專利名稱：多通道渦流燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多通道渦流燃燒室，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成和燃燒領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于渦流室式柴油機(jī)具有工作柔和、噪聲小、可靠性好、低排放性，因此 在小型高速機(jī)和農(nóng)用機(jī)械上仍有巨大的市場(chǎng)潛力。目前渦流室柴油機(jī)較直噴式 柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和冷起動(dòng)性差，主要原因是主燃燒室放熱遲緩、散熱損失大、通 道流動(dòng)損失大。研究發(fā)現(xiàn)渦流強(qiáng)度越高，混合氣形成越好，對(duì)燃燒越有利，但 同時(shí)不可避免地會(huì)增加流動(dòng)損失和散熱損失等其它損失，最終導(dǎo)致熱效率不一 定增加，因此如何在不增加或者降低后兩項(xiàng)損失的前提下來(lái)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的放熱 規(guī)律以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率成為主要問(wèn)題。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外研究者做了大量改進(jìn) 工作， 一些研究者采用治"標(biāo)"的方法來(lái)降低各項(xiàng)損失，如在渦流室壁面噴涂 氮化硅隔熱層來(lái)降低散熱損失，采用連接通道由兩段角度不同的通道組成來(lái)提 高通道流量系數(shù)，在渦流室通道左側(cè)開一個(gè)小扇形，使混合氣更容易進(jìn)入主燃 燒室，降低節(jié)流損失等，這些方法雖然針對(duì)渦流室柴油機(jī)某一方面的性能進(jìn)行 直接改進(jìn)并有一些成效，但未從根本上改善渦流室柴油機(jī)的性能，因此對(duì)渦流
室柴油機(jī)整體性能的提高有限； 一些研究者采用治"本"的方法來(lái)提高渦流室 柴油機(jī)的性能，如采用三旋流渦流室式燃燒方式、變通道渦流燃燒室，這些方 法本質(zhì)都是利用渦流室、連接通道、主燃燒室三者的最佳匹配，達(dá)到最大限度 利用系統(tǒng)中的渦流運(yùn)動(dòng)來(lái)促進(jìn)燃燒，因此對(duì)柴油機(jī)的燃燒性能有了很大提高， 但其終究局限于對(duì)渦流運(yùn)動(dòng)的利用上，而未能打破燃燒系統(tǒng)中比較單一的流動(dòng) 狀態(tài)，因此這些方法對(duì)柴油機(jī)性能的提高已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足現(xiàn)在社會(huì)對(duì)柴油機(jī) 性能日益嚴(yán)格的要求了。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提高渦流室發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，本 發(fā)明提供一種多通道渦流燃燒室，它采用在渦流室鑲塊上按不同角度開設(shè)兩個(gè) 或兩個(gè)以上的近似扁長(zhǎng)形的連接通道，增加渦流室和主燃燒室內(nèi)混合氣的擾動(dòng)， 以形成良好的可燃混合氣，從而提高渦流室柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 一種多通道渦流燃燒室，它 主要包括一個(gè)渦流室和一個(gè)把渦流室和主燃燒室隔開的鑲塊。在所述鑲塊上設(shè) 有把渦流室和主燃燒室連通的至少一個(gè)第一連接通道和至少一個(gè)第二連接通 道，第一連接通道的中心線與第二連接通道的中心線相交成利于在渦流室中和 在主燃燒室中形成擾流運(yùn)動(dòng)的角度為0< a <50度角。
所述第一連接通道和第二連接通道都采用變截面通道；第一變截面通道在 主燃燒室一側(cè)的流通面積大于在渦流室一側(cè)的流通面積，其錐形角3 1的范圍 0〉P1<40度角；第二變截面通道在渦流室一側(cè)的流通面積大于在主燃燒室一
側(cè)的流通面積，其錐形角P2的范圍0>3 2<40度角。
所述第一連接通道和第二連接通道都采用等截面通道、變截面通道或等截 面通道和變截面通道的組合。
本發(fā)明的有益效果是這種多通道渦流燃燒室主要包括一個(gè)渦流室和一個(gè)
把渦流室和主燃燒室隔開的鑲塊，在鑲塊上設(shè)有把渦流室和主燃燒室連通的第 一連接通道和第二連接通道，第一連接通道的中心線與第二連接通道的中心線
相交成利于在渦流室中和在主燃燒室中形成擾流運(yùn)動(dòng)的角度為0< a <50度角。 這是一種標(biāo)本兼治的技術(shù)方案，當(dāng)空氣由主燃燒室流入渦流室以及已燃和可燃 混合氣由渦流室流入主燃燒室時(shí)，兩個(gè)通道的交叉流形成擾流可以增強(qiáng)主燃燒 室、渦流室的湍流運(yùn)動(dòng)，擾流的存在也可以促進(jìn)燃料霧化，改善了可燃混合氣 的質(zhì)量，加速燃燒進(jìn)程，提高燃燒效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是一種雙通道渦流燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是一種采用變截面通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。 圖3是圖2所示鑲塊上平面(渦流室一側(cè))結(jié)構(gòu)圖。 圖4是圖2所示鑲塊下平面(主燃燒室一側(cè))結(jié)構(gòu)圖。 圖5是一種采用相交通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。 圖6是一種采用二個(gè)通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。 圖7是一種采用三個(gè)通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。 圖8是壓縮行程后期渦流室燃燒系統(tǒng)的空氣流動(dòng)示意圖。 圖9是膨脹行程初期渦流室燃燒系統(tǒng)的空氣流動(dòng)示意圖。 圖中1、噴油器，la、噴束，2、渦流室，3、鑲±央，3a、第一變截面通道， 3b、第二變截面通道，4、主燃燒室。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種雙通道渦流燃燒室的結(jié)構(gòu)。渦流室2設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸 蓋中，噴油器l向渦流室2噴入油束la，主燃燒室4設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞頂部， 一個(gè)鑲塊3把渦流室2和主燃燒室4隔開，但在鑲塊3上設(shè)有第一連接通道3a 和第二連接通道3b。
圖2、 3、 4是一種采用變截面通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。在鑲塊3上第一變截面 通道3a的中心線與第二變截面通道3b的中心線相交成利于在渦流室2中和在 主燃燒室4中形成擾流運(yùn)動(dòng)的角度a =20度角，第一變截面通道3a在主燃燒室 4 一側(cè)的流通面積大于在渦流室2—側(cè)的流通面積，其錐形角P1二12度角；第 二變截面通道3b在渦流室2 —側(cè)的流通面積大于在主燃燒室4 一側(cè)的流通面積， 其錐形角P 2=30度角。圖5、 6、 7是不同方案通道的鑲塊結(jié)構(gòu)圖。鑲塊上可以是二通道相交，也
可以是二個(gè)通道不相交，還可以是三個(gè)通道，甚至采用更多的通道或等截面通 道與不等截面通道進(jìn)行組合。
圖8是壓縮行程后期渦流室燃燒系統(tǒng)的空氣流動(dòng)示意圖。主燃燒室內(nèi)的空 氣經(jīng)第一變截面通道3a進(jìn)入渦流室2中，形成適當(dāng)?shù)臏u流；還有少量空氣經(jīng)第 二變截面通道3b進(jìn)入渦流室2中，流動(dòng)方向設(shè)置為正好通過(guò)經(jīng)第一變截面通道 3a進(jìn)入而形成的渦流的中心部位，從而在該部位形成較大的沖擊擾動(dòng)。這有利 于進(jìn)一步促進(jìn)由噴油器1向渦流室2噴入的油束la與渦流室內(nèi)空氣混合。
圖9是膨脹行程初期渦流室燃燒系統(tǒng)的空氣流動(dòng)示意圖。此時(shí)，由于渦流 室內(nèi)的燃油部分燃燒，使渦流室的壓力高于主燃燒室，已燃和未燃的油氣混合 物經(jīng)第一變截面通道3a和第二變截面通道3b進(jìn)入主燃燒室4中，由于第一變 截面通道3a和第二變截面通道3b的中心面相交，兩股射流相互沖擊，在主燃 燒室4中形成強(qiáng)烈的湍流擾動(dòng)，促使未燃燃油與主燃燒室4中的空氣更快地進(jìn) 行二次混合，從而加速主燃燒室內(nèi)的燃燒，大幅降低油耗。
采用上述技術(shù)方案的指導(dǎo)思想是盡量做到標(biāo)本兼治
一、治本的方法
1、 多連接通道對(duì)原來(lái)渦流室的渦流運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)了擾動(dòng)，渦流與擾流相互作用， 形成具有高湍流強(qiáng)度的復(fù)合空氣運(yùn)動(dòng)，可以有力促進(jìn)油氣混合，使燃燒速率增 加。
2、 擾流的存在使燃油與空氣的接觸面積增大，油氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率和 熱交換率增加，并且降低了油滴周圍的蒸氣濃度，促進(jìn)燃料蒸發(fā)。
3、 己燃和未燃混合氣通過(guò)多連接通道噴入主燃燒室，形成的交叉流加強(qiáng)了 主燃燒室氣流的擾動(dòng)，可以加速主燃燒室的紊流燃燒進(jìn)程，改善主燃燒室燃燒 滯后現(xiàn)象，提高燃燒效率。二、治標(biāo)的原理
1、由于加強(qiáng)了紊流作用，因此不需要很高渦流比，渦流室內(nèi)的流動(dòng)由原來(lái) 的高速渦流變?yōu)閺?fù)合空氣運(yùn)動(dòng)，減弱了氣流對(duì)壁面的沖刷效果，而且可以減小 渦流室容積，從而減小渦流室的散熱面積，因此可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)散熱損失。
2、原來(lái)單通道渦流室為了在保證一定的通道截面積下不使主燃燒室、渦流室氣 流發(fā)生短路，鑲塊需要保證一定的厚度，而多通道渦流室每個(gè)連接通道截面積 變小，使主燃燒室、渦流室氣流發(fā)生短路的鑲塊最小厚度降低，因此可以減小 鑲塊厚度，使得主燃燒室、渦流室連接更緊密，更接近"直噴式"，因此可以有 效降低流動(dòng)損失。
3、多通道有利于可燃混合氣進(jìn)入主燃燒室，加快混合氣進(jìn)入主燃燒室的進(jìn) 程，對(duì)改善冷啟動(dòng)性和主燃燒室燃燒滯后也是有利的。因此其經(jīng)濟(jì)性可以提高 5%以上。
權(quán)利要求
1、一種多通道渦流燃燒室，它主要包括一個(gè)渦流室(2)和一個(gè)把渦流室(2)和主燃燒室(4)隔開的鑲塊(3)；其特征是在所述鑲塊(3)上設(shè)有把渦流室(2)和主燃燒室(4)連通的至少一個(gè)第一連接通道和至少一個(gè)第二連接通道，第一連接通道的中心線與第二連接通道的中心線相交成利于在渦流室(2)中和在主燃燒室(4)中形成擾流運(yùn)動(dòng)的角度為0<α<50度角。
2、 據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道渦流燃燒室；其特征是所述第一連接通道 和第二連接通道都采用變截面通道；第一變截面通道(3a)在主燃燒室(4) 一 側(cè)的流通面積大于在渦流室(2) —側(cè)的流通面積，其錐形角ei的范圍0<3 1<40度角；第二變截面通道(3b)在渦流室(2) —側(cè)的流通面積大于在主燃 燒室(4) 一側(cè)的流通面積，其錐形角P2的范圍0<0 2<40度角。
3、 據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道渦流燃燒室;其特征是所述第一連接通道 和第二連接通道采用等截面通道、變截面通道或等截面通道和變截面通道的組
全文摘要
一種多通道渦流燃燒室，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成和燃燒領(lǐng)域。這種多通道渦流燃燒室主要包括一個(gè)渦流室和一個(gè)把渦流室和主燃燒室隔開的鑲塊，在鑲塊上設(shè)有把渦流室和主燃燒室連通的兩條或兩條以上的連接通道，其中至少有兩條連接通道的中心線相交成利于在渦流室中和在主燃燒室中形成擾流運(yùn)動(dòng)的角度為0＜α＜50度角。各通道截面近似扁長(zhǎng)形，以擴(kuò)大擾動(dòng)區(qū)域。這是一種標(biāo)本兼治的技術(shù)方案，當(dāng)空氣由主燃燒室流入渦流室以及已燃和可燃混合氣由渦流室流入主燃燒室時(shí)，兩個(gè)通道的交叉流形成擾流可以增強(qiáng)主燃燒室、渦流室的湍流運(yùn)動(dòng)，擾流的存在也可以促進(jìn)燃料霧化，改善可燃混合氣的質(zhì)量，加速燃燒進(jìn)程，提高燃燒效率。
文檔編號(hào)F02B19/08GK101482051SQ20091001026
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者馮文奇, 馮立巖, 冷先銀, 杜寶國(guó), 隆武強(qiáng), 魏勝利, 齊鯤鵬 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)