一种稀薄燃烧系统及稀薄燃烧发动机技术方案

技术编号:21171776 阅读:26 留言:0更新日期:2019-05-22 10:50
本实用新型专利技术公开了一种稀薄燃烧系统,包括燃烧室、进气结构、高能点火器、喷油器、排气结构和活塞,所述进气结构、所述喷油器、所述高能点火器和所述排气结构设于所述燃烧室顶部,所述喷油器、所述高能点火器设置于所述进气结构和所述排气结构之间,所述活塞上下活动于所述燃烧室,所述活塞包括活塞本体和设于所述活塞本体上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层。通过上述结构,提升了进气冲程的充气效率。本实用新型专利技术还提供一种稀薄燃烧发动机,包括多个上述所述的稀薄燃烧系统。通过此稀薄燃烧系统提升了燃油的经济性能,节约了成本。

A Rare Combustion System and Rare Combustion Engine

The utility model discloses a lean combustion system, which comprises a combustion chamber, an intake structure, a high-energy igniter, an injector, an exhaust structure and a piston. The intake structure, the injector, the high-energy igniter and the exhaust structure are arranged on the top of the combustion chamber. The injector and the high-energy igniter are arranged between the intake structure and the exhaust structure. The piston is movable up and down in the combustion chamber. The piston comprises a piston body and an insulating layer made of polysilane on the upper surface of the piston body. Through the above structure, the charging efficiency of the intake stroke is improved. The utility model also provides a lean combustion engine, which comprises a plurality of lean combustion systems described above. Through this lean combustion system, the economic performance of fuel is improved and the cost is saved.

【技术实现步骤摘要】
一种稀薄燃烧系统及稀薄燃烧发动机
本技术涉及汽车发动机
,尤其涉及一种稀薄燃烧系统及稀薄燃烧发动机。
技术介绍
近年来,为应对能源危机及气候变化,各国发布了更严苛的油耗排放法规,作为车用动力源,汽油机仍将存在相当长时间,汽车厂商需不断提升整车燃油经济性,根据国家2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,乘用车新车平均油耗将分别达到2020年5.0L/100Km,2015年4.0L/100Km,2030年3.2L/100Km,乘用车汽油机2020年热效率将达到40%,2025年热效率将达到44%,2030年热效率将达到48%。稀释燃烧诸如冷却EGR和均质稀薄燃烧技术,是提高发动机热效率的途径之一,主要归结于泵气损失的降低、散热损失的降低和比热比的提升,同时可大幅度降低NOx排放,以满足国家对NOx排放的限值要求。汽车发动机所产生热能的约60%通过废气等经由燃烧室壁传递消散出去。降低经由燃烧室壁传递至外部的热能的量可提高发动机的效率,可以通过采用稀薄燃烧、燃烧室绝热技术和精确冷却系统的方法。然而,传统陶瓷绝热层通常具有低热导率、高热容量和脆性大的特点,会使燃烧室温度的逐步增加,进气效率劣化且造成爆震,且陶瓷绝热层耐久性较差,与活塞本体贴合效果较差。
技术实现思路
本技术的主要目的提供一种提升充气效率、提高活塞本体与绝热层贴合效果的稀薄燃烧系统。为实现上述目的,本技术提供一种稀薄燃烧系统,包括燃烧室、进气结构、高能点火器、喷油器、排气结构和活塞,所述进气结构、所述喷油器、所述高能点火器和所述排气结构设于所述燃烧室顶部,所述喷油器、所述高能点火器设置于所述进气结构和所述排气结构之间,所述活塞上下活动于所述燃烧室,所述活塞包括活塞本体和设于所述活塞本体上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层。在其中一实施例中,所述活塞本体和所述绝热层之间还包括形成于所述活塞本体上表面的氧化层。在其中一实施例中,所述绝热层包括由阳极氧化制成的具有多孔隙的氧化体和封堵所述孔隙的由聚硅氮烷先驱体转换法制成的氧化硅体。在其中一实施例中,所述绝热层厚度为65~145um。在其中一实施例中,所述绝热层热导率低于0.95W/mK,热容量低于1600kJ/m3K。在其中一实施例中,所述活塞本体为铝制活塞。在其中一实施例中,所述喷油器布置在进气侧,所述高能点火器布置在排气侧。在其中一实施例中,所述进气结构包括进气道和进气门,所述进气门穿过所述进气道的一侧壁,于所述进气道内直插至进气道口的外侧,以控制所述进气道连通所述燃烧室;所述排气结构包括排气道和排气门,所述排气门穿过所述排气道的一侧壁,于所述排气道内直插至排气道口的外侧,以控制所述排气道连通所述燃烧室。在其中一实施例中,所述燃烧室内油燃烧产生的点火器初始火焰核心距离所述燃烧室壁≥12mm。本技术实施例还提供一种稀薄燃烧发动机,包括多个上述所述的稀薄燃烧系统。本技术通过将稀薄燃烧系统,通过将活塞本体上表面上制成绝热层,使绝热层和活塞本体结合强度好。附图说明图1为本技术稀薄燃烧系统结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本技术为达成预定技术目的所采取的技术方式及功效,以下结合附图及实施例,对本技术的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。参见图1,本技术实施例公开一种稀薄燃烧系统,包括燃烧室9、进气结构、高能点火器3、喷油器4、排气结构和活塞5,进气结构、喷油器4、高能点火器3和排气结构设于燃烧室9顶部,喷油器4、高能点火器3设置于进气结构和排气结构之间,且喷油器4布置在进气侧,高能点火器3布置在排气侧,活塞5上下活动于燃烧室9。活塞5包括活塞本体51和设于所述活塞本体51上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层53进气结构包括进气道1和进气门2,进气门2穿过进气道1的一侧壁,于进气道2内直插至进气道口外侧,以控制进气道1连通燃烧室9;排气结构包括排气道7和排气门6,排气门6穿过排气道7的一侧壁,于排气道7内直插至排气道口外侧,以控制排气道7连通燃烧室。活塞本体51由铝材质制成,其底部设有曲柄连杆机构8,活塞5通过此曲柄连杆机构8实现对外做功。绝热层53包括通过阳极氧化法在活塞本体51的上表面制得的具有多孔隙的氧化体和通过聚硅氮烷先驱体转换法制备的氧化硅体。具体地,此氧化体为氧化铝体,通过氧化硅体封堵氧化铝体上的空隙,使空隙内存有空气。因此,绝热层53与活塞本体51的结合强度好,同时,绝热层53具有低热导和低热容的特性。在本实施例中,绝热层53厚度为65~145um,热导率低于0.95W/mK,热容量低于1600kJ/m3K。活塞5上表面采用低热导和低热容的绝热层53,可以降低经由活塞5将热能传递至外部冷却而造成的损失,增加燃烧室9内燃油燃烧的利用率,提升燃油的经济性能。同时,为进一步增加燃烧室9内油燃烧产生的热能的利用率,采用稀薄燃烧方式降低经由活塞5将热能传递至外部冷却而造成的损失,高能点火器需设计适配的放电距离,以使产生的初始火焰核心距离燃烧室壁面≥12mm。工作时,进气门2开启,排气门6关闭,活塞5由上止点向下止点移动,活塞5上方的容积增大,产生真空度,燃烧室9内压力降到进气压力以下,在真空吸力作用下,空气由进气道1吸入燃烧室9内;通过喷油器4雾化的汽油,与空气混合形成可燃混合气(空燃比大于1:1);进气过程一直延续到活塞5过了下止点进气门关闭为止;接着活塞5上行开始压缩气体。进气门2和排气门6全部关闭,压缩燃烧室9内可燃混合气,混合气温度升高,压力上升。在压缩行程接近上止点时,装在燃烧室9的高能点火器3发出电火花,点燃所压缩的可燃混合气。可燃混合气燃烧后放出大量的热量,燃烧室9内燃气压力和温度迅速上升。高温高压燃气推动活塞5快速向下止点移动,通过曲柄连杆机构8对外作功。作功行程开始时,进气门2和排气门6均关闭。作功行程接近终了时,排气门6开启,由于这时燃烧室9压力高于大气压力,高温废气迅速排出燃烧室9,这一阶段属于自由排气阶段,高温废气通过排气道7排出。随排气过程进行进入强制排气阶段,活塞5越过下止点向上止点移动,强制将燃烧室9内废气排出,活塞5到达上止点附近时,排气过程结束。本技术稀薄燃烧系统在进气冲程中,绝热层53的温度随着燃烧室9内温度变化而变化,即,绝热层53因其低热容量可以使燃烧室壁温度随着进气温度降低而降低,从而削弱燃烧室9内温度升高对进气冲程充气效率的消极影响,提升了进气冲程的充气效率。而稀薄燃烧会降低燃烧室9内燃烧时产生的温度,此绝热层技术与低燃烧温度的稀薄燃烧结合使用,可降低因高缸温爆震而推后点火提前角的消极影响。在一定程度使点火后的燃烧室9内温度提高,加快火焰传播,增加稀薄燃烧膨胀做功能力。本技术实施例还提供一种稀薄燃烧发动机,包括多个上述所述的稀薄燃烧系统。稀薄燃烧发动机的空燃比大于1:1,Lambda(过量空气系数)的提升,可以提升燃烧室内混合气的比热比,稀薄燃烧会降低缸内燃烧温度,一方面使通过燃烧室壁的传热损失较小,并可同步降低NOx排放,从而可以提升发动机热效率,提升燃油经济性能。稀薄燃烧发动机有降低爆燃的趋势,因此可提高压缩比,使热效率进一步提升;同时稀混合气的比热容比高,使热效率增加。以上,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稀薄燃烧系统,其特征在于,包括燃烧室、进气结构、高能点火器、喷油器、排气结构和活塞,所述进气结构、所述喷油器、所述高能点火器和所述排气结构设于所述燃烧室顶部,所述喷油器、所述高能点火器设置于所述进气结构和所述排气结构之间,所述活塞上下活动于所述燃烧室,所述活塞包括活塞本体和设于所述活塞本体上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层。

【技术特征摘要】
1.一种稀薄燃烧系统,其特征在于,包括燃烧室、进气结构、高能点火器、喷油器、排气结构和活塞,所述进气结构、所述喷油器、所述高能点火器和所述排气结构设于所述燃烧室顶部,所述喷油器、所述高能点火器设置于所述进气结构和所述排气结构之间,所述活塞上下活动于所述燃烧室,所述活塞包括活塞本体和设于所述活塞本体上表面的、由聚硅氮烷制成的绝热层。2.如权利要求1所述的稀薄燃烧系统,其特征在于,所述活塞本体和所述绝热层之间还包括形成于所述活塞本体上表面的氧化层。3.如权利要求1所述的稀薄燃烧系统,其特征在于,所述绝热层包括由阳极氧化制成的具有多孔隙的氧化体和封堵所述孔隙的由聚硅氮烷先驱体转换法制成的氧化硅体。4.如权利要求1所述的稀薄燃烧系统,其特征在于,所述绝热层厚度为65~145um。5.如权利要求1或4所述的稀薄燃烧系统,其特征在于,所述绝热层...

【专利技术属性】
技术研发人员:王志望张华旷云龙杨林韦虹李双清王瑞平
申请(专利权)人:浙江吉利控股集团有限公司宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司
类型:新型
国别省市:浙江,33

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