CN115750071B - 一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆，所述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被动预燃室、高压喷油器、进气道和排气道，所述进气道内设置有进气门，所述排气道内设置有排气门，所述高压喷油器的喷嘴口与燃烧室连通，所述进气道内设置有涡流控制阀，所述活塞的顶面中心向燃烧室内部凸起形成圆锥形凸台，所述圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑。本发明利用缸内强涡流以进一步优化被动预燃室燃烧过程，提升被动预燃室对热效率的改善效果。

Description

一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆。

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，预燃室中的混合气点燃后产生射流火焰进而引燃主燃室中的极稀混合气。被动预燃室则仅在火花塞头部加装壳体，在一定程度上提高着火稳定性，其稀燃能力相比主动预燃室较弱，但其结构相对更为简单。另一方面由于被动预燃室也可通过射流火焰明显加快燃烧速率，因此在当量燃烧的发动机中也在尝试应用，以降低爆震倾向，缩短燃烧持续期，提高热效率。然而在此过程中也受到较多因素限制，其中包括较为重要的两点，一是被动预燃室产生的射流火焰喷射速率较高，难以形成较大的火焰面，因此燃烧效率相比较低，另一方面，由于射流火焰高温区域集中，且将不可避免的与活塞顶面接触，因此传热损失较高，射流火焰越强，燃烧速率越快，混合气越浓，则此现象越明显。

目前各研究团队在预燃室设计方面做了大量研究，重点研究预燃室自身结构参数的影响，例如，申请号为CN202010491010.5的专利公开了一种组织稳定燃油分层的预燃室结构，所述的预燃室结构上端面设有火花塞螺纹孔，所述预燃室结构下部的侧面设置有预燃室安装螺纹，所述预燃室结构上部的侧面设置有喷油器安装孔；所述预燃室结构的内部设置有预燃室腔体；所述预燃室结构的下端面加工有涡流喷孔，其通过预燃室的涡流喷孔布置，组织了沿预燃室轴线的涡流，使得预燃室内的浓混合气和从主燃室流入的稀混合气在轴向产生燃油分层。该技术方案保证了点火稳定性，提高了预燃室内燃料利用率，火花塞周围的当量比随时间变化的稳定性显著增强，对点火提前角的适应度更强；预燃室喷油器和主燃室喷油器共用一套高压共轨系统，降低了装置成本。

另如，申请号为CN202111142276.X的专利公开了一种螺旋涡流预燃室点火系统，其包括预燃室、火花塞、射流阀、主燃烧室、至少进气孔和至少射流孔；预燃室设置在气缸中心附近的主燃烧室上方的缸盖中；主燃烧室由气缸、缸盖的下部底面和活塞的顶面构成；预燃室具有上部空间和下部空间；该技术方案通过螺旋涡流预燃室点火系统对稀薄混合气进行点火燃烧，降低了燃烧温度，减少了热损失。

上述现有技术的这些预燃室燃烧系统的优化重点研究集中于通过预燃室结构的设计，提高着火稳定性或加快预燃室点火初期的燃烧速率等，然而针对如何结合缸内流动对射流火焰形态加以改进等方面的研究仍有不足，而这对预燃室燃烧系统的设计也至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆，利用缸内强涡流以进一步优化被动预燃室燃烧过程，提升被动预燃室对热效率的改善效果。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

第一方面，本发明公开了一种汽油机燃烧系统，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被动预燃室、高压喷油器、进气道和排气道，所述进气道内设置有进气门，所述排气道内设置有排气门，所述高压喷油器的喷嘴口与燃烧室连通，所述进气道内设置有涡流控制阀。

本技术方案的原理和效果：本技术方案由气缸盖、缸体和活塞围成一个燃烧室，供燃料在燃烧室内燃烧产生高压气体，进气道用于向燃烧室内输入混合气体，排气道则将燃烧后的气体排出，并通过进气门和排气门，实现进气道和排气道的开闭；在进气道内设置涡流控制阀，在混动车型常用的中等负荷及传统车型常用的中低负荷工况，通过将涡流控制阀关闭一定角度，在进气和压缩行程中缸内将逐渐形成涡流运动，并维持至压缩上止点附近；在涡流的作用下，射流火焰将在径向喷射的基础上，同时形成周向旋转，将火焰面在周向进行拉伸，由此进一步提升射流火焰之间未燃混合气的燃烧速率以及缸内混合气的燃烧效率；在低负荷工况，涡流控制阀关闭还将使得节气门开度增大，进而降低泵气损失，将更有利于提升热效率水平，进而提高整车经济性。

进一步，所述涡流控制阀安装在其中一个所述进气道的入口处。本技术方案将涡流控制阀安装在其中一个所述进气道的入口处，即可通过涡流控制阀的开启角度控制缸内的涡流强度。

进一步，所述进气门的数量至少为两个，所述高压喷油器设置于相邻两个所述进气门之间，所述高压喷油器的中心轴线与气缸盖的中心轴线处于同一平面。本技术方案高压喷油器的中心轴线与气缸盖的中心轴线处于同一平面，即高压喷油器的喷嘴口对准气缸盖的中心位置，这样可以使得燃料从中部向两侧分散，让燃料的分散度更高，从而使得燃料的燃烧更加的充分，进而可以提高燃料的燃烧速率和燃烧效率，提升热效率水平。

进一步，所述高压喷油器的中心轴线与气缸盖的底面之间的夹角为22-25°。本技术方案将高压喷油器的中心轴线与气缸盖的底面之间的夹角设置为22-25°，经试验，使得从高压喷油器喷出的燃料燃烧更加的充分，可以进一步提高燃料的燃烧效率，提升热效率水平。

进一步，所述活塞的顶面中心向燃烧室内部凸起形成圆锥形凸台，所述圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑。本技术方案通过在圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑，使得活塞的顶面为ω形，ω形活塞顶面的结构设计，一方面将增加射流火焰传播至活塞顶面的距离，另一方面还将使活塞顶面周围凹坑中的涡流强度增加，进而引导射流火焰在达到活塞顶面前沿周向偏离，两方面共同作用可减少射流火焰与活塞顶面的接触，进而有效降低传热损失。

进一步，所述圆锥形凸台的斜边与活塞的压缩面之间的夹角为25-30°，所述圆弧形凹坑的直径为活塞直径的3-6％；所述圆弧形凹坑的深度为活塞直径的6-8％，所述圆弧形凹坑的圆心点处的竖直线至活塞的中心轴线的距离为活塞直径的40-43％。本技术方案如此的设置，可以进一步的引导射流火焰在达到活塞顶面之前就沿周向偏离，从而减少射流火焰与活塞的顶面进行接触，减少射流火焰通过活塞顶面的热传递，从而进一步的降低传热损失。

进一步，所述被动预燃室包括火花塞和预燃室壳体，所述火花塞设置于预燃室壳体内，所述预燃室壳体的端部为半球形，所述半球形的预燃室壳体上设置有6-8个喷孔。本技术方案如此的设置，被动预燃室内未燃部分的燃油温度升高变为气态，气态燃油经喷孔喷入到燃烧室。

进一步，所述被动预燃室的中心轴线与活塞的中心轴线重合。本技术方案的被动预燃室的中心轴线与活塞的中心轴线重合，即使得被动预燃室位于燃烧室的中心位置，从被动预燃室的喷孔中喷射出的气态燃油可以均匀的向四周进行喷射到燃烧室，使得燃油在燃烧室内燃烧更加的均匀，高效。

进一步，所述进气门的底面与气缸盖的底面夹角为15-18°，所述排气门的底面与气缸盖的底面夹角为18-23°。本技术方案如此的设置，便于进气门和排气门的开闭，也便于进气道和出气道的进气和排气。

进一步，所述喷孔均匀的设置在预燃室壳体的周向上，每个所述喷孔的中心轴线与被动预燃室的中心轴线之间的夹角均为60-65°。本技术方案如此的设置可以均匀的将气态燃油通过喷孔喷射到燃烧室内，使得燃烧室内的燃料燃烧更加的充分、均匀。

第二方面，本发明还公开了一种发动机，所述发动机包括发动机本体和上述的燃烧系统。本技术方案的发动机在进气道内设置涡流控制阀，在混动车型常用的中等负荷及传统车型常用的中低负荷工况，通过将涡流控制阀关闭一定角度，在进气和压缩行程中缸内将逐渐形成涡流运动，并维持至压缩上止点附近；发动机在涡流的作用下，射流火焰将在径向喷射的基础上，同时形成周向旋转，将火焰面在周向进行拉伸，由此进一步提升射流火焰之间未燃混合气的燃烧速率以及缸内混合气的燃烧效率；发动机在低负荷工况，涡流控制阀关闭还将使得节气门开度增大，进而降低泵气损失。另外，本发动机还通过在圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑，使得活塞的顶面为ω形，ω形活塞顶面的结构设计，一方面将增加射流火焰传播至活塞顶面的距离，从而降低射流火焰与活塞顶面的接触率，进而减少通过活塞顶面的热损失；另一方面还将使活塞顶面周围凹坑中的涡流强度增加，进而引导射流火焰在达到活塞顶面前沿周向偏离，两方面共同作用可减少射流火焰与活塞顶面的接触，进而有效降低传热损失。

第三方面，本发明还公开了一种车辆，所述车辆包括了上述的燃烧系统或者发动机。本技术方案的车辆在发动机中低负荷通过进一步提升燃烧速率，改善燃烧效率和传热损失，并减少低负荷泵气损失，将更有利于提升热效率水平，进而提高整车经济性。

本发明的一种汽油机燃烧系统、发动机及车辆，具有如下优点：

1、本发明在进气道内设置涡流控制阀，在混动车型常用的中等负荷及传统车型常用的中低负荷工况，通过将涡流控制阀关闭一定角度，在进气和压缩行程中缸内将逐渐形成涡流运动，并维持至压缩上止点附近；在涡流的作用下，射流火焰将在径向喷射的基础上，同时形成周向旋转，将火焰面在周向进行拉伸，由此进一步提升射流火焰之间未燃混合气的燃烧速率以及缸内混合气的燃烧效率。在低负荷工况，涡流控制阀关闭还将使得节气门开度增大，进而降低泵气损失。

2、本发明通过在圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑，使得活塞的顶面为ω形，ω形活塞顶面的结构设计，一方面将增加射流火焰传播至活塞顶面的距离，另一方面还将使活塞顶面周围凹坑中的涡流强度增加，进而引导射流火焰在达到活塞顶面前沿周向偏离，两方面共同作用可减少射流火焰与活塞顶面的接触，进而有效降低传热损失。

3、本发明的燃烧系统在发动机中低负荷通过进一步提升燃烧速率，改善燃烧效率和传热损失，并减少低负荷泵气损失，将更有利于提升热效率水平，进而提高整车经济性。

附图说明

图1为本发明一种汽油机燃烧系统的结构示意图；

图2为图1中被动预燃室结构的结构示意图；

图3为图1中活塞的顶面结构示意图；

图4为本发明汽油机燃烧系统中涡流控制阀的控制示意图。

其中，图中各数字分别代表：

1、活塞；2、高压喷油器；3、进气道；4、进气门；5、涡流控制阀；6、被动预燃室；6-1、火花塞；6-2、预燃室壳体；7、排气门；8、排气道；9、气缸盖；10、缸体；11、燃烧室；12、圆锥形凸台；13、圆弧形凹坑。

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、

本实施例为一种汽油机燃烧系统，如图1和4所示，包括气缸盖9、缸体10和活塞1，气缸盖9、缸体10和活塞1围成一个燃烧室11，气缸盖9上设置有被动预燃室6、高压喷油器2，两个进气道3和两个排气道8，每个进气道3内均安装有进气门4，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为15-18°，每个排气道8内安装有排气门7，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为18-23°，其中一个进气道3的入口处安装有涡流控制阀5。

高压喷油器2的喷嘴口与燃烧室11连通，高压喷油器2安装于相邻两个进气门4之间，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的中心轴线处于同一平面，且高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为22-25°。

如图3所示，活塞1的顶面中心向燃烧室11内部凸起形成圆锥形凸台12，圆锥形凸台12的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑13。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为25-30°，圆弧形凹坑13的直径R为活塞1直径的3-6％；圆弧形凹坑13的深度H为活塞1直径的6-8％，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为活塞1直径的40-43％。

如图2所示，被动预燃室6的中心轴线与活塞1的中心轴线重合，被动预燃室6包括火花塞6-1和预燃室壳体6-2，火花塞6-1设置于预燃室壳体6-2内，预燃室壳体6-2的端部为半球形，预燃室壳体6-2的周向上的均匀的设置有6-8个喷孔，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为60-65°。

本实施例的汽油机燃烧系统以匹配一台1.5L的四缸发动机为例，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。其中，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为15°，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为23°，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为23°，喷孔的数量为8个，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为65°。

圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为26°，圆弧形凹坑13的直径为活塞1直径R为2.5mm；圆弧形凹坑13的深度H为4.5mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为27.3mm。

实施例2、

本实施例为一种汽油机燃烧系统，以匹配一台1.5L的四缸发动机为例，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。如图1和4所示，包括气缸盖9、缸体10和活塞1，气缸盖9、缸体10和活塞1围成一个燃烧室11，气缸盖9上设置有被动预燃室6、高压喷油器2，两个进气道3和两个排气道8，每个进气道3内均安装有进气门4，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为15°，每个排气道8内安装有排气门7，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为18°，其中一个进气道3的入口处安装有涡流控制阀5。

高压喷油器2的喷嘴口与燃烧室11连通，高压喷油器2安装于相邻两个进气门4之间，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的中心轴线处于同一平面，且高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为22°。

如图3所示，活塞1的顶面中心向燃烧室11内部凸起形成圆锥形凸台12，圆锥形凸台12的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑13。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为25°，圆弧形凹坑13的直径R为活塞1直径的3-6％；圆弧形凹坑13的深度H为活塞1直径的6-8％，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为活塞1直径的40-43％。本实施例中，圆弧形凹坑13的直径R为2.1mm；圆弧形凹坑13的深度H为4.15mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为27.6mm。

如图2所示，被动预燃室6的中心轴线与活塞1的中心轴线重合，被动预燃室6包括火花塞6-1和预燃室壳体6-2，火花塞6-1设置于预燃室壳体6-2内，预燃室壳体6-2的端部为半球形，预燃室壳体6-2的周向上的均匀的设置有6个喷孔，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为60°。

实施例3、

本实施例为一种汽油机燃烧系统，以匹配一台1.5L的四缸发动机为例，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。如图1和4所示，包括气缸盖9、缸体10和活塞1，气缸盖9、缸体10和活塞1围成一个燃烧室11，气缸盖9上设置有被动预燃室6、高压喷油器2，两个进气道3和两个排气道8，每个进气道3内均安装有进气门4，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为16.5°，每个排气道8内安装有排气门7，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为20.5°，其中一个进气道3的入口处安装有涡流控制阀5。

高压喷油器2的喷嘴口与燃烧室11连通，高压喷油器2安装于相邻两个进气门4之间，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的中心轴线处于同一平面，且高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为23.5°。

如图3所示，活塞1的顶面中心向燃烧室11内部凸起形成圆锥形凸台12，圆锥形凸台12的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑13。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为27.5°，圆弧形凹坑13的直径R为活塞1直径的3-6％；圆弧形凹坑13的深度H为活塞1直径的6-8％，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为活塞1直径的40-43％。本实施例中，圆弧形凹坑13的直径R为3.1mm；圆弧形凹坑13的深度H为4.83mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为28.6mm。

如图2所示，被动预燃室6的中心轴线与活塞1的中心轴线重合，被动预燃室6包括火花塞6-1和预燃室壳体6-2，火花塞6-1设置于预燃室壳体6-2内，预燃室壳体6-2的端部为半球形，预燃室壳体6-2的周向上的均匀的设置有7个喷孔，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为62.5°。

实施例4、

本实施例为一种汽油机燃烧系统，以匹配一台1.5L的四缸发动机为例，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。如图1和4所示，包括气缸盖9、缸体10和活塞1，气缸盖9、缸体10和活塞1围成一个燃烧室11，气缸盖9上设置有被动预燃室6、高压喷油器2，两个进气道3和两个排气道8，每个进气道3内均安装有进气门4，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为18°，每个排气道8内安装有排气门7，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为23°，其中一个进气道3的入口处安装有涡流控制阀5。

高压喷油器2的喷嘴口与燃烧室11连通，高压喷油器2安装于相邻两个进气门4之间，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的中心轴线处于同一平面，且高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为25°。

如图3所示，活塞1的顶面中心向燃烧室11内部凸起形成圆锥形凸台12，圆锥形凸台12的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑13。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为30°，圆弧形凹坑13的直径R为活塞1直径的3-6％；圆弧形凹坑13的深度H为活塞1直径的6-8％，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为活塞1直径的40-43％。本实施例中，圆弧形凹坑13的直径R为4.15mm；圆弧形凹坑13的深度H为5.5mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为29.7mm。

如图2所示，被动预燃室6的中心轴线与活塞1的中心轴线重合，被动预燃室6包括火花塞6-1和预燃室壳体6-2，火花塞6-1设置于预燃室壳体6-2内，预燃室壳体6-2的端部为半球形，预燃室壳体6-2的周向上的均匀的设置有8个喷孔，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为65°。

上述实施例1-实施例4的汽油机燃烧系统的运行原理：

汽油机燃烧系统在运行时，首先可以通过外部的控制器控制涡流控制阀5的开启角度，在混动车型常用的中等负荷及传统车型常用的中低负荷工况，通过将涡流控制阀5关闭一定角度，在进气和压缩行程中缸内将逐渐形成涡流运动，并维持至压缩上止点附近。在涡流的作用下，射流火焰将在径向喷射的基础上，同时形成周向旋转，将火焰面在周向进行拉伸，由此进一步提升射流火焰之间未燃混合气的燃烧速率以及缸内混合气的燃烧效率。在低负荷工况，涡流控制阀5关闭还将使得节气门开度增大，进而降低泵气损失。

另外，通过在圆锥形凸台12的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑13，使得活塞1的顶面为ω形，ω形活塞1顶面特殊的结构设计，一方面将增加射流火焰传播至活塞1顶面的距离，另一方面还将使活塞1顶面周围凹坑中的涡流强度增加，进而引导射流火焰在达到活塞1顶面前沿周向偏离，两方面共同作用可减少射流火焰与活塞1顶面的接触进而有效降低传热损失。

因此，本发明的燃烧系统在发动机中低负荷通过进一步提升燃烧速率，改善燃烧效率和传热损失，并减少低负荷泵气损失，将更有利于提升热效率水平，进而提高整车经济性。

实施例5、

本实施例为一种发动机，所述发动机包括发动机本体和实施例1的燃烧系统，该发动机为一台1.5L的四缸发动机，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。其中，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为15°，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为23°，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为23°，喷孔的数量为8个，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为65°。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为26°，圆弧形凹坑13的直径为活塞1直径R为2.5mm；圆弧形凹坑13的深度H为4.5mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为27.3mm。

实施例6、

本实施例为一种发动机，所述发动机包括发动机本体和实施例2的燃烧系统，该发动机为一台1.5L的四缸发动机，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。本实施例发动机燃烧系统的参数具体见实施例2中燃烧系统。

实施例7、

本实施例为一种发动机，所述发动机包括发动机本体和实施例3的燃烧系统，该发动机为一台1.5L的四缸发动机，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。其中，进气门4的底面与气缸盖9底的面夹角为16.5°，排气门7的底面与气缸盖9的底面夹角为20.5°，高压喷油器2的中心轴线与气缸盖9的底面之间的夹角为23.5°，喷孔的数量为7个，每个喷孔的中心轴线与被动预燃室6的中心轴线之间的夹角均为62.5°。圆锥形凸台12的斜边与活塞1的压缩面之间的夹角α为27.5°，圆弧形凹坑13的直径为活塞1直径R为3.1mm；圆弧形凹坑13的深度H为4.83mm，圆弧形凹坑13的圆心点处的竖直线至活塞1的中心轴线的距离L为28.6mm。

实施例8、

本实施例为一种发动机，所述发动机包括发动机本体和实施例4的燃烧系统，该发动机为一台1.5L的四缸发动机，其几何压缩比为16，气缸直径为69mm。本实施例发动机燃烧系统的参数具体见实施例4中燃烧系统。

实施例9、

本实施例为一种车辆，所述车辆搭载了实施例5-实施例7任一所述汽油机燃烧系统制备的发动机。该车辆的燃烧效率高，传热损失低，且低负荷泵气损失少，每辆汽车的热效率水平均提升了10％以上。

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 (11)

1.一种汽油机燃烧系统，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被动预燃室、高压喷油器、进气道和排气道，所述进气道内设置有进气门，所述排气道内设置有排气门，所述高压喷油器的喷嘴口与燃烧室连通，所述进气道内设置有涡流控制阀；所述涡流控制阀安装在其中一个所述进气道的入口处；汽油机燃烧系统在运行时，通过外部的控制器控制涡流控制阀的开启角度，在混动车型中低负荷工况，通过将涡流控制阀关闭一定角度，在进气和压缩行程中缸内将逐渐形成涡流运动，并维持至压缩上止点，在涡流的作用下，射流火焰将在径向喷射的基础上，同时形成周向旋转，将火焰面在周向进行拉伸，提升射流火焰之间未燃混合气的燃烧速率以及缸内混合气的燃烧效率；在低负荷工况，涡流控制阀关闭，将使得节气门开度增大，降低泵气损失。

2.根据权利要求1所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述进气门的数量至少为两个，所述高压喷油器设置于相邻两个所述进气门之间，所述高压喷油器的中心轴线与气缸盖的中心轴线处于同一平面。

3.根据权利要求2所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述高压喷油器的中心轴线与气缸盖的底面之间的夹角为22-25°。

4.根据权利要求1所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述活塞的顶面中心向燃烧室内部凸起形成圆锥形凸台，所述圆锥形凸台的下边缘向下凹陷形成圆弧形凹坑。

5.根据权利要求4所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述圆锥形凸台的斜边与活塞的压缩面之间的夹角为25-30°，所述圆弧形凹坑的直径为活塞直径的3-6%；所述圆弧形凹坑的深度为活塞直径的6-8%，所述圆弧形凹坑的圆心点处的竖直线至活塞的中心轴线的距离为活塞直径的40-43%。

6.根据权利要求1所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述被动预燃室包括火花塞和预燃室壳体，所述火花塞设置于预燃室壳体内，所述预燃室壳体的端部为半球形，所述半球形的预燃室壳体上设置有6-8个喷孔。

7.根据权利要求6所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述被动预燃室的中心轴线与活塞的中心轴线重合。

8.根据权利要求1所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述进气门的底面与气缸盖的底面夹角为15-18°，所述排气门的底面与气缸盖的底面夹角为18-23°。

9.根据权利要求7所述的一种汽油机燃烧系统，其特征在于：所述喷孔均匀的设置在预燃室壳体的周向上，每个所述喷孔的中心轴线与被动预燃室的中心轴线之间的夹角均为60-65°。

10.一种发动机，其特征在于：所述发动机包括发动机本体和权利要求1-9任一所述的汽油机燃烧系统。

11.一种车辆，其特征在于：所述车辆包括了权利要求10所述的发动机。