）为圆柱体，所述一级喷孔（5）和二级喷孔（6）均为圆柱形斜孔，所述一级喷孔（5）中心线与所述镶圈燃烧室（2）下底水平面夹角α=38°~42°，一级喷孔（5）高度L=16~16.5mm，一级喷孔（5）直径W=7~8mm；所述二级喷孔（6）中心线与所述镶圈燃烧室（2）下底水平面夹角β=10°~15°，二级喷孔直径Φ为1.5mm。

4.按照权利要求1或3所述的带有二级喷孔预燃的涡流式副燃烧室，其特征是所述一级喷孔（5）斜孔的上端面右侧半周与所述盆型凹坑（4）相交处过渡段的弧长R2 = 0.1-1mm；所述一级喷孔（5）斜孔的下端面左侧半周与所述盆型凹坑（4）相交处过渡段的弧长R3 = 0.2-0.5mm。

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