CN205638717U - 柴油机活塞燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种柴油机活塞燃烧室，包括设置在活塞顶部且横截面为ω型的凹坑，所述ω型凹坑的开口端处设有沿所述活塞轴向延伸的圆锥形喉口，所述圆锥形喉口的小端与所述ω型凹坑的开口端相接，所述圆锥形喉口的大端开口处设有环形凹槽，所述环形凹槽从与所述圆锥形喉口的大端开口相接处延伸至所述活塞的顶平面。本实用新型的有益效果：可降低机油老化风险，发动机低速烟度低、耗油低。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机燃烧室技术领域，尤其涉及一种柴油机活塞燃烧室。
背景技术
通常小排量柴油机的国四排放技术路线为共轨+外部EGR+DOC+POC，燃烧室形式为缩口ω型，如图2中所示为一个有着缩口ω型燃烧室的活塞的轴向切面，中间的非阴影部分绕燃烧室的轴向旋转一周所形成的空腔容积即为该活塞的燃烧室凹坑。燃烧室凹坑下部分截面为类似于字母ω的凹坑，ω型凹坑1的最大直径为D，ω型凹坑1的上方有一直径为d，高度为h的缩口，缩口与活塞顶面有一半径为R的过渡圆角。
目前小排量柴油机使用的SCR技术路线开发处于起步阶段，暂时还没有适合小型机SCR路线的燃烧室，如将上述EGR路线中的ω型燃烧室应用到SCR路线上，会有以下缺点：
1、由于SCR路线需要的喷油提前角比EGR路线早，特别是低速时喷油较早，较多的燃油喷到燃烧室凹坑内部，压缩余隙内的空气得不到有效的利用，凹坑内部混合气过浓，造成烟度排放较大。
2、SCR路线需要的涡流比较小，对油束的吹偏作用减弱，油束贯穿距离增加，在缸套附近形成的混合气增多，机油老化的风险加大。
3、现有小型机燃烧室大多是垂直的喉口，在做功冲程中，垂直的喉口不利于可燃混合气的发展。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种低速烟度低、耗油低以及机油老化速度慢的柴油机活塞燃烧室。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种柴油机活塞燃烧室，包括设置在活塞顶部且横截面为ω型的凹坑，所述ω型凹坑的开口端处设有沿所述活塞轴向延伸的圆锥形喉口，所述圆锥形喉口的小端与所述ω型凹坑的开口端相接，所述圆锥形喉口的大端开口处设有环形凹槽，所述环形凹槽从与所述圆锥形喉口的大端开口相接处延伸至所述活塞的顶平面。
作为一种改进，所述环形凹槽从所述活塞顶面至与所述圆锥形喉口大端相接处的开口直径逐渐缩小。
作为一种改进，所述环形凹槽的大端开口直径d1为27mm-30mm，所述环形凹槽的小端开口的内壁轮廓线与活塞顶面的夹角γ为15度-30度；
所述圆锥形喉口母线与活塞顶平面之间的夹角β为60度-80度，所述圆锥形喉口大端至小端之间的高度h2为2mm-4mm，所述圆锥形喉口小端的直径d2为23mm-26mm；
所述ω型凹坑1的外径D为25mm-28mm，ω型凹坑1的底部凹面圆弧11的半径R为5mm-7mm，ω型凹坑中心圆锥凸台的顶面宽度d3为3mm-5mm，所述ω型凹坑中心圆锥凸台母线的夹角α＝120度-140度，所述ω型凹坑中心圆锥凸台顶面与活塞顶平面的距离h1为5mm-7mm，所述ω型凹坑底部与活塞顶平面的距离H为14mm-17mm。
采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
由于柴油机活塞燃烧室，包括设置在活塞顶部且横截面为ω型的凹坑，所述ω型凹坑的开口端处设有沿所述活塞轴向延伸的圆锥形喉口，所述圆锥形喉口的小端与所述ω型凹坑的开口端相接，所述圆锥形喉口的大端开口处设有环形凹槽，所述环形凹槽从与所述圆锥形喉口的大端开口相接处延伸至所述活塞的顶平面。相比传统的ω型燃烧室而言，增加的圆锥形的喉口，在低速时，喷油提前角较靠前，油束喷射到倾斜的喉口处，油束在喉口、气流、原有运动惯 性的作用下分为两部分，一部分向下运动进入ω型凹坑内部，一部分进入活塞顶部的空间，利用倾斜喉口的这种分流作用改善了传统的ω型燃烧室在喷油较早时，可燃混合气过多的进入凹坑内部，造成混合气过浓，而活塞顶部空间的混合气又得不到有效利用的弊端。又由于倾斜的圆锥形喉口可以起到导流作用，在气缸斜上方区域由于距离燃烧室较远，可燃混合气往往难以到达此处，造成大量的新鲜空气得不到有效的利用，在做功冲程中，倾斜的喉口有利于可燃混合气向气缸斜上方空间扩散，促进了此处空气的利用。
由于环形凹槽的设置，可以对混合气的流动起到很好的引导作用，特别是在喷油结束时刻较晚的高速大负荷工况，较传统的缩口ω型燃烧室而言，在喷油后期，燃油喷在喉口与活塞顶交汇处，形成可燃混合气，在惯性作用下，一部分可燃混合气会沿着活塞顶面纵向运动到气缸套附近，造成大量混合气在靠近缸套附近燃烧，而这种燃烧是造成机油含碳量增加的主因，因此，传统的缩口ω燃烧室机油老化的风险较大。而环形凹槽的结构可以将可燃混合气的运动方向由径向改为斜上方，使得可燃混合气得燃烧位置远离缸套处，这样就减小了机油老化的风险，同时也减小了传热损失，降低了油耗。利用十三工况试验表明使用本实用新型的燃烧室能够满足国五排放，低速烟度大幅降低，油耗也有所降低。机油老化试验表明机油含碳量较低，机油老化风险较低。
由于环形凹槽从所述活塞顶面至与所述圆锥形喉口相接处的开口直径逐渐缩小。采用该环形凹槽的设计结构，可以进一步更好地引导可燃混合气向气缸的斜上方方向扩展，从而避免机油老化风险。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图；
图2是现有EGR路线中使用的燃烧室结构示意图；
图中：1、ω型凹坑，10、中心圆锥凸台，11、底部凹面圆弧，2、圆锥形 喉口，3、环形凹槽。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，一种柴油机活塞燃烧室，包括设置在活塞顶部且横截面为ω型的凹坑，ω型凹坑1的外径D为25mm-28mm，ω型凹坑的底部凹面圆弧11的半径R为5mm-7mm，ω型凹坑1的中心圆锥凸台10的顶面宽度为d3为3mm-5mm，ω型凹坑中心圆锥凸台母线的夹角α为120度-140度，ω型凹坑中心圆锥凸台顶面与活塞顶平面的距离h1为5mm-7mm，ω型凹坑底部与活塞顶平面的距离H为14mm-17mm。
在ω型凹坑1的开口端处开设有沿活塞轴向延伸的圆锥形喉口2，圆锥形喉口母线与活塞顶平面之间的夹角β为60度-80度，圆锥形喉口大端至小端之间的高度h2为2mm-4mm，圆锥形喉口小端的直径d2为23mm-26mm。
圆锥形喉口2的小端与ω型凹坑1的开口端相接，圆锥形喉口2的大端开口处设有环形凹槽3，
环形凹槽3从与圆锥形喉口2的大端开口相接处延伸至活塞的顶平面，优选地，环形凹槽3从活塞顶面至与圆锥形喉口2相接处的开口直径逐渐缩小，环形凹槽3的大端开口直径d1为27mm-30mm，环形凹槽3的小端开口的内壁轮廓线与活塞顶面的夹角γ＝15度-30度。
本活塞燃烧室通过形状和尺寸的优化设计后，达到了SCR技术路线要求，能够降低烟度的排放和油耗，满足国五的排放法规，同时能够减小机油老化的风险。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.柴油机活塞燃烧室，包括设置在活塞顶部且横截面为ω型的凹坑，其特征在于，所述ω型凹坑(1)的开口端处设有沿所述活塞轴向延伸的圆锥形喉口(2)，所述圆锥形喉口(2)的小端与所述ω型凹坑(1)的开口端相接，所述圆锥形喉口(2)的大端开口处设有环形凹槽(3)，所述环形凹槽(3)从与所述圆锥形喉口(2)的大端开口相接处延伸至所述活塞的顶平面。
2.根据权利要求1所述的柴油机活塞燃烧室，其特征在于，所述环形凹槽(3)从所述活塞顶面至与所述圆锥形喉口大端相接处的开口直径逐渐缩小。
3.根据权利要求2所述的柴油机活塞燃烧室，其特征在于，所述环形凹槽(3)的大端开口直径d1为27mm-30mm，所述环形凹槽(3)的小端开口的内壁轮廓线与活塞顶面的夹角γ为15度-30度；
所述圆锥形喉口(2)母线与活塞顶平面之间的夹角β为60度-80度，所述圆锥形喉口(2)大端至小端之间的高度h2为2mm-4mm，所述圆锥形喉口(2)小端的直径d2为23mm-26mm；
所述ω型凹坑(1)的外径D为25mm-28mm，所述ω型凹坑(1)的底部凹面圆弧(11)半径R为5mm-7mm，所述ω型凹坑中心圆锥凸台(10)的顶面宽度d3为3mm-5mm，所述ω型凹坑中心圆锥凸台母线的夹角α＝120度-140度，所述ω型凹坑中心圆锥凸台顶面与活塞顶平面的距离h1为5mm-7mm，所述ω型凹坑(1)底部与活塞顶平面的距离H为14mm-17mm。
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| CN201620101029.3U CN205638717U (zh) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | 柴油机活塞燃烧室 |
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| CN201620101029.3U Active CN205638717U (zh) | 2016-02-01 | 2016-02-01 | 柴油机活塞燃烧室 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN205638717U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107191261A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-09-22 | 哈尔滨工程大学 | 一种强化可燃混合气生成的柴油机开式燃烧室 |
| CN108518272A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-09-11 | 天津中恒动力研究院有限公司 | 发动机总成 |
| CN108730064A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-02 | 天津内燃机研究所（天津摩托车技术中心） | 柴油机活塞燃烧室 |
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2016
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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