[發明專利]汽油機燃燒系統及汽油機燃油噴射方法

有效

• 申請號: 201410182622.0
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105019999B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 丁寧;尹琪;徐政;陳明;張小矛;楊洋;信曦
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: F02B23/08
• 分類號: F02B23/08
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理事務所(普通合伙)11304
• 代理人: 趙百令,劉大玲

技術領域

本發明涉及車輛領域，具體涉及一種適用于均質和分層稀薄燃燒的汽油機燃燒系統及汽油機燃油噴射方法。

背景技術

發動機是汽車中的重要部件，其將某一種形式的能量轉換為機械能輸出向汽車提供動力。

汽油發動機(以下簡稱汽油機)是發動機的一種，如圖1-2所示，汽油機包括氣缸10，氣缸10頂部具有氣缸蓋11，氣缸10內部連接有曲柄連桿機構30和連接于曲柄連桿機構30頂部的活塞20，活塞20在氣缸10內作循環往復運動，其中當活塞20運動到上止點20a時，活塞20頂面以上，氣缸蓋11底面以下所形成的空間稱為燃燒室；氣缸蓋11上連接有進氣道24、排氣道25、噴油器22以及火花塞23，進氣道24與排氣道25分別于燃燒室連通，噴油器22與火花塞23的頭部均伸入燃燒室；噴油器22向氣缸10內噴射油霧，進氣道24向氣缸10內輸送空氣，油霧和空氣在氣缸10內混合并形成混合氣，當活塞20運動到上止點20a時，火花塞23點火，混合氣被壓縮點燃而產生高溫高壓的氣體并推動曲柄連桿機構30作往復運動，推動汽車運行。其中燃燒室以及連接于燃燒室的所有部件統稱為燃燒系統。

燃燒系統的燃燒模式包括均質燃燒和分層稀薄燃燒：

均質燃燒是指油氣均勻混合的燃燒模式，油霧的噴射在進氣沖程進行，噴霧(即噴射的油霧)和空氣混合形成一定濃度的可燃混合氣，當混合氣在整個燃燒室中混合均勻后點火。這種燃燒模式中，整個燃燒室內混合氣的空燃比是相同的，而且由于混合氣形成時間較長，噴霧和空氣可以得到充分的混合，燃燒更均勻，從而獲得較大的輸出功率，一般在大負荷工況中采用；

分層稀薄燃燒是指油氣分層混合的燃燒模式，油霧的噴射在壓縮沖程中進行，并且在噴霧和空氣剛開始混合且正好在火花塞周圍形成較濃的混合氣時點火，此時在火花塞附近的混合氣較濃，在氣缸內壁附近的混合氣則較稀薄，混合氣在氣缸中明顯分層，一般在部分負荷的工況中采用。

理想狀態下，均質燃燒模式中的空燃比接近當量空燃比，而分層稀薄燃燒模式中的平均空燃比可大于當量空燃比，因此，相比較于均質燃燒，分層稀薄燃燒更為省油。

1996年，日本三菱公司推出排量為1.8L的4G93型發動機，其采用一種壁面引導型燃燒系統，該燃燒系統可以實現均質燃燒和分層燃燒兩種燃燒模式的轉換，如圖2所示，該燃燒系統中，火花塞23安裝在氣缸蓋11的中間區域，噴油器22安裝在氣缸蓋11的周邊區域，以與氣缸蓋11頂面呈30度夾角的角度向下噴射油霧。在分層稀薄燃燒中，噴油器22噴射油霧的動作在壓縮沖程后期進行，噴霧在受到活塞頂部表面阻擋后在氣缸10中部形成含油氣混合區，并能夠向上運動(如圖中箭頭所示)接近火花塞23，被火花塞23點燃。由于發動機通常在運行在低轉速和部分負荷的工況下，這種壁面引導型燃燒系統在分層稀薄燃燒時可以提高整個發動機平均燃油效率的10％。

但是這種燃燒系統的缺點在于：一是噴油器的噴霧粒徑較大，噴霧粒子蒸發不好，排放比較差，滿足不了最新的排放法規；二是上述燃燒系統的噴霧具有較大的貫穿度，在均質燃燒工況下，進氣過程中噴射會導致噴霧容易貫穿到氣缸另一側的表面，產生較大的濕壁量，引起早燃、超級爆震等一系列問題。

發明內容

本發明解決的問題是現有的燃燒系統排放較差，并且在均質燃燒工況下濕壁量較大。

為解決上述問題，本發明提供一種汽油機燃燒系統，包括燃燒室，以及連接于所述燃燒室頂部的火花塞和噴油器，所述燃燒室包括位于所述燃燒室底部的活塞；

所述火花塞和所述噴油器均位于燃燒室頂部的中間區域，所述噴油器基本豎直向下；

所述活塞包括沿朝向所述燃燒室頂部的方向依次布置并同軸連接的底部、第一環形連接部和第二環形連接部；

所述第一環形連接部具有沿徑向的內周緣和外周緣，所述第二環形連接部具有沿軸向方向的兩端；

所述第二環形連接部的一端與所述底部的周向邊緣連接，另一端與所述第一環形連接部的內周緣連接；

所述第一環形連接部的外周緣與所述燃燒室的內壁密封接觸；

所述第二環形連接部朝向所述底部一端的徑向截面面積與所述燃燒室的徑向截面面積的比值范圍為0.2～0.4。

可選的，所述噴油器為多孔式噴油器。

可選的，在徑向方向上，所述第二環形連接部朝向所述底部一端的尺寸小于另一端的尺寸。

可選的，所述第二環形連接部凸向所述燃燒室內壁。

可選的，所述燃燒室的直徑與所述第二環形連接部在軸向方向上的尺寸之間的比值范圍為8～12。