CN101907032B - 一种发动机燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机燃烧系统，包括进气道(1)，排气道(2)和发动机缸盖(10)，所述进气道(1)设置在发动机缸盖(10)的一侧，所述排气道(2)设置在发动机缸盖(10)的另一侧，其中，所述进气道(1)分为第一气道和第二气道，所述第一气道和第二气道其于进气部位处汇合，且第一气道和第二气道较进气部位向下弯曲一定角度，使得进气道(1)内不形成涡流或滚流，且进气的流量系数最大。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机领域，具体涉及一种新型、高效的发动机燃烧系统。
背景技术
随着油价的攀升和日益严格的排放法规，低污染、低油耗、大功率、大扭矩的发动机就是发动机工程师的设计目标。而配气机构的影响着发动机的混合气的形成和燃烧排放等性能。控制发动机充量交换过程的气门，其特性参数主要有三个：气门开启相位、气门开启持续角度(气门保持开启持续的曲轴转角)和气门升程。随着发动机转速和负荷的改变，对阀系的最佳特性需求是不同的。为了提高功率，要提早开启、推迟关闭进气门，并提高进气门的升程；为了提高低速扭矩，需要较小的气门升程。能够实现该功能的机构称之为气门升程完全可变机构，见作者发明专利公开号200910116424.3、200910116666.2(由于技术相关，在此将以上申请号的专利文件包括附图在内全文引用)。而实际的发动机大部分时间运行在部分负荷和中低转速的范围之内，而现有技术无法合理组织混合气形成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在可变气门升程机构发动机上的一种新型的燃烧系统机构，使发动机低速扭矩和高速性能的进一步提升，同时兼顾油耗、排放方面的影响。一般主流设计的全升程气门机构的燃烧系统采用对称气道与棚顶型燃烧室结合通过滚流气道来组织缸内气流运动来实现发动机的燃烧，但是发动机缸内气流运动的滚流与进气流量系数对发动机的气道性能是一个相对对立的影响因素，也就是说，较高的滚流势必会使发动机的缸盖的流量系数相对较低，从而影响发动机的进气量进而影响发动机的高速功率；同理，较低的滚流会得到较高的流量系数，从而使发动机高速功率得以保证，但是，缸内气流运动的减弱势必会导致油耗、低速扭矩有一定的恶化。
本发明具体技术方案如下：
一种发动机燃烧系统，包括进气道(1)，排气道(2)和发动机缸盖(10)，所述进气道(1)设置在发动机缸盖(10)的一侧，所述排气道(2)设置在发动机缸盖(10)的另一侧，其中，所述进气道(1)分为第一气道和第二气道，所述第一气道和第二气道其于进气部位处汇合，且第一气道和第二气道较进气部位向下弯曲一定角度，使得进气道(1)内不形成涡流或滚流，且进气的流量系数最大。
还包括进气门(3)，排气门(4)，火花塞(9)，涡流引导区(11)和燃烧室(13)，所述火花塞(9)中置在发动机缸盖(10)上，所述进气门(3)，排气门(4)设置于火花塞(9)两侧，燃烧室(13)设于发动机缸体内，并设有涡流引导区(11)用于引导气体涡流。
所述涡流引导区(11)设置为四角为圆弧形的四边形，其引导气体涡流使得：发动机工作在高气门升程时，气门完全打开，涡流引导区(11)在大升程时候基本不起作用，或，发动机工作在较低的气门升程时，涡流引导区(11)引导气体涡流形成沿正向或反向的规则的缸内涡流运动，加快气体的混合。
进一步地，还包括第一气门导管(5)，第二气门导管(6)，进气门座圈(7)和排气门座圈(8)，所述第一气门导管(5)设置于进气门(3)，所述第二气门导管(6)设置于排气门(4)，所述进气门座圈(7)设置于进气门(3)的进气孔周围，所述排气门座圈(8)设置于排气门(4)的排气孔周围。
按照气流方向，所述发动机燃烧系统为沿进气道(1)的壁面，沿着进气门座圈(7)和进气门(3)的锥面，在进气门座圈(7)和进气门(3)的导向下进入燃烧室(13)内的涡流引导区(11)。
进一步地，发动机工作在较低的气门升程为气门升程小于3mm。
进一步地，所述燃烧室为斜屋顶式燃烧室。
进一步地，所述进气道(1)横截面形状为圆形或者椭圆形，面积沿气流方向逐渐缩小或者不变。
与目前现有技术相比，本发明通过气道和燃烧室的合理匹配结合可变气门升程技术进一步提高发动机的性能和低速扭矩：
1、大气门升程通过不组织气流运动，保证发动机进气冲量来提高发动机的高速功率。
2、在较低气门升程下配合新燃烧室可以保证气缸内形成有规律的涡流气流运动，提高火焰传播速度，减小保证倾向，提高低速扭矩，降低油耗。
3、实现简单、对发动机改动量小。
附图说明
图1是本发明的燃烧系统具体部件图；
图2是本发明采用的高流量系数气道的结构示意图；
图3是本发明的燃烧室具体结构的俯视图；
图4是本发明的较低气门升程下沿着纵向的缸内流场示意图；
图中标记为：1、进气道；2、排气道；3、进气门；4、排气门；5、气门导管；6、气门导管；7、进气门座圈；8、排气门座圈；9、火花塞；10、发动机缸盖；11、涡流引导区；12、涡流方向；13、燃烧室。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用、工作原理采用的技术方案等作进一步的详细说明：本发明主要用在可变气门升程机构的燃烧系统中，如图1所示，进气道(1)和排气道(2)是该燃烧系统的重要组成部分，发动机缸盖(10)上有进气道(1)和排气道(2)，改进气道(1)采用了高流量系数的气道，进气道(1)的结构示意图如图2所示，在气道内不组织任何的涡流、滚流，保证进气道(1)的流量系数做到最大。
如图1所示，进气道(1)和排气道(2)是该燃烧系统的重要组成部分，发动机缸盖(10)上有进气道(1)和排气道(2)，改进气道(1)采用了高流量系数的气道，进气道(1)的结构示意图如图2所示，在气道内不组织任何的涡流、滚流气流运动，保证设计的进气道(1)具有最大的流量系数。在发动机工作在高气门升程时，气门完全打开，涡流引导区(11)在大升程时候基本不起作用，这样可以保证高速的功率输出。
当发动机工作在较低的气门升程时候，一般指小于3mm，此时，缸内的气流运动较弱，为了保证部分负荷的油耗和扭矩，合理的缸内气流运动对部分负荷下的燃油消耗量与扭矩起着非常重要的作用，气流沿着进气道(1)的壁面，沿着进气门座圈(7)和进气门(3)的锥面，在进气门座圈(7)和进气门(3)的导向下进入燃烧室(13)内的涡流引导区(11)，在缸内形成如图1中12所示的方向的规则的缸内涡流运动，加快气体的混合，可以形成如图4所示的气流运动，涡流运动可以缩短火焰的传播速度、减小爆震的倾向，从而提升部分负荷的扭矩、降低发动机的部分负荷下的油耗。
该发明实例可以用到可变气门升程机构上，保证低速扭矩、部分负荷油耗、高速功率的综合折中，进一步提高发动机的性能。同时，亦可以用到两段可变的气门升程机构的汽油机燃烧系统中。
采用本实施例的技术方案，能得到以下的有益效果：
1、大气门升程通过不组织气流运动，保证发动机进气冲量来提高发动机的高速功率。
2、在较低气门升程下配合新燃烧室可以保证气缸内形成有规律的涡流气流运动，提高火焰传播速度，减小爆震倾向，提高低速扭矩，降低油耗。
3、实现简单，只需要对气道、燃烧室进行适当的改变和合理的匹配就可以应用在可变气门升程机构的燃烧系统上，进一步提高发动机的高速功率、低速扭矩，同时降低油耗。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种发动机燃烧系统，其特征在于，包括进气道(1)，排气道(2)，发动机缸盖(10)，进气门(3)，排气门(4)，火花塞(9)，涡流引导区(11)，燃烧室(13)，第一气门导管(5)，第二气门导管(6)，进气门座圈(7)和排气门座圈(8)，其中，
所述进气道(1)设置在发动机缸盖(10)的一侧，所述排气道(2)设置在发动机缸盖(10)的另一侧，其中，所述进气道(1)分为第一气道和第二气道，所述第一气道和第二气道其于进气部位处汇合，且第一气道和第二气道较进气部位向下弯曲一定角度，使得进气道(1)内不形成涡流或滚流，且进气的流量系数最大；
所述火花塞(9)中置在发动机缸盖(10)上，所述进气门(3)，排气门(4)设置于火花塞(9)两侧，燃烧室(13)设于发动机缸体内，并设有涡流引导区(11)用于引导气体涡流；
所述涡流引导区(11)设置为四角为圆弧形的四边形，其引导气体涡流使得：发动机工作在高气门升程时，气门完全打开，涡流引导区(11)在大升程时候基本不起作用，或，发动机工作在较低的气门升程时，涡流引导区(11)引导气体涡流形成沿正向或反向的规则的缸内涡流运动，加快气体的混合，其中发动机工作在较低的气门升程为气门升程小于3mm；
所述第一气门导管(5)设置于进气门(3)，所述第二气门导管(6)设置于排气门(4)，所述进气门座圈(7)设置于进气门(3)的进气孔周围，所述排气门座圈(8)设置于排气门(4)的排气孔周围；
按照气流方向，所述发动机燃烧系统为沿进气道(1)的壁面，沿着进气门座圈(7)和进气门(3)的锥面，在进气门座圈(7)和进气门(3)的导向下进入燃烧室(13)内的涡流引导区(11)。
2.如权利要求1所述的发动机燃烧系统，其特征在于，所述燃烧室为斜屋顶式燃烧室。
3.如权利要求1或2所述的发动机燃烧系统，其特征在于，所述进气道(1)横截面形状为圆形或者椭圆形，面积沿气流方向逐渐缩小或者不变。
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