米勒循环发动机燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种米勒循环发动机燃烧系统，包括燃烧室、进气门、排气门、喷油器、火花塞、活塞、与燃烧室的进气口连接的进气道和设置于燃烧室的进气口处且使进气气流从进气门的上侧进入燃烧室的气流引导部，所述喷油器和所述火花塞设置于所述进气门和所述排气门的中间位置处。本实用新型专利技术的米勒循环发动机燃烧系统，将气流运动组织与中置直喷控制技术相结合，进一步挖掘米勒循环发动机的降油耗潜力，具有结构简单、易实现的特点，增强了燃烧效率，可以降低米勒循环发动机的油耗。

【技术实现步骤摘要】
米勒循环发动机燃烧系统
本技术属于发动机
，具体的说，本技术涉及一种米勒循环发动机燃烧系统。
技术介绍
随着2003中国加入WTO(世界贸易组织)，中国经济的各个方面取得了惊人的快速发展，其中汽车业在众多自主民族品牌的加入下，竞争日趋激烈，打破国外汽车公司对市场的垄断。伴随经济的快速发展，人民的收入也出现了大幅的提升，汽车已经作为日用消费品逐步进入中国的普通家庭。在这样的背景下，中国汽车工业得以蓬勃发展，逐步实现产销量超越日本、德国和美国，产销量实现多年全球第一。但由于中国的汽车千人保有量仍然较低，因此汽车的整体保有量必将持续增加。随着汽车保有量的逐年攀升，能源消耗和环境污染逐步引起国家的重视，如果不能妥善应对，将有可能产生能源危机和环境危机。为应对能源问题日益紧张和环境问题的日趋恶化，汽车油耗法规和尾气排放法规也在逐步加严。欧盟标准要求2012年CO2的排放要低于120g/km，2020年的CO2排放要低于95g/km。米勒循环汽油机通过小包角凸轮轴及可变气门正时系统(VVT)实现进气门早关，而将发动机的压缩比维持得小于膨胀比，由此可避免爆震发生且有利于大幅降低进气过程中的泵气损失，提高发动机常用工况的热效率。而且，实现大的膨胀比，使燃烧气体充分膨胀而能够更有效的将燃烧能量转化为扭矩。传统汽油机进气行程较长，可以充分利用活塞运动增强巩固缸内气流运动，形成较强的进气滚流，在压缩冲程末期在活塞的挤压作用下形成较高的湍动能，实现快速稳定燃烧，但米勒循环发动机由于进气门早关导致发动机进气行程提前结束，在活塞运行速度达到最大前，进气门即开始关闭，形成的滚流强度很弱，压缩冲程末期转化的湍动能非常低，导致燃烧缓慢，很大程度上限制了米勒循环降油耗潜力的发挥。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提供一种米勒循环发动机燃烧系统，目的是增强燃烧效率，降低油耗。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：米勒循环发动机燃烧系统，包括燃烧室、进气门、排气门、喷油器、火花塞、活塞、与燃烧室的进气口连接的进气道和设置于燃烧室的进气口处且使进气气流从进气门的上侧进入燃烧室的气流引导部，所述喷油器和所述火花塞设置于所述进气门和所述排气门的中间位置处。所述气流引导部位于所述进气门的侧下方。所述气流引导部的长度方向与所述进气门的轴线相平行。所述进气门的升程为3～7mm。所述进气门开启段的包角的角度在110～170度之间。所述活塞的顶面中心处设置有凹坑。所述活塞的顶面上设有凸起结构。所述凸起结构设置两个且两个凸起结构分别位于所述凹坑的一侧。本技术的米勒循环发动机燃烧系统，将气流运动组织与中置直喷控制技术相结合，进一步挖掘米勒循环发动机的降油耗潜力，具有结构简单、易实现的特点，增强了燃烧效率，可以降低米勒循环发动机的油耗。附图说明图1为本技术米勒循环发动机燃烧系统的结构示意图；图2为本技术米勒循环发动机燃烧系统的燃烧室结构的仰视图；图3为活塞顶部形状的俯视图；图4为本技术米勒循环发动机燃烧系统进气引导示意图；图5为本技术米勒循环发动机燃烧系统进、排气门运动规律曲线示意图；上述图中的标记均为：1、缸盖；2、进气道；3、进气门；4、燃烧室；5、排气门；6、排气道；7、喷油器安装孔；8、火花塞安装孔；9、活塞；10、凹坑；11、凸起结构；12、进气门下侧；13、进气门上侧；14、气流引导部。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。如图1至图4所示，本技术提供了一种米勒循环发动机燃烧系统，包括燃烧室4、进气门3、排气门5、喷油器、火花塞、活塞9、与燃烧室4的进气口连接的进气道2和设置于燃烧室4的进气口处且使进气气流从进气门3的上侧进入燃烧室4的气流引导部14，喷油器和火花塞设置于进气门3和排气门5的中间位置处。具体的说，如图1至图3所示，缸盖1上设计两个进气道2和两个排气道6，缸盖1上设计有两个进气门3和两个排气门5，设置两套凸轮控制机构对进气门3和排气门5采取驱动控制，进气门3和排气门5的升程为非可变气门升程。如图3所示，对于活塞9的设计，是在缸体缸盖总体结构不变的前提下，活塞9的设计满足压缩比在11～13之间，为匹配压缩比，活塞9的顶面上设有凸起结构11，凸起结构11朝向活塞9的顶面上方凸出。为避免高压缩比凸起结构11对滚流比形成、保持的不利影响，同时避免火核形成初期由于活塞顶面距离火花塞太近导致过多的热量损失对火焰传播不利，活塞9的顶面中心处设置有一个凹坑10，凸起结构11设置两个且两个凸起结构11分别位于凹坑10的一侧，两个凸起结构11并为对称设置，凹坑10的形状优选为凹球面形状。本技术的燃烧系统采用喷油器中间布置的方式，喷油器和火花塞布置在两个进气门3和两个排气门5的中间位置处，喷油器和火花塞保持适当的距离，既能保证通过控制喷油时刻和喷油脉宽，配合活塞顶面所设的凹球面形状的凹坑10，在火花塞附近形成较浓的混合气，利用分层燃烧改善燃烧稳定性，又防止油束打湿火花塞导致火花塞积碳失效。如图4所示，气流引导部14位于进气门3的侧下方，气流引导部14的设置减小了进气门下侧12的有效流通面积，通过阻挡气流从进气门下侧12进入燃烧室4，引导气流从进气门上侧13进入燃烧室4，在米勒循环发动机进气行程较短的不利条件下，提升进气滚流比，在点火时刻形成更强的湍流运动，从而提高燃烧效率。如图4所示，气流引导部14的长度方向与进气门的轴线相平行，气流引导部14并位于进气门的侧下方，在进气门打开过程中，进气门沿气流引导部14的长度方向移动，且进气门的下边缘与气流引导部14接触或两者之间的间隙较小，进气门下侧12气流流动被阻断，从而进气气流只能从进气门上侧13进入燃烧室4。如图5所示，为本技术燃烧系统的进气门和排气门运动规律曲线图，由于采用米勒循环，进气门的升程为3～7mm，进气门开启段的包角的角度在110～170度之间，配合可变气门正时技术(VVT)，相位调节范围为60度，在充分挖掘米勒循环发动机降油耗潜力的同时，达到尽可能高的动力性输出。本技术的米勒循环发动机燃烧系统由于采用喷油器中置的布置方式，在燃烧控制策略上可以更加灵活，比如在中低负荷，为充分发挥米勒循环降低泵气损失的作用，可采用多次喷油策略，通过在压缩冲程末期增加一次喷油，考虑三元转化效率，在化学计量空燃比条件下，通过控制喷油时刻和喷油脉宽，形成火花塞附近较浓，燃烧室4周边较稀的分层混合气，提高燃烧稳定性，改善燃烧效率；在催化器起燃阶段，为提升排气温度，促使三元催化器尽快达到起燃温度，可将最后一次喷油推迟到压缩上止点后，同样通过分层混合气实现稳定可控的后燃策略，以达到加速三元起燃、降低有害物质排放的目的。另外，本技术的米勒循环发动机燃烧系统与增压系统相结合，可弥补米勒循环发动机进气行程短，进气量不足、动力输出较低的缺点，在整车常用工况点大幅降低燃油消耗，实现发动机从Downsize(小型化)向Rightsize(适当小型化)成功转变。上面本文档来自技高网...

【技术保护点】
米勒循环发动机燃烧系统，包括燃烧室、进气门、排气门、喷油器、火花塞、活塞、与燃烧室的进气口连接的进气道和设置于燃烧室的进气口处且使进气气流从进气门的上侧进入燃烧室的气流引导部，其特征在于：所述喷油器和所述火花塞设置于所述进气门和所述排气门的中间位置处，所述气流引导部位于所述进气门的侧下方，气流引导部的长度方向与所述进气门的轴线相平行，活塞的顶面中心处设置有凹坑，活塞的顶面上设有凸起结构，凸起结构设置两个且两个凸起结构分别位于所述凹坑的一侧。

【技术特征摘要】
1.米勒循环发动机燃烧系统，包括燃烧室、进气门、排气门、喷油器、火花塞、活塞、与燃烧室的进气口连接的进气道和设置于燃烧室的进气口处且使进气气流从进气门的上侧进入燃烧室的气流引导部，其特征在于：所述喷油器和所述火花塞设置于所述进气门和所述排气门的中间位置处，所述气流引导部位于所述进气门的侧下方，气流引导部的长度方向与所述进气门...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘义克，刘华龙，赵世超，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34