專利名稱：變通道渦流室式燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，特別適用于渦流室式燃燒室使用場(chǎng)合。
渦流室的燃燒是一個(gè)由副室到主室逐步擴(kuò)展的燃燒過程，工質(zhì)在副室內(nèi)混合、著火、燃燒后，隨著燃燒過程的進(jìn)展，工質(zhì)溫度、壓力的急劇升高，蘊(yùn)含著巨大能量的已燃或未燃(包括燃燒不充分的)工質(zhì)以極高的速度經(jīng)通道噴向主室，與主室中的空氣再次混合燃燒，完成工作循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的高低，除燃燒完善與否這一重要因素外，就燃燒過程的組織而言主要取決于燃燒放熱速率，主放熱階段的時(shí)間，燃燒持續(xù)期等。由于渦流室燃燒過程分副主室先后兩個(gè)燃燒階段，主室的燃燒放熱速率、燃燒持續(xù)期及主放熱階段，決定性地受到主副室連接通道的制約，所以嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和經(jīng)濟(jì)性。固然通道節(jié)流損失在壓縮過程中要消耗機(jī)械功，在膨脹過程中要消耗工質(zhì)能量，但更重要的還在于膨脹過程初期對(duì)流向主室的工質(zhì)的節(jié)流所導(dǎo)致的主室燃燒過程的滯后。就此而言，加大通道截面是有利的，但由此勢(shì)必改變主副室的工作狀態(tài)，使主副室出現(xiàn)燃燒惡化。顯然單純加大通道截面是行不通的，理想的情況是，在壓縮過程中，通道具有較大的截面，空氣由主室進(jìn)入副室的阻力盡可的小，不消耗太多的功縮功，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)的暫短時(shí)間內(nèi)，才具有常規(guī)的渦流室應(yīng)有的通道截面，保持空氣進(jìn)入副室必要的入射流線和足夠的噴射能量，保證副室工質(zhì)的良好混合和燃燒，使渦流室燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。而當(dāng)膨脹過程開始后，通道截面又能迅速擴(kuò)大，減少工質(zhì)能量的損失，使副室內(nèi)的氣體能盡快進(jìn)入主室，摻與混合燃燒，加快主室的燃燒速率，縮短燃燒持續(xù)期，由此產(chǎn)生變通道渦流室的設(shè)計(jì)思想。例如蘇聯(lián)專利U.D.909243KAMEPACCOPAUUQAU3EdQ(柴油機(jī)燃燒室)就是一種變通道渦流室式燃燒室，它的缺點(diǎn)是堵頭與活塞為一整體結(jié)構(gòu)，若要改變?cè)瓬u流室機(jī)型，與原機(jī)無法共線生產(chǎn)，不易推廣。另，該發(fā)明在副室噴油嘴附近的渦流方向與噴油嘴噴射方向相反，使副室內(nèi)的油氣混合能量損耗大，且燃燒粗暴，噪音增大。
根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種由主燃燒室、副燃燒室、渦流室鑲塊和堵頭構(gòu)成的變通道渦流室式燃燒室。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案本發(fā)明由主燃燒室、副燃燒室、渦流室鑲塊、堵頭和噴油器構(gòu)成，所述副燃燒室為球柱形或球錐形或吊鐘形結(jié)構(gòu)，所述主燃燒室為雙渦流形或擬三角形結(jié)構(gòu)，所述堵頭為圓矩楔形結(jié)構(gòu)(圖2)，它是圓矩體斜切后的一部分，斜切折面與圓矩體端面的交角分別為α＝30°-40°，β＝35°-60°，圓矩體兩端面各為與圓矩體中心線垂直的平面，下端面為圓矩形，上端面為斜切后的剩余平面，堵頭下部為螺紋結(jié)構(gòu)與活塞聯(lián)接，該堵頭與變斜角通道鑲塊匹配(圖3，圖4)，鑲塊通道截面為圓矩形，斜角α＝30°-45°，β＝35°-60°，這種堵頭也可由一個(gè)斜切面構(gòu)成(圖5)，β’＝35°-60°，與它匹配的鑲塊通道橫截面為圓矩形(圖6)或圓形，通道斜角β’＝35°-60°。若所述堵頭為圓楔形結(jié)構(gòu)(圖7)，它為圓柱體斜切后的一部分，在β″斜角的斜面上有一相同β″斜角的半圓槽，斜切面與圓柱體端面的交角β″＝35°-60°，圓柱體兩端面與圓柱體中心線垂直，下端面為圓形(圖7(b))，上端面為斜切后的剩余部分平面，堵頭下部為螺紋結(jié)構(gòu)，該堵頭與定斜角圓形通道鑲塊匹配，鑲塊通道橫截面為圓形(圖9)，斜角β″＝35°-60°，這種堵頭也可為半圓楔形結(jié)構(gòu)(圖8)，即圓柱體端面呈半圓形，與橫截面形狀為半圓形的通道鑲塊(圖10)匹配，斜角β″＝35°-60°。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(一)既保持原渦流室的優(yōu)點(diǎn)，又在燃油消耗上接近直噴式燃燒室;(二)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)施，與原渦流室機(jī)型相比，可基本保持原機(jī)結(jié)構(gòu)不變，有利于與原機(jī)共線生產(chǎn)，有利于推廣應(yīng)用;(三)由于變通道結(jié)構(gòu)減少了工質(zhì)流經(jīng)通道的損失，提高了主室放熱速率，縮短了主室燃燒持續(xù)期，使發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)等容度提高，從而提高了熱效率。


圖1.變通道渦流室結(jié)構(gòu)思原理2.圓矩楔形堵頭折斜面結(jié)構(gòu)原理圖，圖2(a)堵頭正視圖，圖2(b)俯視圖，圖2(c)立體圖。
圖3.變斜角通道鑲塊結(jié)構(gòu)原理圖，圖3(a)為圖3(b)俯視圖，圖3(b)為圖3(a)的B-B剖視圖，圖3(c)為圖3(b)的A向視4.變斜角通鑲塊結(jié)構(gòu)原理圖，圖4(a)為圖4(b)的俯視圖，圖4(b)為圖4(a)的B-B剖視圖，圖4(c)為圖4(b)的A向視圖。
圖5.圓矩楔形堵頭單斜面結(jié)構(gòu)原理圖，圖5(a)為堵頭下視圖，圖5(b)為圖5(a)的俯視圖，圖5(c)為堵頭立體圖。
圖6.定斜角圓矩形通道鑲塊結(jié)構(gòu)原理圖，圖6(a)為圖6(b)的俯視圖，圖6(b)為圖6(a)的B-B剖視圖，圖6(c)為圖6(b)的A向視圖。
圖7.圓楔形堵頭結(jié)構(gòu)原理圖，圖7(a)正視圖，圖7(b)為圖7(a)俯視圖，圖7(c)為圖7(a)B-B剖視圖。
圖8為半圓楔形堵頭結(jié)構(gòu)原理圖，圖8(a)為正視圖，圖8(b)為圖8(a)的俯視圖，圖8(c)為圖8(a)B-B剖視圖。
圖9為與圓楔形堵頭匹配的通道鑲塊結(jié)構(gòu)原理圖，圖9(a)為圖9(b)的俯視圖，圖9(b)為圖9(a)的A向視圖。
圖10為與半圓楔形堵頭匹配的通道鑲塊結(jié)構(gòu)原理圖，圖10(a)為圖10(b)的俯視圖，圖10(b)為圖10(a)的B-B剖視圖，圖10(c)為圖10(b)的A向視圖。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明如下圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中1是主燃燒室空間，由氣缸套、氣缸蓋和可以上下運(yùn)動(dòng)的活塞2構(gòu)成，在活塞頂部一側(cè)與堵頭3以螺紋聯(lián)接，也可將堵頭下端做成圓柱體壓于活塞成過盈配合用銷釘固定。該堵頭為圓矩楔形結(jié)構(gòu)(圖2)，β＝35°-60°，α＝30°-45°。在氣缸蓋上設(shè)有副室鑲塊4，在鑲塊中開有鑲塊通道5該通道的結(jié)構(gòu)為變斜角通道(圖3)，β＝35°-60°，α＝30°-45°。鑲塊通道兩端各與主燃燒室1和副燃燒室8連通。副燃燒室空間7為球柱形，它由氣缸蓋吊鐘形凹坑8倒半球塊6和鑲塊4構(gòu)成。副燃燒室上端安裝噴油嘴9燃燒室的工作過程為當(dāng)壓縮行程時(shí)，活塞2上行壓縮主燃燒室空間1的空氣，經(jīng)鑲塊通道5進(jìn)副燃燒室空間7形成與副燃燒室(渦流室)同形的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的渦流。當(dāng)活塞接近上死點(diǎn)時(shí)，堵頭3插入鑲塊通道5使通道流動(dòng)截面連續(xù)變小提高了流入副室的空氣渦流強(qiáng)度，保證了順氣流噴入副室的燃燒油與空氣良好混合的能量。在膨脹行程開始，活塞靠近上死點(diǎn)，堵頭仍在通道中，由于通道截面積較小，使流出副室的工質(zhì)具有較大噴射能量。當(dāng)活塞繼續(xù)下行，堵頭迅速離開通道，使通道截面迅速連續(xù)增大，工質(zhì)迅速流出副室進(jìn)入主室，加快了與主室空氣的二次混合與燃燒而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
權(quán)利要求
1.一種變通道渦流室式燃燒室，它由球柱形或球錐形或吊鐘形副燃燒室；由雙渦流形或擬三角形主燃燒室；由渦流室鑲塊、堵頭和噴油器構(gòu)成，其特征為所述堵頭為圓矩楔形結(jié)構(gòu)，它是圓矩體斜切后的一部分，斜切折面與圓矩體端面的交角分別為α=30°-45°β=35°-60°，兩端面各為與圓矩體中心線垂直的平面，下端面為圓矩形，上端面為斜切后的剩余平面，堵頭下部呈螺紋結(jié)構(gòu)與活塞聯(lián)接，該堵頭與變斜角通道鑲塊匹配，鑲塊通道橫截面為圓矩形，斜角α=30°-45°β=35°-60°，
2.一種變通道渦流室式燃燒室，它由球柱形或球錐形或吊鐘形副燃燒室;由雙渦流形或擬三角形主燃燒室;渦流室鑲塊、堵頭和噴油器構(gòu)成，其特征為所述堵頭為圓矩楔形結(jié)構(gòu)，它為圓矩體斜切后的一部分，只有一個(gè)斜面，斜切面與圓矩體端面的交角β″＝35°-60°，兩端面各為與圓矩體中心垂直的平面，下端面為圓矩形，上端面為斜切后的剩余平面，堵頭下部為螺紋結(jié)構(gòu)，該堵頭與定斜角圓矩形通道鑲塊匹配，斜角β’＝35°-60°，鑲塊通道橫截面為圓矩形或圓形。
3.一種變通道渦流室式燃燒室，它由球柱形或球錐形或吊鐘形副燃燒室;由雙渦流形或擬三角形主燃燒室;渦流室鑲塊、堵頭和噴油器構(gòu)成，其特征為所述堵頭為圓楔形結(jié)構(gòu)，它為圓柱體斜切后的一部分，在β″斜角的斜面上有一相同β″斜角的半圓槽，斜切面與圓柱體端面的交角β″＝35°-60°，圓柱體兩端面與圓柱體中心線垂直，下端面為圓形，上端面為斜切后的剩余平面，堵頭下部呈螺紋結(jié)構(gòu)該堵頭與定斜角圓形通道鑲塊匹配，鑲塊通道橫截面為圓形，斜角β″＝35°-60°，這種堵頭也可觀半圓楔形，即圓柱體端面呈半圓形，與橫截面開關(guān)為半圓形的通道鑲塊匹配，斜角β″＝35°-60°。
全文摘要
本發(fā)明屬內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，它由主燃燒室、副燃燒室、渦流式鑲塊、堵頭和噴油器構(gòu)成。所述堵頭為圓矩楔形、圓楔形與半圓楔形結(jié)構(gòu)，與它匹配的鑲塊為變斜角或定斜角通道鑲塊。該發(fā)明在燃油消耗上接近直噴式燃燒室，與原渦流式機(jī)型相比，可基本保持原機(jī)結(jié)構(gòu)不變，有利于共線生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B19/08GK1077778SQ9210274
公開日1993年10月27日 申請(qǐng)日期1992年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月14日
發(fā)明者劉永長(zhǎng), 黃榮華 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)