直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法，該方法包括：步驟S1：在一壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料，形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域；所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)小于所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)；步驟S2：壓縮所述燃燒室內(nèi)的氣體，使所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體自燃。本發(fā)明主要采用在壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料的方式，來形成燃燒室內(nèi)分層的壓燃三區(qū)混合氣，并利用超高壓縮比的氣缸使第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體達(dá)到自燃臨界狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)超高壓縮比、超稀燃、抗爆震、低散熱的高效清潔燃燒。
【專利說明】直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，在其實(shí)際應(yīng)用中，大部分乘用車的動力形式為汽油發(fā)動機(jī)。但是，現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化汽油發(fā)動機(jī)的油耗比柴油發(fā)動機(jī)要高20?30%，其主要原因在于現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化汽油發(fā)動機(jī)采用的是火花點(diǎn)火引發(fā)火焰?zhèn)鞑サ娜紵绞健?br> [0003]為提高燃油效率、降低油耗，使用壓縮自燃點(diǎn)火來代替火花點(diǎn)火時，汽油自燃溫度高、易蒸發(fā)、粘度小、易爆震等物理特性，加上現(xiàn)有發(fā)動機(jī)抗散熱性能差等問題，使得采用壓縮自燃點(diǎn)火方式的汽油發(fā)動機(jī)的壓縮比受限、稀燃程度受限、易爆震、傳熱損失高，難以達(dá)到發(fā)動機(jī)高效清潔燃燒的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法，實(shí)現(xiàn)了超高壓縮比、超稀燃、抗爆震、低散熱的高效清潔燃燒。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種直噴發(fā)動機(jī)的燃燒組織方法，其特征在于，包括:
[0006]步驟S1:在一壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料，形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域；所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)小于所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)；
[0007]步驟S2:壓縮所述燃燒室內(nèi)的氣體，使所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體自燃。
[0008]優(yōu)選地，所述空氣區(qū)域與所述燃燒室內(nèi)的低散熱層接觸，用于阻礙所述燃燒室向外界散熱。
[0009]優(yōu)選地，所述第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域是根據(jù)各區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)所在的數(shù)值范圍進(jìn)行劃分的。
[0010]優(yōu)選地,所述步驟SI包括:
[0011]步驟Sll:在一壓縮沖程內(nèi)的第一時刻，以第一工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被空氣包覆的第二燃料混合氣；
[0012]步驟S12:在該壓縮沖程內(nèi)的第二時刻，以第二工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被所述第二燃料混合氣包覆的第一燃料混合氣；
[0013]此時，所述燃燒室內(nèi)的第一燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅谝蝗剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的第二燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅诙剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的空氣所在區(qū)域?yàn)樗隹諝鈪^(qū)域；
[0014]在該壓縮沖程內(nèi)，所述第一時刻先于所述第二時刻；
[0015]所述工作參數(shù)可以包括下述的一項(xiàng)或多項(xiàng):噴射壓力、噴射持續(xù)時間、噴射方向、噴射位置、噴射相位和噴射脈寬。
[0016]優(yōu)選地，所述第一時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前120度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)前30度曲軸轉(zhuǎn)角之間；所述第二時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前90度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)之間。
[0017]優(yōu)選地，所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于0.5與2之間；所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于I與30之間。
[0018]優(yōu)選地，所述形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外依次分層的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域之后，所述燃燒室內(nèi)整體混合氣體的空燃比介于14.7至147之間。
[0019]第二方面，本發(fā)明還提供了一種直噴發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述直噴發(fā)動機(jī)按照如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的燃燒組織方法工作；
[0020]所述直噴發(fā)動機(jī)的燃燒室的內(nèi)壁設(shè)置有低散熱層，所述低散熱層由導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2ff/(m*K)的材料形成。
[0021]優(yōu)選地，所述低散熱層由氮化硅陶瓷形成。
[0022]優(yōu)選地，所述直噴發(fā)動機(jī)的壓縮比大于等于13。
[0023]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法采用在壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料的方式，來形成燃燒室內(nèi)分層的壓燃三區(qū)混合氣，并利用超高壓縮比的氣缸使第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體達(dá)到自燃臨界狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)生自燃并促使其他區(qū)域內(nèi)的氣體自燃，即實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的自燃點(diǎn)火。
[0024]其中，由于燃燒室內(nèi)壁附近存在空氣區(qū)域，可以避免爆震的產(chǎn)生并切斷爆震乃至超級爆震的傳播途徑，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的超高壓縮比，進(jìn)而大幅提升發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；同時，由于處于第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體的過量空氣系數(shù)可以比較高，因而可以使整個燃燒室內(nèi)處于超稀燃狀態(tài)；并且，貼附于所述燃燒室內(nèi)壁的低散熱層由于空氣區(qū)域的存在，其表面不容易形成油膜，因而可以保持較為穩(wěn)定的抗散熱性能。
[0025]因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)超高壓縮比、超稀燃、抗爆震、低散熱的高效清潔燃燒，從而為發(fā)動機(jī)節(jié)能減排提供重要支撐。
[0026]另外，本發(fā)明僅需要在現(xiàn)有直噴發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化燃燒室形狀、涂低散熱材料、優(yōu)化噴射相位和脈寬來實(shí)現(xiàn)，成本低而收效高，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的發(fā)動機(jī)進(jìn)行產(chǎn)生升級，實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。
[0027]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例中一種直噴發(fā)動機(jī)的燃燒組織方法的流程圖；
[0030]圖2是本發(fā)明一個實(shí)施例中三區(qū)混合燃料氣的形成位置示意圖以及本發(fā)明一個實(shí)施例中一種直噴發(fā)動機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種直噴發(fā)動機(jī)的燃燒組織方法，參見圖1，該方法包括:
[0034]步驟S1:在一壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料，形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域；所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)小于所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)；
[0035]步驟S2:壓縮所述燃燒室內(nèi)的氣體，使所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體自燃。
[0036]其中，壓縮沖程又名第二沖程，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程。壓縮時活塞從下止點(diǎn)間上止點(diǎn)運(yùn)動，這個沖程的功用有二，一是提高燃燒室內(nèi)混合氣體的溫度，為燃料著火作準(zhǔn)備:二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。
[0037]應(yīng)說明的是，本實(shí)施例中的發(fā)動機(jī)相對于現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)動機(jī)分類，屬于壓縮自燃點(diǎn)火方式的直噴發(fā)動機(jī)，并屬于汽油發(fā)動機(jī)的一種。這里，具體在發(fā)動機(jī)的壓縮沖程內(nèi)(具體為中后期)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料(如汽油、甲醇、乙醇等)，使其在燃燒室中形成燃料混合氣，并從燃燒室的中心向外依次分為第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域。由于所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)小于所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)，所以大體上有第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的燃料濃度較高，而第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的燃料濃度較低。其具體來說可以通過設(shè)置直噴噴頭的工作參數(shù)實(shí)現(xiàn)，工作參數(shù)可以包括下述的一項(xiàng)或多項(xiàng):噴射壓力、噴射持續(xù)時間、噴射方向、噴射位置、噴射相位和噴射脈寬等，因而可以通過工作參數(shù)的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)對燃燒室內(nèi)燃料混合氣的實(shí)際需求。
[0038]所述形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域如圖2所示。其中，第一燃料混合氣區(qū)域的過量空氣系數(shù)較低，在經(jīng)過壓縮后很容易達(dá)到自燃臨界狀態(tài)，因而可以發(fā)生自燃并促使其他區(qū)域內(nèi)的燃料混合氣自燃，即實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓縮著火燃燒，當(dāng)然第一燃料混合氣區(qū)域不需要占有較大部分的體積。而第二燃料混合氣區(qū)域的過量空氣系數(shù)可以很高，且可以占有燃燒室較大部分的體積，總體上燃燒室內(nèi)的氣體可以達(dá)到合適的空燃比，并處于超稀燃狀態(tài)。在空氣區(qū)域中存在的與燃燒室內(nèi)壁接觸的空氣層可以避免爆震的產(chǎn)生并切斷爆震乃至超級爆震的傳播途徑，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的超高壓縮比，進(jìn)而大幅提升發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
[0039]進(jìn)一步地，所述空氣區(qū)域與所述燃燒室內(nèi)的低散熱層接觸，用于阻礙所述燃燒室向外界散熱。一般情況下，燃燒室內(nèi)壁上若存在阻礙散熱的涂層等物質(zhì)，則在發(fā)動機(jī)工作過程中油滴很容易附著在該層上并形成油膜，造成燃燒室整體抗散熱性能降低。而在這里由于空氣層的存在，不容易形成低散熱層表面的油膜，因而保持較為穩(wěn)定的抗散熱性能。
[0040]進(jìn)一步地，所述第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域是根據(jù)各區(qū)域內(nèi)混合氣的過量空氣系數(shù)所在的數(shù)值范圍進(jìn)行劃分的。也就是說，燃燒室內(nèi)的混合氣體的過量空氣系數(shù)在中間區(qū)域較低而在邊緣區(qū)域較高，形成一種在燃燒室內(nèi)的空間中分層分布的混合氣體。因此這里按過量空氣系數(shù)的數(shù)值范圍將燃燒室內(nèi)的空間劃分為所述第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域，只是一種概念上的劃分，而并不限定混合氣具有邊界清晰的分層結(jié)構(gòu)。
[0041]進(jìn)一步地，所述步驟SI包括:
[0042]步驟Sll:在一壓縮沖程內(nèi)的第一時刻，以第一工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被空氣包覆的第二燃料混合氣；
[0043]步驟S12:在該壓縮沖程內(nèi)的第二時刻，以第二工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被所述第二燃料混合氣包覆的第一燃料混合氣；
[0044]此時，所述燃燒室內(nèi)的第一燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅谝蝗剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的第二燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅诙剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的空氣所在區(qū)域?yàn)樗隹諝鈪^(qū)域；
[0045]在該壓縮沖程內(nèi)，所述第一時刻先于所述第二時刻。
[0046]上述步驟具體描述了三區(qū)燃料混合氣的形成過程，核心過程為噴射燃料，而具體的實(shí)現(xiàn)過程通過兩次不同工作參數(shù)下的噴射完成。并且，先噴射形成較高過量空氣系數(shù)的第二燃料混合氣，再噴射形成較低過量空氣系數(shù)的第一燃料混合氣，以最終形成如圖2所示的三區(qū)燃料混合氣。需要說明的是，上文中所述的兩次噴射并不一定要由同一個噴嘴完成，其也可以由兩個噴嘴在不同時刻分別噴射以達(dá)到同樣的效果。
[0047]進(jìn)一步地，所述第一時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前120度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)前30度曲軸轉(zhuǎn)角之間；所述第二時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前90度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)之間。這里給出一種噴射開始時間點(diǎn)的選取示例，可見其具體時間均位于壓縮沖程的中后期。
[0048]進(jìn)一步地，所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于0.5與2之間；所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于I與30之間。這里給出一種第一燃料混合氣與第二燃料混合氣的過量空氣系數(shù)選取示例，當(dāng)然在具體設(shè)定時還要考慮到最終達(dá)到的空燃比。
[0049]舉例來說，例如，第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)可以為0.8、1.0、1.2或1.5等，相應(yīng)的第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)可以為2.5,3.5、10或15等。
[0050]進(jìn)一步地，所述形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外依次分層的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域之后，所述燃燒室內(nèi)氣體的空燃比介于14.7至147之間。這里給出一種空燃比的選取示例，其還要配合其他工作參數(shù)以達(dá)到較佳的超稀燃的燃燒效果O
[0051]綜上，本發(fā)明實(shí)施例提出的燃燒組織方法可以實(shí)現(xiàn)超高壓縮比、超稀燃、抗爆震、低散熱的高效清潔燃燒，從而為發(fā)動機(jī)節(jié)能減排提供重要支撐。
[0052]當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例僅是一種示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況做具體工作參數(shù)的簡單選取或其他同等替換，其只要利用壓縮沖程中兩次噴射形成如上所述的三區(qū)燃料混合氣，并采用壓縮自燃的方式點(diǎn)火，就顯然不脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
[0053]實(shí)施例2
[0054]本發(fā)明實(shí)施例提出了一種直噴發(fā)動機(jī)，參見圖2，所述直噴發(fā)動機(jī)按照如實(shí)施例1中任意一種所述的燃燒組織方法工作；
[0055]所述直噴發(fā)動機(jī)的燃燒室的內(nèi)壁設(shè)置有低散熱層，所述低散熱層由導(dǎo)熱系數(shù)小于
0.2ff/(m*K)的材料形成。
[0056]這里，由于該直噴發(fā)動機(jī)按照如所述的燃燒組織方法工作，所以具有對應(yīng)的燃燒室及用于向燃燒室內(nèi)噴射汽油類燃料的噴射裝置。而且，為形成如上所述的三區(qū)燃料混合氣，這里的燃燒室的形狀需要具備與燃燒組織方法相對應(yīng)的特征。另一方面，對應(yīng)于上面提到過的工作參數(shù)(如噴射壓力、噴射持續(xù)時間、噴射方向、噴射位置、噴射相位和噴射脈寬等)，所述噴射裝置也需要具有相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)性特征。其中一種實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示，其中燃燒室在橫截面上呈正立的梯形(底部還有與梯形相接的矩形)，而噴射裝置中的噴頭對準(zhǔn)燃燒室的中央位置附近，以依次形成如圖所示的三區(qū)燃料混合氣。
[0057]優(yōu)選地，所述低散熱層由氮化硅陶瓷形成，當(dāng)然也可以采用其他具有低散熱性能的陶瓷材料。一般情況下，燃燒室內(nèi)壁上若存在阻礙散熱的涂層等物質(zhì)，則在發(fā)動機(jī)工作過程中油滴很容易附著在該層上并形成油膜，造成抗散熱性能降低。而在這里由于空氣層的存在，不容易形成低散熱層表面的油膜，因而保持較為穩(wěn)定的抗散熱性能。具體采用氮化硅陶瓷形成該低散熱層可以
[0058]優(yōu)選地，所述直噴發(fā)動機(jī)的壓縮比大于等于13。其與實(shí)施例1中所述的壓縮自燃過程及超高壓縮比的實(shí)現(xiàn)均相互對應(yīng)，具體而言其壓縮比的范圍可以介于13至20之間，本實(shí)施例僅為舉例說明，不對其進(jìn)行限定，可根據(jù)實(shí)際需要配置。
[0059]綜上所述，本發(fā)明所提供的直噴發(fā)動機(jī)及其燃燒組織方法，利用發(fā)動機(jī)于壓縮沖程中后期在燃燒室內(nèi)兩次噴射汽油類燃料(例如汽油、甲醇、乙醇等汽油類燃料)，形成均勻的分層壓燃三區(qū)燃料混合氣(即燃燒室中心的第一燃料混合氣區(qū)域、第一燃料混合氣區(qū)域外圍的第二燃料混合氣區(qū)域和緊挨整個燃燒室內(nèi)壁壁面的空氣區(qū)域)，同時在燃燒室內(nèi)壁壁面(包括氣缸蓋底部、活塞頂部、氣門底部和部分氣缸壁面)涂附低散熱材料，降低發(fā)動機(jī)傳熱損失，實(shí)現(xiàn)超高壓縮比、超稀燃和低散熱的高效清潔燃燒。
[0060]由于燃燒室壁面附近存在空氣層，可以避免爆震的產(chǎn)生條件和切斷爆震乃至超級爆震的傳播途徑，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的超高壓縮比，進(jìn)而大幅提升發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性；同時，燃燒室中心的第一燃料混合氣區(qū)域和超高壓縮比可使第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的混合氣達(dá)到自燃臨界狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的壓縮著火燃燒，進(jìn)而可使整個燃燒室內(nèi)處于超稀燃狀態(tài)；并且，涂于燃燒內(nèi)壁壁面的低散熱材料和存在于燃燒室內(nèi)壁壁面附近的空氣層可大幅降低傳熱損失，實(shí)現(xiàn)低散熱燃燒。因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)超高壓縮比、超稀燃和低散熱的高效清潔燃燒，從而為發(fā)動機(jī)節(jié)能減排提供重要支撐。
[0061]同時，該系統(tǒng)僅需要在現(xiàn)有缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)上優(yōu)化燃燒室形狀、涂低散熱材料、優(yōu)化噴射相位和脈寬，成本低收效高，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的發(fā)動機(jī)進(jìn)行產(chǎn)生升級，實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。
[0062]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少包括如下有益效果:
[0063]I)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷的超高壓縮比、超稀燃和低散熱高效清潔燃燒，具有大幅降低油耗從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果，相對于現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)化中進(jìn)氣道噴射火花點(diǎn)火汽油機(jī)(PFI)，可提聞35%以上的節(jié)能效果。
[0064]2)整體燃燒室內(nèi)處于超稀燃低溫燃燒狀態(tài)，避開微粒(PM)和氮氧化物(NOx)排放半島，可以達(dá)到法規(guī)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0065]3)只需在缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的基礎(chǔ)上優(yōu)化燃燒室形狀、涂低散熱材料、優(yōu)化噴射相位和脈寬，發(fā)動機(jī)生產(chǎn)成本幾乎不變，但節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)的使用成本大幅降低。
[0066]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0067]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴發(fā)動機(jī)的燃燒組織方法，其特征在于，包括: 步驟S1:在一壓縮沖程內(nèi)向燃燒室兩次噴射汽油類燃料，形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域；所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)小于所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)； 步驟S2:壓縮所述燃燒室內(nèi)的氣體，使所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)的氣體自燃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空氣區(qū)域與所述燃燒室內(nèi)的低散熱層接觸，用于阻礙所述燃燒室向外界散熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域是根據(jù)各區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)所在的數(shù)值范圍進(jìn)行劃分的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI包括: 步驟Sll:在一壓縮沖程內(nèi)的第一時刻，以第一工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被空氣包覆的第二燃料混合氣； 步驟S12:在該壓縮沖程內(nèi)的第二時刻，以第二工作參數(shù)向所述燃燒室噴射汽油類燃料，形成在燃燒室內(nèi)被所述第二燃料混合氣包覆的第一燃料混合氣； 此時，所述燃燒室內(nèi)的第一燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅谝蝗剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的第二燃料混合氣所在區(qū)域?yàn)樗龅诙剂匣旌蠚鈪^(qū)域，所述燃燒室內(nèi)的空氣所在區(qū)域?yàn)樗隹諝鈪^(qū)域； 在該壓縮沖程內(nèi)，所述第一時刻先于所述第二時刻； 所述工作參數(shù)可以包括下述的一項(xiàng)或多項(xiàng):噴射壓力、噴射持續(xù)時間、噴射方向、噴射位置、噴射相位和噴射脈寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前120度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)前30度曲軸轉(zhuǎn)角之間；所述第二時刻介于所述壓縮沖程內(nèi)的上止點(diǎn)前90度曲軸轉(zhuǎn)角至上止點(diǎn)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于0.5與2之間；所述第二燃料混合氣區(qū)域內(nèi)氣體的過量空氣系數(shù)介于I與30之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述形成在所述燃燒室中從內(nèi)至外依次分層的第一燃料混合氣區(qū)域、第二燃料混合氣區(qū)域和空氣區(qū)域之后，所述燃燒室內(nèi)整體混合氣體的空燃比介于14.7至147之間。
8.一種直噴發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述直噴發(fā)動機(jī)按照如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的燃燒組織方法工作； 所述直噴發(fā)動機(jī)的燃燒室的內(nèi)壁設(shè)置有低散熱層，所述低散熱層由導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2ff/(m*K)的材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直噴發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述低散熱層由氮化硅陶瓷形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的直噴發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述直噴發(fā)動機(jī)的壓縮比大于等于13。
【文檔編號】F02B1/12GK104074599SQ201410284104
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】劉輝, 王志, 王建昕, 帥石金 申請人:清華大學(xué)