專利名稱：帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，具體涉及一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶有二個(gè)噴孔預(yù)燃的渦流式燃
燒室O
背景技術(shù)：
由于目前全球環(huán)境的日益惡化，促使世界各國對發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求越來越嚴(yán)格。柴 油機(jī)雖以其大功率輸出的特點(diǎn)而廣泛用于大型機(jī)動(dòng)車輛，但是如果油氣燃燒不良，柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的污染將遠(yuǎn)高于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以人們對柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力及環(huán)保性的要求越 來越高，國家也出臺了嚴(yán)格的法規(guī)限制柴油機(jī)的排放。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力性主要體現(xiàn) 于燃燒室的設(shè)計(jì)。目前柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)的主要缺陷之一是燃燒不充分，既造成油耗 增加，又使得廢氣排放中NOx和顆粒生成物(PM)的含量過高，排放無法達(dá)到國三或更高的 標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的提出可以使有效削減NOx和PM的生成，達(dá)到低排放標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種使燃料可充分燃燒的帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理與結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是在柴油機(jī)缸蓋上 設(shè)有半球形預(yù)燃室和鑲?cè)θ紵?，?gòu)成渦流式副燃燒室。鑲?cè)θ紵覂?nèi)的形狀為盆型凹坑， 盆型凹坑底部設(shè)有一級噴孔和二級噴孔，半球形預(yù)燃室上方設(shè)有預(yù)熱塞孔和噴油器孔。抑制NOx的方法主要是“推遲放熱時(shí)刻”和“延長放熱持續(xù)的時(shí)間”。其原理是發(fā) 動(dòng)機(jī)在做功行程中，副燃燒室部分未燃蒸汽與從一級噴孔噴出燃?xì)馔瑫r(shí)進(jìn)入主燃燒室，從 而使主燃燒室的放熱比例增大。通過控制主副燃燒室的放熱比，延長持續(xù)放熱時(shí)間，可以有 效地抑制NOx的形成。抑制PM的方法主要是“增大過量空氣系數(shù)”和“改善混合氣形成與燃燒”。PM的 增加主要是由于一般渦流式燃燒室內(nèi)噴(油)霧碰到壁上形成過多的沉積所引起的。本裝置 采用兩級噴孔形式增大其渦流室的容積比，發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮行程中氣缸工作容積中殘留的氣 體會通過二級噴孔噴入副燃燒室，使得從噴油器孔噴入的油束噴霧更加分散且動(dòng)量減小， 又由于渦流室內(nèi)強(qiáng)大的渦流卷吸作用，這既阻止了燃油在壁面上的附著又稀釋了濃混合 氣。同時(shí)，一部分預(yù)混合的燃?xì)鈴囊患墖娍字苯訃娙胫魅紵?，這樣減少了渦流室中混合氣 的濃度，從而降低了 PM的排放。由于渦流式燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)性能不理想，所以增加了 預(yù)熱塞孔，使發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫環(huán)境下更易啟動(dòng)。本發(fā)明的特點(diǎn)及所產(chǎn)生的有益效果是，帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室能有 效的降低NOx和PM排放，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中預(yù)燃燒室中未燃的混合氣，通過兩級噴孔進(jìn) 入主燃燒室實(shí)行二次燃燒，由于燃燒的非常充分，所以NOx和PM排放量可明顯降低。與相 同配置的發(fā)動(dòng)機(jī)在相同的試驗(yàn)條件下比較，本發(fā)明的燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)比普通直噴燃燒室排放 的NOx可降低30-50%左右。


圖1為本發(fā)明預(yù)燃室俯視結(jié)構(gòu)圖。圖2為圖1的A— A向剖視原理結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施過程
以下通過以四缸CYQD80-E3、E4型的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞燃燒室為實(shí)施例，對本發(fā)明的結(jié) 構(gòu)原理做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明所涵蓋的內(nèi)容并不限于下述實(shí)施例。帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室，結(jié)構(gòu)是在柴油機(jī)缸蓋上設(shè)有半球形預(yù)燃室 1和鑲?cè)θ紵?，構(gòu)成渦流式副燃燒室3，鑲?cè)θ紵覂?nèi)的形狀為盆型凹坑4，盆型凹坑底 部設(shè)有一級噴孔5和二級噴孔6，半球形預(yù)燃室1上方設(shè)有預(yù)熱塞孔7和噴油器孔8。半 球形預(yù)燃室1的半徑R1為16mm，預(yù)熱塞孔7中心線與7半球形預(yù)燃室垂直中心線的夾角 6=35° ；噴油器孔8中心線與所述半球形預(yù)燃室垂直中心線的夾角Y=5°。鑲?cè)θ紵?2為圓柱體，一級噴孔5和二級噴孔6均為圓柱形斜孔。一級噴孔5中心線與鑲?cè)θ紵? 下底水平面夾角a =38°。一級噴孔5高度L=16. 5mm ；一級噴孔5直徑W=7mm。二級噴孔 6中心線與鑲?cè)θ紵?下底水平面夾角0 =13°，二級噴孔直徑①為1. 5mm。一級噴孔5 斜孔的上端面右側(cè)半周與盆型凹坑相交處過渡段的弧長R2=lmm ；—級噴孔5斜孔的下端面 左側(cè)半周與盆型凹坑4相交處過渡段的弧長R3=0. 4mm。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，新鮮空氣通過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸；曲軸帶動(dòng)活塞由下止點(diǎn)移到上止 點(diǎn)時(shí)，進(jìn)、排氣門均關(guān)閉。隨著活塞上行氣缸容積減小，氣缸內(nèi)氣體通過二級噴孔進(jìn)入副燃 燒室；當(dāng)活塞運(yùn)行至上止點(diǎn)時(shí)，噴油器孔開始噴油，形成油霧，并且通過一級噴孔噴入主燃 燒室。油霧通過一級噴孔噴入主燃燒室，又有部分未燃蒸汽通過二級噴孔從主燃燒室進(jìn)入 副燃燒室，這樣一、二級噴孔的兩股氣流按著一定次序形成渦流?；钊\(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)時(shí)混合 氣開始燃燒。由于兩級噴孔的作用，使油霧燃燒非常充分，NOx和PM排放量可明顯降低。
權(quán)利要求
帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室，其特征是在柴油機(jī)缸蓋上設(shè)有半球形預(yù)燃室(1)和鑲?cè)θ紵?2)構(gòu)成渦流式副燃燒室(3)，鑲?cè)θ紵覂?nèi)的形狀為盆型凹坑(4)，盆型凹坑底部設(shè)有一級噴孔(5)和二級噴孔(6)，半球形預(yù)燃室(1)上方設(shè)有預(yù)熱塞孔(7)和噴油器孔(8)。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室，其特征是所述半球形 預(yù)燃室(1)的半徑R1為16mm，所述預(yù)熱塞孔(7)中心線與所述半球形預(yù)燃室(1)垂直中心 線的夾角e=32 35°，所述噴油器孔(8)中心線與所述半球形預(yù)燃室(1)垂直中心線的夾 角Y=5 8°。
3.按照權(quán)利要求1所述的帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室，其特征是所述鑲 圈燃燒室(2)為圓柱體，所述一級噴孔(5)和二級噴孔(6)均為圓柱形斜孔，所述一級噴 孔(5)中心線與所述鑲?cè)θ紵?2)下底水平面夾角a =38°、2°，一級噴孔(5)高度 L=16 16. 5mm，一級噴孔(5)直徑W=7 8mm;所述二級噴孔(6)中心線與所述鑲?cè)θ紵?2) 下底水平面夾角0=10° 15°，二級噴孔直徑①為1.5mm。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室，其特征是所 述一級噴孔(5)斜孔的上端面右側(cè)半周與所述盆型凹坑(4)相交處過渡段的弧長R2 = 0. 1-lmm ；所述一級噴孔(5)斜孔的下端面左側(cè)半周與所述盆型凹坑(4)相交處過渡段的弧 長 R3 = 0. 2-0. 5mmo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有二級噴孔預(yù)燃的渦流式副燃燒室。在柴油機(jī)缸蓋上設(shè)有半球形預(yù)燃室和鑲?cè)θ紵遥瑯?gòu)成渦流式副燃燒室。鑲?cè)θ紵覂?nèi)的形狀為盆型凹坑，凹坑底部設(shè)有兩個(gè)噴孔；半球形預(yù)燃室上方設(shè)有預(yù)熱塞孔和噴油器孔。發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，副燃燒室部分未燃蒸汽與從一級噴孔噴出燃?xì)馔瑫r(shí)進(jìn)入主燃燒室，從而使主燃燒室的放熱比例增大。氣缸工作容積中殘留的氣體將通過噴油器噴孔噴入副燃燒室，使得從噴油器噴入的油霧更加分散且動(dòng)量減小。兩級噴孔進(jìn)入主燃燒室實(shí)行二次燃燒，使得燃燒非常充分，NOx和PM排放量可明顯降低。與相同配置的發(fā)動(dòng)機(jī)在相同的試驗(yàn)條件下比較，本發(fā)明的燃燒室比普通直噴燃燒室排放的NOx可降低30-50%左右。
文檔編號F02F1/24GK101984233SQ20101053785
公開日2011年3月9日 申請日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者傘桂權(quán), 冀國微, 馮繼斌, 李志勇, 許福忠 申請人:東風(fēng)朝陽柴油機(jī)有限責(zé)任公司