CN103334827A - 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆 - Google Patents

火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN103334827A
CN103334827A CN2013103023299A CN201310302329A CN103334827A CN 103334827 A CN103334827 A CN 103334827A CN 2013103023299 A CN2013103023299 A CN 2013103023299A CN 201310302329 A CN201310302329 A CN 201310302329A CN 103334827 A CN103334827 A CN 103334827A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
volcano
cylinder
combustion
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013103023299A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103334827B (zh
Inventor
王志
王建昕
宋涛
刘辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201310302329.9A priority Critical patent/CN103334827B/zh
Publication of CN103334827A publication Critical patent/CN103334827A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103334827B publication Critical patent/CN103334827B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明涉及一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，所述燃烧室（10）是由活塞（1）、缸体（2）、缸盖（3）、进气门（6）、排气门（8）围成的供混合气燃烧的空间，所述活塞（1）头部整体为平顶，其顶平面上突出有火山环型环岸，所述环岸在发动机压缩上止点位置处将所述燃烧室（10）分隔成两个燃烧区，即环内区和环外区。本发明具有以下优点：1、可以稳定燃烧，加速燃烧，并能抑制爆震；2、油耗、排放可以同时降低；3、无需额外增加装置，成本低，对现有发动机产品技术升级，产业化前景好。

Description

火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆。
背景技术
直喷增压小排量汽油机相对于传统汽油机具有大幅度节能减排潜力，正在成为汽油机的主要节能途径。但汽油机目前仍存在着燃烧不稳定和油耗高的问题。汽油机要大幅度实现节能减排，燃烧系统是关键。
表1列出了缸内直喷汽油机（GDI）问世（1996年）以来国外主要汽车公司开发的GDI产品的燃烧系统特征。从表中各种GDI发动机的设计参数和特征来看，其压缩比大致在9.5～12.5之间，商品化的GDI发动机进气以滚流为主，但也有采用了涡流进气的形式，火花塞都采取了中心布置的形式，喷油器布置靠近火花塞的中心或者进气侧。其燃烧模式分为两种，一种是为了显著提高燃油经济性而采用的分层混合气稀薄燃烧系统，另一种是为了利用三效催化剂降低排放而采用的均质混合气化学计量比燃烧系统。
Figure BDA00003524702600011
Figure BDA00003524702600021
表1
以上汽油机燃烧系统都是针对火花点火（SI）燃烧模式,但仍存在着中小负荷工况燃烧不稳定和油耗高，大负荷工况易爆震和排放高的问题。近年来，汽油机中又出现了新的燃烧模式：压燃（CI）和点燃压燃（SICI），以上燃烧系统难以适应新型燃烧的要求。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种缸内直喷汽油机火山环型燃烧室，能够保证点燃模型下的着火稳定性并抑制爆震，也能够适应压燃模式和点燃压燃模式，同时发动机油耗、排放以及动力性能均优。
（二）技术方案
本发明提供了一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，所述燃烧室是由活塞、缸体、缸盖、进气门、排气门围成的供混合气燃烧的空间，所述活塞头部整体为平顶，其顶平面上突出有火山环型环岸，所述环岸在发动机压缩上止点位置处将所述燃烧室分隔成两个燃烧区，即环内区和环外区。
优选地，所述缸盖上装有喷油器和火花塞，所述喷油器和所述火花塞被包围在环内区。
优选地，所述环岸顶部上设有若干个半圆形凹槽，在所述发动机压缩上止点附近通过所述凹槽联通两个燃烧区。
优选地，所述缸盖上设有进气道，所述进气道为滚流气道，其环形缺口方向指向进气侧。
本发明还提供了一种发动机，其包括上述的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室。
本发明还提供了一种车辆，其包括上述的发动机。
（三）有益效果
本发明具有以下优点：1、可以稳定燃烧，加速燃烧，并能抑制爆震；2、油耗、排放可以同时降低；3、无需额外增加装置，成本低，对现有发动机产品技术升级，产业化前景好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用附图简单地介绍显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的缸内直喷汽油机火山环型燃烧室结构示意图。
其中：1.活塞；2.缸体；3.缸盖；4.喷油器；5.进气道；6.进气门；7.火花塞；8.排气门；9.排气道；10.燃烧室。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，是由活塞1、缸体2、缸盖3、进气门6、排气门8围成的一混合气燃烧的空间10。
其中，缸盖上装有喷油器4和火花塞7。
其中，活塞1头部整体为平顶，活塞顶平面上突出一环岸（火山环型），在发动机压缩上止点位置时该环岸将燃烧室分隔成两个燃烧区（环内区和环外区），火花塞7和喷油器4被包围在环内区。
其中，环岸顶部上开若干个半圆形凹槽，在发动机压缩上止点附近时主要通过凹槽联通两个燃烧区。
环内区混合气着火后，燃烧放热产生强流动，高速燃气通过环岸顶部的凹槽冲入外环区，形成火焰喷射，引发外环区的混合气快速着火燃烧。
缸盖上的进气道5为滚流气道,排气道9为直气道，活塞顶上环形缺口方向指向进气侧，在进气过程中能保持较强的滚流；在压缩冲程末期，大尺度滚流被压碎，由于环岸的分隔，在两个区中均形成强湍流。
点燃模式下，小负荷时，压缩冲程喷射燃料，在环内区形成浓混合气，火花塞点火，燃烧稳定，环外区为纯空气。整个燃烧室内总体燃空当量比为1，为化学计量比模式。中高负荷时，采用两次喷射，进气冲程中进行第一次喷射，在缸内形成稀混合气；压缩冲程进行第二次喷射，在环内形成浓混合气，火花点火后，火焰传播，燃烧放热产生强流动，高速燃气通过环岸顶部的凹槽冲入外环区，形成火焰喷射，引发外环区的稀混合气快速着火燃烧。整个燃烧室内总体燃空当量比为1，为化学计量比模式。采用三效催化剂解决HC、CO和NOx排放。
压燃模式下，通过二次喷射，进气冲程第一次喷射，压缩冲程进行第二次喷射，在环内形成浓混合气，环外形成稀混合气，环内浓混合气区域先自燃着火，火焰喷射入外环区，随后稀混合气区域稀混合气区域被引燃着火，这种压燃-引燃的顺序着火方式，降低了压燃模式下的燃烧噪声。整个燃烧室内总体燃空当量比小于1，为稀燃模式，低温燃烧。NOx排放极低，也采用三效催化剂解决HC和CO排放。
本发明的燃烧室实现了两阶段燃烧，解决了小负荷爆震和大负荷爆震的问题，适合于直喷汽油机点燃模式和压燃模式。
本发明还提供了一种发动机，其包括前述任一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室。
本发明还提供了一种车辆，其包括上述发动机。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中的部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不时相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，其特征在于，所述燃烧室（10）是由活塞（1）、缸体（2）、缸盖（3）、进气门（6）、排气门（8）围成的供混合气燃烧的空间，所述活塞（1）头部整体为平顶，其顶平面上突出有火山环型环岸，所述环岸在发动机压缩上止点位置处将所述燃烧室（10）分隔成两个燃烧区，分别为环内区和环外区。
2.按照权利要求1所述的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，其特征在于，所述缸盖（3）上装有喷油器（4）和火花塞（7），所述喷油器（4）和所述火花塞（7）被包围在环内区。
3.按照权利要求1或2所述的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，其特征在于，所述环岸顶部上设有若干个半圆形凹槽，在所述发动机压缩上止点附近通过所述凹槽联通两个燃烧区。
4.按照权利要求3所述的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，其特征在于，所述缸盖（3）上设有进气道（5），所述进气道（5）为滚流气道，其环形缺口方向指向进气侧。
5.一种发动机，其包括权利要求1～4中任一项所述的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室。
6.一种车辆，其包括权利要求5所述的发动机。
CN201310302329.9A 2013-07-17 2013-07-17 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆 Active CN103334827B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310302329.9A CN103334827B (zh) 2013-07-17 2013-07-17 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310302329.9A CN103334827B (zh) 2013-07-17 2013-07-17 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103334827A true CN103334827A (zh) 2013-10-02
CN103334827B CN103334827B (zh) 2015-09-30

Family

ID=49243032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310302329.9A Active CN103334827B (zh) 2013-07-17 2013-07-17 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103334827B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111291508A (zh) * 2020-01-17 2020-06-16 清华大学 一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4170966A (en) * 1976-02-25 1979-10-16 Daimler-Benz Ag Mixture-compressing internal combustion engine, especially four-cycle engine
US4359027A (en) * 1980-09-22 1982-11-16 Outboard Marine Corporation Two-cycle internal combustion engine having high swirl combustion chamber
US5727520A (en) * 1996-04-01 1998-03-17 Avl List Gmbh Four-stroke internal combustion engine with spark ignition
US5943993A (en) * 1997-02-10 1999-08-31 Avl List Gmbh Four-stroke internal combustion engine with spark ignition
CN1290324A (zh) * 1998-02-11 2001-04-04 舷外发动机公司 分隔燃料喷射二冲程发动燃烧室的凸塞
US20040216715A1 (en) * 2001-12-05 2004-11-04 Baverische Motoren Werke. Combustion process with charge stratification for an internal combustion engine with direct injection and spark ignition

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4170966A (en) * 1976-02-25 1979-10-16 Daimler-Benz Ag Mixture-compressing internal combustion engine, especially four-cycle engine
US4359027A (en) * 1980-09-22 1982-11-16 Outboard Marine Corporation Two-cycle internal combustion engine having high swirl combustion chamber
US5727520A (en) * 1996-04-01 1998-03-17 Avl List Gmbh Four-stroke internal combustion engine with spark ignition
US5943993A (en) * 1997-02-10 1999-08-31 Avl List Gmbh Four-stroke internal combustion engine with spark ignition
CN1290324A (zh) * 1998-02-11 2001-04-04 舷外发动机公司 分隔燃料喷射二冲程发动燃烧室的凸塞
US20040216715A1 (en) * 2001-12-05 2004-11-04 Baverische Motoren Werke. Combustion process with charge stratification for an internal combustion engine with direct injection and spark ignition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111291508A (zh) * 2020-01-17 2020-06-16 清华大学 一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置
CN111291508B (zh) * 2020-01-17 2022-04-22 清华大学 一种小型通用汽油机燃烧系统优化的模拟方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103334827B (zh) 2015-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104500247B (zh) 直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法
CN102182608A (zh) 一种缸内直喷汽油机燃烧系统及其控制方法
CN105041512B (zh) 一种双燃料发动机稀薄燃烧方法
CN101338694B (zh) 一种缸内直喷汽油机分层当量比燃烧的方法
CN110318859A (zh) 一种多次喷射天然气的发动机分层快速燃烧方法
CN104533642A (zh) 一种分区分层稀薄燃烧发动机控制方法
CN104500210B (zh) 一种分区分层稀薄燃烧发动机
CN204386720U (zh) 一种分区分层稀薄燃烧发动机
CN104405496A (zh) 一种天然气发动机预燃室式供气装置
CN107355297A (zh) 一种适用于柴油机改用汽油燃料燃烧的发动机燃烧室
CN103334827B (zh) 火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆
CN204299708U (zh) 一种缸内直喷双气体燃料点燃式燃烧及控制装置
CN109667693A (zh) 一种车用双燃料直喷喷油器
CN1291146C (zh) 基于多段喷射的汽油直喷式发动机分层混合气形成方法
CN204283600U (zh) 一种天然气发动机预燃室式供气装置
CN107339150A (zh) 一种在柴油机基础上改用汽油燃料的发动机燃烧室
CN104595006B (zh) 一种分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构
CN107100756A (zh) 一种用于直喷汽油机通道型燃烧室的活塞
CN208763763U (zh) 重油发动机的双火花塞缸头总成及航空发动机
CN208763748U (zh) 一种高热效率低排放的汽油直喷增压发动机
CN203430628U (zh) 一种甲醇燃料点燃式发动机系统
CN104500252A (zh) 一种分区分层稀薄燃烧发动机用汽缸盖
CN207111228U (zh) 带有对称球形预燃室船用双燃料发动机燃烧室
CN105370383A (zh) 一种高低分区分层稀薄燃烧发动机燃烧室结构
CN107939533A (zh) 一种缸内直喷柴油抑制汽油机爆震的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant