一種火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型為一種火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是發(fā)動(dòng)機(jī)本身的壓縮比很低，并不能靠活塞壓縮使汽缸內(nèi)的混合氣燃燒，特別之處是在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋內(nèi)增加了一個(gè)燃燒室和增壓氣道，燃燒室上裝配了副噴油嘴和火花塞，壓縮沖程中后期，主、副噴油嘴先后向汽缸和燃燒室內(nèi)噴油，火花塞點(diǎn)火，燃燒室內(nèi)的燃油燃燒體積急劇膨脹，將增壓氣道內(nèi)的氣體壓入氣缸，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度急劇升高，觸發(fā)汽缸內(nèi)均質(zhì)混合氣發(fā)生壓縮起火燃燒。優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)控制簡(jiǎn)單，通過(guò)火花塞間接觸發(fā)汽缸內(nèi)的均質(zhì)混合氣發(fā)生壓縮起火燃燒，而不是直接給汽缸內(nèi)的混合氣點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間可以精確控制，與普通發(fā)動(dòng)機(jī)的控制幾乎相同，全程不會(huì)發(fā)生爆震，制造成本與普通發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，尾氣中N0X和PM可以直接達(dá)到歐六標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)油環(huán)保，滿足國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，歐洲已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行歐六標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)馬上要執(zhí)行國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)，為了滿足嚴(yán)苛的排放法規(guī)，有兩種解決方案，第一種解決方案是增加尾氣后處理，在排氣管上增加三元催化器和顆粒捕捉器，尾氣排放可以達(dá)到歐六標(biāo)準(zhǔn)，但發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本以及油耗會(huì)增加很多，第二種解決方案是優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)減少有害物質(zhì)排放，從排放源頭解決排放問(wèn)題，目前各大主機(jī)廠都在投入重金研發(fā)新的環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)，均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)即HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)可以極大幅度降低NOx和PM，但易發(fā)生爆震以及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷低等問(wèn)題至今一直無(wú)法解決，技術(shù)不成熟，使得HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)一直無(wú)法量產(chǎn)，如果HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)能夠解決爆震和負(fù)荷低的問(wèn)題，將從源頭徹底解決發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染的問(wèn)題，只需要簡(jiǎn)單的尾氣后處理就可以滿足歐六排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]實(shí)用新型目的及優(yōu)點(diǎn)
[0004]目的:降低發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗和有害物質(zhì)排放，只需要簡(jiǎn)單尾氣后處理的情況下滿足歐六排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]優(yōu)點(diǎn):本火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)控制簡(jiǎn)單，通過(guò)火花塞間接觸發(fā)汽缸內(nèi)的混合氣發(fā)生壓縮起火燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間可以精確控制，與普通發(fā)動(dòng)機(jī)的控制幾乎完全相同，在高負(fù)荷下仍然工作平穩(wěn)不爆震；制造成本低，與普通發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，比歐六發(fā)動(dòng)機(jī)低；節(jié)能環(huán)保，尾氣中NOx和PM可以直接達(dá)到歐六排放標(biāo)準(zhǔn)，油耗降低，滿足國(guó)家越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)(見(jiàn)圖1)，目的是降低發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗和有害物質(zhì)排放，滿足歐六排放標(biāo)準(zhǔn)，其特征是在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋內(nèi)增加了一個(gè)燃燒室和增壓氣道，通過(guò)火花塞間接觸發(fā)汽缸內(nèi)的混合氣起火燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間可以精確控制，由曲軸(1)、連桿(2)、活塞(3)、汽缸(4)和缸蓋(5)組成發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，發(fā)動(dòng)機(jī)基本工作原理與普通發(fā)動(dòng)機(jī)相同，進(jìn)氣道(8)設(shè)計(jì)在缸蓋(5)內(nèi)并分成兩路，一路與汽缸(4)相通由主進(jìn)氣門(13)控制進(jìn)氣道⑶的開(kāi)合，另外一路與燃燒室(11)相通由副進(jìn)氣門(14)控制其與燃燒室(11)的開(kāi)合，排氣道(9)布置在缸蓋(5)的另外一側(cè)，排氣道(9)與汽缸(4)相通由排氣門(15)控制其開(kāi)合(見(jiàn)圖4)，燃燒室(11)通過(guò)增壓氣道(10)與汽缸(4)相通(見(jiàn)圖2、圖3)，燃燒室(11)、增壓氣道(10)都布置在缸蓋(5)內(nèi)，副進(jìn)氣門(14)裝配在鑲塊(6)上，鑲塊(6)裝配在缸蓋(5)上，主進(jìn)氣門(13)和副進(jìn)氣門(14)由一個(gè)進(jìn)氣凸輪軸控制，排氣門(15)由排氣凸輪軸控制，在燃燒室(11)上裝配了副噴油嘴(16)和火花塞(12)，主噴油嘴(17)裝配在缸蓋(5)上給汽缸(4)噴油，壓縮沖程早期，汽缸(4)內(nèi)的純空氣被壓入增壓氣道(10)內(nèi)，主噴油嘴(17)在壓縮沖程中晚期給汽缸(4)噴油形成均質(zhì)混合氣，副噴油嘴(16)在壓縮沖程晚期給燃燒室(11)噴油，然后火花塞(12)點(diǎn)火，燃燒室(11)內(nèi)的燃油燃燒將增壓氣道(10)內(nèi)的氣體壓入汽缸(4)，給汽缸(4)增壓，觸發(fā)汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣發(fā)生均質(zhì)壓縮燃燒。
[0007]進(jìn)氣沖程(見(jiàn)圖7):主進(jìn)氣門(13)、副進(jìn)氣門(14)打開(kāi)，活塞(3)下行，空氣分兩路進(jìn)入汽缸，第一路經(jīng)副進(jìn)氣門(14)、燃燒室(11)和增壓氣道(10)進(jìn)入汽缸(4)內(nèi)，并將上一個(gè)沖程滯留在其中的廢氣吹入汽缸(4)內(nèi)，第二路經(jīng)主進(jìn)氣門(13)直接進(jìn)入汽缸，壓縮沖程:主進(jìn)氣門(13)、副進(jìn)氣門(14)關(guān)閉，活塞(3)上行，汽缸(4)內(nèi)的純空氣被壓入增壓氣道(10)，主噴油嘴(17)在壓縮沖程中晚期給汽缸(4)噴油，副噴油嘴(16)在壓縮沖程晚期給燃燒室(11)噴油，然后火花塞(12)點(diǎn)火，燃燒室(11)內(nèi)的燃油燃燒推動(dòng)增壓氣道(10)內(nèi)的氣體進(jìn)入汽缸(4)，汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣溫度急劇升高，發(fā)生壓縮燃燒，做功沖程:均質(zhì)壓燃的混合氣在活塞上止點(diǎn)時(shí)壓力達(dá)到最大值，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)做功，排氣沖程:排氣門(15)打開(kāi)，汽缸(4)內(nèi)及增壓氣道(10)內(nèi)的部分廢氣從排氣道(9)排出發(fā)動(dòng)機(jī)，在下一個(gè)進(jìn)氣沖程中，燃燒室(11)及增壓氣道(10)內(nèi)的廢氣被吸入到汽缸(4)內(nèi)，燃燒室(11)充滿新鮮空氣為下一次點(diǎn)火做好準(zhǔn)備。
[0008]增壓氣道(10)(見(jiàn)圖5)前端與燃燒室(11)相通，形狀為細(xì)長(zhǎng)的曲線管道，末端為一直線段開(kāi)口在汽缸(4)的中心，增壓氣道(10)設(shè)計(jì)成曲線以增加其長(zhǎng)度，增壓氣道(10)要求有足夠的長(zhǎng)度以保證中間純空氣層足夠厚，避免被燃燒室(11)沖出的火焰擊穿，如果中間層的壓縮空氣被火焰擊穿，火焰直接與汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣接觸，就會(huì)導(dǎo)致汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣被點(diǎn)燃，就不會(huì)發(fā)生均質(zhì)壓縮燃燒了，在壓縮沖程中晚期噴油就是為了讓更多空氣進(jìn)入增壓氣道(10)，以增加純空氣層厚度，在火花塞點(diǎn)(12)點(diǎn)燃燃燒室(11)內(nèi)的燃油后，燃油的火焰沖入增壓氣道(10)內(nèi)，增壓氣道(10)內(nèi)的氣體此時(shí)分為三段(見(jiàn)圖6)，第一段為火焰層與燃燒室(11)連接，中間為純空氣層，相當(dāng)于絕緣層將火焰和均質(zhì)混合氣分開(kāi)，第三段為均質(zhì)混合氣層與汽缸(4)連接，中間的純空氣層和第三段的均質(zhì)混合氣層都會(huì)被壓入汽缸(4)內(nèi)，導(dǎo)致汽缸(4)壓力和溫度急劇升高，觸發(fā)汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣發(fā)生均質(zhì)壓縮燃燒。
[0009]增壓室(7)在汽缸(4)中心(見(jiàn)圖8、圖9)，活塞(3)頂部中心有一半球狀淺窩即增壓室(7)，正對(duì)著增壓氣道(10)的開(kāi)口，純空氣從增壓氣道(10)壓入汽缸(4)后被增壓室(7)收集，在半球狀淺窩內(nèi)形成一個(gè)氣團(tuán)，此時(shí)在汽缸(4)內(nèi)形成內(nèi)外兩層氣體，外環(huán)層為均質(zhì)混合氣層，內(nèi)環(huán)層為純空氣層，內(nèi)環(huán)層體積不斷增大向四周擠壓外環(huán)層的均質(zhì)混合氣使其溫度升高起火燃燒，圖8所示的情況是燃燒室(11)內(nèi)的火焰將增壓氣道(10)內(nèi)的氣體壓入汽缸(4)，火焰未進(jìn)入汽缸(4)時(shí)，汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣即發(fā)生壓縮起火燃燒，圖9所示的情況是火焰將增壓氣道(10)內(nèi)的氣體壓入汽缸(4)后，火焰也沖入汽缸(4)，此時(shí)汽缸(4)內(nèi)的均質(zhì)混合氣發(fā)生壓縮起火燃燒，純空氣絕緣層并被火焰擊穿，仍然是壓縮起火，而非點(diǎn)火燃燒。
[0010]缸蓋(5)的下表面將汽缸(4)頂端密封，缸蓋(5)的下表面密封汽缸(4)的區(qū)域?yàn)槠矫婊蛭⑿〉幕∶?，壓縮沖程末期，在活塞(3)頂部形成等厚或近似等厚的氣層，有利于在增壓室(7)內(nèi)形成圓形的氣團(tuán)，從中心向外均勻擴(kuò)散，汽缸內(nèi)均質(zhì)混合氣壓縮燃燒產(chǎn)生的壓力也會(huì)很均勻地作用在活塞(3)上，并且減少火焰擴(kuò)散的能量損失。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖，由曲軸(1)、連桿(2)、活塞
(3)、汽缸(4)和缸蓋(5)組成發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，在缸蓋(5)內(nèi)有燃燒室(11)和增壓氣道(10)，增壓室(7)設(shè)置在汽缸中部。
[0012]圖2、圖3是火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖，圖2為C-C剖視圖，展示燃燒室(11)、增壓氣道(10)和火花塞(12)的結(jié)構(gòu)，圖3為B-B剖視圖，展示燃燒室(11)、副噴油嘴(16)、火花塞(12)、副進(jìn)氣門(14)的結(jié)構(gòu)。
[0013]圖4是火花塞觸發(fā)式均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的俯視圖，展示發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布局，進(jìn)氣道
(8)、排氣道(9)分別布置在汽缸(4)的兩側(cè)，進(jìn)氣道(8)分成兩路，一路直通汽缸(4)，另外一路與燃燒室(11)相連，燃燒室(11)再通過(guò)增壓氣道(10)與汽缸(4)相連，主噴油嘴(17)給汽缸(4)噴油用于給發(fā)動(dòng)機(jī)做功，副噴油嘴(16)給燃燒室(11)噴油用于觸發(fā)汽缸起火燃燒。
[0014]圖5是增壓氣道結(jié)構(gòu)圖，增壓氣道形狀為曲線細(xì)長(zhǎng)管道，末端為一直線段開(kāi)口于汽缸⑷中心。
[0015]圖6是增壓氣道工作示意圖，在火花塞(12)點(diǎn)燃燃燒室(11)中的燃油后，增壓氣道內(nèi)的