CN115750067A - 一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆，包括气缸盖、缸体和活塞，所述气缸盖、缸体和活塞围成一个燃烧室，其特征在于：所述气缸盖上设置有高压喷油器、低压喷油器、至少一个电热塞式被动预燃室，以及至少一个进气道和至少一个排气道，每个所述进气道内均设置有进气门，每个所述排气道内均设置有排气门，所述高压喷油器与燃烧室连通，所述低压喷油器与进气道连通，所述高压喷油器上设置有若干个第一喷孔，所述电热塞式被动预燃室上设置有若干个第二喷孔。本发明结构简单，能够有效规避高压缩比高稀释程度下缸内压力过高造成火花塞耐受能力不足的问题，可工程化应用。

Description

一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆。

背景技术

随着燃油耗法规的日益严格及混动系统的逐渐普及，提升热效率已逐渐成为混动专用发动机最为重要的开发目标，随着电气化程度的逐渐提高，发动机运行工况逐渐趋于理想，可避免过多瞬态工况及多工况区域兼顾需求，由此也使得部分新技术应用逐渐成为可能。目前40％以上高热效率发动机多在高压缩比的基础上，采用高EGR率或稀薄燃烧技术，即采用废气或空气稀释降低发动机爆震倾向和燃烧温度，进而改善燃烧相位，降低传热损失。然而随着缸内混合气稀释比例增加，其着火稳定性和燃烧速率逐渐下降。

为解决此问题，预燃室技术再次成为研究热点，目前预燃室主要分为主动预燃室和被动预燃室，其中主动预燃室结构十分复杂，通常需采用两套喷油系统，其中一套与火花塞集成于一体用于向预燃室内提供相对较浓混合气，另一套需布置在进气道或缸内提供均质混合气。被动预燃室结构相对简单，但其稀燃能力相比主动预燃室明显较弱，难以实现超稀薄燃烧，突破45％以上热效率。与点燃方式相对应的为汽油压燃，汽油压燃可实现类似均质压燃的快速燃烧，同时配合大量空气或废气稀释实现极高的热效率，但汽油压燃存在边界条件要求高，燃烧过程难以控制，实际应用困难等一系列工程化难题。

目前各研究团队在预燃室及汽油压燃等方面已完成大量研究工作，比如申请号为CN202110946505.7的专利公开了一种包含偏轴心型主动式预燃室的汽油机点火机构，将预燃室的点火位置居中，进而使火焰面更对称地向各个预燃室射流喷孔发展，缩短火焰面到达各个预燃室射流喷孔的时间差，减弱各预燃室射流喷孔射流时刻的不对称情况；申请号为CN202121266382.4的专利公开了一种预燃室结构及发动机，在位于预燃室本体的底部两侧且一一相对布设的多个进气侧喷孔和多个排气侧喷孔，使由进气侧喷孔进入到预燃室腔体内的气体很容易自相对的排气侧喷孔排出，减少预燃室腔体内残余废气的残留；这两个代表性的专利所阐述的主动与被动预燃室方案仍与以往方案较为接近，因此被动预燃室结构仍难以进一步突破稀燃极限，主动预燃室则仍需要两套喷油系统，结构较为复杂，且在加快燃烧速率方面没有突破。

再如申请号为CN201610937027.2的专利公开了一种汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机燃烧控制方法，针对发动机转速1300～4000r/min的混合动力汽车，采用多次喷射策略，可以实现汽油类燃料直喷压燃混合动力发动机所有工况点的正常运行；申请号为CN201710012722.2的专利公开了一种汽油直接压燃发动机的运行装置，可以实现汽油压燃发动机在宽负载范围内的高效清洁燃烧，在改善燃油消耗率的同时保持较低的氮氧化物和碳烟排放；上述的两个过专利方案尽管可通过燃油喷射进行控制，但其着火时刻及后续燃烧过程仍将不可避免的受到进气温度影响，因此其工程化应用仍十分困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆，结构简单，能够有效规避高压缩比高稀释程度下缸内压力过高造成火花塞耐受能力不足的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种混动汽油机燃烧系统，包括气缸盖、缸体和活塞，所述气缸盖、缸体和活塞围成一个燃烧室，所述气缸盖上设置有高压喷油器、低压喷油器、至少一个电热塞式被动预燃室，以及至少一个进气道和至少一个排气道，每个所述进气道内均设置有进气门，每个所述排气道内均设置有排气门，所述高压喷油器与燃烧室连通，所述低压喷油器与进气道连通，所述高压喷油器上设置有若干个第一喷孔，所述电热塞式被动预燃室上设置有若干个第二喷孔。

本技术方案的原理和效果：首先，本发明在结构上，在气缸盖上设置高压喷油器、低压喷油器、电热塞式被动预燃室，以及进气道和排气道，电热塞式被动预燃室配合高压喷油器设计，结构上比较简单，并且通过如此的设置，不仅可以规避传统电热塞式被动预燃室稀燃极限较低的问题，还可以规避传统主动预燃室结构及着火过程控制复杂的问题。另外，本发明的燃烧系统采用电热塞作为着火源，有效规避了高压缩比高稀释程度下缸内压力过高造成火花塞耐受能力不足的问题。

进一步，所述电热塞式被动预燃室、进气门和排气门的数量均为两个，所述电热塞式被动预燃室设置于相邻的进气门与排气门之间。本技术方案如此的设置，可以使得燃烧室内的油气浓度更高；且两个电热塞式被动预燃室配合一个中置的高压喷油器设计，一方面规避了传统电热塞式被动预燃室稀燃极限较低的问题，另一方面还规避了传统主动预燃室结构及着火过程控制复杂的问题。

进一步，所述高压喷油器位于所述燃烧室的中心位置，两个所述电热塞式被动预燃室分别设置于高压喷油器两侧，且两个所述电热塞式被动预燃室沿高压喷油器的中心轴线对称设置。本技术方案使得高压喷油器和两个电热塞式被动预燃室的位置布局更加的合理，在燃烧时，可以使得油气在燃烧室内的燃烧更加的均匀。

进一步，所述第一喷孔的数量为N个，N为≥4的偶数，所述第一喷孔均分为两组，每组第一喷孔朝向一个电热塞式被动预燃室，从每组第一喷孔射出的油束至少有一束分布在电热塞式被动预燃室的一侧，至少还有一束分布在电热塞式被动预燃室的另一侧。本技术方案将第一喷孔设置为均分的两组，且每组第一喷孔射出的油束至少有一束分布在电热塞式被动预燃室的一侧，至少还有一束分布在电热塞式被动预燃室的另一侧，使得油束分布在电热塞式被动预燃室的周围，且朝向两个电热塞式被动预燃室喷出的油束相同，且保证可在预燃室内形成相对较浓混合气。

进一步，所述第一喷孔的数量为6个，每组第一喷孔的数量为3个，从每组第一喷孔喷出的三束油束的其中一束对准电热塞式被动预燃室，另外两束油束分别位于电热塞式被动预燃室的两侧，位于电热塞式被动预燃室的两侧的两束油束沿中部的油束对称，每组油束中相邻油束的夹角为25°-35°。本技术方案如此的设置，可以使得三束油束均匀分布在电热塞式被动预燃室的周围，使得从第一喷孔喷出的油束在燃烧室内的分布更加的均匀，从而使得油气在燃烧室内的燃烧更加的充分，可以提高油气的燃烧效率。

进一步，所述电热塞式被动预燃室包括电热塞热极和预燃室壳体，所述电热塞热极位于预燃室壳体内，所述预燃室壳体朝向活塞中心的方向上设置有3-4个所述第二喷孔，背向活塞中心的方向上设置有2-3个所述第二喷孔。本技术方案如此的第二喷孔布置方式，使得从第二喷孔喷出的射流火焰在燃烧室内更加的均匀，从而可以提升油气燃烧效率。

进一步，两个所述预燃室壳体上第二喷孔的朝向布置相对缸体的中心轴线对称分布。本技术方案如此的设置，可以使得从第二喷孔喷出的射流火焰能均匀的分布在整个燃烧室内，进一步的提升燃烧室内的燃烧效率。

进一步，所述预燃室壳体朝向活塞的中心方向上的所述第二喷孔为3个，所述预燃室壳体背向活塞中心方向上设的所述第二喷孔的数量为2个；背向活塞中心方向上的两个第二喷孔的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角为65°-75°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔中，其中两个第二喷孔相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔的轴线与曲轴方向夹角为55°-65°，第三个第二喷孔的轴线与曲轴方向夹角为15°-25°。本技术方案中的曲轴方向指的是本混动汽油机燃烧系统安装到发动机上后，与发动机内曲轴的相对位置；本技术方案中五个第二喷孔如此的角度设置，从电热塞式被动预燃室喷出的射流火焰能够覆盖整个燃烧室空间，刚好与高压喷油器喷出的油束匹配接触性更好，使得油气在燃烧室内的燃烧更加的充分，从而进一步的提升油气的燃烧效率和燃烧速度。

进一步，所述高压喷油器的喷油压力≥500bar，所述高压喷油器的中心轴线与燃烧室的中心轴线重合。本技术方案如此的设置，使得高压喷油器位于燃烧室的中心位置，通过≥500bar的喷油压力，燃油雾化性更好更快，避免碳烟排放恶化。

进一步，所述低压喷油器的喷油压力为3-5bar。

第二方面，本发明还公开了一种混动汽油机燃烧系统的燃烧方法，使用上述的混动汽油机燃烧系统，通常需配合16以上高压缩比设计。

当混动发动机在1500-3000rpm，缸内平均有效压力7-14bar的工况下，采用车辆的增压系统及冷却EGR系统向缸内引入足量空气和废气，其中废气占比20-30％，缸内混合气的整体稀释比G/F，即缸内总气体质量与燃油当量燃烧所需空气质量之比大于2.0；80-90％的燃油通过进气道上的低压喷油器喷射，10-20％燃油在压缩上止点周围通过燃烧室的高压喷油器完成喷射；

当混动发动机在大于3000rpm，采用车辆的增压系统及冷却EGR系统向缸内引入足量空气和废气，使得缸内混合气的整体稀释比G/F，即缸内总气体质量与燃油当量燃烧所需空气质量之比维持在1.7-2.0，小于80％的燃油通过进气道上的低压喷油器喷射，20％以上的燃油在压缩上止点周围通过燃烧室的高压喷油器完成喷射。本发明混动发动机的燃烧系统实现的燃烧方法实现了大量空气和废气稀释条件下的汽油点燃与压燃的混合燃烧，有效规避了传统火花点火汽油机高压缩比下的爆震限制，同时有效解决了压燃汽油机着火时刻难以控制和负荷难以拓展的问题。

第三方面，本发明还公开了一种混动发动机，所述混动发动机包括混动发动机本体和上述的混动汽油机燃烧系统，所述发动机本体的几何压缩比为16-18。本发明的发动机在中低功率工况时，两个电热塞式被动预燃室内着火混合气产生的高温高压将形成射流火焰，迅速覆盖整个燃烧室空间，产生多点着火，通过火焰传播消耗缸内部分混合气，并配合高压缩比产生高温高压，促使剩余极稀混合气实现准均质压缩着火燃烧；在高功率工况时，由于直喷燃油量增加及燃油混合时间缩短，将在缸内形成浓度分层，在射流火焰引燃形成的高温高压条件下，实现部分预混部分扩散的压缩着火燃烧，进而避免缸内最大爆发压力和压力升高率过高，实现高功率输出，同时结合所述500bar以上超高燃油喷射压力及汽油燃料特性实现燃油快速蒸发雾化，可以避免碳烟排放恶化，更加环保。

第四方面，本发明还公开了一种车辆，所述车辆包括了上述的混动汽油机燃烧系统或者混动发动机。

本发明的一种混动汽油机燃烧系统、燃烧方法、发动机和车辆，具有如下优点：

1、本发明从结构上，两个电热塞式被动预燃室配合一个中置的高压喷油器设计，结构简单，一方面规避了传统电热塞式被动预燃室稀燃极限较低的问题，另一方面还规避了传统主动预燃室结构及着火过程控制复杂的问题。

2、本发明的燃烧系统采用电热塞作为着火源，有效规避了高压缩比高稀释程度下缸内压力过高造成火花塞耐受能力不足的问题。

3、本发明的燃烧系统实现的燃烧方法实现了大量空气和废气稀释条件下的汽油点燃与压燃的混合燃烧，有效规避了传统火花点火汽油机高压缩比下的爆震限制，同时有效解决了压燃汽油机着火时刻难以控制和负荷难以拓展的问题，具有较好的工程化应用前景。

4、本发明的发动机在中低功率工况时，两个预燃室内着火混合气产生的高温高压将形成射流火焰，迅速覆盖整个燃烧室空间，产生多点着火，通过火焰传播消耗缸内部分混合气，并配合高压缩比产生高温高压，促使剩余极稀混合气实现准均质压缩着火燃烧；在高功率工况时，由于直喷燃油量增加及燃油混合时间缩短，将在缸内形成浓度分层，在射流火焰引燃形成的高温高压条件下，实现部分预混部分扩散的压缩着火燃烧，进而避免缸内最大爆发压力和压力升高率过高，实现高功率输出，同时结合所述500bar以上超高燃油喷射压力及汽油燃料特性实现燃油快速蒸发雾化，可以避免碳烟排放恶化。

附图说明

图1为本发明一种混动汽油机燃烧系统的缸内的结构示意图；

图2为本发明燃油喷射系统的结构示意图；

图3为本发明高压喷油器喷雾油束的示意图；

图4为本发明电热塞式被动预燃室的结构示意图；

图5为本发明电热塞式被动预燃室的第二喷孔的布置示意图；

图6为本发明的射流火焰分布示意图。

其中，图中各数字分别代表：

电热塞式被动预燃室1、电热塞热极1-1、预燃室壳体1-2、高压喷油器2、油束3、活塞4、进气道5、进气门6、低压喷油器7、排气门8、排气道9、射流火焰10、第二喷孔11、气缸盖12、缸体13。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容了解本发明的优点和功效。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的实施例，图中某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语的具体含义。

实施例1、

本实施例的一种混动汽油机燃烧系统，如图1所示，包括气缸盖12、缸体13和活塞4，气缸盖12、缸体13和活塞4围成一个燃烧室；如图2所示，气缸盖12上安装有一个高压喷油器2、两个低压喷油器7、两个电热塞式被动预燃室1、两个进气道5和两个排气道9；如图4所示，为了使得高压喷油器2和两个电热塞式被动预燃室1的位置布局更加的合理，在燃烧时，可以使得油气在燃烧室内的燃烧更加的均匀，本实施例中高压喷油器2位于所述燃烧室的中心位置，两个所述电热塞式被动预燃室1分别设置于高压喷油器2两侧，且两个所述电热塞式被动预燃室1沿高压喷油器2的中心线对称设置。

在技术方案中，为了使得燃油雾化性更好更快，避免碳烟排放恶化，高压喷油器2的喷油压力为≥500bar，本实施例以500bar为例，高压喷油器2的中心轴线与燃烧室的中心轴线重合，低压喷油器7的喷油压力可以为3-5bar，在本实施例为5bar，两个电热塞式被动预燃室1分别设置于相邻的进气门6与排气门8之间，每个进气道5内均安装有进气门6，每个排气道9内安装有排气门8，高压喷油器2与燃烧室连通，每个低压喷油器7与每个进气道5连通。

如图4所示，高压喷油器2上开设有六个第一喷孔(图中未画出)，六个第一喷孔均分为两组，每组三个，其中一组第一喷孔朝向一个电热塞式被动预燃室1，另一组第一喷孔朝向另一个电热塞式被动预燃室1，从每组第一喷孔射出的油束3其中一束分布在电热塞式被动预燃室1的一侧，第二束分布在电热塞式被动预燃室1的另一侧，第三束位于前两束之间，对准电热塞式被动预燃室1，每组油束3中相邻油束3夹角为25°-35°，本实施例以30°为例，通过如此设置，可以使得三束油束均匀分布在电热塞式被动预燃室的周围，使得从第一喷孔喷出的油束在燃烧室内的分布更加的均匀，从而使得油气在燃烧室内的燃烧更加的充分，可以提高油气的燃烧效率。

如图3和图6所示，电热塞式被动预燃室1包括电热塞热极1-1和预燃室壳体1-2，电热塞热极1-1位于预燃室壳体1-2内，每个预燃室壳体1-2的下端部上开设有五个第二喷孔11，两个预燃室壳体1-2上第二喷孔11的朝向布置相对缸体的中心轴线对称分布。预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上设置有3-4个第二喷孔11，背向活塞4中心的方向上设置有2-3个第二喷孔11。

为了使从电热塞式被动预燃室1喷出的射流火焰10能够覆盖整个燃烧室空间，刚好与高压喷油器2喷出的油束3匹配接触性更好，使得油气在燃烧室内的燃烧更加的充分，进一步提升油气的燃烧效率和燃烧速度，从图6所示可以看出，本实施例预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为3个，背向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为2个，从图5可以看出，背向活塞中心方向上的两个第二喷孔11的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角γ为65°-75°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔11中，其中两个第二喷孔11相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔11的轴线与曲轴方向夹角β为55°-65°，第三个第二喷孔11的轴线与曲轴方向夹角α夹角为15°-25°。其中在本实施例中，背向活塞中心方向上的两个第二喷孔11的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角γ为70°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔11中，其中两个第二喷孔11相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔的轴线与曲轴方向夹角β为60°，第三个第二喷孔11的轴线与曲轴方向夹角α夹角为20°，经过上述第二喷孔11的位置布置，两个电热塞式被动预燃室1其所能形成的射流火焰10的分布如图6所示。

实施例2、

本实施例的一种混动汽油机燃烧系统，如图1所示，包括气缸盖12、缸体13和活塞4，气缸盖12、缸体13和活塞4围成一个燃烧室；如图2所示，气缸盖12上安装有一个高压喷油器2、两个低压喷油器7、两个电热塞式被动预燃室1、两个进气道5和两个排气道9；如图4所示，本实施例中高压喷油器2位于所述燃烧室的中心位置，两个所述电热塞式被动预燃室1分别设置于高压喷油器2两侧，且两个所述电热塞式被动预燃室1沿高压喷油器2的中心线对称设置。

在技术方案中，为了使得燃油雾化性更好更快，避免碳烟排放恶化，高压喷油器2的喷油压力为≥500bar，本实施例以550bar为例，高压喷油器2的中心轴线与燃烧室的中心轴线重合，低压喷油器7的喷油压力可以为3-5bar，在本实施例为4bar，两个电热塞式被动预燃室1分别设置于相邻的进气门6与排气门8之间，每个进气道5内均安装有进气门6，每个排气道9内安装有排气门8，高压喷油器2与燃烧室连通，每个低压喷油器7与每个进气道5连通。

如图4所示，高压喷油器2上开设有六个第一喷孔，六个第一喷孔均分为两组，每组三个，其中一组第一喷孔朝向一个电热塞式被动预燃室1，另一组第一喷孔朝向另一个电热塞式被动预燃室1，从每组第一喷孔射出的油束3其中一束分布在电热塞式被动预燃室1的一侧，第二束分布在电热塞式被动预燃室1的另一侧，第三束位于前两束之间，对准电热塞式被动预燃室1，每组油束3中相邻油束3夹角为25°-35°，本实施例以25°为例。

如图3和图6所示，电热塞式被动预燃室1包括电热塞热极1-1和预燃室壳体1-2，电热塞热极1-1位于预燃室壳体1-2内，每个预燃室壳体1-2的下端部上开设有五个第二喷孔11，两个预燃室壳体1-2上第二喷孔11的朝向布置相对缸体的中心轴线对称分布。预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上设置有3-4个第二喷孔11，背向活塞4中心的方向上设置有2-3个第二喷孔11。

从图6所示可以看出，本实施例预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为3个，背向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为2个，从图5可以看出，中在本实施例中，背向活塞中心方向上的两个第二喷孔11的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角γ为65°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔11中，其中两个第二喷孔11相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔的轴线与曲轴方向的夹角β为55°，第三个第二喷孔11的轴线与曲轴方向的夹角α夹角为15°，经过上述第二喷孔11的位置布置，两个电热塞式被动预燃室1其所能形成的射流火焰10的分布如图6所示。

实施例3、

本实施例的一种混动汽油机燃烧系统，如图1所示，包括气缸盖12、缸体13和活塞4，气缸盖12、缸体13和活塞4围成一个燃烧室；如图2所示，气缸盖12上安装有一个高压喷油器2、两个低压喷油器7、两个电热塞式被动预燃室1、两个进气道5和两个排气道9；如图4所示，本实施例中高压喷油器2位于所述燃烧室的中心位置，两个所述电热塞式被动预燃室1分别设置于高压喷油器2两侧，且两个所述电热塞式被动预燃室1沿高压喷油器2的中心线对称设置。

在技术方案中，为了使得燃油雾化性更好更快，避免碳烟排放恶化，高压喷油器2的喷油压力为≥500bar，本实施例以600bar为例，高压喷油器2的中心轴线与燃烧室的中心轴线重合，低压喷油器7的喷油压力可以为3-5bar，在本实施例为3bar，两个电热塞式被动预燃室1分别设置于相邻的进气门6与排气门8之间，每个进气道5内均安装有进气门6，每个排气道9内安装有排气门8，高压喷油器2与燃烧室连通，每个低压喷油器7与每个进气道5连通。

如图4所示，高压喷油器2上开设有六个第一喷孔，六个第一喷孔均分为两组，每组三个，其中一组第一喷孔朝向一个电热塞式被动预燃室1，另一组第一喷孔朝向另一个电热塞式被动预燃室1，从每组第一喷孔射出的油束3其中一束分布在电热塞式被动预燃室1的一侧，第二束分布在电热塞式被动预燃室1的另一侧，第三束位于前两束之间，对准电热塞式被动预燃室1，每组油束3中相邻油束3夹角为25°-35°，本实施例以35°为例，通过如此设置，可以使得三束油束均匀分布在电热塞式被动预燃室的周围，使得从第一喷孔喷出的油束在燃烧室内的分布更加的均匀，从而使得油气在燃烧室内的燃烧更加的充分，可以提高油气的燃烧效率。

如图3和图6所示，电热塞式被动预燃室1包括电热塞热极1-1和预燃室壳体1-2，电热塞热极1-1位于预燃室壳体1-2内，每个预燃室壳体1-2的下端部上开设有五个第二喷孔11，两个预燃室壳体1-2上第二喷孔11的朝向布置相对缸体的中心轴线对称分布。预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上设置有3-4个第二喷孔11，背向活塞4中心的方向上设置有2-3个第二喷孔11。

从图6所示可以看出，本实施例预燃室壳体1-2朝向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为3个，背向活塞4中心的方向上的第二喷孔11数量为2个，从图5可以看出，在本实施例中，背向活塞中心方向上的两个第二喷孔11的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角γ为75°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔11中，其中两个第二喷孔11相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔的轴线与曲轴方向的夹角β为65°，第三个第二喷孔11的轴线与曲轴方向的夹角α夹角为25°，经过上述第二喷孔11的位置布置，两个电热塞式被动预燃室1其所能形成的射流火焰10的分布如图6所示。

实施例4、

本实施例为一种混动发动机，该混动发动机包括混动发动机本体和实施例1-3任一个混动汽油机燃烧系统，该混动发动机为一台2.0L 4缸混动专用发动机中，发动机本体的几何压缩比为16-18，本实施例具体的几何压缩比为17。本实施例的发动机在中低功率工况时，两个电热塞式被动预燃室1内着火混合气产生的高温高压将形成射流火焰10，射流火焰10从如图6所示的方向喷出，迅速覆盖整个燃烧室空间，从而可以产生多点着火，通过火焰传播消耗缸内部分混合气，并配合高压缩比产生高温高压，促使剩余极稀混合气实现准均质压缩着火燃烧；本实施例的发动机在高功率工况时，由于直喷燃油量增加及燃油混合时间缩短，将在缸内形成浓度分层，在射流火焰10引燃形成的高温高压条件下，实现部分预混部分扩散的压缩着火燃烧，进而避免缸内最大爆发压力和压力升高率过高，实现高功率输出，同时结合所述500bar以上超高燃油喷射压力及汽油燃料特性实现燃油快速蒸发雾化，可以避免碳烟排放恶化。

实施例5、

本实施例为实施例4的发动机的燃烧方法，在混动发动机常用的中低转速中等负荷工况，即转速1500-3000rpm，缸内平均有效压力(BMEP)7-14bar的工况下，为实现该燃烧方法，需采用增压系统及冷却EGR系统向缸内引入足量空气和废气，其中废气占比20-30％，缸内混合气的整体稀释比G/F(即缸内总气体质量与燃油当量燃烧所需空气质量之比)达到2.0-2.1。其中，80-90％燃油通过进气道5上的低压喷油器7喷射，在缸内形成均质稀混合气，10-20％燃油在压缩上止点附近通过缸内高压喷油器2完成喷射。两个电热塞式被动预燃室1内着火混合气产生的高温高压将形成射流火焰10，通过射流火焰10传播消耗缸内部分混合气，并配合高压缩比产生高温高压，促使剩余极稀混合气实现准均质压缩着火燃烧。

在混动系统功率需求较大的工况，混动发动机转速大于3000rpm，即发动机运行至高速大负荷工况时，受增压器增压能力限制，混合气整体稀释比较低，此时通过减少低压喷油器7的燃油喷射比例，保证缸内预混合气的稀释比G/F仍维持在1.8左右。其他燃油在上止点附近通过高压喷油器2喷入缸内，在射流火焰10引燃形成的高温高压条件下，实现部分预混部分扩散的压缩着火燃烧，实现高功率输出，同时结合所述500bar以上超高燃油喷射压力避免碳烟排放恶化。

实施例6、

本实施例为一种车辆，所述车辆包括了上述实施例4混动发动机。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“一些可选的实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征相对于其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的器件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种混动汽油机燃烧系统，包括气缸盖、缸体和活塞，所述气缸盖、缸体和活塞围成一个燃烧室，其特征在于：所述气缸盖上设置有高压喷油器、低压喷油器、至少一个电热塞式被动预燃室，以及至少一个进气道和至少一个排气道，每个所述进气道内均设置有进气门，每个所述排气道内均设置有排气门，所述高压喷油器与燃烧室连通，所述低压喷油器与进气道连通，所述高压喷油器上设置有若干个第一喷孔，所述电热塞式被动预燃室上设置有若干个第二喷孔。

2.根据权利要求1所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述电热塞式被动预燃室、进气门和排气门的数量均为两个，所述电热塞式被动预燃室设置于相邻的进气门与排气门之间。

3.根据权利要求2所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述高压喷油器位于所述燃烧室的中心位置，两个所述电热塞式被动预燃室分别设置于高压喷油器两侧，且两个所述电热塞式被动预燃室沿高压喷油器的中心轴线对称设置。

4.根据权利要求3所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述第一喷孔的数量为N个，N为≥4的偶数，所述第一喷孔均分为两组，每组第一喷孔朝向一个电热塞式被动预燃室，从每组第一喷孔射出的油束至少有一束分布在电热塞式被动预燃室的一侧，至少还有一束分布在电热塞式被动预燃室的另一侧。

5.根据权利要求4所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述第一喷孔的数量为6个，每组第一喷孔的数量为3个，从每组第一喷孔喷出的三束油束的其中一束对准电热塞式被动预燃室，另外两束油束分别位于电热塞式被动预燃室的两侧，位于电热塞式被动预燃室的两侧的两束油束沿中部的油束对称，每组油束中相邻油束的夹角为25°-35°。

6.根据权利要求5所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述电热塞式被动预燃室包括电热塞热极和预燃室壳体，所述电热塞热极位于预燃室壳体内，所述预燃室壳体朝向活塞中心的方向上设置有3-4个所述第二喷孔，背向活塞中心的方向上设置有2-3个所述第二喷孔。

7.根据权利要求6所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：两个所述预燃室壳体上第二喷孔的朝向布置相对缸体的中心轴线对称分布。

8.根据权利要求7所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述预燃室壳体朝向活塞的中心方向上的所述第二喷孔为3个，所述预燃室壳体背向活塞中心方向上设的所述第二喷孔的数量为2个；背向活塞中心方向上的两个第二喷孔的轴线在水平面内投影与曲轴方向的夹角为65°-75°；朝向活塞中心方向上的三个第二喷孔中，其中两个第二喷孔相对曲轴方向对称分布，对称分布的两个第二喷孔的轴线与曲轴方向的夹角为55°-65°，第三个第二喷孔的轴线与曲轴方向的夹角为15°-25°。

9.根据权利要求8所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述高压喷油器的喷油压力≥500bar，所述高压喷油器的中心轴线与燃烧室的中心轴线重合。

10.根据权利要求9所述的一种混动汽油机燃烧系统，其特征在于：所述低压喷油器的喷油压力为3-5bar。

11.一种混动汽油机燃烧系统的燃烧方法，其特征在于：使用如权利要求1所述的混动汽油机燃烧系统，

当混动发动机在1500-3000rpm，缸内平均有效压力7-14bar的工况下，采用车辆的增压系统及冷却EGR系统向缸内引入足量空气和废气，其中废气占比20-30％，缸内混合气的整体稀释比G/F，即缸内总气体质量与燃油当量燃烧所需空气质量之比大于2.0；80-90％的燃油通过进气道上的低压喷油器喷射，10-20％燃油在压缩上止点周围通过燃烧室的高压喷油器完成喷射；

当混动发动机在大于3000rpm，采用车辆的增压系统及冷却EGR系统向缸内引入足量空气和废气，使得缸内混合气的整体稀释比G/F，即缸内总气体质量与燃油当量燃烧所需空气质量之比维持在1.7-2.0，小于80％的燃油通过进气道上的低压喷油器喷射，20％以上的燃油在压缩上止点周围通过燃烧室的高压喷油器完成喷射。

12.一种混动发动机，其特征在于：包括混动发动机本体和权利要求1所述的混动汽油机燃烧系统，所述发动机本体的几何压缩比为16-18。

13.一种车辆，其特征在于：所述车辆包括了权利要求1所述的混动汽油机燃烧系统或者权利要求12所述的混动发动机。

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