一種直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統的製作方法

2023-10-10 18:47:14 1

本發明屬於汽車發動機技術領域，尤其涉及一種直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統。

背景技術：

直噴汽油機(GDI)是汽油機節能技術發展的主流路線，目前已經實現了有效熱效率超過40％的歷史最高值，並向50％的有效熱效率邁進。日本汽車學會會刊《汽車技術》針對2014年全球新上市的車用汽油機進行的統計分析表明，歐洲和美國的車用汽油機已幾乎全部採用直噴增壓(小排量)的技術路線。增壓直噴小排量發動機節能減排的重要原因之一是將常用工況轉移至有效熱效率高的區域，並伴隨著發動機功率密度和有效平均壓力(BMEP)的不斷升高。新上市發動機的平均升功率整體上呈現上升趨勢，且最高功率密度超過了130kW/L,高功率密度和高負荷為汽油機發展方向。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：增壓直噴汽油機在節能和減少冷啟動HC排放等方面起到了積極的促進作用，但是也伴隨著一些挑戰，主要是超級爆震、機油稀釋和顆粒物排放問題。儘管上述問題影響因素較多，但是三者有一個共同因素，即壁面油膜，因此噴油器中置直噴燃燒系統結合靈活噴油策略和合理氣流運動，可避免高升功率汽油機油撞壁帶來的機油稀釋、碳煙生成以及機油與燃料混合後自燃(早燃)等優點，進而緩解超級爆震和PN顆粒排放。

直噴汽油機缸蓋需要布置四個氣門、火花塞和噴油器，對於高升功率汽油機來說，為改善抗爆性需採用長衝程比，這就需要在相同單缸排量情況下，儘量設計較大氣門直徑，同時還需在火花塞和排氣門之間留有較大空間布置水套，因而高升功率汽油機中置噴油器缸蓋燃燒系統布置較困難。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種可在保證噴油器和火花塞合理位置情況下，解決高升功率汽油機中置噴油器缸蓋燃燒系統布置較困難的問題的直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統。

為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統，具有：

缸蓋、進氣門、噴油器、火花塞、排氣門、進氣道和排氣道；其中：

所述噴油器在所述缸蓋上表面布置，所述噴油器和火花塞的連線與氣缸豎直中心線垂直，噴油器布置在進氣側，火花塞布置在排氣側。

所述噴油器和火花塞位於氣缸水平中心線上。

所述噴油器向進氣側傾斜，噴油器與氣缸豎直中心線的夾角為5～9°。

所述噴油器的油嘴端部與氣缸豎直中心線最短距離為3.5～5.0mm。

所述火花塞向排氣側傾斜，火花塞與氣缸豎直中心線的夾角為5～12°。

所述火花塞的端部與氣缸豎直中心線最短距離為6.0～9.0mm。

進氣門傾角為12～16°，排氣門傾角為12～18°。

進氣門與排氣門夾角為等角度或非等角度。

所述火花塞的中心電極距離所述缸蓋表面最近距離為3.5～5.5mm。

採用四氣門結構，進氣門和排氣門各兩個；進氣道採用高滾流氣道；噴油器是高壓多孔噴嘴，孔數5～7個。

上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果，本發明布置的中置噴油器缸蓋燃燒系統非常緊湊，在合理布置噴油器和火花塞位置關係，即有效保證燃燒穩定情況下，提供一種高升功率汽油機中置噴油器缸蓋燃燒室布置關係。

附圖說明

圖1為本發明實施例中提供的直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統的結構示意圖；

圖2為圖1的直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統的剖視圖；

圖3為圖2的直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統的俯視圖；

上述圖中的標記均為：1、缸蓋，2、遮擋，3、進氣門，4、噴油器，5、火花塞，6、排氣門，7、氣缸水平中心線，8、進氣道，9、排氣道，10、氣缸豎直中心線，θig—噴油器傾角；θel—火花塞傾角；Lig—噴油器油嘴端部與氣缸豎直中心線最短距離；Lel—火花塞中心電極端部與氣缸豎直中心線最短距離；Hel—火花塞中心電極距離其缸蓋表面最近距離。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

參見圖1-3，一種直噴汽油機中置噴油器的缸蓋燃燒系統，具有：

缸蓋、進氣門、噴油器、火花塞、排氣門、進氣道和排氣道；其中：

噴油器在缸蓋上表面布置，噴油器和火花塞的連線與氣缸豎直中心線垂直，噴油器布置在進氣側，火花塞布置在排氣側。

噴油器和火花塞位於氣缸水平中心線上。

噴油器向進氣側傾斜，噴油器與氣缸豎直中心線的夾角為5～9°。

噴油器的油嘴端部與氣缸豎直中心線最短距離為3.5～5.0mm。

火花塞向排氣側傾斜，火花塞與氣缸豎直中心線的夾角為5～12°。

火花塞的端部與氣缸豎直中心線最短距離為6.0～9.0mm。

進氣門傾角為12～16°，排氣門傾角為12～18°。

進氣門與排氣門夾角為等角度或非等角度。進氣門與排氣門夾角可以採用等角度布置，也可根據實際燃燒系統布置需要採用非等角度布置。

火花塞的中心電極距離缸蓋表面最近距離為3.5～5.5mm。

採用四氣門結構，進氣門和排氣門各兩個；進氣道採用高滾流氣道；噴油器是高壓多孔噴嘴，孔數5～7個。缸蓋燃燒室採用兩平擠氣結構，排氣道集成與否均可以，進排氣門採用小氣門傾角，進氣道採用高滾流獨立氣道。

進氣道採用獨立氣道，進氣門處缸蓋帶有Masking遮擋技術。

採用上述的結構後，直噴汽油機缸蓋需要布置四個氣門、火花塞和噴油器，對於高升功率汽油機來說，為改善抗爆性需採用長衝程比，這就需要在相同單缸排量情況下，儘量設計較大氣門直徑；而中置噴油器燃燒系統是一種有效解決高升功率汽油機的機油稀釋、超級爆震和PN排放的途徑，但是中置噴油器布置反過來導致氣門直徑降低。因此高升功率中置噴油器汽油機對氣門直徑要求存在Trade-off問題，同時高升功率汽油機熱負荷高，冷卻水套布置也是一個約束邊界。本發明布置的中置噴油器缸蓋燃燒系統非常緊湊，在合理布置噴油器和火花塞位置關係，即有效保證燃燒穩定情況下，提供一種高升功率汽油機中置噴油器缸蓋燃燒室布置關係。

上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。