一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室，具體適用于提高活塞喉口的熱疲勞可靠性以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代直噴式增壓柴油機(jī)燃燒室一般是帶縮口的ω型燃燒室，由燃燒室喉口、燃燒室圓弧面和中央凸臺(tái)組成。高壓燃油直接噴射在燃燒室喉口部位，在燃燒室圓弧面的導(dǎo)流作用下向燃燒室中心卷吸，可以充分利用燃燒室凹坑內(nèi)的新鮮空氣，但無(wú)法較好利用活塞頂隙部分的新鮮空氣，缸內(nèi)空氣利用率較低，燃燒組織困難，熱效率也會(huì)比較低。另外，隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程度的提高，活塞的熱負(fù)荷顯著提升，因此對(duì)活塞的可靠性提出了更高的要求。
[0003]中國(guó)專利:申請(qǐng)公布號(hào)為CN103696870A，申請(qǐng)公布日為2014年4月2日的發(fā)明專利公開(kāi)了一種柴油機(jī)氣缸活塞，其頂面具有軸向截面外輪廓呈“ ω ”字形的燃燒室，燃燒室的外側(cè)內(nèi)壁具有內(nèi)伸于容腔的弧脊，以弧脊的徑向突出最高點(diǎn)形成的切線劃分燃燒室為內(nèi)側(cè)常規(guī)區(qū)和凹槽區(qū)；燃燒室的喉口外沿處具有坡口，以形成與凹槽區(qū)連通的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的外輪廓自凹槽區(qū)至活塞頂面呈漸近的趨勢(shì)變化。雖然該發(fā)明通過(guò)對(duì)燃燒室的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以調(diào)整上渦流走向，在滿足提高熱效率、降低油耗的基礎(chǔ)上，能夠有效規(guī)避缸蓋底面熱負(fù)荷較高的問(wèn)題，但仍然存在以下缺陷:
1、該發(fā)明中燃燒室的喉口由直線段4 (與水平面的夾角為8° -10° )、直線段6(與水平面的夾角為65° -75° )以及連接直線段4與直線段6的半徑為4-5mm的圓弧組成，且其弧脊徑向突出最高點(diǎn)至活塞中心線的距離I與燃燒室常規(guī)區(qū)A的最大直徑L的比值僅為0.7 - 0.75，喉口弧脊向燃燒室內(nèi)部突出明顯，因此喉口內(nèi)側(cè)與活塞冷卻油道之間的距離較大，該設(shè)計(jì)會(huì)使得燃燒過(guò)程中喉口的受熱面積顯著增大，容易導(dǎo)致喉口熱負(fù)荷過(guò)高而失效，造成活塞喉口氧化剝落或喉口開(kāi)裂等問(wèn)題，從而影響活塞的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的喉口的熱疲勞可靠性較差的問(wèn)題，提供一種能顯著改善喉口的熱疲勞可靠性的柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室，該燃燒室的軸向截面輪廓呈ω字型，包括由活塞的頂部至燃燒室底部依次連接的上導(dǎo)流部、喉口、下導(dǎo)流部，所述喉口包括由上至下依次連接的一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)、圓弧過(guò)渡段、二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)；
所述二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)為圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞的軸線平行，且二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)位于喉口下部區(qū)域的最大內(nèi)徑的比值為0.97 - 0.99。
[0006]所述一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞的頂面的夾角為14° -
16。。
[0007]所述一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的上端面內(nèi)徑與頂面的直徑的比值為0.7 - 0.74。
[0008]所述上導(dǎo)流部為內(nèi)徑由上至下遞減的環(huán)狀圓弧形凸起，其上端與頂面相連接，下端通過(guò)開(kāi)口朝向頂面的圓弧過(guò)渡槽與一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的上端相連接。
[0009]所述燃燒室的底部中央設(shè)置有球冠狀凸臺(tái)。
[0010]所述下導(dǎo)流部為開(kāi)口朝向頂面的圓弧凹槽，其上端通過(guò)圓弧過(guò)渡凸臺(tái)與二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的下端相連接，下端與球冠狀凸臺(tái)的底面周圈相連接。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室中二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)為圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞的軸線平行，且二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)位于喉口下部區(qū)域的最大內(nèi)徑的比值為
0.97 - 0.99，即將喉口處設(shè)計(jì)成與活塞軸線平行的直壁結(jié)構(gòu)，并顯著增大喉口處的內(nèi)徑與燃燒室常規(guī)區(qū)最大內(nèi)徑的比值，不僅顯著減小了喉口的受熱面積，而且縮小了喉口內(nèi)側(cè)與活塞冷卻油道的距離，該設(shè)計(jì)可將燃燒過(guò)程中活塞喉口的溫度降低至90°C左右，明顯改善了活塞喉口的熱負(fù)荷，從而有效提高了喉口的熱疲勞可靠性。因此，本發(fā)明顯著改善了喉口的熱疲勞可靠性。
[0012]2、本發(fā)明一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室中一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞頂面的夾角為14° - 16°，即采用較大的夾角與上導(dǎo)流部進(jìn)行過(guò)渡，使得一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的軸向高度較大，能夠更好的阻止燃油噴射到缸套壁面上，有效防止燒機(jī)油現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)，該設(shè)計(jì)可允許在相同油嘴安裝高度下采用較大噴孔夾角的油嘴，從而獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性，或在采用相同噴孔夾角的油嘴時(shí)降低油嘴的安裝高度，較小的油嘴安裝高度可以縮短油嘴伸出燃燒室的長(zhǎng)度，降低油嘴熱負(fù)荷和噴孔結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提高油嘴的可靠性和使用壽命。因此，本發(fā)明不僅能夠避免燒機(jī)油現(xiàn)象的發(fā)生，而且經(jīng)濟(jì)性和可靠性較高。
[0013]3、本發(fā)明一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室中一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)上端面的內(nèi)徑與活塞頂面直徑的比值為0.7 - 0.74，即采用較小的口徑比，使得在壓縮上止點(diǎn)產(chǎn)生更強(qiáng)的進(jìn)氣旋流和擠流，加速油氣的混合，獲得更均勻的可燃混合氣和更快的燃燒速度，從而得到更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放；同時(shí)，上導(dǎo)流部為內(nèi)徑由上至下遞減的環(huán)狀圓弧形凸起，其上端與活塞頂面相連接，下端通過(guò)開(kāi)口朝向活塞頂面的圓弧過(guò)渡槽與一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的上端相連接，即上導(dǎo)流部為內(nèi)縮口結(jié)構(gòu)，一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)直接采用圓弧過(guò)渡與活塞頂面連接，無(wú)需增設(shè)緩沖區(qū)，該設(shè)計(jì)不僅可以防止燃油直接噴射到缸套上，降低了缸套的熱負(fù)荷和燒機(jī)油的風(fēng)險(xiǎn)，而且使得燃燒室常規(guī)區(qū)的容積較大，主噴射區(qū)域的燃油有更多的新鮮空氣可以利用，從而獲得更好的混合均勻性，具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性；另外，燃燒室的底部中央設(shè)置有球冠狀凸臺(tái)，即中央凸臺(tái)采用球冠狀結(jié)構(gòu)，與錐形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)相比，球冠狀凸臺(tái)斜率較小，有利于燃油和火焰向燃燒室的中心擴(kuò)展，并同時(shí)形成中央凸臺(tái)導(dǎo)流和底部圓弧導(dǎo)流兩股導(dǎo)流，使得新鮮空氣的利用和油氣混合更好，從而獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。因此，本發(fā)明可獲得較優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0015]圖2為圖1中A的局部放大示意圖。
[0016]圖3為燃燒室內(nèi)的氣流走向示意圖。
[0017]圖中:上導(dǎo)流部1、喉口 2、一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)21、圓弧過(guò)渡段22、二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)23、下導(dǎo)流部3、圓弧過(guò)渡槽4、球冠狀凸臺(tái)5、圓弧過(guò)渡凸臺(tái)6、活塞7、頂面71、一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)的內(nèi)壁切面與活塞頂面的夾角α。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]參見(jiàn)圖1至圖3，一種柴油機(jī)直壁雙卷流燃燒室，該燃燒室的軸向截面輪廓呈ω字型，包括由活塞7的頂部至燃燒室底部依次連接的上導(dǎo)流部1、喉口 2、下導(dǎo)流部3，所述喉口2包括由上至下依次連接的一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)21、圓弧過(guò)渡段22、二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)23 ;
所述二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)23為圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞7的軸線平行，且二號(hào)導(dǎo)流臺(tái)23的內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)位于喉口 2下部區(qū)域的最大內(nèi)徑的比值為0.97 - 0.99。
[0020]所述一號(hào)導(dǎo)流臺(tái)21為倒圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁的切面與活塞7