[实用新型]活塞燃烧室结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种活塞燃烧室结构，特别涉及一种用于柴油机的活塞燃烧室结构。

背景技术

活塞是柴油机的核心工作部件，尤其是在中重型柴油机的活塞的头部一般设计有凹陷的燃烧室结构，作用是提高柴油机工作时的柴油燃烧效率，使燃烧更为充分，具有节能减排的作用。现有的燃烧室结构多为圆形凹陷，其剖面为近似于ω式的缩口型，即中央具有凸起的底台，口部为缩口。通过此燃烧室结构与进气涡流以及喷油器雾化能力、喷油起始时间控制的配合，达到优化燃烧、改善排放的目的。缩口形式的结构对活塞的运动平稳性有一定的帮助，但是同时也存在着一些问题：

首先是口小腔大的结构不利于进气，需要靠强进气涡流和高的喷油器雾化能力才能保证燃烧室中混合气的形成，这样会导致燃烧室充气效率低的负面影响，形成较长的滞燃期，造成氮氧化物(NO_X)排放的增加。在当前柴油机的气体排放标准一再提高时，往往会出现氮氧化物与碳氢化合物及碳烟此消彼长的现象，不容易实现同时降低这几种主要污染成分的排放量。即传统ω式缩口型结构的燃烧室在降低碳烟及碳氢化合物的同时会提高氮氧化合物的排放量，而控制氮氧化合物的生成，须控制燃烧速度不能过快，又因为发动机每一循环可供燃烧时间是一定的，控制燃烧速度则又容易造成燃油无法燃尽，引起燃油经济性降低，加上还要控制柴油机爆发压力，于是单位燃料的动力性会受到影响。故传统燃烧室为了达到更高的排放要求水平，需要牺牲燃油经济性及动力性，从而进一步通过提高燃烧效率来降低排放变得更加困难。为了进一步提高柴油机的整机排放水平，就不得不提高排放后气体处理的性能要求。

其次是活塞头部的尺寸本身就不大，燃烧室结构的缩口部分也不会很厚实，在反复燃烧的过程中，缩口部分不仅要经受温度的剧烈变化，还要承受具有高压的气体涡流的进/出流动所带来的冲击负载，其力学性能很容易下降，出现过早的结构性损坏，从而会影响到活塞的寿命。

因此，希望能够出现一种可以克服上述缺陷的新型活塞燃烧室结构。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种无燃烧室缩口的结构简单并能够有效降低污染物排放的活塞燃烧室结构，该燃烧室结构还可以延长活塞寿命。

为实现上述实用新型目的，提供如下技术方案：

一种活塞燃烧室结构，位于活塞的头部，包括侯口和底部，所述侯口为相对于底部直立或敞口形式；所述底部的中央设有一个球形凸台，所述底部的其余部分为圆弧形剖面的凹陷结构。

进一步地，所述侯口的外沿处开设有倒角，所述倒角的宽度为2mm～6mm。

进一步地，所述球形凸台的圆角半径为25mm～55mm，其顶部距离活塞顶面的距离为5mm～8mm。

进一步地，所述底部的最凹处距离活塞顶面的距离为10mm～15mm。

进一步地，所述球形凸台与所述底部的圆弧形凹陷部分之间的连接部分的剖面为平滑曲线。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、经本实用新型改进的燃烧室结构无缩口，且侯口部位采用了比缩口更简单的大倒角(宽度2mm～6mm)结构，燃烧室中心的凸台与底部以圆弧连接，在燃烧过程中燃烧室中混合气的形成主要是靠油束反弹和缸内挤流，不需要很强的进气涡流，保证了充气效率，也就是说在同样的排放水平下可以节省油耗，或者说更容易在同样的燃油经济性条件下达到所需的排放水平，进而保证了燃油利用的经济性；

2、活塞在其运动的上止点附近时，挤流效果比较强，油气混合效果好，燃烧充分，烟度小，有利于降低颗粒排放，而本实用新型可以有效地利用缸内挤流，所以应用了本实用新型的活塞可以适当地推迟喷油，以缩短滞燃期，从而能够抑制氮氧化物的生成，另外，推迟到上止点附近开始喷油还可以降低烟度，从而降低颗粒排放，在实验验证中也已经证明，本实用新型的燃烧室结构能够使排放的氮氧化物和烟度具有基本一致的变化趋势，从而克服缩口型燃烧室固有的缺陷，对于满足更高的排放要求是非常有利的；

3、由于取消了缩口结构，并在侯口边缘设置了大倒角，使得温度最高、承受气流交变负载最重的侯口部位的强度和冷却条件都得到了提高，侯口部位的应力分布情况得到了改善，从而使活塞的工作可靠性得到明显提高；

4、燃烧室无缩口，且其内部均为光滑曲面，不会阻滞流体在其内壁表面的运动，无节流损失，能有效防止燃油滞留，因此能进一步提高燃烧时的燃油利用效率；