CN107725169A - 一种防爆震发动机 - Google Patents

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张勇
杨靖
杨秀林
李朝晖
冯仁华
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Abstract

本发明公开了一种防爆震发动机，包括缸体和气缸盖，所述气缸盖上具有与所述缸体上的气缸对应设置的燃烧室，所述燃烧室的中部安装有与对应气缸正对设置的第一火花塞，还包括设置在所述燃烧室上的气门组，其特征在于，所述气门组包括至少两个沿对应气缸的周向相邻设置的排气门，任意相邻两个所述排气门之间还设置有第二火花塞，所述第二火花塞位于两个所述排气门远离所述第一火花塞的一侧。本发明具有结构设计合理，进气流通截面较大，可以对缸内的高温区和末端气体进行扫气降温，加强缸内涡流促进混合气形成，防爆震效果好等优点。

Description

一种防爆震发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别的涉及一种防爆震发动机。
背景技术
目前，汽油机通常采用多气门结构、增压技术或者高压缩比等技术提高汽油机的充气效率、燃烧效率以及减少有害物的排放。但采用增压技术或高压缩比技术均会使汽油机的爆震倾向增加，热负荷和机械负荷增大，发动机工作不稳定、燃烧效率下降、有害排放物增加，严重的爆震还会导致发动机拉缸、曲柄连杆机构失效等。而采用多气门结构也会使排气门座之间的鼻梁区的热应力增大，从而导致排气门座变形、漏气并最终烧损排气门，甚至气缸盖开裂。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，进气流通截面较大，可以对缸内的高温区和末端气体进行扫气降温，加强缸内涡流促进混合气形成，防爆震效果好的防爆震发动机。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种防爆震发动机，包括缸体和气缸盖，所述气缸盖上具有与所述缸体上的气缸对应设置的燃烧室，所述燃烧室的中部安装有与对应气缸正对设置的第一火花塞，还包括设置在所述燃烧室上的气门组，其特征在于，所述气门组包括至少两个沿对应气缸的周向相邻设置的排气门，任意相邻两个所述排气门之间还设置有第二火花塞，所述第二火花塞位于两个所述排气门远离所述第一火花塞的一侧。
采用上述结构，在气缸盖上设置两个火花塞，第一火花塞布置在燃烧室中心，第二火花塞布置在燃烧室边缘的两个相邻排气门之间，因为此处为最容易发生爆震燃烧的“末端气体”处。第二火花塞一方面辅助第一火花塞尽快点燃燃烧室内的可燃混合气，使燃烧速率加快，另一方面使末端气体没有机会产生自燃，有效抑制了爆震。上述结构设计合理，防爆震效果好。
进一步的，所述气门组包括两个所述排气门和三个进气门，所述进气门和排气门沿对应气缸的周向布置，且两个所述排气门和三个所述进气门分别位于对应气缸的对称中心面的两侧。
采用上述五气门结构，可以增大了进气和排气的流通截面，提高了充气效率，可以重点对缸内的高温区和末端可燃混合气进行扫气降温。而且还可以利用该结构，设置进气门和排气门的开启顺序分别组织气流，将位于三个进气门中间的进气门提前开启，减小进气门间的气流干扰，使进气量有所增加，相比进气门同步开启状态，能够提高发动机功率；而位于两边的进气门所产生的进气湍流可促进混合气形成，加快燃烧过程，对抑制爆震产生了积极的作用。
进一步的，所述燃烧室和对应气缸的压缩比为12~13。
这样，高压缩比（通常的压缩比为9左右）紧凑型燃烧室，把可燃混合气集中到火花塞周围，加快了燃烧速度。
进一步的，所述气缸盖上具有围绕所述燃烧室设置的水套，所述水套内设置有将冷却水导向所述排气门所在区域的导板。
采用上述结构，通过导板将水套内的冷却水能够更多更快地流过排气门所在的高温区，降低了排气门处的温度，既能够有效抑制爆震，又能够避免鼻梁区开裂，提高发动机的使用寿命。
综上所述，本发明具有结构设计合理，进气流通截面较大，可以对缸内的高温区和末端气体进行扫气降温，加强缸内涡流促进混合气形成，防爆震效果好等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的气缸盖的气门组的结构示意图。
图2为图1的底部结构示意图。
图3为本发明实施例的气缸与燃烧室部分的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1～图3所示，一种防爆震发动机，所述气缸盖1上具有与所述缸体上的气缸对应设置的燃烧室，所述燃烧室的中部安装有与对应气缸正对设置的第一火花塞2，还包括设置在所述燃烧室上的气门组，所述气门组包括两个沿对应气缸的周向相邻设置的排气门3和三个进气门5，所述进气门5和排气门3沿对应气缸的周向布置，且两个所述排气门3和三个所述进气门5分别位于对应气缸的对称中心面的两侧。任意相邻两个所述排气门3之间还设置有第二火花塞4，所述第二火花塞4位于两个所述排气门3远离所述第一火花塞2的一侧。所述气缸盖1上具有围绕所述燃烧室设置的水套，所述水套内设置有将冷却水导向所述排气门3所在区域的导板。
在气缸盖上设置两个火花塞，第一火花塞布置在燃烧室中心，第二火花塞布置在燃烧室边缘的两个相邻排气门之间，因为此处为最容易发生爆震燃烧的“末端气体”处。第二火花塞一方面辅助第一火花塞尽快点燃燃烧室内的可燃混合气，使燃烧速率加快，另一方面使末端气体没有机会产生自燃，有效抑制了爆震。上述结构设计合理，防爆震效果好。
具体实施时，采用五气门结构，其中三进二排，二排气门同步进行工作，而进气门则为非同步工作。5气门结构一方面增大了进气和排气流通截面，提高了充气效率，可以重点对缸内的高温区和末端可燃混合气进行扫气降温；另一方面可以分别组织气流，进气门的中间气门2提前开启20度，由于减小了气门间的气流干扰，使进气量有所增加，可以比进气门同步开启时的功率提高3%以上。而两边的进气门所产生的进气湍流可促进混合气形成，加快燃烧过程，对抑制爆震产生了积极的作用。
在燃烧过程组织方面通过非同步工作的进气门和精确的燃油喷射配合在气缸内部形成上浓下稀的混合气分布，但平均混合气浓度可以调稀。上部的浓混合区以确保火花塞可靠点火，而下部稀混合区由火焰前烽面点燃。因为压缩比高则混合气能量密度并不降低，加上与双火花塞的精确点火提前角控制实现速燃，而后期燃烧的较稀混合气爆震倾向降低，综合结果提高了燃烧效率并有效抑制了爆震。
在燃烧室外部，气缸盖冷却水套中对于排气门座之间的鼻梁区不仅加大了冷却水路的空间，还在水流组织上通过节流和导向，使缸盖内有限的冷却水能够更多更快地流过高温区，降低了排气门处的温度，既能够有效抑制爆震，又能够避免鼻梁区开裂，提高发动机的使用寿命。
试验中，该发动机的升功率明显高于一般车用发动机，其燃烧室的布置如图1和图2，此时的压缩比从一般的9提高到了11。高压缩比紧凑型燃烧室，把可燃混合气集中到火花塞周围，加快了燃烧速度，从而提高了发动机的循环热效率，使原来的理论循环热效率58.5%提高到了61.7%，由于采用了5气门方案，并将进气门中的气门2提前开启20度，使得进气更充分、排气更彻底，并在气缸中产生了较高的湍流强度，以促进燃烧的进行，使发动机功率得到进一步的提高；双火花塞使得火焰传播更快，尤其是两排气门中间的火花塞，可以有效地消除末端气体爆震的发生；缸盖中冷却水的组织，使得大部分的水流用于冷却排气门侧，通过降低该区域的热负荷也可以降低解决该区域的爆震倾向。从而使发动机在不发生爆震的情况小，有效提高压缩比、提高发动机热效率、提高发动机功率、降低发动机燃油耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防爆震发动机，包括缸体和气缸盖（1），所述气缸盖（1）上具有与所述缸体上的气缸对应设置的燃烧室，所述燃烧室的中部安装有与对应气缸正对设置的第一火花塞（2），还包括设置在所述燃烧室上的气门组，其特征在于，所述气门组包括至少两个沿对应气缸的周向相邻设置的排气门（3），任意相邻两个所述排气门（3）之间还设置有第二火花塞（4），所述第二火花塞（4）位于两个所述排气门（3）远离所述第一火花塞（2）的一侧。
2.如权利要求1所述的防爆震发动机，其特征在于，所述气门组包括两个所述排气门（3）和三个进气门（5），所述进气门（5）和排气门（3）沿对应气缸的周向布置，且两个所述排气门（3）和三个所述进气门（5）分别位于对应气缸的对称中心面的两侧。
3.如权利要求2所述的防爆震发动机，其特征在于，所述燃烧室和对应气缸的压缩比为12~13。
4.如权利要求2所述的防爆震发动机，其特征在于，所述气缸盖（1）上具有围绕所述燃烧室设置的水套，所述水套内设置有将冷却水导向所述排气门（3）所在区域的导板。
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