一种天然气发动机异型表面燃烧室制造技术

本实用新型专利技术提供了一种天然气发动机异型表面燃烧室，所述燃烧室由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。本实用新型专利技术的上部圆柱的挤气间隙能够加大挤气强度，深缩口能使被挤入凹坑内的空气、天然气和EGR的混合气的湍动能加强，经锥面扩大和底部凸起引导，使燃烧室凹坑内形成强湍动能，提高火焰传播速度，使火焰前锋面快速传播到壁面，实现了快速燃烧和高热效率，降低了碳氢化合物的排放。

A Special Surface Combustion Chamber for Natural Gas Engine

The utility model provides a special-shaped surface combustion chamber for a natural gas engine. The combustion chamber is composed of an upper cylinder formed by the cylinder head, the cylinder wall and the piston upper surface, and a closed space formed by a special-shaped surface formed by a deep contraction pit at the lower part. The deep contraction pit at the lower part is connected with the piston upper surface. It is formed by enlarging the cylinder with large necking size downward to the cylinder with large size and connecting with the bottom of the sphere with upward protrusion. The air squeezing clearance of the upper cylinder of the utility model can increase the air squeezing intensity, and the deep contraction can strengthen the turbulent kinetic energy of the air, natural gas and EGR mixture squeezed into the pit. The conical expansion and the bottom bulge guide can form strong turbulent kinetic energy in the pit of the combustion chamber, improve the flame propagation speed and make the flame front surface fast. It spreads to the wall, realizes fast combustion and high thermal efficiency, and reduces hydrocarbon emissions.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气发动机异型表面燃烧室
本技术涉及一种燃烧室，具体涉及一种天然气发动机异型表面燃烧室。
技术介绍
汽车产业的快速发展，汽车成为碳排放和雾霾形成的重要因素之一。国家制定更严格的汽车排放法规的同时，鼓励使用清洁能源。天然气作为低碳燃料，具有良好的低碳排放特性，可以有效降低雾霾形成。国内天然气发动机一直采用的稀薄燃烧加氧化催化器技术已经无法达到国六排放，当量燃烧耦合EGR加三元催化技术成为国六天然气发动机的主流技术方案。加入EGR后使燃烧速度变慢，燃烧温度降低，燃烧循环变动增加。因此，通过对燃烧室进行结构优化、合理组织缸内气流运动和混合过程来改善天然气发动机燃烧过程成为当前研究热点。专利文献1(CN201420739749.3)公开了一种适用于国四排放的重型车用多点电控喷射天然气发动机燃烧室，该燃烧室为ω型,燃烧室的直径为83-92mm，燃烧室的喉口直段的高度为6-9.5mm，燃烧室底部凸起至活塞顶面的高度为20-27mm，燃烧室底部与喉口直段间的过度圆弧的半径为30-40mm。该设计获得合理的面容比和合适的挤气面积，减少燃烧室的散热面积并获得合理的燃烧速率和火焰传播速度，从而达到了国四排放发动机性能指标。专利文献2(CN201420138547.3)公开了一种天然气发动机燃烧室，该燃烧室由缸盖底面与活塞顶部表面围成；所述缸盖底面为向上凹的弧形旋转面。其在柴油机缸盖基础上在缸径所在范围内将平整的缸盖底面加工出圆弧坑，深度为座圈底面，在保证压缩比不变的前提下，可以相应减小活塞上的燃烧室容积和表面积，适当降低面容比。通过减小燃烧室整体面容比的方式使燃烧室空间更加紧凑，降低向外界的传热，同时提高天然气发动机的燃烧效率，降低爆震倾向，提高燃气的经济性。专利文献3(CN201010186874.2)公开了一种天然气发动机快速燃烧室。包括缸盖、活塞上表面、汽缸壁面和火花塞，缸盖为盆浴形，活塞上表面为楔形凸起、且楔形凸起位于出气道一侧，火花塞安装在缸盖的侧面与顶面交汇线的中点、位于进气道一侧。通过天然气发动机燃烧室结构的优化设计，缩短火焰传播距离，同时通过对缸内挤流强度进行控制，使火花塞对侧挤流与缸内涡流实现有效耦合，增加缸内的湍流动能，通过采用在进气行程后期进行燃料喷射的方式在缸内实现自上而下由浓到稀的混合浓度分层，保证可靠点火和实现快速燃烧，扩展发动机。然而，专利文献1提供的天然气发动机燃烧室为活塞顶部和平底缸盖围成的底部上凸、上部为圆柱形的燃烧室，无缩口，火焰传播速度较慢，适用于无EGR的稀燃天然气发动机。专利文献2和专利文献3均为在气缸盖底部加工出上凹的形状，与活塞顶部形成燃烧室，这类燃烧室不适用于采用平底缸盖的天然气发动机。而中重型天然气发动机都是在柴油机的基础上开发而成，为保持与柴油机共线生产，即使在采用当量燃烧加EGR的燃烧技术时也采用与柴油机相同的平底缸盖结构。因此，需要提供一种异型表面燃烧室，使天然气、EGR和空气在缸内实现合理的流动混合，提高燃烧效率，降低爆震倾向。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供一种天然气发动机异型表面燃烧室，该燃烧室用于为采用平底气缸盖的当量燃烧天然气发动机提供能够组织合理的天然气、EGR和空气流动混合、实现快速燃烧、降低爆震倾向。本技术采用的技术方案为：本技术实施例提供一种天然气发动机异型表面燃烧室，所述燃烧室由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。可选地，所述下部深缩口凹坑由曲线A绕轴B旋转360°而得到，所述轴B为所述上部圆柱的中心轴，所述曲线A包括依次连接的第一弧形线、第一竖直线、第一斜线、第二弧形线、第二竖直线、第三弧形线和第四弧形线，其中，第一弧形线与所述活塞上表面连接并向所述轴B突出，所述第一斜线沿所述第一竖直线向外倾斜形成，所述第二弧形线向远离轴B的方向突出，所述第三弧形线向下突出，所述第四弧形线向上突出。可选地，所述上部圆柱的直径与所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径的比为1.85～2.2，所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径与所述第二竖直线旋转而形成的圆柱面的直径的比为0.69～0.78。可选地，所述上部圆柱的直径为120～130mm，所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径为59～65mm，所述第二竖直线旋转而形成的圆柱面的直径为77～85mm。可选地，所述上部圆柱的高度为3～4.5mm，所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的高度为5～7mm。可选地，所述第一斜线与所述活塞上表面所在平面之间的夹角为50～60°。可选地，所述第一弧形线对应的圆弧的半径为1.5～3mm；所述第二弧形线和所述第三弧形线对应的圆弧的半径均为7～15mm。可选地，所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径与所述第四弧形线旋转而形成的球面到所述活塞上表面的最小距离的比为1.65～2.35，所述球面到所述活塞上表面的最小距离与所述球面到所述活塞上表面的最大距离的比为0.65～0.95。可选地，所述球面的半径为40～50mm。可选地，所述最小距离为28～35mm，所述最大距离为37～43mm。本技术实施例提供的天然气发动机异型表面燃烧室，由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成，其中，上部圆柱的挤气间隙能够加大挤气强度，深缩口能使被挤入凹坑内的空气、天然气和EGR的混合气的湍动能加强，经锥面扩大和底部凸起引导，使燃烧室凹坑内形成强湍动能，提高火焰传播速度，使火焰前锋面快速传播到壁面，实现了快速燃烧和高热效率，降低了碳氢化合物(HC)的排放。附图说明图1为本技术实施例提供的天然气发动机异型表面燃烧室的结构示意图。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。图1为本技术实施例提供的天然气发动机异型表面燃烧室的结构示意图。如图1所示，本技术实施例提供的天然气发动机异型表面燃烧室由气缸盖1、气缸壁面2和活塞上表面3形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑4形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑4与所述活塞上表面3连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。具体地，如图1所示，所述下部深缩口凹坑4连接在所述活塞上表面3的底部，可由曲线A绕轴B旋转360°而得到，所述轴B为所述上部圆柱的中心轴，所述曲线A包括依次连接的第一弧形线、第一竖直线、第一斜线、第二弧形线、第二竖直线、第三弧形线和第四弧形线，其中，第一弧形线与所述活塞上表面3连接并向所述轴B突出(即向内突出)，所述第一斜线沿所述第一竖直线向外倾斜形成，所述第二弧形线向远离轴B的方向突出(即向外突出)，所述第三弧形线向下突出，所述第四弧形线向上突出。即，本技术的异型表面燃烧室由第一竖直线旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气发动机异型表面燃烧室，其特征在于，所述燃烧室由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。

【技术特征摘要】
1.一种天然气发动机异型表面燃烧室，其特征在于，所述燃烧室由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。2.根据权利要求1所述的天然气发动机异型表面燃烧室，其特征在于，所述下部深缩口凹坑由曲线A绕轴B旋转360°而得到，所述轴B为所述上部圆柱的中心轴，所述曲线A包括依次连接的第一弧形线、第一竖直线、第一斜线、第二弧形线、第二竖直线、第三弧形线和第四弧形线，其中，第一弧形线与所述活塞上表面连接并向所述轴B突出，所述第一斜线沿所述第一竖直线向外倾斜形成，所述第二弧形线向远离轴B的方向突出，所述第三弧形线向下突出，所述第四弧形线向上突出。3.根据权利要求2所述的天然气发动机异型表面燃烧室，其特征在于，所述上部圆柱的直径与所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径的比为1.85～2.2，所述第一竖直线旋转而形成的圆柱面的直径与所述第二竖直线旋转而形成的圆柱面的直径的比为0.69～0.78。4.根据权利要求3所述的天然气发动机异型表面燃烧室，其特征在于，所述上部圆柱的直径为120～130m...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦慧莉，马义，李鹏，王宏，马立，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22