車輛發(fā)動機氣缸及車輛的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柴油發(fā)動機或汽油發(fā)動機的缸體結構，尤其涉及一種車輛發(fā)動機氣缸，其包括缸體、置于缸體頂部的噴油器以及設置在缸體內的活塞，在噴油器下方的缸體上設有向缸體內噴灑冷卻液的噴灑裝置。通過噴灑裝置向缸內噴射冷卻液，以降低缸內燃燒溫度及充量溫度，從而提高了發(fā)動機充量，此外，冷卻液同時降低壓縮負功、爆震傾向，提高了燃燒速率，降低了NOx和Soot、HC排放及排氣溫度，降低了油耗。
【專利說明】車輛發(fā)動機氣缸及車輛
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種柴油發(fā)動機或汽油發(fā)動機的缸體結構，尤其涉及一種車輛發(fā)動機氣缸，同時，本實用新型還涉及一種具有該車輛發(fā)動機氣缸的車輛。
【背景技術】
[0002]提高動力性、降低燃油消耗率以及有害物的排放是所有發(fā)動機追求的目標。對于動力性而言，可以通過增加發(fā)動機每循環(huán)的指示功以及單位時間的做功次數(shù)，降低每循環(huán)的負功來提高。發(fā)動機的燃油消耗率反映了發(fā)動機對燃料能量的利用效率，可以通過提高燃料的燃燒效率和燃燒熱量轉化為指示功的效率，降低負功的大小來降低燃油消耗率。發(fā)動機有害物質的排放與燃燒溫度以及燃料的燃燒效率息息相關，降低燃燒溫度、提高燃燒效率是減少有害物質排放的最有效途徑。
[0003]發(fā)動機每循環(huán)所得到的指示功是由燃料每循環(huán)所釋放處的熱量以及這些熱量轉化為指示功的效率所決定的。燃料每循環(huán)釋放出的熱量是由每循環(huán)的充氣質量所決定；轉化效率是由燃燒開始時刻(點火時刻)以及燃燒速率來決定。發(fā)動機允許的工作轉速受限于發(fā)動機的排氣溫度，降低發(fā)動機排氣溫度是提高發(fā)動機轉速的最直接方法。發(fā)動機的每循環(huán)的負功主要表現(xiàn)為壓縮負功和排氣推出負功，這兩種負功減少的量都將轉化為有用功增加的量。
[0004]因此提高發(fā)動機氣缸內的氣體的充量、提高燃燒效率、提高燃燒速率、提前點火時亥|J、降低壓縮負功和排氣推出負功、降低排氣溫度、降低燃燒溫度是提高發(fā)動機動力性降低燃油消耗率以及降低有害物質排放的的最直接的方法。
[0005]以上途徑中，點火時刻的提前以及燃燒速率的提高是提高性能降低油耗的最為明顯的有段，但是這兩種途徑是受到發(fā)動機爆震限制的，而爆震又是發(fā)動機最大的殺手。所以消除爆震是提高性能，降低油耗的最有效的方法。爆震是由于末端混合氣自燃是引起的。傳統(tǒng)抑制爆震的方法一種是向氣缸內向混合氣內摻混廢氣，另外一種是將混合氣加濃(即在相同質量的空氣中噴入過量的燃油)。由于摻混廢氣或者加濃之后混合氣會使末端混合氣不容易燃燒，所以抑制了爆震。但是這樣也會使非末端的混合氣不容易燃燒，使燃燒速率變慢。所以這種抑制爆震方法對發(fā)動機動力性提升是在點火時刻和燃燒速率之中取折中。而且摻混廢氣的方法需要對發(fā)動機安裝復雜的EGR裝置，增加了發(fā)動機生產(chǎn)的成本，以及整機的質量。另外，由于EGR是氣態(tài)存在，所以其進入氣缸的量是難以精確計算及控制的，還會減少缸內新鮮控制的質量降低動力性。除此之外，EGR裝置還極易受到污染，從而影響其使用的可靠性。而對于混合氣加濃的方法，由于有一部分燃油不能參與燃燒，所以會使發(fā)動機的油耗大幅提聞，HC、CO以及碳煙排放大幅升聞。
[0006]提高缸內充量的一個有效的方法是降低缸內氣體充量的溫度，提高其密度，從而提高其充氣質量。目前降低缸內充量溫度的重要方法是將燃油直接噴射到氣缸內，利用燃油蒸發(fā)吸熱來降低缸內溫度，由于內燃機的運行工況與每循環(huán)噴油量也是息息相關的，所以在不同工況下缸內溫度的降低幅度都是與固定的。另外，采用燃油缸內直接噴射的方法，還必須考慮到燃油在噴射過程中不可避免的噴射到氣缸壁上，由于燃油極易與氣缸壁上的機油結合，所以會有一部分燃油便不能參與燃燒做功，造成油耗升高，以及機油的稀釋。在降低壓縮負功的現(xiàn)有手段中，通過壓縮行程中降低缸內氣體的溫度，可以降低內燃機壓縮氣體所需的壓縮負功，傳統(tǒng)的方法是通過將燃油直接噴射到氣缸內來降溫的，這種方法除了上述問題之外，還會引起油氣混合不均勻，引起碳煙排放增加。
實用新型內容
[0007]為解決現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型提供了一種能夠降低發(fā)動機缸內溫度以提高發(fā)動機性能的車輛發(fā)動機氣缸。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的包括缸體、置于缸體頂部的噴油器以及設置在缸體內的活塞，在噴油器下方的缸體上設有向缸體內噴灑冷卻液的噴灑裝置。
[0009]作為對本實用新型的限定，所述的噴灑裝置為與水源相連的向缸體內噴灑水霧的噴水器。
[0010]作為對上述方式的限定，所述噴水器噴出的水霧為錐形，其錐角為10° — 50°。
[0011]作為對上述方式的限定，所述水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點和缸體中心線的豎直平面的夾角為20° — 70°。
[0012]作為對上述方式的限定，所述水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點的水平平面的夾角為O。一60。。
[0013]此外，本實用新型同時提供了 一種車輛，該車輛搭載有如上的車輛發(fā)動機氣缸。
[0014]采用本實用新型的技術方案，通過將如不燃水霧的冷卻液噴射到氣缸外圍以形成水蒸氣，可將可燃的混合氣“驅趕”到靠近氣缸中心的區(qū)域，從而實現(xiàn)不燃的水蒸氣和易燃的混合氣的內外分層，不僅可以徹底消除爆震，而且不會降低可燃氣體的燃燒速率，并且由于高壓水霧可以提高缸內的湍流強度，故缸內的燃燒速率可以被進一步提高，除此之外，還省去了復雜的廢氣再循環(huán)裝置，提高了控制的準確性、使用的耐久性，降低了成本，提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性和動力性。在進氣過程中向氣缸內噴入水霧可以降低進氣的溫度增加進氣質量，而且不會造成機油稀釋，從而提高動力性、降低油耗和排放；在壓縮行程中降低壓縮負功，提高動力性、降低油耗；在排氣行程中，降低推出負功和排氣溫度，提高動力性、大幅降低油耗和排放。同時，通過對水霧錐角以及其他角度的設置，使如上效果更佳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖及【具體實施方式】對本實用新型作更進一步詳細說明:
[0016]圖1為本實用新型實施例與的結構簡圖；
[0017]圖2為圖1中缸內水霧軌跡示意圖。
[0018]圖中:
[0019]1、缸體；11、水霧；2、噴油器；3、活塞；4、噴水器。
【具體實施方式】
[0020]由圖1所示，本實施例涉及的車輛發(fā)動機氣缸，包括缸體1、置于缸體I頂部的噴油器2以及設置在缸體I內的活塞3，在缸體I靠近頂部的位置固定安裝有有向缸體I內噴灑冷卻液的噴灑裝置，在本實施例中，噴灑裝置為與水源相連的噴水器4，噴水器4由車輛ECU控制工作，以實現(xiàn)通過正時控制時，在特定時間噴出水霧，其噴水端探入到缸體I內，以將冷卻水噴入缸體I。
[0021]本實施例中，噴水器4噴出的水霧具有如圖1中虛線及圖2中帶有箭頭曲線所示的較優(yōu)形狀，該水霧的形狀為錐形，其錐角為30°，水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點和缸體中心線的豎直平面的夾角為60°，且水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點的水平平面的夾角為15。。
[0022]在使用時，由傳感器檢測發(fā)動機運行狀態(tài)以及周圍環(huán)境的變化。在所有的發(fā)動機工況下，在壓縮沖程中，由電控單元計算并確定發(fā)動機當前運行狀態(tài)以及周圍環(huán)境下所需要的噴水壓力、噴水時刻、噴水脈寬并發(fā)出相應的指令到噴水器，并由噴水器準確響應電控單元發(fā)出的噴水指令。當發(fā)動機負荷大于滿負荷的50%的情況下，在進氣沖程由電控單元計算并確定發(fā)動機當前運行狀態(tài)以及周圍環(huán)境下所需要的噴水壓力、噴水時刻、噴水脈寬并發(fā)出相應的指令到噴水器，并由噴水器準確響應電控單元發(fā)出的噴水指令。當發(fā)動機負荷大于滿負荷的50%的情況下，在壓縮沖程上止點前50°之后上止點前10°之前(晚噴)，由電控單元計算并確定發(fā)動機當前運行狀態(tài)以及周圍環(huán)境下所需要的噴水壓力、噴水時亥IJ、噴水脈寬并發(fā)出相應的指令到噴水器，并由噴水器準確響應電控單元發(fā)出的噴水指令。當發(fā)動機轉速超過額定轉速的50%，且負荷超過最大負荷的40%的情況下，在排氣沖程中，由電控單元計算并確定發(fā)動機當前運行狀態(tài)以及周圍環(huán)境下所需要的噴水壓力、噴水時亥IJ、噴水脈寬并發(fā)出相應的指令到噴水器，并由噴水器準確響應電控單元發(fā)出的噴水指令。
【權利要求】
1.一種車輛發(fā)動機氣缸,包括缸體、置于缸體頂部的噴油器以及設置在缸體內的活塞，其特征在于:在噴油器下方的缸體上設有向缸體內噴灑冷卻液的噴灑裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輛發(fā)動機氣缸，其特征在于:所述的噴灑裝置為與水源相連的向缸體內噴灑水霧的噴水器。
3.根據(jù)權利要求2所述的車輛發(fā)動機氣缸，其特征在于:所述噴水器噴出的水霧為錐形，其錐角為10° — 50°。
4.根據(jù)權利要求2所述的車輛發(fā)動機氣缸，其特征在于:所述水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點和缸體中心線的豎直平面的夾角為20° — 70°。
5.根據(jù)權利要求2所述的車輛發(fā)動機氣缸，其特征在于:所述水霧的中心線與經(jīng)過水霧頂點的水平平面的夾角為0° — 60°。
6.一種車輛，其特征在于:其搭載有如權利要求1至5中任一項所述的車輛發(fā)動機氣缸。
【文檔編號】F02F1/10GK203626983SQ201320676927
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】王宇, 王帥, 張秀珍, 裴培 申請人:長城汽車股份有限公司