火山环型缸内直喷汽油机燃烧室、发动机及车辆

摘要

本发明涉及一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，所述燃烧室（10）是由活塞（1）、缸体（2）、缸盖（3）、进气门（6）、排气门（8）围成的供混合气燃烧的空间，所述活塞（1）头部整体为平顶，其顶平面上突出有火山环型环岸，所述环岸在发动机压缩上止点位置处将所述燃烧室（10）分隔成两个燃烧区，即环内区和环外区。本发明具有以下优点：1、可以稳定燃烧，加速燃烧，并能抑制爆震；2、油耗、排放可以同时降低；3、无需额外增加装置，成本低，对现有发动机产品技术升级，产业化前景好。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种火山环型缸内直喷 汽油机燃烧室、发动机及车辆。

背景技术

直喷增压小排量汽油机相对于传统汽油机具有大幅度节能减排潜 力，正在成为汽油机的主要节能途径。但汽油机目前仍存在着燃烧不 稳定和油耗高的问题。汽油机要大幅度实现节能减排，燃烧系统是关 键。

表1列出了缸内直喷汽油机（GDI）问世（1996年）以来国外主要 汽车公司开发的GDI产品的燃烧系统特征。从表中各种GDI发动机的设 计参数和特征来看，其压缩比大致在9.5～12.5之间，商品化的GDI发动 机进气以滚流为主，但也有采用了涡流进气的形式，火花塞都采取了 中心布置的形式，喷油器布置靠近火花塞的中心或者进气侧。其燃烧 模式分为两种，一种是为了显著提高燃油经济性而采用的分层混合气 稀薄燃烧系统，另一种是为了利用三效催化剂降低排放而采用的均质 混合气化学计量比燃烧系统。

表1

以上汽油机燃烧系统都是针对火花点火（SI）燃烧模式,但仍存在 着中小负荷工况燃烧不稳定和油耗高，大负荷工况易爆震和排放高的 问题。近年来，汽油机中又出现了新的燃烧模式：压燃（CI）和点燃 压燃（SICI），以上燃烧系统难以适应新型燃烧的要求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种缸内直喷汽油机火山环型燃烧室，能够 保证点燃模型下的着火稳定性并抑制爆震，也能够适应压燃模式和点 燃压燃模式，同时发动机油耗、排放以及动力性能均优。

（二）技术方案

本发明提供了一种火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，所述燃烧室 是由活塞、缸体、缸盖、进气门、排气门围成的供混合气燃烧的空间， 所述活塞头部整体为平顶，其顶平面上突出有火山环型环岸，所述环 岸在发动机压缩上止点位置处将所述燃烧室分隔成两个燃烧区，即环 内区和环外区。

优选地，所述缸盖上装有喷油器和火花塞，所述喷油器和所述火 花塞被包围在环内区。

优选地，所述环岸顶部上设有若干个半圆形凹槽，在所述发动机 压缩上止点附近通过所述凹槽联通两个燃烧区。

优选地，所述缸盖上设有进气道，所述进气道为滚流气道，其环 形缺口方向指向进气侧。

本发明还提供了一种发动机，其包括上述的火山环型缸内直喷汽 油机燃烧室。

本发明还提供了一种车辆，其包括上述的发动机。

（三）有益效果

本发明具有以下优点：1、可以稳定燃烧，加速燃烧，并能抑制爆 震；2、油耗、排放可以同时降低；3、无需额外增加装置，成本低， 对现有发动机产品技术升级，产业化前景好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用附图简单地介绍显而易见 地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术 人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得 其他的附图。

图1为根据本发明实施例的缸内直喷汽油机火山环型燃烧室结构 示意图。

其中：1.活塞；2.缸体；3.缸盖；4.喷油器；5.进气道；6.进气 门；7.火花塞；8.排气门；9.排气道；10.燃烧室。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将 结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保 护的范围。

如图1所示，本发明提供的火山环型缸内直喷汽油机燃烧室，是由 活塞1、缸体2、缸盖3、进气门6、排气门8围成的一混合气燃烧的 空间10。

其中，缸盖上装有喷油器4和火花塞7。

其中，活塞1头部整体为平顶，活塞顶平面上突出一环岸（火山环 型），在发动机压缩上止点位置时该环岸将燃烧室分隔成两个燃烧区 （环内区和环外区），火花塞7和喷油器4被包围在环内区。

其中，环岸顶部上开若干个半圆形凹槽，在发动机压缩上止点附近 时主要通过凹槽联通两个燃烧区。

环内区混合气着火后，燃烧放热产生强流动，高速燃气通过环岸顶 部的凹槽冲入外环区，形成火焰喷射，引发外环区的混合气快速着火 燃烧。

缸盖上的进气道5为滚流气道,排气道9为直气道，活塞顶上环形 缺口方向指向进气侧，在进气过程中能保持较强的滚流；在压缩冲程 末期，大尺度滚流被压碎，由于环岸的分隔，在两个区中均形成强湍 流。

点燃模式下，小负荷时，压缩冲程喷射燃料，在环内区形成浓混合 气，火花塞点火，燃烧稳定，环外区为纯空气。整个燃烧室内总体燃 空当量比为1，为化学计量比模式。中高负荷时，采用两次喷射，进 气冲程中进行第一次喷射，在缸内形成稀混合气；压缩冲程进行第二 次喷射，在环内形成浓混合气，火花点火后，火焰传播，燃烧放热产 生强流动，高速燃气通过环岸顶部的凹槽冲入外环区，形成火焰喷射， 引发外环区的稀混合气快速着火燃烧。整个燃烧室内总体燃空当量比 为1，为化学计量比模式。采用三效催化剂解决HC、CO和NO_x排放。

压燃模式下，通过二次喷射，进气冲程第一次喷射，压缩冲程进 行第二次喷射，在环内形成浓混合气，环外形成稀混合气，环内浓混 合气区域先自燃着火，火焰喷射入外环区，随后稀混合气区域稀混合 气区域被引燃着火，这种压燃-引燃的顺序着火方式，降低了压燃模式 下的燃烧噪声。整个燃烧室内总体燃空当量比小于1，为稀燃模式，低 温燃烧。NO_x排放极低，也采用三效催化剂解决HC和CO排放。

本发明的燃烧室实现了两阶段燃烧，解决了小负荷爆震和大负荷 爆震的问题，适合于直喷汽油机点燃模式和压燃模式。

本发明还提供了一种发动机，其包括前述任一种火山环型缸内直 喷汽油机燃烧室。

本发明还提供了一种车辆，其包括上述发动机。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术 方案进行修改，或者对其中的部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不时相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。