一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室制造技术

本发明专利技术公开的一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室，属于柴油发动机技术领域，该燃烧室的横截面整体呈ω形，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口、圆弧槽、凸台侧面斜坡和凸台顶面；在所述凸台侧面斜坡上设有环形凸起结构，该环形凸起结构为向燃烧室内部凸出的圆弧结构，且与所述凸台侧面斜坡一体成型。本发明专利技术通过改变燃烧室底部凸台侧面的平滑度，在该侧面加入了环形凸起，从而改善了此处的流体流动速度和方向，增大了柴油发动机燃烧室内的湍动能，形成了更多的涡流，加强了燃油和空气的混合，可大大减少柴油发动机进气门关闭时刻的碳排放量，最终有效减少了柴油发动机的碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室
本专利技术属于柴油发动机
，特别涉及一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室。
技术介绍
柴油发动机燃烧室是燃油与空气混合形成可燃混合气的地方，是发动机燃烧做功必须依赖的环境载体，其形状对发动机的动力性、经济性以及排放性能均有重要影响。柴油发动机燃烧室按燃烧室的横截面形状主要分为球形燃烧室、ω形燃烧室和U形燃烧室。其中，ω形燃烧室结构简单、热损耗小，在我国小缸径增压直喷柴油发动机中的应用相当广泛。现有ω形燃烧室的结构如图1所示，该燃烧室1位于活塞6顶部，燃烧室的底面即为活塞6的顶部表面，该燃烧室1的横截面整体呈ω形，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口2、圆弧槽3、凸台侧面斜坡4和凸台顶面5。燃烧室1的上部空间分别与进气门7和排气门8和喷油器9连通，其中喷油器9对着该凹坑，通过喷油器喷入的雾状油滴直接在燃烧室空间蒸发，与空气混合而被压燃。对于ω形燃烧室，被吸入燃烧室的气体在惯性下有一定的流速，而燃烧室壁面对气流有导向作用，因而可以形成涡流。另外，燃烧室喉口处直径较小，活塞上行时有明显的挤气作用，因而会促进柴油的雾化混合。但该燃烧室下，碳烟排放仍有一定的改善空间。碳烟是柴油发动机的主要排放物之一，减少碳烟排放是研究柴油发动机技术的一大关键课题。研究表明，改进燃烧室结构对于增强燃油雾化减小碳烟排放具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室。本专利技术可改善燃烧室内燃油和空气的流动和混合，达到减少柴油发动机碳烟排放的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室，该燃烧室的横截面整体呈ω形，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口、圆弧槽、凸台侧面斜坡和凸台顶面；在所述凸台侧面斜坡上设有环形凸起结构，该环形凸起结构为向燃烧室内部凸出的圆弧结构，且与所述凸台侧面斜坡一体成型。可选地，所述环形凸起结构的个数为1～5个；当设有1个环形凸起结构，该环形凸起结构位于所述凸台侧面斜坡的中心处；当设有多个环形凸起结构，各环形凸起结构均匀排列在所述凸台侧面斜坡上。可选地，所述环形凸起结构的圆弧直径为2.50mm到3.50mm，深度为0.30mm到0.35mm。本专利技术的特点及有益效果：在原有ω形燃烧室的基础上，通过改变燃烧室底部凸台侧面的平滑度，在该侧面加入了环形凸起，从而改善了此处的流体流动速度和方向，进一步改善了燃烧室内的流动，增大了柴油发动机燃烧室内的湍动能，形成了更多的涡流，加强了燃油和空气的混合，可大大减少柴油发动机进气门关闭时刻的碳烟排放量，最终有效地减小了才有发动机的碳烟排放。附图说明图1是现有ω形柴油发动机燃烧室结构图；图2是本专利技术实施例1具有单一环形凸起的燃烧室剖面图；图3是本专利技术实施例2具有多环形凸起的燃烧室剖面图；图4为采用图1所示现有燃烧室的柴油发动机在两种标定工况下，缸内压力随曲轴转角变化的仿真结果和测量结果的对比图。上图中标记：1燃烧室、2喉口、3圆弧槽、4凸台侧面斜坡、5凸台顶面、6活塞、7进气门、8排气门、9喷油器、10环形凸起。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术提出的一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室作进一步详细说明：实施例1：本实施例的一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室，其剖面如图2(图2仅显示了ω形凹坑，其余部分与现有燃烧室相同，图3与此类似)所示，该燃烧室1位于活塞6顶部，燃烧室的底面即为活塞6的顶部表面，该燃烧室1的横截面整体呈ω形，，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口2、圆弧槽3、凸台侧面斜坡4和凸台顶面5；在凸台侧面斜坡4中心处设有一圈环形凸起结构10，该环形凸起结构为向燃烧室内部凸出的圆弧结构，且与凸台侧面斜坡4一体成型(采用与现有燃烧室相同的制备工艺制得)，圆弧直径为3.00mm、深度为0.32mm。本实施例的原理：通过环形凸起结构的设置可以使进入到燃烧室的气流流经该处时形成涡流，从而更加有效地增强燃烧室圆弧槽内燃油和空气的混合，提高柴油发动机燃料的利用效率，从而减少柴油发动机的碳烟排放。实施例2：本专利技术另一实施例柴油发动机燃烧室剖面图如图3所示，与实施例1的不同之处在于，本实施例柴油发动机燃烧室的凸台侧面斜坡4上设有三圈等距排列且尺寸相同的环形凸起结构10，各环形凸起结构的圆弧直径为3.00mm、深度为0.32mm。此外，所增设的环形凸起结构的个数一般为1～5个，圆弧直径为2.50mm到3.50mm，深度为0.30mm到0.35mm。本专利技术有效性验证：将本专利技术实施例1、2应用于某直喷式四缸农用柴油发动机，该柴油发动机的基本参数在表1中列出。表1发动机基本参数对本专利技术实施例1、2的柴油发动机燃烧室进行仿真模拟，仿真计算从进气门关闭时刻开始到排气门开启时刻结束，假设气缸壁为绝热壁面和固定温度壁面。利用Creo软件对柴油发动机燃烧室进行三维仿真建模，然后将模型导入CFD仿真软件CONVERGE，并对燃烧室内燃烧过程进行仿真计算，选用2200r/min和1600r/min两个工况作为标定工况，具体标定工况参数如表2所示。表2标定工况参数为了验证仿真模型的合理性，对采用图1所示现有燃烧室的缸内压力随柴油发动机曲轴转角的变化关系在上述两种标定工况下分别进行仿真计算和实验测量，对比结果如图4所示，有图4可知，在2200r/min和1600r/min两个标定工况下，仿真缸压曲线与试验曲线基本重合，压力峰值误差分别为1.41％和0.84％，表明所建立的模型是合理的。对本专利技术实施例1和2的柴油发动机燃烧室进行仿真模拟，碳烟排放结果如表3所示，本专利技术中实施例1和2对应碳烟排放相比原始燃烧室分别减少了51％和48％。表3碳烟排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室，该燃烧室的横截面整体呈ω形，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口、圆弧槽、凸台侧面斜坡和凸台顶面；其特征在于，在所述凸台侧面斜坡上设有环形凸起结构，该环形凸起结构为向燃烧室内部凸出的圆弧结构，且与所述凸台侧面斜坡一体成型。

【技术特征摘要】
1.一种减少碳烟排放的柴油发动机燃烧室，该燃烧室的横截面整体呈ω形，该燃烧室的壁面由外至内依次为喉口、圆弧槽、凸台侧面斜坡和凸台顶面；其特征在于，在所述凸台侧面斜坡上设有环形凸起结构，该环形凸起结构为向燃烧室内部凸出的圆弧结构，且与所述凸台侧面斜坡一体成型。2.根据权利要求1所述的柴油发动机燃烧室，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：段浩，马凡华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11