[發明專利]一種汽油機燃燒系統、發動機及車輛

在審

• 申請號: 202211397329.7
• 申請日: 2022-11-09
• 公開（公告）號: CN115750071A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 閆博文;鄧偉;胡鐵剛;蔣平;蒲運平
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: F02B31/06
• 分類號: F02B31/06;F02F3/26;F02F3/28;F02B19/12;F02M61/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 霍健蘭

本發明涉及汽車發動機技術領域，尤其涉及一種汽油機燃燒系統、發動機及車輛，所述汽油機燃燒系統包括氣缸蓋、缸體和活塞，所述氣缸蓋、缸體和活塞圍成一個燃燒室，所述氣缸蓋上設置有被動預燃室、高壓噴油器、進氣道和排氣道，所述進氣道內設置有進氣門，所述排氣道內設置有排氣門，所述高壓噴油器的噴嘴口與燃燒室連通，所述進氣道內設置有渦流控制閥，所述活塞的頂面中心向燃燒室內部凸起形成圓錐形凸臺，所述圓錐形凸臺的下邊緣向下凹陷形成圓弧形凹坑。本發明利用缸內強渦流以進一步優化被動預燃室燃燒過程，提升被動預燃室對熱效率的改善效果。

技術領域

本發明涉及汽車發動機技術領域，尤其涉及一種汽油機燃燒系統、發動機及車輛。

背景技術

隨著燃油耗法規的日益嚴格及混動系統的逐漸普及，提升熱效率已逐漸成為混動專用發動機最為重要的開發目標，隨著電氣化程度的逐漸提高，發動機運行工況逐漸趨于理想，可避免過多瞬態工況及多工況區域兼顧需求，由此也使得部分新技術應用逐漸成為可能。目前40％以上高熱效率發動機多在高壓縮比的基礎上，采用高EGR率或稀薄燃燒技術，即采用廢氣或空氣稀釋降低發動機爆震傾向和燃燒溫度，進而改善燃燒相位，降低傳熱損失。然而隨著缸內混合氣稀釋比例增加，其著火穩定性和燃燒速率逐漸下降。

為解決此問題，預燃室技術再次成為研究熱點，目前預燃室主要分為主動預燃室和被動預燃室，其中主動預燃室結構十分復雜，通常需采用兩套噴油系統，其中一套與火花塞集成于一體用于向預燃室內提供相對較濃混合氣，另一套需布置在進氣道或缸內提供均質混合氣，預燃室中的混合氣點燃后產生射流火焰進而引燃主燃室中的極稀混合氣。被動預燃室則僅在火花塞頭部加裝殼體，在一定程度上提高著火穩定性，其稀燃能力相比主動預燃室較弱，但其結構相對更為簡單。另一方面由于被動預燃室也可通過射流火焰明顯加快燃燒速率，因此在當量燃燒的發動機中也在嘗試應用，以降低爆震傾向，縮短燃燒持續期，提高熱效率。然而在此過程中也受到較多因素限制，其中包括較為重要的兩點，一是被動預燃室產生的射流火焰噴射速率較高，難以形成較大的火焰面，因此燃燒效率相比較低，另一方面，由于射流火焰高溫區域集中，且將不可避免的與活塞頂面接觸，因此傳熱損失較高，射流火焰越強，燃燒速率越快，混合氣越濃，則此現象越明顯。

目前各研究團隊在預燃室設計方面做了大量研究，重點研究預燃室自身結構參數的影響，例如，申請號為CN202010491010.5的專利公開了一種組織穩定燃油分層的預燃室結構，所述的預燃室結構上端面設有火花塞螺紋孔，所述預燃室結構下部的側面設置有預燃室安裝螺紋，所述預燃室結構上部的側面設置有噴油器安裝孔；所述預燃室結構的內部設置有預燃室腔體；所述預燃室結構的下端面加工有渦流噴孔，其通過預燃室的渦流噴孔布置，組織了沿預燃室軸線的渦流，使得預燃室內的濃混合氣和從主燃室流入的稀混合氣在軸向產生燃油分層。該技術方案保證了點火穩定性，提高了預燃室內燃料利用率，火花塞周圍的當量比隨時間變化的穩定性顯著增強，對點火提前角的適應度更強；預燃室噴油器和主燃室噴油器共用一套高壓共軌系統，降低了裝置成本。

另如，申請號為CN202111142276.X的專利公開了一種螺旋渦流預燃室點火系統，其包括預燃室、火花塞、射流閥、主燃燒室、至少進氣孔和至少射流孔；預燃室設置在氣缸中心附近的主燃燒室上方的缸蓋中；主燃燒室由氣缸、缸蓋的下部底面和活塞的頂面構成；預燃室具有上部空間和下部空間；該技術方案通過螺旋渦流預燃室點火系統對稀薄混合氣進行點火燃燒，降低了燃燒溫度，減少了熱損失。

上述現有技術的這些預燃室燃燒系統的優化重點研究集中于通過預燃室結構的設計，提高著火穩定性或加快預燃室點火初期的燃燒速率等，然而針對如何結合缸內流動對射流火焰形態加以改進等方面的研究仍有不足，而這對預燃室燃燒系統的設計也至關重要。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種汽油機燃燒系統、發動機及車輛，利用缸內強渦流以進一步優化被動預燃室燃燒過程，提升被動預燃室對熱效率的改善效果。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：