CN106762101A - 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法 - Google Patents

一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106762101A
CN106762101A CN201611039456.4A CN201611039456A CN106762101A CN 106762101 A CN106762101 A CN 106762101A CN 201611039456 A CN201611039456 A CN 201611039456A CN 106762101 A CN106762101 A CN 106762101A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pit
top center
compression top
head
piston
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.)
Pending
Application number
CN201611039456.4A
Other languages
English (en)
Inventor
帅石金
赵洪雪
王志
马骁
王步宇
静大亮
董哲林
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 CN201611039456.4A priority Critical patent/CN106762101A/zh
Publication of CN106762101A publication Critical patent/CN106762101A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/26—Pistons  having combustion chamber in piston head
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法。所述系统包括缸体、缸盖、火花塞、活塞和喷油器；所述缸盖上的，一侧设置有进气门及连接进气门的进气道，另一侧设置有排气门及连接排气门的排气道；所述活塞的位于缸体内的头部具有第一凹坑和第二凹坑，所述第一凹坑和第二凹坑直接由光滑面连接,所述第一凹坑深于第二凹坑，保证没有突出部。本发明能够保证点燃模式下的着火稳定性并降低颗粒物的生成，同时保证发动机油耗、排放以及动力性能均更优。

Description

一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法
技术领域
本发明涉及发动机领域，更具体地，涉及一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法。
背景技术
目前，直喷汽油机相对于传统汽油机具有大幅度节能及降低HC排放的潜力，已经成为汽油机的主流产品。但直喷汽油机的颗粒物排放高于传统汽油机，增加了满足排放法规的难度，因此需要从源头上优化燃烧系统和燃烧方法，降低直喷汽油机颗粒物排放。
从目前国内外主要汽车公司生产的直喷汽油机的燃烧系统特征来看，其压缩比大致在9.5～12.5之间，火花塞大都采取中心布置的形式，喷油器布置靠近火花塞的中心或者进气侧，而燃烧室凹坑大都靠近进气侧。活塞形状一般具有单一燃烧室凹坑和燃油、气流引导面，并且引导面和凹坑之间形成凸起。这种布置容易在凹坑中产生较多的油膜，且不利于油膜的挥发。研究表明，油膜是直喷汽油机颗粒物的主要来源，因此该燃烧室形状不利于降低颗粒物排放。此外，有些活塞不设置引导面，只保留较宽的燃烧室凹坑，虽然有助于降低油膜的生成，但不利于燃烧室内的气体流动和油气混合，削弱了混合气流动强度，对燃烧稳定和排放结果均不利。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的直喷汽油机燃烧系统及控制方法。
根据本发明的一个方面，提供一种直喷汽油机燃烧系统，包括缸体、缸盖、火花塞、活塞和喷油器；
所述缸盖上的，一侧设置有进气门及连接进气门的进气道，另一侧设置有排气门及连接排气门的排气道；
所述活塞的位于缸体内的头部具有第一凹坑和第二凹坑，所述第一凹坑和第二凹坑直接由光滑面连接无突出部,所述第一凹坑深于第二凹坑。
根据本发明的另一面，提供一种直喷汽油机燃烧控制方法，发动机燃烧控制采用单次或多次喷油策略，所述单次或多次喷油的点火时刻为压缩上止点前30℃A到压缩上止点后10℃A之间时，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，单次或多次喷油的燃料比总和为100％。
本申请提出一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法，能够保证点燃模式下的着火稳定性并降低颗粒物的生成，同时保证发动机油耗、排放以及动力性能均更优。
附图说明
图1为本发明一种直喷汽油机燃烧系统示意图；
图2为根据本发明的活塞头部的俯视示意图。
附图标记说明
1、缸体，2、缸盖，3、火花塞，4、活塞，5、喷油器，21、进气门，22、进气道，23、排气门，24、排气道，41、第一凹坑，42、第二凹坑，43、进气门坑，44、排气门坑。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种直喷汽油机燃烧系统，其特征在于，包括缸体1、缸盖2、火花塞3、活塞4和喷油器5。
所述缸盖2上的，一侧设置有进气门21及连接进气门21的进气道22，另一侧设置有排气门23及连接排气门23的排气道24。
所述活塞4的位于缸体内的头部具有第一凹坑41和第二凹坑42，所述第一凹坑41和第二凹坑42直接由光滑面连接，所述第一凹坑41深于第二凹坑42。
所述第一凹坑41和第二凹坑42在结构上并不对称，并且光滑连接保证没有突出部。
所述第一凹坑41与活塞4头部的顶面深度小于10mm，目的是保证凹坑内外的油气均匀混合，并且在压缩冲程末期，能在火花塞3附近形成适宜着火的混合气浓度。
所述第一凹坑41设置在靠近进气门21的一侧，所述第二凹坑42设置在靠近排气门23的一侧。
所述进气道24为滚流气道，第一凹坑41与进气门21轴线夹角小于水平面与进气门21轴线夹角。
第二凹坑42与排气门23轴线夹角小于水平面与排气门23轴线夹角。
上述设计的目的是避免排气引起的气体流动破坏进气流动，保证进气过程的较强滚流。
如图2所示，所述活塞4的位于缸体内的头部设置有进气门坑43和排气门坑44，目的是保证在活塞压缩的过程中不影响活塞上行。
本发明还提供一种直喷汽油机燃烧控制方法，发动机燃烧控制采用单次或多次喷油策略，所述单次或多次喷油的点火时刻为压缩上止点前30℃A到压缩上止点后10℃A之间时，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，单次或多次喷油的燃料比总和为100％。
本发明第一实施例，发动机燃烧控制采用两次喷油策略，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，次喷时刻为压缩上止点前120℃A到180℃A之间时；首喷燃料比为60％～90％，次喷燃料比为10％～40％，两次喷油的燃料比总和为100％。
第一实施例中，喷油器5首次喷油时，油束会碰到第一凹坑41，第二次喷油时，油束才碰到第二凹坑42。由于第一凹坑和第二凹坑中间没有传统的直喷汽油机活塞上的凸起，因此不会阻碍活塞表面气流运动，有利于油膜的挥发，减少着火时的油膜量，从而降低颗粒物排放。
本发明第二实施例，发动机燃烧控制采用单次次喷油策略，喷油时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，燃料比为100％，较早喷油，使油气混合时间充分，有利于减少碳烟的生成。
本发明第三实施例，发动机燃烧控制采用三次喷油策略，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，再喷时刻为压缩上止点前160℃A到220℃A之间时；三喷时刻为压缩上止点前120℃A到150℃A之间；首喷燃料比为60％～75％，再喷燃料比为20％～30％，三喷燃料比为5％～20％，三次喷油的燃料比总和为100％。
根据不同的发动机的压缩比、燃烧室尺寸、进排气规律和喷油器喷油规律，喷射时刻、喷射脉宽、喷射压力和点火时刻也要相应进行优化以达到最佳效果。
本发明所述一种直喷汽油机燃烧系统和控制方法，可以稳定燃烧，加速燃烧，并能有效降低颗粒物生成，同时可以降低油耗和排放，无需额外增加装置而实现对现有发动机产品技术升级，成本低，产业化前景良好。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直喷汽油机燃烧系统，其特征在于，包括缸体(1)、缸盖(2)、火花塞(3)、活塞(4)和喷油器(5)；
所述缸盖(2)上的，一侧设置有进气门(21)及连接进气门(21)的进气道(22)，另一侧设置有排气门(23)及连接排气门(23)的排气道(24)；
所述活塞(4)的位于缸体内的头部具有第一凹坑(41)和第二凹坑(42)，所述第一凹坑(41)和第二凹坑(42)直接由光滑面连接,所述第一凹坑(41)深于第二凹坑(42)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一凹坑(41)与活塞(4)头部的顶面深度小于10mm。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一凹坑(41)设置在靠近进气门(21)的一侧，所述第二凹坑(42)设置在靠近排气门(23)的一侧。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述进气道(24)为滚流气道，第一凹坑(41)与进气门(21)轴线夹角小于水平面与进气门(21)轴线夹角。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，第二凹坑(42)与排气门(23)轴线夹角小于水平面与排气门(23)轴线夹角。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活塞(4)的位于缸体内的头部设置有进气门坑(43)和排气门坑(44)。
7.一种直喷汽油机燃烧控制方法，其特征在于，发动机燃烧控制采用单次或多次喷油策略，所述单次或多次喷油的点火时刻为压缩上止点前30℃A到压缩上止点后10℃A之间时，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，单次或多次喷油的燃料比总和为100％。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用两次喷油策略，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，次喷时刻为压缩上止点前120℃A到180℃A之间时；首喷燃料比为60％～90％，次喷燃料比为10％～40％，两次喷油的燃料比总和为100％。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用单次次喷油策略，喷油时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，燃料比为100％。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，采用三次喷油策略，首喷时刻为压缩上止点前240℃A到300℃A之间时，再喷时刻为压缩上止点前160℃A到220℃A之间时，三喷时刻为压缩上止点前120℃A到150℃A之间时，首喷燃料比为60％～75％，再喷燃料比为20％～30％，三喷燃料比为5％～20％，三次喷油的燃料比总和为100％。
CN201611039456.4A 2016-11-21 2016-11-21 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法 Pending CN106762101A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611039456.4A CN106762101A (zh) 2016-11-21 2016-11-21 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611039456.4A CN106762101A (zh) 2016-11-21 2016-11-21 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106762101A true CN106762101A (zh) 2017-05-31

Family

ID=58974378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611039456.4A Pending CN106762101A (zh) 2016-11-21 2016-11-21 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106762101A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108561237A (zh) * 2018-05-24 2018-09-21 华域科尔本施密特活塞有限公司 一种汽油机铝活塞气门坑及其飞边的加工工艺
CN109973206A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 丰田自动车株式会社 内燃机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102182608A (zh) * 2011-03-16 2011-09-14 奇瑞汽车股份有限公司 一种缸内直喷汽油机燃烧系统及其控制方法
US9163554B2 (en) * 2013-07-26 2015-10-20 Denso Corporation Air intake apparatus for internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102182608A (zh) * 2011-03-16 2011-09-14 奇瑞汽车股份有限公司 一种缸内直喷汽油机燃烧系统及其控制方法
US9163554B2 (en) * 2013-07-26 2015-10-20 Denso Corporation Air intake apparatus for internal combustion engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973206A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 丰田自动车株式会社 内燃机
DE102018133550B4 (de) 2017-12-27 2022-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verbrennungskraftmaschine
CN108561237A (zh) * 2018-05-24 2018-09-21 华域科尔本施密特活塞有限公司 一种汽油机铝活塞气门坑及其飞边的加工工艺
CN108561237B (zh) * 2018-05-24 2024-05-14 华域科尔本施密特活塞有限公司 一种汽油机铝活塞气门坑及其飞边的加工工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102770633B (zh) 布置成在内燃机气缸内往复运动的活塞
KR101996085B1 (ko) 질소 산화물 저감을 위한 직접 분사식 디젤 엔진의 연소실
CN103696847A (zh) 一种缸内直喷发动机燃烧室
CN104500247A (zh) 直喷压燃发动机全工况平面燃烧控制方法
CN207018102U (zh) 一种汽油压燃活塞燃烧室
CN106762101A (zh) 一种直喷汽油机燃烧系统及控制方法
CN114233465A (zh) 氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法
CN209875243U (zh) 一种可变滚流汽油机燃烧系统
CN108915914B (zh) 一种自然吸气汽油机阿特金森循环实现方法
US10731600B2 (en) Piston with soot reducing piston bowl
CN203081564U (zh) 一种增压柴油机活塞燃烧室
JP2017194004A (ja) ディーゼルエンジンの燃焼室構造
CN205936807U (zh) 一种燃烧室结构
CN203050906U (zh) 一种缸内直喷汽油机活塞
CN107100756A (zh) 一种用于直喷汽油机通道型燃烧室的活塞
CN201554570U (zh) 一种直喷汽油机活塞
CN203604038U (zh) 低排放低油耗燃烧室
CN208546230U (zh) 一种高压缩比汽油机的燃烧室结构及其连接结构
CN201972803U (zh) 一种摩托车发动机气缸盖
CN206860304U (zh) 一种用于直喷汽油机通道型燃烧室的活塞
CN102322360B (zh) 一种缸内直喷汽油机及其控制方法
US20160273444A1 (en) Internal combustion engine
CN2906088Y (zh) 一种改进的4125柴油机气缸盖总成
CN106089466B (zh) 一种实现喷油器喷射控制策略的方法
JP2008163918A (ja) 筒内噴射式内燃機関における燃焼方法および筒内噴射式内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170531

RJ01 Rejection of invention patent application after publication