燃烧室结构、发动机以及车辆的制作方法-j9九游会真人

1.本实用新型涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种燃烧室结构、发动机以及车辆。


背景技术：

2.柴油机燃烧室的结构对于发动机的燃烧热效率、发动机的油耗以及汽车尾气的排放具有重要影响。
3.专利号为cn206681841u的专利公开了一种柴油机燃烧室，包括唇口区、与唇口区相连的燃油撞壁导流区以及向燃烧室内部凸起的凸台节流区；唇口区采用双唇口结构，能够实现柴油机燃烧各个阶段的单独控制，降低前期燃烧放热速率以抑制前期nox生成速率，加快中期燃烧放热速率以保证整个燃烧过程的高效性。
4.上述专利存在以下缺陷：由于燃烧室上部采用了双唇口结构，导致燃烧室上部的气体流动性较差，早期燃烧过慢而降低了发动机热效率，同时，燃烧末尾期产生的碳烟也得不到充足的氧化，导致碳烟排放量高。而且，唇口区与凸台节流区之间的凹坑区通常仅为一段圆弧，凹坑区的尺寸受到限制。
5.因此，亟需一种新的燃烧室结构，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种燃烧室结构、发动机以及车辆，能够更好地控制燃烧室上部气体的流动，从而解决早期燃烧过慢而影响发动机热效率的问题，同时降低燃烧末尾期产生的碳烟残留，减少碳烟的排放。
7.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.第一方面，提供一种燃烧室结构，包括中心凸台区、凹坑区以及倾斜唇口区；
9.所述中心凸台区呈锥形且位于燃烧室结构的中部，所述凹坑区呈圆弧凹陷状，所述凹坑区环设于所述中心凸台区外，并与所述中心凸台区相连接，所述倾斜唇口区环设于所述凹坑区远离所述中心凸台区的一侧，并与所述凹坑区相连接；
10.所述中心凸台区包括相连接的第一斜壁面和第一弧形壁面，且所述第一弧形壁面的凸面朝向燃烧室内部；
11.所述凹坑区包括依次连接的第二弧形壁面、平直段壁面以及第三弧形壁面，所述第二弧形壁面与所述第一弧形壁面连接，且所述第二弧形壁面的半径大于所述第三弧形壁面的半径；
12.所述倾斜唇口区包括相连接的第二斜壁面和活塞顶平面，所述第二斜壁面与所述第三弧形壁面连接，并向远离所述中心凸台区的方向倾斜延伸至所述活塞顶平面。
13.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述第一斜壁面相对所述中心凸台区的中轴线的倾角为α，α的取值范围为64
°
～70
°
；
14.所述第一弧形壁面所在圆弧的半径为r1，r1的取值范围为7mm～9mm。
15.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述第二斜壁面相对所述活塞顶
平面的倾斜角度为β，β的取值范围为28
°
～48
°
。
16.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述第二弧形壁面所在圆弧的半径为r2，r2的取值范围为9mm～11mm；
17.所述平直段壁面的宽度为h1，h1的取值范围为0.5mm～3.0mm；
18.所述第三弧形壁面所在圆弧的半径为r3，r3的取值范围为7mm～9mm。
19.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，α＝67
°
；r1＝8mm；β＝32
°
；r2＝10mm；h1＝0.5mm；r3＝8.8mm。
20.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述第二斜壁面与所述活塞顶平面之间通过第一圆滑过渡段连接。
21.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述第二斜壁面与所述第三弧形壁面之间通过第二圆滑过渡段连接，所述第二圆滑过渡段具有朝向燃烧室内部的凸面。
22.作为本实用新型提供的燃烧室结构的优选方案，所述中心凸台区的顶面具有平面，所述平面与所述第一斜壁面圆滑过渡连接。
23.第二方面，提供一种发动机，包括如上所述的燃烧室结构。
24.第三方面，提供一种车辆，包括如上所述的发动机。
25.本实用新型的有益效果：
26.本实用新型提供的柴油机燃烧室结构，燃油燃烧过程中，喷油器喷出的燃油与空气混合后由燃烧室中心流向燃烧室的侧壁面，在碰撞燃烧室的侧壁面后一部分向上进入倾斜唇口区进行燃烧，另一部分向下进入凹坑区进行燃烧；随着油雾的继续喷出，燃油和空气的混合物在凹坑区和倾斜唇口区都能高效被燃烧。即，喷油器喷出的燃油分别进入凹坑区和倾斜唇口区中独立发展，倾斜唇口区的设计促进了燃油的早期分离，能够提高前期油气混合效率，从而提高前期放热率，保证燃烧高效性。向下发展的燃油到达凹坑区与空气混合之后，被气流带动至凹坑区底部，到达凹坑区底部后继续沿中心凸台区的斜壁面向上运动，该阶段由于中心凸台的存在，流动速度降低，弱化了混合气的发展，从而抑制了燃烧中期放热，柴油机中期放热是氮氧化物(nox)生成的关键阶段，因此抑制中期放热能够有效抑制氮氧化物的生成。
27.在燃烧后期，凹坑区内燃油和空气的混合气随气流上卷进入到倾斜唇口区。混合气燃烧形成碳烟，凹坑区内的碳烟氧化不彻底造成燃烧室内碳烟的一部分残留，倾斜唇口区处由于燃油碰壁而向上发展的这部分燃油形成的碳烟氧化不彻底，造成燃烧室内碳烟的另一部分残留，燃烧室内碳烟的残留由这两部分组成。而当凹坑区内的碳烟上卷至经过倾斜唇口区时，由于倾斜唇口区仍然保持较强的空气湍流，从而促进了这部分碳烟的氧化，使得燃烧室内碳烟的残留得以减少。即，在燃烧的末尾阶段，凹坑区内上卷至经过倾斜唇口区的碳烟能够被氧化，有效降低了碳烟残留，减少了碳烟的排放。
28.凹坑区呈圆弧凹陷状，且第三弧形壁面通过平直段壁面、半径稍大的第二弧形壁面以及第一弧形壁面与中心凸台区的第一斜壁面过渡连接，增加了凹坑区的容积，提高了燃油与空气的混合效率，可取得降低油耗的效果。中心凸台区呈锥形，其第一斜壁面配合第一弧形壁面的设计，改进了凹坑区的空气流动，相比于仅设置第一斜壁面直接与第二弧形壁面连接的方案，能够进一步减缓混合气流速，抑制燃烧中期放热，更有效地抑制氮氧化物的生成。
附图说明
29.图1是本实用新型具体实施方式提供的燃烧室结构的截面视图；
30.图2是本实用新型具体实施方式提供的燃烧室结构的尺寸标注示意图；
31.图3是本实用新型具体实施方式提供的燃烧室结构的具体尺寸标注图。
32.图中：
33.1、中心凸台区；2、凹坑区；3、倾斜唇口区；4、第二圆滑过渡段；
34.11、第一斜壁面；12、第一弧形壁面；13、平面；
35.21、第二弧形壁面；22、平直段壁面；23、第三弧形壁面；
36.31、第二斜壁面；32、第一圆滑过渡段。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
38.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
41.如图1所示，本实施例提供一种燃烧室结构，包括中心凸台区1、凹坑区2以及倾斜唇口区3。
42.具体地，参见图1，中心凸台区1呈锥形且位于燃烧室结构的中部，凹坑区2呈圆弧凹陷状，凹坑区2环设于中心凸台区1外，并与中心凸台区1相连接，倾斜唇口区3环设于凹坑区2远离中心凸台区1的一侧，并与凹坑区2相连接。
43.参见图2，中心凸台区1包括相连接的第一斜壁面11和第一弧形壁面12，且第一弧形壁面12的凸面朝向燃烧室内部；凹坑区2包括依次连接的第二弧形壁面21、平直段壁面22以及第三弧形壁面23，第二弧形壁面21与第一弧形壁面12连接，且第二弧形壁面21的半径大于第三弧形壁面23的半径；倾斜唇口区3包括相连接的第二斜壁面31和活塞顶平面，第二斜壁面31与第三弧形壁面23连接，并向远离中心凸台区1的方向倾斜延伸至活塞顶平面。
44.燃油燃烧过程中，喷油器喷出的燃油与空气混合后由燃烧室中心流向燃烧室的侧壁面，在碰撞燃烧室的侧壁面后一部分向上进入倾斜唇口区3进行燃烧，另一部分向下进入凹坑区2进行燃烧；随着油雾的继续喷出，燃油和空气的混合物在凹坑区2和倾斜唇口区3都能高效被燃烧。即，喷油器喷出的燃油分别进入凹坑区2和倾斜唇口区3中独立发展，倾斜唇口区3的设计促进了燃油的早期分离，能够提高前期油气混合效率，从而提高前期放热率，保证燃烧高效性。向下发展的燃油到达凹坑区2与空气混合之后，被气流带动至凹坑区2底部，到达凹坑区2底部后继续沿中心凸台区1的斜壁面向上运动，该阶段由于中心凸台的存在，流动速度降低，弱化了混合气的发展，从而抑制了燃烧中期放热，柴油机中期放热是氮氧化物(nox)生成的关键阶段，因此抑制中期放热能够有效抑制氮氧化物的生成。
45.在燃烧后期，凹坑区2内燃油和空气的混合气随气流上卷进入到倾斜唇口区3。混合气燃烧形成碳烟，凹坑区2内的碳烟氧化不彻底造成燃烧室内碳烟的一部分残留，倾斜唇口区3处由于燃油碰壁而向上发展的这部分燃油形成的碳烟氧化不彻底，造成燃烧室内碳烟的另一部分残留，燃烧室内碳烟的残留由这两部分组成。而当凹坑区2内的碳烟上卷至经过倾斜唇口区3时，由于倾斜唇口区3仍然保持较强的空气湍流，从而促进了这部分碳烟的氧化，使得燃烧室内碳烟的残留得以减少。即，在燃烧的末尾阶段，凹坑区2内上卷至经过倾斜唇口区3的碳烟能够被氧化，有效降低了碳烟残留，减少了碳烟的排放。
46.凹坑区2呈圆弧凹陷状，且第三弧形壁面23通过平直段壁面22、半径稍大的第二弧形壁面21以及第一弧形壁面12与中心凸台区1的第一斜壁面11过渡连接，增加了凹坑区2的容积，提高了燃油与空气的混合效率，可取得降低油耗的效果。中心凸台区1呈锥形，其第一斜壁面11配合第一弧形壁面12的设计，改进了凹坑区2的空气流动，相比于仅设置第一斜壁面11直接与第二弧形壁面21连接的方案，能够进一步减缓混合气流速，抑制燃烧中期放热，更有效地抑制氮氧化物的生成。
47.本实施例中，参见图2，第一斜壁面11相对中心凸台区1的中轴线的倾角为α，α的取值范围为64
°
～70
°
；第一弧形壁面12所在圆弧的半径为r1，r1的取值范围为7mm～9mm。第二斜壁面31相对活塞顶平面的倾斜角度为β，β的取值范围为28
°
～48
°
。第二弧形壁面21所在圆弧的半径为r2，r2的取值范围为9mm～11mm；平直段壁面22的宽度为h1，h1的取值范围为0.5mm～3.0mm；第三弧形壁面23所在圆弧的半径为r3，r3的取值范围为7mm～9mm。
48.本实施例提供的燃烧室结构，利用倾斜唇口区3中第二斜壁面31倾角β＝28
°
～48
°
的设计，促进了燃油的早期分离，即，燃油碰壁后一部分向上进入倾斜唇口区3进行燃烧，另一部分向下进入凹坑区2进行燃烧。进一步地，平直段壁面22尺寸h1＝0.5mm～3.0mm的设计、第二弧形壁面21的半径r2＝9mm～11mm的设计(r2大于r3)以及第一弧形壁面12r1＝7mm～9mm的设计，增加了凹坑区2的容积，提高了燃油与空气的混合效率，可取得降低油耗的效果。而且，中心凸台区1的第一斜壁面11的倾角α＝64
°
～70
°
的设计，配合第一弧形壁面12半径r1＝7mm～9mm的设计，进一步减缓了混合气流速，抑制了燃烧中期放热，从而更有效地抑制了氮氧化物的生成。
49.示例性地，参见图3，α＝67
°
；r1＝8mm；β＝32
°
；r2＝10mm；h1＝0.5mm；r3＝8.8mm。该尺寸设计有效解决了早期燃烧过慢而影响发动机热效率的问题，同时降低燃烧末尾期产生的碳烟残留，减少碳烟的排放，而且使得凹坑区2的容积得以增大，可取得降低油耗的效果。
50.为了降低燃烧室结构内燃料燃烧时油、气形成的混合气流动的阻力，本实施例中，参见图2，第二斜壁面31与活塞顶平面之间通过第一圆滑过渡段32连接；第二斜壁面31与第三弧形壁面23之间通过第二圆滑过渡段4连接，第二圆滑过渡段4具有朝向燃烧室内部的凸面。
51.参见图2，中心凸台区1的顶面具有平面13，平面13与第一斜壁面11圆滑过渡连接。即，相当于将锥形凸台的尖端削去，从而扩大了燃烧室内部的空间。平面13与第一斜壁面11之间的圆滑过渡连接能够降低气流阻力。
52.本实施例还提供一种发动机以及包含该发动机的车辆，发动机包括缸体和活塞连杆组，活塞连杆组包括相铰接的活塞和连杆，活塞上设置有如上所述的燃烧室结构。活塞连杆组的活塞能够在混合气燃烧、排气的推动下在缸体内往复直线运动，活塞通过连杆带动曲轴运动。该发动机热效率高、油耗低，且车辆行驶时的碳烟排放低。
53.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。