CN109488478A - 一种稀燃汽油机燃烧装置 - Google Patents

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宫艳峰
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段加全
刘耀东
钱丁超
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Abstract

本发明公开了一种稀燃汽油机燃烧装置，属于内燃机技术领域。针对目前的燃烧系统不能达到稳定燃烧的要求，本发明通过采用进气侧有遮挡结构的缸盖燃烧室、顶面凸起且凸起中心有ω形凹坑的高压缩比活塞形状，提高了缸内的滚流运动水平，加强了压缩上止点附近滚流的破碎，提高了湍动能，加快了燃烧速度，减低了爆震风险，减少了燃油打湿缸壁，降低机油稀释和排放。通过喷油器与火花塞的严格位置关系、火花塞负极定向布置，保证在压缩上止点附近喷油器油束能在火花塞处形成浓混合气，避免油束打湿火花塞，实现稳定点火，保证燃烧稳定性。

Description

一种稀燃汽油机燃烧装置
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，具体涉及一种稀燃汽油机燃烧装置。
背景技术
受到节能减排的压力和新能源汽车的冲击，传统燃油车厂商的压力与日俱增，提高发动机的热效率成为各大汽车厂研究的重点。目前国内汽车厂商主流发动机的热效率在36～38％范围，日本汽车厂商已经达到40％以上。汽油机热效率还有进一步提升的空间，稀燃技术是其中一种行之有效的手段。为实现稳定燃烧，稀燃汽油机必须要结合直喷和多次喷射的策略，此时对进气流动、喷油器与火花塞的布置，喷油器油束与活塞的匹配提出了更高的要求，但是目前的燃烧系统无法满足要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种适用于直喷汽油机的一种稀燃汽油机燃烧装置，所采用的技术方案如下：
一种稀燃汽油机燃烧系统，主要包括缸盖1和活塞2两部分，所述缸盖1包括缸盖燃烧室1-1、进气道1-2、进气门1-3、喷油器1-4、火花塞1-5、排气门1-6及排气道1-7；所述进气门1-3、喷油器1-4、火花塞1-5、排气门1-6和排气道1-7位于缸盖燃烧室1-1顶部。
所述喷油器1-4与火花塞1-5位于缸盖燃烧室1-1顶部，进气门1-3与排气门1-6之间，偏向排气侧，且喷油器1-4、火花塞1-5中心连线4与气缸横向中心线3平行；喷油器1-4与火花塞1-5之间的水平距离为12～15mm，垂直距离为8～10mm，保证在压缩上止点附近喷油器油束能在火花塞处形成浓混合气，实现稳定点火及燃烧。
所述火花塞1-5的负极1-5-1安装方向固定，与气缸横向中心线3平行，且背离喷油器1-4，保证喷油器油束1-4-1不会打湿火花塞1-5，避免失火及排放恶化。
所述缸盖燃烧室1-1进气侧有遮挡结构1-1-1，该遮挡结构为圆柱形，与进气门3外沿之间的距离为0.5～1.2mm，可有效阻挡进气流经进气道1-2下部，保证更多进气流经进气道1-2上部，提高缸内滚流运动水平，使油气混合更加均匀。
所述活塞2位于缸盖1下部，活塞顶面有凸起结构2-1，凸起高度为2～4mm；顶面中心有凹坑2-2，凹坑为ω型，中心高度为1～2mm，中心圆弧半径20～30mm，与活塞顶面连接过渡圆弧半径为5～10mm，保证在压缩上止点附近喷油器1-4喷油时燃油能落在凹坑2-2内，减小燃油打湿缸壁，并且在压缩上止点使更多滚流破碎，提高火花塞处的湍动能，加快燃烧速度。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明通过采用进气侧有遮挡结构的缸盖燃烧室、顶面凸起且凸起中心有ω形凹坑的高压缩比活塞形状，提高了缸内的滚流运动水平，加强了压缩上止点附近滚流的破碎，提高了湍动能，加快了燃烧速度，减低了爆震风险，减少了燃油打湿缸壁，降低机油稀释和排放。通过喷油器与火花塞的严格位置关系、火花塞负极定向布置，保证在压缩上止点附近喷油器油束能在火花塞处形成浓混合气，避免油束打湿火花塞，实现稳定点火，保证燃烧稳定性。
附图说明
图1是本发明的燃烧系统结构示意图；
图2是图1的遮挡结构局部示意图；
图3是本发明的缸盖燃烧室的仰视图；
图4是喷油器、火花塞位置关系及活塞剖视图；
图中：缸盖1、缸盖燃烧室1-1、遮挡结构1-1-1、进气道1-2、进气门1-3、喷油器1-4、喷油器油束1-4-1、火花塞1-5、排气门1-6、排气道1-7、活塞2、活塞顶面2-1、活塞ω型凹坑2-2、气缸横向中心线3、火花塞与喷油器中心连线4。
具体实施方式
结合附图，对本发明作进一步阐述：
如图1所示，一种稀燃汽油机燃烧系统，主要包括缸盖1和活塞2两部分，所述缸盖1包括缸盖燃烧室1-1、进气道1-2、进气门1-3、喷油器1-4、火花塞1-5、排气门1-6及排气道1-7；所述进气门1-3、喷油器1-4、火花塞1-5、排气门1-6和排气道1-7位于缸盖燃烧室1-1顶部。
如图4所示，所述喷油器1-4与火花塞1-5位于缸盖燃烧室1-1顶部，进气门1-3与排气门1-6之间，偏向排气侧，且喷油器1-4、火花塞1-5中心连线4与气缸横向中心线3平行；喷油器1-4与火花塞1-5之间的水平距离B为12～15mm，垂直距离C为8～10mm，保证在压缩上止点附近喷油器油束能在火花塞处形成浓混合气，实现稳定点火及燃烧。
如图3所示，所述火花塞1-5的负极1-5-1安装方向固定，与气缸横向中心线3平行，且背离喷油器1-4，保证喷油器油束1-4-1不会打湿火花塞1-5，避免失火及排放恶化。
如图2所示，所述缸盖燃烧室1-1进气侧有遮挡结构1-1-1，该遮挡结构为圆柱形，与进气门3外沿之间的距离A为0.5～1.2mm，可有效阻挡进气流经进气道1-2下部，保证更多进气流经进气道1-2上部，提高缸内滚流运动水平，使油气混合更加均匀。
所述活塞2位于缸盖1下部，如图4所示，活塞顶面有凸起结构2-1，凸起高度D为2～4mm，顶面中心有凹坑2-2，凹坑为ω型，中心高度E为1～2mm，中心圆弧半径F为20～30mm，与活塞顶面连接过渡圆弧半径G为5～10mm，保证在压缩上止点附近喷油器1-4喷油时燃油能落在凹坑2-2内，减小燃油打湿缸壁，并且在压缩上止点使更多滚流破碎，提高火花塞处的湍动能，加快燃烧速度。
本发明的主要技术特点为:
①喷油器与火花塞有较严格的位置关系，保证火花塞处能形成浓混合气，实现稳定点火及燃烧；
②火花塞电极负极定向安装，避免喷油器油束打湿火花塞，造成失火及排放恶化；
③缸盖燃烧室进气侧遮挡结构，增强缸内滚流运动水平；
④ω型活塞形状，可减小燃油打湿缸壁，降低机油稀释风险，并且在压缩上止点使更多滚流破碎，提高火花塞处的湍动能，加快燃烧速度。
上述方案中在缸盖燃烧室进气侧增加遮挡结构，活塞实现高压缩比，活塞顶面凸起及凸起中心有ω形凹坑，提高了缸内的滚流运动水平，加强了压缩上止点附近滚流的破碎，提高了湍动能，加快了燃烧速度，降低了爆震风险，减少了燃油打湿缸壁，降低机油稀释和排放。通过喷油器与火花塞的严格的位置关系及火花塞负极定向布置，保证在压缩上止点附近喷油器油束能在火花塞处形成浓混合气，实现稳定点火，保证了燃烧稳定性。

Claims (4)

1.一种稀燃汽油机燃烧装置，该装置主要包括缸盖(1)和活塞(2)两部分，所述缸盖(1)包括缸盖燃烧室(1-1)、进气道(1-2)、进气门(1-3)、喷油器(1-4)、火花塞(1-5)、排气门(1-6)及排气道(1-7)；所述进气门(1-3)、喷油器(1-4)、火花塞(1-5)、排气门(1-6)和排气道(1-7)位于缸盖燃烧室(1-1)顶部；所述活塞(2)位于缸盖(1)下部；其特征在于，
所述喷油器(1-4)与火花塞(1-5)位于缸盖燃烧室(1-1)顶部，进气门(1-3)与排气门(1-6)之间，偏向排气侧，且喷油器(1-4)、火花塞(1-5)中心连线(4)与气缸横向中心线(3)平行；喷油器(1-4)与火花塞(1-5)之间的水平距离为12～15mm，垂直距离为8～10mm。
2.根据权利要求1所述的一种稀燃汽油机燃烧装置，其特征在于，所述火花塞(1-5)的负极(1-5-1)安装方向固定，与气缸横向中心线(3)平行，且背离喷油器(1-4)，保证喷油器油束(1-4-1)不会打湿火花塞(1-5)。
3.根据权利要求1所述的一种稀燃汽油机燃烧装置，其特征在于，所述缸盖燃烧室(1-1)进气侧有遮挡结构(1-1-1)，该遮挡结构为圆柱形，与进气门(3)外沿之间的距离为0.5～1.2mm。
4.根据权利要求(1)所述的一种稀燃汽油机燃烧装置，其特征在于，活塞顶面有凸起结构(2-1)，凸起高度为2～4mm；顶面中心有凹坑(2-2)，凹坑为ω型，中心高度为1～2mm，中心圆弧半径20～30mm，与活塞顶面连接过渡圆弧半径为5～10mm。
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