[發明專利]一種汽油發動機及其活塞

無效

• 申請號: 200810025039.3
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101270699A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 王海林
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00;F02B23/10;F02M61/14
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司
• 代理人: 周光

技術領域

此發明涉及一種汽油發動機及其活塞，特別涉及缸內直接噴射汽油機及其活塞。

背景技術

目前市場上的汽油機多采用多點電子燃油噴射(MPI)，燃油噴入各缸進氣道中，燃油與空氣在氣道中混合后再進入氣缸，這種情況下的活塞一般要求不是很高，常采用平頂活塞，以降低制造成本。發動機使用直噴技術后，燃油直接噴入各個燃燒室里，這就對燃燒室提出了更高的要求，必須能使燃油和空氣的充分混合，對燃油的噴射時刻和噴射量精確控制，實現混合氣充分燃燒，提高發動機性能、燃油經濟性，降低排放。

缸內直噴汽油發動機是直接在氣缸里面高壓噴射燃油，在進氣氣流和活塞形狀的引導下實現缸內氣體流動與燃油分層混合，從而實現分層燃燒，提高燃燒熱效率。傳統進氣道噴射發動機中，供油的響應速度和燃燒控制都受到了很大限制，氣道表面附著的殘余燃油影響噴油量精確計算控制，特別在冷啟動工況下，也會帶來排放方面的問題。與進氣道噴射汽油機相比，缸內直噴汽油機可采用較高的壓縮比，達到解決高動力輸出、高響應速度，低排放等方面的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發動機及其活塞的新構造，使之能夠實現缸內氣體流動與燃油分層混合，從而實現分層燃燒，提高燃燒熱效率。

解決該技術問題的手段主要是改變活塞的頭部形狀，在活塞頂部設計一個鼻梁區，能很好地組織產生進氣渦流，使噴油器噴出的燃油更好的霧化、混合，進而實現分層燃燒，提高發動機的燃燒效率。高壓燃油從噴油器噴射到燃燒室，在進氣渦流和活塞形狀的引導下可在火花塞周圍形成較濃的油氣混合氣，其它部分較稀，實現缸內混合氣分層燃燒，以提高燃燒效率。

具體的技術方案如下：一種汽油發動機活塞，活塞頂部設有一弧形鼻梁，該鼻梁狀弧形凸起在發動機噴油過程中形成弧形鼻梁周圍區域的較濃混合氣。

此外，活塞頂部位于噴油器下方設有一弧形槽，其在發動機噴油過程中避免燃油接觸活塞邊緣，活塞頂部還設有下凹的避閥坑，其用以避免活塞與氣門的碰撞。

噴油器安裝在發動機缸蓋的上進氣道下方，其軸線相對于活塞的頂部傾斜10°-30°，噴油方向為指向弧形鼻梁的內弧。

噴油器側置，火花塞中置，位于弧形鼻梁的上方，一進氣道設置于噴油器和火花塞之間。

噴油器軸線指向弧形鼻梁內弧，火花塞位于弧形鼻梁正上方，噴油過程中形成弧形鼻梁和火花塞附近區域較濃混合氣。

本發明的技術方案應用于缸內直噴汽油機活塞時，發動機主要由設置有兩道氣環、一道油環、燃燒室、銷孔的活塞體構成，所述活塞上表面上有斜切的弧形槽、弧形鼻梁、避閥坑組成，能很好地組織產生進氣渦流，使噴油器噴出的燃油更好的霧化、混合。采用本發明，可實現缸內氣體流動與燃油分層混合，從而實現分層燃燒，提高燃燒熱效率，解決高壓縮比、高動力輸出、高響應速度等方面的技術問題，更好地適應未來高速汽車發動機的需要。

本發明特別適用于汽油直接噴射發動機，應用優點顯著，優點如下：

(1)壓縮比高；

(2)氣流組織、火焰傳播好；

(3)動力輸出大、燃油消耗低。

附圖說明

圖1：本發明對噴射燃油運動組織的示意圖；

圖2：本發明中的活塞俯視圖；

圖3：本發明中的活塞側視圖；

圖4：本發明中的活塞立體外觀圖。

附圖標記說明：

1-燃燒室；2-噴油器；3-火花塞；4-進氣道；5-活塞；6-弧形鼻梁；7-弧形槽；8-避閥坑；9-缸蓋；

具體實施方式

附圖1是噴油示意圖，清楚顯示了燃燒室1活塞鼻梁6的作用。由于鼻梁6的存在，使得以一定傾斜角度從噴油器2出來的燃油受進氣道4氣流及鼻形活塞的引導下形成火花塞3附近較濃向外漸稀的混合氣，實現分層稀燃，以提高燃燒效率。

附圖2、3是活塞5的頂部外形圖，活塞頭部采用帶鼻形區域燃燒室，在進氣道側噴油器2下方，設計了一個斜切的弧形槽7避免噴射的燃油與鼻形活塞5邊緣直接接觸，活塞頂部設計一個鼻梁區6，便于噴油器2噴出的燃油組織渦流。為了實現活塞5的輕量化，活塞5整體設計較輕巧，頭部厚度較小，為了避免與氣門碰撞，設計了避閥坑8。

缸內直接噴射的燃油在缸內氣體流動的組織下，形成分層混合氣，實現分層燃燒。噴油器2安裝在缸蓋9上進氣道4下方，噴油器的軸線相對于活塞頂5傾斜10°-30°，噴油器2側置火花塞3中置的結構。采用鼻形活塞5，噴油器2噴油后，受進氣流動及鼻形活塞運動影響，大部分油霧都集中在活塞5的鼻形區域，到壓縮沖程后期，燃燒室1內形成由濃至稀的混合氣(活塞鼻形區域較濃，以此為中心，往外擴散逐漸變稀)，點火之前，以火花塞3為中心，分布著由濃到稀的層狀混合氣，有利于順利點火，同時實現分層稀燃。