CN110259569A - 进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，包括缸盖燃烧室穹顶以下、活塞顶面以上及两者之间的缸筒围合封闭形成燃烧室腔体区域A，缸盖上设置有进气门、排气门及火花塞，自缸盖连通至燃烧室腔体区域A的进气门、排气门，其特征在于：进气侧和排气侧分别设置有斜挤气区B、C，挤气间隙均为0.9～1.1mm。本发明专利对进气道喷射式汽油机增压化升级时缸盖和活塞燃烧室结构进行了定制化改进，燃烧室采用两倾斜挤气技术，增加了发动机缸内在上止点时气流运动强度，提高油气混合率，提高了燃烧速度；降低缸盖燃烧室面容比，减小传热损失和近壁面未燃排放，以满足发动机动力性和排放性能设计要求。
Description
技术领域
本发明属于高效汽油机技术领域，具体涉及一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，尤其适用于基于进气道喷射式汽油机升级为增压汽油机的燃烧系统设计。
背景技术
随着我国的汽车保有量迅速增加，对环境的影响和石油的需求量越来越大，节能减排形势日趋严峻。为此，我国于2015年1月1日颁布了第四阶段油耗法规，而目前即将实施国六排放标准。为面对国家油耗和排放法规，研究机构和企业催生出一系列新的汽油机技术。其中，小排量增压汽油机以其大扭矩、低油耗、低排放的特点得到越来越多的应用，成为新一代发动机技术的发展方向之一。进气道喷射式增压汽油机以低成本、高性能的优势，在A0/A级轿车和SUV市场仍然占主流市场。
降低油耗和排放作为发动机开发的核心，以燃烧系统的开发为重点。发动机燃烧系统的开发主要包括燃烧室结构设计、进气道设计、喷油器选型和点火系统选型，其中核心是燃烧室结构设计。燃烧室结构设计是否合理将直接影响缸内气体的流动，进而影响燃油的雾化和混合气的生成。由于企业进气道喷射式增压汽油机多数是基于以往自然吸气式汽油机升级而来，自然吸气汽油机燃烧室架构参数，如冲程比、气门倾角、气道结构等主参数优先考虑最大进气量等，因而升级为增压机时上述关键参数比并不是合理的。因此，燃烧室优化设计需根据自然吸气汽油机升级本体边界约束，综合各维度，基于现有约束，对升级机型设计出合理的和性价比高的燃烧室。
发明内容
该专利提供一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室。
为了解决上述存在的技术问题，本发明专利采用了以下方案：
一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，包括缸盖燃烧室穹顶以下、活塞顶面以上及两者之间的缸筒围合封闭形成燃烧室腔体区域A，缸盖上设置有进气门、排气门及火花塞，自缸盖连通至燃烧室腔体区域A的进气门、排气门，其特征在于：进气侧和排气侧分别设置有斜挤气区B、C，挤气间隙均为0.9～1.1mm。
本发明专利对进气道喷射式汽油机增压化升级时缸盖和活塞燃烧室结构进行了定制化改进，燃烧室采用两倾斜挤气技术，增加了发动机缸内在上止点时气流运动强度，提高油气混合率，提高了燃烧速度；降低缸盖燃烧室面容比，减小传热损失和近壁面未燃排放，以满足发动机动力性和排放性能设计要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2本本发明中缸盖燃烧室仰视视图；
图3是本发明中活塞顶部的立体结构示意图；
图4是本发明中活塞顶部的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本本发明作进一步说明。
一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，包括缸盖燃烧室穹顶10以下、活塞20顶面以上及两者之间的缸筒围合封闭形成燃烧室腔体区域A，缸盖上设置有进气门40、排气门50及火花塞30，自缸盖连通至燃烧室腔体区域A的进气门40、排气门50，其特征在于：进气侧和排气侧分别设置有斜挤气区B、C，挤气间隙均为0.9～1.1mm。
优选方案是进气斜挤气区B径向方向的宽度为11～13mm，排气侧斜挤气区C径向方向的宽度为8～11mm。
结合附图，该燃烧系统采用四气门结构，进气门40、排气门50各两个。进气道采用直筒形状的高滚流进气道，气道采用高流量特性气道，结合该缸盖燃烧室采用两斜挤气方案，进气侧和排气侧挤气区各一个。本发明针对进气道喷射式汽油机增压化升级时关键参数不许更改情况下，对缸盖和活塞燃烧室结构进行了定制化改进，增加了发动机缸内在上止点时气流运动强度，提高油气混合率，提高了燃烧速度，满足发动机动力性经济性和排放性能要求。
排气道采用高流量特性气道，火花塞中心布置在缸盖上。
活塞20的顶部构成进气斜挤气区B的进气挤气斜面21为内高、外低的斜面，进气挤气斜面21的周向两侧为进气门避让凹部22，所述的进气挤气斜面21的高、低侧之间的区域宽度为为11～13mm，活塞20的顶部构成排气斜挤气区C的排气挤气斜面23为内高、外低的斜面，排气挤气斜面23的周向两侧为排气门避让凹部24，排气挤气斜面23的高、外侧之间的宽度为8～11mm。
缸盖上设置有进气挤气斜面21、排气挤气斜面23形状、位置及姿态对应的挤气斜面。这样则可以保证挤气区域的形成。
活塞20的顶部边缘为位于进气挤气斜面21、排气挤气斜面23之间的弧带状凸面25、26，位于进气挤气斜面21、排气挤气斜面23及弧带状凸面25、26之间的顶部区域盆状凹部27，盆状凹部27的凹陷深度3～4mm、直径35～45mm。
活塞顶部的外径直径≥75～78mm，盆状凹部27与火花塞60的电极中心偏移量-2～+2mm，火花塞30位于缸体中心对称面内。通过CFD优化盆状凹部27中心位置，使得点火时刻缸内气流运动中心与火花塞30中心基本一致。
本发明采用的技术方案，可以将燃烧室的燃烧效率提高至37％提供基本保证。
Claims (8)
1.一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，包括缸盖燃烧室穹顶(10)以下、活塞(20)顶面以上及两者之间的缸筒围合封闭形成燃烧室腔体区域(A)，缸盖上设置有进气门(40)、排气门(50)及火花塞(30)，自缸盖连通至燃烧室腔体区域(A)的进气门(40)、排气门(50)，其特征在于：进气侧和排气侧分别设置有斜挤气区(B、C)，挤气间隙均为0.9～1.1mm。
2.根据权利要求1所述的高效燃烧室，其特征在于：进气斜挤气区(B)径向方向的宽度L1为11～13mm，排气侧斜挤气区(C)径向方向的宽度L2为8～11mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，其特征在于：进气道采用整体呈直筒形状的高滚流进气道。
4.根据权利要求3所述的高效燃烧室，其特征在于：排气道采用高流量特性气道，火花塞中心布置在缸盖上。
5.根据权利要求2所述的高效燃烧室，其特征在于：活塞(20)的顶部构成进气斜挤气区(B)的进气挤气斜面(21)为内高、外低的斜面，进气挤气斜面(21)的周向两侧为进气门避让凹部(22)，所述的进气挤气斜面(21)的高、低侧之间的区域宽度为为11～13mm，活塞(20)的顶部构成排气斜挤气区(C)的排气挤气斜面(23)为内高、外低的斜面，排气挤气斜面(23)的周向两侧为排气门避让凹部(24)，排气挤气斜面(23)的高、外侧之间的宽度为8～11mm。
6.根据权利要求5所述的高效燃烧室，其特征在于：缸盖上设置有进气挤气斜面(21)、排气挤气斜面(23)形状、位置及姿态对应的挤气斜面。
7.根据权利要求5所述的高效燃烧室，其特征在于：活塞(20)的顶部边缘为位于进气挤气斜面(21)、排气挤气斜面(23)之间的弧带状凸面(25、26)，位于进气挤气斜面(21)、排气挤气斜面(23)及弧带状凸面(25、26)之间的顶部区域盆状凹部(27)，盆状凹部(27)的凹陷深度3～4mm、直径35～45mm。
8.根据权利要求7所述的一种进气道喷射式增压汽油机高效燃烧室，其特征在于：活塞顶部的外径直径≥75～78mm，盆状凹部(27)与火花塞(30)的电极中心偏移量-2～+2mm，火花塞(30)位于缸体中心对称面内。
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