CN102086818B - 汽油直接喷射发动机 - Google Patents

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Abstract

一种汽油直接喷射发动机，具有直接将燃料喷射到燃烧室当中的喷射器、火花塞、进气门和排气门，并且该汽油直接喷射发动机通过气缸中活塞的往复运动而产生能量，所述汽油直接喷射发动机可以包括：第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞头上，以使得从所述喷射器喷射的燃料的至少部分流量返回至所述火花塞；突出部，所述突出部朝向所述排气门从所述第一腔突出并偏移；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度从所述突出部形成至所述排气门。

Description

汽油直接喷射发动机
与相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2009-0118738号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种发动机的结构。更具体而言，本发明涉及一种汽油直接喷射发动机的结构，该发动机具有改进的运行性能。
背景技术
一般而言，已经开发了GDI(汽油直接喷射)技术以改进内燃发动机的燃料效率和性能。GDI发动机技术直接将燃料喷射进入燃烧室，而不是进入进气歧管。
由于通过使用GDI发动机可以直接将燃料喷射进入燃烧室并且产生燃料-空气混合物层，所以可以通过将空气和燃料集中在火花塞周围而产生浓缩混合物。因此，发动机能够在非常小的空气/燃料比下运行，并且与在相关技术中将燃料喷射至进气端口比较，减少了湿壁现象(wallwetting)，从而可以准确地控制燃料的量并且改进燃料效率和性能，因此，近来GDI发动机越来越多地得到使用。
已经提出了使得空气和燃料混合以及在最大程度上将空气-燃料混合物集中在火花塞周围的各种方法，以使得发动机在较小的空气/燃料比下平顺运行。
在内燃发动机中，在垂直于活塞的运动方向的轴线上产生了涡旋，或者相对于活塞的运动方向轴线产生了涡旋，其中前者称为“翻滚”后者称为“旋涡”。
由于空气和燃料的混合比以及集中取决于翻滚和旋涡的流动水平，所以应该考虑翻滚和旋涡进行设计，以改进GDI发动机的运行性能。
翻滚和旋涡特别地取决于活塞的顶部的形状，应该改进活塞的顶部的设计，从而改进GDI发动机的运行性能。
公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种汽油直接喷射发动机，该发动机具有易于控制在燃烧室的排气门和进气门处的相对于火花塞的体积比的优点。
在本发明的一方面中，所述汽油直接喷射发动机具有直接将燃料喷射到燃烧室当中的喷射器、火花塞、进气门和排气门，并且通过气缸中活塞的往复运动而产生能量，所述汽油直接喷射发动机可以包括：第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞头上，以使得从所述喷射器喷射的燃料的至少部分流量返回至所述火花塞；突出部，所述突出部朝向所述排气门从所述第一腔突出并偏移；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度从所述突出部形成至所述排气门。
所述第一腔可以形成为圆形或椭圆形，并且从所述火花塞到所述进气门向下竖直偏移预定距离。
所述第一腔的中心可以从所述活塞的中心线向所述进气门偏移。
所述第一腔的顶部部分可以是垂直于所述活塞的平坦表面。
所述第一腔的顶部部分在从所述喷射器喷射的燃料的流动方向上可以是平坦的。
所述火花塞可以布置为朝向所述燃烧室。
所述突出部的顶部部分可以相对于所述第一腔的中心以弧形形状突出，从而包围所述第一腔，其中所述第二腔围绕所述突出部凹陷，并且其中所述第二腔的远端部分合并至所述第一腔，从而在其间形成结合部分。
根据本发明的汽油直接喷射发动机，如上文所述，由于位于进气门的第一腔和位于排气门的第二腔的高度是不同的，因此易于控制相对于火花塞的进气门和排气门的体积比，从而可以改变燃烧室的体积比。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方案的汽油直接喷射发动机的立体图。
图2是应用于根据本发明的示例性实施方案的汽油直接喷射发动机的活塞头的立体图。
图3是图2的俯视平面图。
图4是沿着图2的线IV-IV取得的剖视图。
应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。
在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。
在下文中，将参考附图具体描述本发明的示例性实施方案。
图1是根据本发明的示例性实施方案的汽油直接喷射发动机的立体图。
图2是应用于根据本发明的示例性实施方案的汽油直接喷射发动机的活塞头的立体图。
图3是图2的俯视平面图。
图4是沿着图2的线IV-IV取得的剖视图。
如图1至图4中所示，根据本发明的示例性实施方案的汽油直接喷射发动机包括：燃烧室、至少一对进气端口100、在进气端口100的下游位于燃烧室的入口的进气门101、活塞550、形成于活塞550上的进气侧的第一腔501和第二腔502、将燃料从气缸的侧面直接喷射进入每个燃烧室的喷射器、火花塞、执行燃烧控制的电子控制单元(在下文中称为ECU)、至少一对排气端口200以及在排气端口200的上游位于燃烧室的出口的排气门201。
在这种构造中，进气门101和排气门201以及进气端口100和排气端口200在图中分别为两个，但为了便于描述，在当前实施方案中仅仅示出了一个。
此外，在图3中，附图标记“SC”表示火花塞400的中心线，附图标记“PC”表示活塞550的中心线，附图标记“Ex.side”表示排气门201一侧，附图标记“In.side”表示进气门101一侧。
此外，燃烧室意味着第一腔501和火花塞400之间的空间。
喷射器300形成为朝向燃烧室，在活塞550的顶部上下沉的第一腔501相对于喷射器300的喷射方向形成。
进气端口100连接至进气管110，排气端口200连接至排气管210。
打开/关闭进气端口100的进气门101和打开/关闭排气门200的排气门201布置在发动机的气缸盖之上，并位于燃烧室的上侧面处。
例如，进气门101和排气门201通过气门驱动机构而打开/关闭。
同时，发动机具有与气缸的数量相对应的火花塞400和喷射器300，对于燃烧室可以分别提供至少一对火花塞400和喷射器300。
火花塞400安装至气缸盖，从而位于相应燃烧室的上部的中心部分。
此外，在当前实施方案中，使用了侧面喷射类型，喷射器300安装至气缸盖，以位于进气管110的下游，该进气管110延伸至燃烧室。
也就是说，喷射器300将燃料从侧面直接喷射至相应的燃烧室。
同时，第一腔501形成在活塞头540上，也就是说，形成在活塞550的顶部上，从而围绕火花塞400产生所需气体混合物层。
第一腔501大致为圆形或椭圆形，优选地，中心从燃烧室的中心到进气端口100以预定距离偏置。
通过这种构造，来自进气端口100在内部流动的气体混合物通过第一腔501而返回，该第一腔501大致邻近进气端口而形成。
也就是说，第一腔501向着进气门101偏置，第一腔501在从喷射器300喷射并从进气侧流动至排气侧的燃料的流动方向上(也就是说，在活塞550的纵向方向的垂直方向上)是平坦的，并且第一腔501在端部部分逐渐向上弯曲。
此外，第一腔501的底部、侧面和后侧面被确定为是倾斜的，从而使得从喷射器300喷射的燃料的至少一部分返回至进气门101。
通过沿着第一腔501的形状的流动，能够进行分层燃烧运行。
此外，形成了延伸至第一腔501的前部(向着排气门)的突出部510。
突出部510突出以使得第一腔501与第二腔502分离，这一点在下文中描述。
此外，由于在平面图中具有弧形形状，突出部510从第一腔501以预定距离从第一腔501的中心向排气门201偏置。
也就是说，第二腔502从突出部510的中心向排气门201布置。
在这种构造中，第二腔502低于第一腔501。
由于向进气门101布置的第一腔501和向排气门201布置的第二腔502的高度不同，如上文所述，所以易于控制进气门101的体积和排气门201的体积，从而可以改变燃烧室的体积比。
在本发明的示例性实施方案中，第二腔502的远端部分可以合并至第一腔501，从而在其间形成结合部分525。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来描述这些特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (17)

1.一种汽油直接喷射发动机，具有直接将燃料喷射到燃烧室中的喷射器、设置在燃烧室中的一个火花塞、进气门和排气门，并且所述汽油直接喷射发动机通过气缸中活塞的往复运动而产生能量，该汽油直接喷射发动机包括：
第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞头上，以使得从所述喷射器喷射的燃料的至少部分流量返回至所述火花塞；
突出部，所述突出部朝向所述排气门从所述第一腔突出并偏移；以及
第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度而从所述突出部形成至所述排气门，易于控制进气门的体积和排气门的体积，从而可以改变燃烧室的体积比。
2.根据权利要求1所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔形成为圆形或椭圆形，并且从所述火花塞到所述进气门向下竖直偏移预定距离。
3.根据权利要求2所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的中心从所述活塞的中心线向所述进气门偏移。
4.根据权利要求2所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的顶部部分是垂直于所述活塞的平坦表面。
5.根据权利要求2所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的顶部部分在从所述喷射器喷射的燃料的流动方向上是平坦的。
6.根据权利要求1所述的汽油直接喷射发动机，其中所述火花塞布置为朝向所述燃烧室。
7.根据权利要求1所述的汽油直接喷射发动机，其中所述突出部的顶部部分相对于所述第一腔的中心以弧形形状突出，从而包围所述第一腔。
8.根据权利要求7所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第二腔围绕所述突出部凹陷。
9.根据权利要求8所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第二腔的远端部分合并至所述第一腔，从而在其间形成结合部分。
10.一种汽油直接喷射发动机，具有直接将燃料喷射到燃烧室当中的喷射器、设置在燃烧室中的一个火花塞、进气门和排气门，并且该汽油直接喷射发动机通过气缸中活塞的往复运动而产生能量，所述汽油直接喷射发动机包括：
第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞头上，以使得从所述喷射器喷射的燃料的至少部分流量返回至所述进气门；
突出部，所述突出部从所述第一腔偏移至所述排气门，并且具有包围所述第一腔以弧形形状突出的顶部部分；以及
第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度从所述突出部形成至所述排气门，易于控制进气门的体积和排气门的体积，从而可以改变燃烧室的体积比。
11.根据权利要求10所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔形成为圆形或椭圆形，并且从所述火花塞到所述进气门向下竖直偏移预定距离。
12.根据权利要求11所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的中心从所述活塞的中心线向所述进气门偏移。
13.根据权利要求10所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的顶部部分是垂直于所述活塞的平坦表面。
14.根据权利要求10所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第一腔的顶部部分在从所述喷射器喷射的燃料的流动方向上是平坦的。
15.根据权利要求10所述的汽油直接喷射发动机，其中所述火花塞布置为朝向所述燃烧室。
16.根据权利要求10所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第二腔围绕所述突出部凹陷。
17.根据权利要求16所述的汽油直接喷射发动机，其中所述第二腔的远端部分合并至所述第一腔，从而在其间形成结合部分。
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