CN117469024A - 一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，能够降低对空间布置的需求、解决油气混合不充分的弊端、实现快速稳定充分燃烧、有效解决了因喷雾直接喷向气缸壁而造成机油稀释的润滑问题。该供油燃烧系统包括燃烧室、喷油器、火花塞；燃烧室包括进气活塞、排气活塞、气缸壁，喷油器侧置于燃烧室一侧，火花塞侧置于燃烧室外侧且与喷油器呈一定角度；进气活塞的顶面边缘处设置有火花塞避让坑、喷油器避让坑，进气活塞的顶面设置有多个导流凸脊结构，进气活塞和排气活塞顶面的凸脊结构与燃油喷雾精确匹配，凸脊结构可对燃油喷雾实现持续破碎导流，对不同工况下喷油策略的适应性较强，可更好的提高发动机性能。

Description

一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统。

背景技术

目前内燃机工业的发展主要是以节能为中心，充分兼顾排放和可靠性的要求，实现内燃机性能的全面提高。世界各国在节能减排的研究过程中，一方面对传统内燃机进行升级，如高压喷射和控制喷油策略等；另一方面也在不断探索新技术的动力形式。在此背景下，对置活塞二冲程发动机以其结构紧凑、功率密度高和平衡性好等优势重新被重视起来。

相比于传统的四冲程发动机，对置活塞二冲程发动机缺少了完整的进气和排气系统，这导致油气混合时间减少，油气混合质量降低。对点燃式缸内直喷对置活塞二冲程发动机来说，混合时间减少导致油气混合不均，会带来点火不稳定和火焰传播速度慢的问题。为解决这个问题，目前主要使用的方法是增加火花塞的数量以及将火花塞和喷油器对置安装。

然而单纯的增加火花塞数量以及将火花塞与喷油器对置安装，虽然一定程度上解决了点火稳定性的问题，但是占用空间较大，不利于实现小型化。在多缸紧凑布置的对置活塞发动机上，将火花塞和喷油器临近安装，可以一定程度上增加空间利用率。为此，开发了适用于火花塞和喷油器临近安装的燃烧系统，在保证混合气能够稳定点燃和快速燃烧的同时，一定程度上提高了空间利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统及其发动机，能够降低对空间布置的需求、解决油气混合不充分的弊端、实现快速稳定充分燃烧以及有效解决了因喷雾直接喷向气缸壁而造成机油稀释的润滑问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，包括气缸、喷油器、火花塞；

所述气缸包括进气活塞、排气活塞、气缸壁，所述进气活塞、排气活塞上下对称设置且结构相同；

所述喷油器侧置于气缸一侧，所述火花塞布置于气缸外侧且与喷油器呈一定角度；

所述进气活塞的顶面边缘处设置有火花塞避让坑和喷油器避让坑，所述火花塞避让坑和喷油器避让坑用于避免进气活塞和排气活塞运动到内止点过程中发生干涉；

所述进气活塞的顶面设置有多个导流凸脊结构，所述导流凸脊结构将燃油喷雾强制破碎并导流至气缸内与空气进一步混合。

进一步的是，所述喷油器中心轴线与火花塞中心轴线呈60°角度临近布置于气缸的中心面。

进一步的是，所述喷油器为多孔喷油器。

进一步的是，所述多孔喷油器的孔数为6孔，两侧各3孔且两侧喷油孔非完全对称。

进一步的是，所述多个导流凸脊结构的数量为三个且呈“小”字形排布，位于中间的导流凸脊结构与喷油器避让坑中心轴线位于同一竖直平面内。

进一步的是，任意相邻的两个导流凸脊结构之间的夹角角度为30-45度。

进一步的是，所述导流凸脊结构包括异形凹槽，所述异形凹槽包括矩形凹槽和两个半圆形凹槽，两个半圆形凹槽分别位于矩形凹槽的两端且互相连通；

所述异形凹槽的槽底设置有预期形状相适配的弧形凸脊，所述弧形凸脊的两侧对称设置有与异形凹槽的槽底形状相适配的弧形凹槽，每个弧形凹槽均与弧形凸脊相切。

进一步的是，提供一种发动机，包括上述任意一项所述的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统。

本发明的有益效果如下：

1.本发明提供的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，燃油通过活塞顶面的凸脊结构被强制分流，并导流至气缸中心，促进其与空气充分混合，从而有效提高油气混合质量。

2.本发明提供的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，进气活塞和排气活塞顶面的凸脊结构与燃油喷雾精确匹配，凸脊结构可对燃油喷雾实现持续破碎导流，对喷油策略的适应性较强，可更好的提高发动机性能。

3.本发明提供的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，通过所设计喷油嘴的喷孔角度，使其喷射出的燃油喷雾分别喷射向进气侧活塞和排气侧活塞的凸脊结构，降低了燃油喷雾直接碰撞到气缸壁面的可能性，能够有效避免因机油稀释而引起的润滑问题。

4.本发明提供的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，由于将燃油喷雾与导流凸脊结构的精确匹配设计，使得性能得以提升，因此无需将喷油器与火花塞对置安装或者安装两个火花塞，从而减少了空间占用，提高空间利用率，有利于发动机小型化设计。

附图说明

图1是本发明所述的气缸内部结构、喷油器、火花塞组合的结构示意图；

图2是本发明所述的进气活塞的结构示意图；

图3是本发明所述的喷油器喷出燃油油束的状态示意图；

图4是本发明所述的喷油器喷出燃油油束被强制破碎导流示意图；

图中标记说明：进气活塞1、排气活塞2、喷油器3、火花塞4、火花塞避让坑5、喷油器避让坑6、导流凸脊结构7、矩形凹槽701、半圆形凹槽702、弧形凸脊703、弧形凹槽704、燃油喷雾8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附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，因此不能理解为对本发明的限制,仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

如图1-4所示，该一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，适用于喷油器和火花塞紧凑布置的缸内直喷对置活塞发动机，包括气缸、喷油器3、火花塞4；

所述气缸包括进气活塞1、排气活塞2、气缸壁，所述进气活塞1、排气活塞2二者上下对称设置，进气活塞1和排气活塞2顶面结构完全相同；

所述喷油器3侧置于气缸一侧，所述火花塞设置于气缸外侧且与喷油器3呈一定角度，

所述进气活塞1的顶面边缘处设置有火花塞避让坑5、喷油器避让坑6，所述火花塞避让坑5、喷油器避让坑6用于避免进气活塞1和排气活塞2运动到内止点过程中发生干涉；

所述进气活塞1的顶面设置有多个导流凸脊结构7，所述导流凸脊结构7将燃油喷雾8强制破碎并导流至气缸内与空气进一步混合，燃油通过进气活塞1顶面的导流凸脊结构7被强制分流，并导流至气缸中心，促进其与空气充分混合，缸内直喷的侧置供油燃烧系统可以实现全负荷下燃油持续破碎导流，在缸内快速形成易燃混合气，从而有效提高油气混合质量，实现快速燃烧。

在本实施例中，作为优选的，所述喷油器3与火花塞4的中线轴线呈60°角度临近布置于气缸中心面，喷油器3与火花塞呈60°角度临近布置于气缸的中心面，有助于多缸发动机的应用，提高空间利用率。

在本实施例中，作为优选的，所述喷油器3为多孔喷油器。

在本实施例中，作为优选的，所述多孔喷油器3的孔数为6孔，两侧各3孔，两侧的3个喷油孔并非完全对称布置，主要取决于进气活塞1和排气活塞2的运动规律，通过调整多孔喷油器3的喷雾方向可以将燃油喷雾8的落点精确控制在各个导流凸脊结构7；进气活塞1顶面的导流凸脊结构可以实现喷雾的持续破碎导流，进而使得喷雾与空气持续混合，可以解决大多数对置活塞发动机中活塞设计适用工况范围窄以及喷油策略不可调的弊端。

如图1、图2所示，在本实施例中，作为优选的，所述多个导流凸脊结构7的数量为三个且呈小字形排布，位于中间的导流凸脊结构7的凸脊703与喷油器避让坑6的中心轴线位于同一竖直平面内，需要说明的是多个导流凸脊结构7的设计数量及布置位置与喷雾数量和喷雾夹角精确匹配；导流凸脊结构7设计可以实现喷雾的持续破碎导流，进而使得喷雾与空气持续混合，弧形凸脊703可以促进燃油的破碎以及引导燃油运动。

在本实施例中，作为优选的，任意相邻的两个导流凸脊结构7之间的夹角角度为30-45度。

如2所示，在本实施例中，作为优选的，所述导流凸脊结构7包括异形凹槽，所述异形凹槽包括矩形凹槽701和两个半圆形凹槽702，两个半圆形凹槽702分别位于矩形凹槽701的两端且互相连通；

所述异形凹槽的槽底设置有预期形状相适配的弧形凸脊703，所述弧形凸脊703的两侧对称设置有与异形凹槽的槽底形状相适配的弧形凹槽704，每个弧形凹槽704均与弧形凸脊703相切，两个弧形凹槽704与弧形凸脊703共同组成一个波浪形结构，通过调整多孔喷油器3的喷雾方向可以将燃油喷雾8的落点精确控制在各个弧形凸脊703，多孔喷油器3喷射出的燃油分别向进气活塞1和排气活塞2侧方向发展，喷雾落点位于弧形凸脊703结构中心线上，燃油喷雾8在喷射到弧形凸脊703后，在弧形凸脊703导流圆弧的作用下，将燃油喷雾8强制破碎并导流至气缸内，与空气进一步混合，解决了燃油与空气混合不均的问题，进而提升整个气缸的空气利用率。

在本实施例中提供的一种发动机，包括上述任意一项所述的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：包括气缸、喷油器(3)、火花塞(4)；

所述气缸包括进气活塞(1)、排气活塞(2)、气缸壁，所述进气活塞(1)、排气活塞(2)上下对称设置，且结构完全相同；

所述喷油器(3)侧置于气缸一侧，所述火花塞(4)侧置于气缸外侧且与喷油器(3)呈一定角度；

所述进气活塞(1)的顶面边缘处设置有火花塞避让坑(5)、喷油器避让坑(6)，所述火花塞避让坑(5)、喷油器避让坑(6)用于避免进气活塞(1)和排气活塞(2)运动到内止点过程中发生干涉；

所述进气活塞(1)的顶面设置有多个导流凸脊结构(7)，所述导流凸脊结构(7)将燃油喷雾(8)强制破碎并导流至气缸内与空气进一步混合。

2.根据权利要求1所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：所述喷油器(3)的中心轴线与火花塞(4)的中心轴线呈60°角度临近布置于气缸的中心面。

3.根据权利要求1所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：所述喷油器(3)为多孔喷油器。

4.根据权利要求3所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：所述多孔喷油器(3)的孔数为6孔，两侧各3孔。

5.根据权利要求1所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：所述多个导流凸脊结构(7)的数量为三个且呈“小”字形排布，位于中间的导流凸脊结构(7)与喷油器避让坑(6)的中心轴线位于同一竖直平面内。

6.根据权利要求5所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：任意相邻的两个导流凸脊结构(7)之间的夹角角度为30-45度。

7.根据权利要求1所述的一种适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统，其特征在于：所述导流凸脊结构(7)包括异形凹槽，所述异形凹槽包括矩形凹槽(701)和两个半圆形凹槽(702)，两个半圆形凹槽(702)分别位于矩形凹槽(701)的两端且互相连通；

所述异形凹槽的槽底设置有与其形状相适配的弧形凸脊(703)，所述弧形凸脊(703)的两侧对称设置有与异形凹槽的槽底形状相适配的弧形凹槽(704)，每个弧形凹槽(704)均与弧形凸脊(703)相切。

8.一种发动机，其特征在于：包括权利要求1-7任意一项所述的适用于对置活塞发动机的强制破碎燃烧系统。