CN1587661A - 汽油机活塞顶点火室燃烧系统 - Google Patents

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隆武强
杜炜
蔡晓敏
田江平
冯立岩
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Abstract

一种可采用高压缩比和高空燃比的直喷式汽油机活塞顶点火室燃烧系统，其属于发动机混合气形成和燃烧领域。在活塞位于上止点附近时，活塞顶上的小燃烧室与气缸盖构成点火室，大燃烧室与气缸盖构成主燃烧室。汽油喷嘴喷出的辅油束进入位于活塞顶上的点火室内形成过浓混合气，而主油束只在主燃烧室内形成稀混合气。被点燃的浓混合气迅速燃烧的高温高压燃气经通道冲入主燃烧室中，与主燃烧室内的稀混合气进行二次混合和燃烧，实现高压缩比、高空燃比的迅速完全燃烧。尽管采用了较高的压缩比，但总的空燃比很大，在保证点燃的情况下，改善了发动机的经济性和排气污染。

Description

汽油机活塞顶点火室燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种可采用高压缩比和高空燃比的直喷式汽油机活塞顶点火室燃烧系统，其属于发动机混合气形成和燃烧领域。
背景技术
众所周知，汽油是挥发性好而较难自燃的燃料，故汽油机一直采用均质混合气并用外源点燃的燃烧方式。这样就存在两个问题：一是工作时混合气范围窄，α＝0.6～1.2(A/F＝9～18)，并且常在α＜1的浓混合气下工作，必然使汽油机经济性差，并生成大量HC和CO；二是理论和实践都已证明，提高压缩比是提高汽油机热效率最有效的方法，但受到爆燃等不正常燃烧和排气污染的限制。目前汽油机的有效热效率远不如柴油机，为了解决汽油机经济性和排气污染的问题，研究汽油机采用直喷式燃烧方式是十分重要的。
发明内容
为了解决上述汽油机混合气浓度范围窄和不能采用较高压缩比的问题，本发明提供一种汽油机活塞顶点火室燃烧系统，该燃烧系统采用高压缩比和高空燃比，采用质调节，利用局部瞬时的低空燃比，确保正常点燃和迅速燃烧，以达到提高汽油机的热效率和降低排气污染的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽油机活塞顶点火室燃烧系统，它主要由一个主燃烧室和一个点火室组成，点火室与主燃烧室之间设有通道。在活塞顶上设有一个小燃烧室和一个大燃烧室，小燃烧室与大燃烧室之间设有通道，根据组织燃烧的要求，通道可以与燃烧室周边成法向和切向之间的任何角度布置。在活塞位于上止点附近时，小燃烧室与气缸盖构成点火室，大燃烧室与气缸盖构成主燃烧室。安装在气缸盖上的汽油喷嘴喷出的辅油束射入点火室中，主油束射入主燃烧室中，安装在气缸盖上的火花塞位于点火室的正上方。上述的小燃烧室和大燃烧室可设置在平顶活塞上或凸顶活塞上。也可以在活塞顶的中央位置设有一个小燃烧室，周围设有一个环形燃烧室，小燃烧室与环形燃烧室之间设有通道。在活塞位于上止点附近时，小燃烧室与气缸盖构成点火室，环形燃烧室与气缸盖构成主燃烧室。
上述技术方案的指导思想是：辅油束在火花塞周围形成极易点燃的浓混合气，在点火室内形成一次混合和燃烧，燃烧产生的高温高压燃气冲入主燃烧室，形成二次混合和燃烧，由于此时活塞已越过上止点开始下行，有效地控制了最高燃烧压力。
本发明的有益效果是：由于安装在主燃烧室内的多孔汽油喷嘴喷出的辅油束进入点火室内形成过浓混合气，而主油束只在主燃烧室内形成稀混合气，尽管采用了较高的压缩比，但总的空燃比很大，在保证点燃的情况下，改善了发动机的经济性和排气污染。试验证明：压缩比为15，总空燃比为25时，燃油消耗率有明显下降，甚至比分隔式燃烧室的柴油机还好，污染可达欧洲II号标准。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种汽油机平顶活塞点火室燃烧系统的纵剖面构造图。
图2是又一种汽油机平顶活塞点火室燃烧系统的纵剖面构造图。
图3是图2活塞顶燃烧室部位的横剖面图。
图4是一种汽油机凸顶活塞点火室燃烧系统的纵剖面构造图。
图5是另一种汽油机凸顶活塞点火室燃烧系统的纵剖面构造图。
图中：1、汽油喷嘴，2、气缸盖，3、火花塞，4、小燃烧室，5、活塞，6、气缸套，7、辅油束，8、通道，9、主油束，10、大燃烧室，11、环形燃烧室。
具体实施方式
在图1所示的实施例中，由气缸盖2、活塞5和气缸套6组成一个主燃烧室，在活塞5的顶部设有一个小燃烧室4和一个大燃烧室10，小燃烧室4与大燃烧室10之间有通道8连接，根据组织燃烧的要求，通道8可以与燃烧室周边成法向和切向之间的任何角度布置。在活塞5位于上止点附近时，气缸盖2与小燃烧室4构成点火室，气缸盖2与大燃烧室10构成主燃烧室。安装在气缸盖2上的汽油喷嘴1喷出的一束辅油束7直接射入点火室中，至少二束主油束9射入主燃烧室中，辅油束7安装在气缸盖2中的火花塞3的头部周围形成极易被点燃的浓混合气，迅速燃烧的高温高压燃气经通道8冲入主燃烧室中，与主燃烧室内的主油束9形成的稀混合气进行二次混合和燃烧，实现高压缩比、高空燃比的迅速完全燃烧。
在图2、3所示的实施例中，与上一个实施例的主要区别是：在活塞顶的中央位置设有一个小燃烧室4，周围设有一个环形燃烧室11，小燃烧室4与环形燃烧室11之间设有通道8。小燃烧室4与气缸盖2构成点火室，环形燃烧室11与气缸盖2构成主燃烧室。安装在气缸盖2上的汽油喷嘴1喷出的一束辅油束7直接射入点火室中，至少二束主油束9射入主燃烧室中，辅油束7在安装在气缸盖2中央的火花塞3的头部周围形成极易被点燃的浓混合气，迅速燃烧的高温高压燃气经通道8冲入主燃烧室中，与主燃烧室内的主油束9形成的稀混合气进行二次混合和燃烧，实现高压缩比、高空燃比的迅速完全燃烧。
在图4、5所示的实施例中，活塞(5)的顶部采用凸起形状。小燃烧室(4)位于活塞(5)的中央位置或偏于一侧，与此相对应，大燃烧室(10)偏于活塞(5)的一侧或位于中部位置。
上述实施例实现了进一步改善发动机的动力性、经济性和排放污染的指标。在压缩比为15、总空燃比为25时，发动机正常工作，各项性能指标良好。

Claims (3)

1.一种汽油机活塞顶点火室燃烧系统，它主要由一个主燃烧室和一个点火室组成，点火室与主燃烧室之间设有通道，其特征在于：在活塞顶上设有一个小燃烧室(4)和一个大燃烧室(10)，小燃烧室(4)与大燃烧室(10)之间设有通道(8)，在活塞(5)位于上止点附近时，小燃烧室(4)与气缸盖(2)构成点火室，大燃烧室(10)与气缸盖(2)构成主燃烧室，安装在气缸盖(2)上的汽油喷嘴(1)喷出的辅油束(7)射入点火室中，主油束(9)射入主燃烧室中，安装在气缸盖(2)上的火花塞(3)位于点火室的正上方。
2.据权利要求1所述的汽油机活塞顶点火室燃烧系统，其特征在于：上述的小燃烧室(4)和大燃烧室(10)可设置在平顶活塞上或凸顶活塞上。
3.据权利要求1所述的汽油机活塞顶点火室燃烧系统，其特征在于：在活塞顶的中央位置设有一个小燃烧室(4)，周围设有一个环形燃烧室(11)，小燃烧室(4)与环形燃烧室(11)之间设有通道(8)，小燃烧室(4)与气缸盖(2)构成点火室，环形燃烧室(11)与气缸盖(2)构成主燃烧室。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication