專利名稱：一種壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直噴汽油機燃燒室。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的氣道噴射汽油機相比，缸內(nèi)直噴汽油機在混合氣的形成上具有更多的靈 活性。缸內(nèi)直噴汽油機在部分負(fù)荷工況下可以實現(xiàn)稀混合氣的分層燃燒，并能使用較大的 節(jié)氣門開度，從而可以降低泵氣損失。另外，稀燃混合氣的絕熱指數(shù)高，因此有利于提高汽 油機的熱效率。同時，在進氣過程中噴油，利用汽油蒸發(fā)吸熱來降低壓縮過程中缸內(nèi)混合氣 的溫度，從而可以減少直噴汽油機的爆震傾向，因此直噴汽油機可以采用更高的壓縮比。這 些優(yōu)點均有利于改善汽油機的燃油經(jīng)濟性。但分層稀燃直噴汽油機在部分負(fù)荷工況下的排放是其面臨的最大障礙。部分負(fù)荷 時采用分層燃燒模式時，稀燃混合氣可能會出現(xiàn)不完全燃燒甚至失火現(xiàn)象，由此產(chǎn)生大量 的未燃碳?xì)?；燃油和壁面的相互作用會?dǎo)致在壁面附近滯留未蒸發(fā)的液體燃油或者較濃的 混合氣，進而導(dǎo)致碳?xì)浜吞紵熍欧诺脑黾?。而缸?nèi)非均質(zhì)混合氣的燃燒，又會導(dǎo)致NOx排 放增大。因此，如何合理地組織缸內(nèi)混合氣，以便在火化塞周圍形成可點燃的混合氣，減少 缸內(nèi)燃油濕壁，并在缸內(nèi)形成適度分層的混合氣是缸內(nèi)直噴汽油機需要解決的關(guān)鍵問題之
ο缸內(nèi)直噴汽油機混合氣形成方式主要有壁面引導(dǎo)式(wall-guided)、空氣引導(dǎo)式 (air-guided)以及噴霧引導(dǎo)式(spray-guided)幾種。其中，空氣引導(dǎo)式直噴汽油機需要優(yōu) 化進氣道或者燃燒室形狀來增強缸內(nèi)氣流運動，以防燃油濕壁，這樣，就對燃油的噴射方向 和缸內(nèi)氣流運動作用的持久性有很高的要求，因此，這種形式的混合氣形成方式?jīng)]能在實 際直噴汽油機上得到應(yīng)用。噴霧引導(dǎo)式直噴汽油機的主要特征是火花塞和噴油器布置距離較近，通過優(yōu)化火 花塞和燃油束的位置來確保在各種轉(zhuǎn)速及負(fù)荷下火花塞附近都能組織合理的分層混合氣， 同時通過燃燒室結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，盡量減少燃油撞壁。這種混合氣組織方式雖然可以拓寬分 層燃燒模式下的運行范圍，但是對噴油器、點火時刻和火花塞性能要求均較高。壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機主要通過燃燒室內(nèi)活塞上的凹坑，并輔以一定的渦流 /滾流運動，將噴射至活塞頂面的燃油引向火花塞。這種混合氣組織方式在實際直噴汽油機 中已經(jīng)普遍采用，與噴霧引導(dǎo)式直噴汽油機相比，雖然這種缸內(nèi)直噴汽油機對火花塞和噴 油器的要求較低，但是其上凹坑與噴油定時的匹配、燃油濕壁現(xiàn)象等仍舊是限制這類汽油 機功率輸出和排放的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以在部分負(fù)荷工況下有效引導(dǎo) 燃油，形成合理的分層混合氣，并維持穩(wěn)定燃燒和降低排放的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機 燃燒室。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室包括缸蓋、 活塞、夾在缸蓋和活塞之間的氣缸套、火花塞和噴油器；其中缸蓋為蓬頂形，位于活塞的上 端，其與活塞之間的空間形成燃燒室，缸蓋的一側(cè)安裝有兩個進氣門，而另一側(cè)則安裝有兩 個排氣門；火花塞豎直安裝在位于進氣門和排氣門之間的缸蓋上，并且偏向排氣門一側(cè)； 噴油器以下端向燃燒室內(nèi)部下方傾斜的方式安裝在位于進氣門外側(cè)的缸蓋上；活塞的表面 上位于進氣門和排氣門下方的部位向上突出形成，由此形成兩個凸起，并且兩個凸起上凹 陷形成有兩個分別與兩個進氣門和兩個排氣門相對應(yīng)的進氣門避閥坑和排氣門避閥坑，活 塞表面中部偏向進氣門一側(cè)凹陷形成有一個主凹坑，靠近噴油器處的活塞表面凹陷形成有 一個副凹坑，并且主凹坑與副凹坑相互連通。所述的主凹坑為縮口式，并且深度大于副凹坑的深度。所述的副凹坑呈半圓形，并且底面傾斜形成，而且越靠近主凹坑深度越大。所述的副凹坑的中心線與主凹坑、火花塞和噴油器上相對應(yīng)的中心線位于同一平所述的噴油器為多孔噴油器。本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室可在燃油噴射較晚時利用副凹 坑將燃油全部引向主凹坑，并利用主、副凹坑之間的深度差來增大燃油與空氣的接觸面積， 從而可以減少活塞頭部的燃油濕壁量，最后通過縮口式主凹坑壁將燃油弓I至火花塞，這樣 就可以保證分層燃燒著火的穩(wěn)定性，增強油氣在燃燒室空間的混合過程，減少燃油與壁面 的接觸，并且能夠維持穩(wěn)定燃燒，降低排放。


圖1為本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2為本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室中活塞結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實施例方式下面參照附圖和具體例對本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室進行 詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室包括缸蓋1、 活塞2、圖中未示出的夾在缸蓋1和活塞2之間的氣缸套、火花塞3和噴油器4 ；其中缸蓋1 為蓬頂形，位于活塞2的上端，其與活塞2之間的空間形成燃燒室，缸蓋1的一側(cè)安裝有兩 個進氣門5，而另一側(cè)則安裝有兩個排氣門6 ；火花塞3豎直安裝在位于進氣門5和排氣門 6之間的缸蓋1上，并且偏向排氣門6 —側(cè)；噴油器4以下端向燃燒室內(nèi)部下方傾斜的方式 安裝在位于進氣門5外側(cè)的缸蓋1上；活塞2的表面上位于進氣門5和排氣門6下方的部 位向上突出形成，由此形成兩個凸起，并且兩個凸起上凹陷形成有兩個分別與兩個進氣門5 和兩個排氣門6相對應(yīng)的進氣門避閥坑7和排氣門避閥坑8，活塞2表面中部偏向進氣門5 一側(cè)凹陷形成有一個主凹坑9，靠近噴油器4處的活塞2表面凹陷形成有一個副凹坑10，并 且主凹坑9與副凹坑10相互連通。所述的主凹坑9為縮口式，并且深度大于副凹坑10的深度。所述的副凹坑10呈半圓形，并且底面傾斜形成，而且越靠近主凹坑9深度越大。
所述的副凹坑10的中心線與主凹坑9、火花塞3和噴油器4上相對應(yīng)的中心線位
于同一平面。所述的噴油器4為多孔噴油器。在本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃油噴射較晚時，可通過副凹坑10 將燃油全部引向主凹坑9，并利用兩個凹坑之間的深度差來增大燃油與空氣的接觸面積； 同時利用主凹坑9和副凹坑10的形狀改變?nèi)加偷倪\動方向，同時增加燃油在該空間中與空 氣的接觸幾率，從而促進燃油和空氣的混合；最后，通過縮口式主凹坑9的坑壁將燃油引至 火花塞3，這樣可以保證分層燃燒時著火的穩(wěn)定性，增強油氣混合過程，并且減少燃油與壁 面的接觸。另外，活塞2上形成凸起的作用是保證發(fā)動機具有一定壓縮比的同時在燃燒室 內(nèi)形成擠流作用，并保證燃燒室的連通。此外，為了防止汽油機運行期間進氣門5和排氣門 6與活塞2上的凸起相互干涉而在活塞2上設(shè)置了進氣門避閥坑7和排氣門避閥坑8。本發(fā)明提供的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室工作原理如下直噴汽油機工作 時，在進氣過程中進氣門5已打開，新鮮空氣由進氣門5吸入氣缸。當(dāng)活塞2沿圖中未示出 的氣缸套向下滑行到最低位置后又反向上行到某一時刻時，進氣門5關(guān)閉。此時進、排氣門 5，6均關(guān)閉?；钊?繼續(xù)向上滑行以壓縮缸內(nèi)的空氣，當(dāng)活塞2運動到某一位置時，發(fā)動機 電控單元將發(fā)出噴油信號，此時噴油器4將一定量的燃油噴入燃燒室內(nèi)，隨后該燃油將向 副凹坑10移動，其中位于噴油器4下側(cè)的油束首先碰到副凹坑10的底面，并產(chǎn)生反彈，反 彈起來的燃油再與其它油束相互作用，使得一部分燃油向上運動，另一部分燃油繼續(xù)向主 凹坑9移動，這樣一方面增加了燃油在燃燒室空間內(nèi)的滯留時間，另一方面，由于進入主凹 坑9的燃油與其底面的接觸面積減小，從而可以減少濕壁燃油量。最后，燃油在燃燒室內(nèi)的 氣流和主凹坑9的引導(dǎo)下在火花塞3附近形成可點燃的分層混合氣。此時，火花塞3跳火 點燃可燃混合氣。已燃混合氣產(chǎn)生的能量又推動活塞2向下滑行，并對外輸出轉(zhuǎn)矩。當(dāng)活 塞2下行到接近最低位置時，排氣門6打開，已燃廢氣從排氣門6排出氣缸。當(dāng)活塞2再次 上行到最高位置后，排氣門6關(guān)閉。與此同時，在活塞2上行到達最高位置前的某一時刻， 進氣門5再次打開，重新開始新的工作循環(huán)。利用這種燃燒室結(jié)構(gòu)，提高了混合氣的著火燃 燒可靠性，并減少了 HC和碳煙的生成。
權(quán)利要求
一種壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室，其特征在于所述的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室包括缸蓋(1)、活塞(2)、夾在缸蓋(1)和活塞(2)之間的氣缸套、火花塞(3)和噴油器(4)；其中缸蓋(1)為蓬頂形，位于活塞(2)的上端，其與活塞(2)之間的空間形成燃燒室，缸蓋(1)的一側(cè)安裝有兩個進氣門(5)，而另一側(cè)則安裝有兩個排氣門(6)；火花塞(3)豎直安裝在位于進氣門(5)和排氣門(6)之間的缸蓋(1)上，并且偏向排氣門(6)一側(cè)；噴油器(4)以下端向燃燒室內(nèi)部下方傾斜的方式安裝在位于進氣門(5)外側(cè)的缸蓋(1)上；活塞(2)的表面上位于進氣門(5)和排氣門(6)下方的部位向上突出形成，由此形成兩個凸起，并且兩個凸起上凹陷形成有兩個分別與兩個進氣門(5)和兩個排氣門(6)相對應(yīng)的進氣門避閥坑(7)和排氣門避閥坑(8)，活塞(2)表面中部偏向進氣門(5)一側(cè)凹陷形成有一個主凹坑(9)，靠近噴油器(4)處的活塞(2)表面凹陷形成有一個副凹坑(10)，并且主凹坑(9)與副凹坑(10)相互連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室，其特征在于所述的主 凹坑(9)為縮口式，并且深度大于副凹坑(10)的深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室，其特征在于所述的副 凹坑(10)呈半圓形，并且底面傾斜形成，而且越靠近主凹坑(9)深度越大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室，其特征在于所述的副 凹坑(10)的中心線與主凹坑(9)、火花塞(3)和噴油器⑷上相對應(yīng)的中心線位于同一平
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室，其特征在于所述的噴 油器(4)為多孔噴油器。
全文摘要
一種壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室。其包括缸蓋、活塞、氣缸套、火花塞和噴油器；缸蓋上裝有進氣門和排氣門；火花塞和噴油器安裝在缸蓋上；活塞的表面形成兩個凸起，凸起上形成有進氣門避閥坑和排氣門避閥坑，活塞表面中部凹陷形成有主凹坑和副凹坑，并且主凹坑與副凹坑相互連通。本發(fā)明的壁面引導(dǎo)式缸內(nèi)直噴汽油機燃燒室可在燃油噴射較晚時利用副凹坑將燃油全部引向主凹坑，并利用主、副凹坑之間的深度差來增大燃油與空氣的接觸面積，從而可減少活塞頭部的燃油濕壁量，最后通過縮口式主凹坑壁將燃油引至火花塞，這樣就可保證分層燃燒時著火的穩(wěn)定性，增強油氣在燃燒室空間的混合過程，減少燃油與壁面的接觸，且能夠維持穩(wěn)定燃燒，降低排放。
文檔編號F02F3/00GK101900026SQ20101021705
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者何邦全, 李之華, 趙華 申請人:天津大學(xué)