CN109854324A - 一种可变滚流汽油机燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变滚流汽油机燃烧系统，包括缸体、缸盖、活塞、气道、喷油器、火花塞；进气门中设有可变滚流机构。可变滚流机构包括驱动装置、调节杆、滚流调节片；调节杆由驱动装置控制，在进气门中气门杆的沿轴线运动；滚流调节片与调节杆连接，在调节杆的控制下可改变滚流调节片的角度；低于进气门的滚流调节片所形成的伞形结构促进缸内滚流的形成，气伞形角度的变化使缸内滚流可变。调节杆升程L与滚流调节片的角度θ满足f(θ)＝－466L2+473L的对应关系。本发明实现了缸内滚流强度的连续多级可变。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧系统，具体涉及一种用于汽油机的燃烧系统，属于汽车技术领域。
背景技术
传统汽油机燃烧系统一般由缸盖、活塞、气道、喷油器、火花塞构成，这种燃烧系统在汽油发动机由于结构的限制，其几何压缩比是不能变化的，通常情况下，越高的压缩比会使得发动机的热效率越高，发动机部分负荷工作区域的油耗越好，但是过高的压缩比会导致发动机在中高负荷工作区域发生爆震现象，对发动机的可靠性造成严重危害。为获得更低的部分负荷油耗、更高的升功率、升扭矩指标并降低爆震发生的几率，当前普遍采用的方法是可变压缩比、外部EGR、喷水技术或提高进气滚流强度。可变压缩比技术是在发动机部分负荷工作区域采用高压缩比，在中高负荷工作区域采用低压缩比，这样可以兼顾油耗和动力性能，但是该技术存在结构复杂，成本高、可靠性差等问题。外部EGR技术将发动机燃烧后排气的一小部分气体经过额外的冷却系统冷却后，引入气缸内，降低缸内气体的温度，同时再循环废气由于具有惰性会延缓燃烧过程，抑制爆震。但该技术同样存在成本高、可靠性差等问题。喷水技术是向汽油机燃烧室中增加喷水功能，降低燃烧室温度，避免在发动机中高负荷工作区域出现爆震，可进一步提高发动机的几何压缩比，提高热效率，但该技术也存在成本高、可靠性差、操作复杂度高等问题。提高进气滚流强度可加快油气混合、燃烧速度，降低爆震发生几率，进而可提高压缩比，改善性能，当前采用的方法有缸盖masking技术及进气道滚流调节技术。缸盖masking技术可以提高进气滚流比，同时会降低进气流量并且无法根据不同工况进行滚流比的调节。进气道滚流调节技术为采用布置于进气道的导流板进行调节，这种机构往往在提高滚流的同时降低进入气缸内的新鲜空气量，往往会降低发动机高转速工况的动力性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变滚流汽油机燃烧系统，在传统汽油机燃烧系统基础上增加可变滚流机构，本发明在汽油机合适的工况改变滚流，使之达到改善油气混合状态，加速燃烧，降低爆震发生几率，提高汽油机燃烧效率，同时降低污染物的排出的效果，进而形成了一种高动力、低油耗、低排放的汽油机可变滚流燃烧系统。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种可变滚流汽油机燃烧系统，包括缸体、缸盖、活塞、气道、喷油器、火花塞；活塞在缸体中做往复直线运动；活塞顶部与缸盖、缸体形成燃烧室；缸盖中设有进气道、排气道，分别位于燃烧室顶部两侧；火花塞布置在活塞顶部形成燃烧室的缸盖中部位置；喷油器布置在缸盖上，与缸盖底面形成斜角，并伸入燃烧室中；其特征在于，进气门中设有可变滚流机构。
所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，可变滚流机构包括驱动装置、调节杆、滚流调节片；调节杆由驱动装置控制，在进气门中气门杆的沿轴线运动；滚流调节片与调节杆连接，在调节杆的控制下可改变滚流调节片的角度。低于进气门的滚流调节片所形成的伞形结构促进缸内滚流的形成，气伞形角度的变化使缸内滚流可变。
所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，调节杆升程L与滚流调节片的角度θ满足f(θ)＝－466L2+473L的对应关系。
本发明的有益效果是：
本发明的汽油机燃烧系统实现了缸内滚流强度的连续多级可变。
在结构方面，该燃烧系统调节杆的升程调节范围为0～0.5mm，可实现滚流调节片角度在0～120°范围内多级连续可变，并且可变滚流机构集成于气门内部，布置紧凑、节省空间。
在性能方面，经过热力学仿真计算及CFD仿真分析得到，缸内气体滚流比可由0.3提高到1.5，燃烧速度可最多提升30％，有效避免了爆震的发生几率，进而可提高几何压缩比30％。在燃烧速度加快和几何压缩比提高的共同作用下，NEDC综合油耗降低5％，最高热效率可提高3％。并且缸内滚流的增强改善了油气混合的均匀度约40％，经预测，碳烟、碳氢等排放物可降低20％左右。在汽油机上应用本发明的可变滚流燃烧系统可进一步满足第五阶段油耗法规和国六排放法规。
附图说明
图1是可变滚流机构完全收缩状态下的示意图；
图2是可变滚流机构部分打开状态下的示意图；
图3是可变滚流机构全部打开状态下的示意图。
图中：1.进气门，2.进气道，3.喷油器，4.调节杆，5.活塞，6.缸盖，7.排气道，8.火花塞，9.缸体，10.驱动装置，11.滚流调节片。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一种可变滚流汽油机燃烧系统，其在传统汽油机燃烧系统基础上增加可变滚流机构。可变滚流汽油机燃烧系统由缸体9、缸盖6、活塞5、气道、喷油器3、火花塞8、可变滚流机构组成；活塞5在缸体9中做往复直线运动；活塞5顶部与缸盖6、缸体9形成燃烧室；缸盖6中设有进气道2、排气道7，分别位于燃烧室顶部两侧；火花塞8布置在活塞5顶部形成燃烧室的缸盖6中部位置；喷油器3布置在缸盖6上，与缸盖6底面形成斜角，并伸入燃烧室中；进气门1中设有可变滚流机构，可变滚流机构包括驱动装置10、调节杆4、滚流调节片11，调节杆4由驱动装置10控制，在进气门1中气门杆的沿轴线运动，滚流调节片11与调节杆4连接，在调节杆4的控制下可改变滚流调节片11的角度。
随着调节杆升程L的变化，滚流调节片的角度θ发生变化，调节杆升程L(mm)与滚流调节片的角度θ(°)满足f(θ)＝－466L2+473L的对应关系。低于气门的滚流调节片所形成的伞形结构可以促进缸内滚流的形成，伞形角度的变化可以实现缸内滚流的可变。如图1所示，调节杆位于初始位置，升程为0mm，滚流调节片11完全收缩于气门内，此时为可变滚流机构完全收缩状态，缸内滚流最小。如图2所示，当调节杆4沿着气门杆轴线运动，升程为0.3mm，滚流调节片11伸出气门，形成有夹角为100°的伞形结构，促进缸内滚流的形成，此时为可变滚流机构的部分打开状态，缸内滚流增强。如图3所示，当调节杆4运动到极限位置，升程为0.5mm，滚流调节片11完全伸出气门，形成的伞形结构夹角最大，为120°，此时为可变滚流机构的完全打开状态，缸内滚流最强。根据工况需要调节可变滚流机构打开状态，获得最佳滚流。
【实施例1】
活塞5在缸体9中做往复直线运动，活塞5顶部与缸盖6、缸体9形成燃烧室，缸盖6中设有进气道2、排气道7，分别位于燃烧室顶部两侧，火花塞8布置在活塞5顶部形成燃烧室的缸盖6中部位置，喷油器3布置在缸盖6上，与缸盖6底面形成斜角，并伸入燃烧室中，进气门1中设有可变滚流机构，包括驱动装置10、调节杆4、滚流调节片11，当驱动装置10控制调节杆11的升程为0.1mm时，滚流调节片11伸出进气门形成的伞形结构夹角为43°，此时可使缸内的滚流比提高至0.8。
【实施例2】
活塞5在缸体9中做往复直线运动，活塞5顶部与缸盖6、缸体9形成燃烧室，缸盖6中设有进气道2、排气道7，分别位于燃烧室顶部两侧，火花塞8布置在活塞5顶部形成燃烧室的缸盖6中部位置，喷油器3布置在缸盖6上，与缸盖6底面形成斜角，并伸入燃烧室中，进气门1中设有可变滚流机构，包括驱动装置10、调节杆4、滚流调节片11，当驱动装置10控制调节杆11的升程为0.3mm时，滚流调节片11伸出进气门形成的伞形结构夹角为100°，此时可使缸内的滚流比提高至1.36。
【实施例3】
活塞5在缸体9中做往复直线运动，活塞5顶部与缸盖6、缸体9形成燃烧室，缸盖6中设有进气道2、排气道7，分别位于燃烧室顶部两侧，火花塞8布置在活塞5顶部形成燃烧室的缸盖6中部位置，喷油器3布置在缸盖6上，与缸盖6底面形成斜角，并伸入燃烧室中，进气门1中设有可变滚流机构，包括驱动装置10、调节杆4、滚流调节片11，当驱动装置10控制调节杆11的升程为0.5mm时，此时为最大升程，滚流调节片11伸出进气门形成的伞形结构夹角为120°，此时可使缸内的滚流比提高至1.5，为可获得的最大滚流强度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可变滚流汽油机燃烧系统，包括缸体、缸盖、活塞、气道、喷油器、火花塞；活塞在缸体中做往复直线运动；活塞顶部与缸盖、缸体形成燃烧室；缸盖中设有进气道、排气道，分别位于燃烧室顶部两侧；火花塞布置在活塞顶部形成燃烧室的缸盖中部位置；喷油器布置在缸盖上，与缸盖底面形成斜角，并伸入燃烧室中；其特征在于，进气门中设有可变滚流机构。
2.如权利要求1所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，其特征在于，所述可变滚流机构包括驱动装置、调节杆、滚流调节片；调节杆由驱动装置控制，在进气门中气门杆的沿轴线运动；滚流调节片与调节杆连接，在调节杆的控制下可改变滚流调节片的角度；低于进气门的滚流调节片所形成的伞形结构促进缸内滚流的形成，气伞形角度的变化使缸内滚流可变。
3.如权利要求2所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，其特征在于，所述调节杆升程L与滚流调节片的角度θ满足f(θ)＝－466L2+473L的对应关系。
4.如权利要求3所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，其特征在于，所述调节杆位于初始位置时，其升程为0mm，滚流调节片完全收缩于气门内，可变滚流机构完全收缩。
5.如权利要求3所述的一种可变滚流汽油机燃烧系统，其特征在于，所述调节杆运动到极限位置时，其升程为0.5mm，滚流调节片完全伸出气门，形成的伞形结构夹角为120°，可变滚流机构完全打开。
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