一种直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统的制作方法

本发明属于汽车发动机技术领域，尤其涉及一种直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统。

背景技术：

直喷汽油机(GDI)是汽油机节能技术发展的主流路线，目前已经实现了有效热效率超过40％的历史最高值，并向50％的有效热效率迈进。日本汽车学会会刊《汽车技术》针对2014年全球新上市的车用汽油机进行的统计分析表明，欧洲和美国的车用汽油机已几乎全部采用直喷增压(小排量)的技术路线。增压直喷小排量发动机节能减排的重要原因之一是将常用工况转移至有效热效率高的区域，并伴随着发动机功率密度和有效平均压力(BMEP)的不断升高。新上市发动机的平均升功率整体上呈现上升趋势，且最高功率密度超过了130kW/L,高功率密度和高负荷为汽油机发展方向。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：增压直喷汽油机在节能和减少冷启动HC排放等方面起到了积极的促进作用，但是也伴随着一些挑战，主要是超级爆震、机油稀释和颗粒物排放问题。尽管上述问题影响因素较多，但是三者有一个共同因素，即壁面油膜，因此喷油器中置直喷燃烧系统结合灵活喷油策略和合理气流运动，可避免高升功率汽油机油撞壁带来的机油稀释、碳烟生成以及机油与燃料混合后自燃(早燃)等优点，进而缓解超级爆震和PN颗粒排放。

直喷汽油机缸盖需要布置四个气门、火花塞和喷油器，对于高升功率汽油机来说，为改善抗爆性需采用长冲程比，这就需要在相同单缸排量情况下，尽量设计较大气门直径，同时还需在火花塞和排气门之间留有较大空间布置水套，因而高升功率汽油机中置喷油器缸盖燃烧系统布置较困难。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可在保证喷油器和火花塞合理位置情况下，解决高升功率汽油机中置喷油器缸盖燃烧系统布置较困难的问题的直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统，具有：

缸盖、进气门、喷油器、火花塞、排气门、进气道和排气道；其中：

所述喷油器在所述缸盖上表面布置，所述喷油器和火花塞的连线与气缸竖直中心线垂直，喷油器布置在进气侧，火花塞布置在排气侧。

所述喷油器和火花塞位于气缸水平中心线上。

所述喷油器向进气侧倾斜，喷油器与气缸竖直中心线的夹角为5～9°。

所述喷油器的油嘴端部与气缸竖直中心线最短距离为3.5～5.0mm。

所述火花塞向排气侧倾斜，火花塞与气缸竖直中心线的夹角为5～12°。

所述火花塞的端部与气缸竖直中心线最短距离为6.0～9.0mm。

进气门倾角为12～16°，排气门倾角为12～18°。

进气门与排气门夹角为等角度或非等角度。

所述火花塞的中心电极距离所述缸盖表面最近距离为3.5～5.5mm。

采用四气门结构，进气门和排气门各两个；进气道采用高滚流气道；喷油器是高压多孔喷嘴，孔数5～7个。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，本发明布置的中置喷油器缸盖燃烧系统非常紧凑，在合理布置喷油器和火花塞位置关系，即有效保证燃烧稳定情况下，提供一种高升功率汽油机中置喷油器缸盖燃烧室布置关系。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统的结构示意图；

图2为图1的直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统的剖视图；

图3为图2的直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统的俯视图；

上述图中的标记均为：1、缸盖，2、遮挡，3、进气门，4、喷油器，5、火花塞，6、排气门，7、气缸水平中心线，8、进气道，9、排气道，10、气缸竖直中心线，θ_ig—喷油器倾角；θ_el—火花塞倾角；L_ig—喷油器油嘴端部与气缸竖直中心线最短距离；L_el—火花塞中心电极端部与气缸竖直中心线最短距离；H_el—火花塞中心电极距离其缸盖表面最近距离。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1-3，一种直喷汽油机中置喷油器的缸盖燃烧系统，具有：

缸盖、进气门、喷油器、火花塞、排气门、进气道和排气道；其中：

喷油器在缸盖上表面布置，喷油器和火花塞的连线与气缸竖直中心线垂直，喷油器布置在进气侧，火花塞布置在排气侧。

喷油器和火花塞位于气缸水平中心线上。

喷油器向进气侧倾斜，喷油器与气缸竖直中心线的夹角为5～9°。

喷油器的油嘴端部与气缸竖直中心线最短距离为3.5～5.0mm。

火花塞向排气侧倾斜，火花塞与气缸竖直中心线的夹角为5～12°。

火花塞的端部与气缸竖直中心线最短距离为6.0～9.0mm。

进气门倾角为12～16°，排气门倾角为12～18°。

进气门与排气门夹角为等角度或非等角度。进气门与排气门夹角可以采用等角度布置，也可根据实际燃烧系统布置需要采用非等角度布置。

火花塞的中心电极距离缸盖表面最近距离为3.5～5.5mm。

采用四气门结构，进气门和排气门各两个；进气道采用高滚流气道；喷油器是高压多孔喷嘴，孔数5～7个。缸盖燃烧室采用两平挤气结构，排气道集成与否均可以，进排气门采用小气门倾角，进气道采用高滚流独立气道。

进气道采用独立气道，进气门处缸盖带有Masking遮挡技术。

采用上述的结构后，直喷汽油机缸盖需要布置四个气门、火花塞和喷油器，对于高升功率汽油机来说，为改善抗爆性需采用长冲程比，这就需要在相同单缸排量情况下，尽量设计较大气门直径；而中置喷油器燃烧系统是一种有效解决高升功率汽油机的机油稀释、超级爆震和PN排放的途径，但是中置喷油器布置反过来导致气门直径降低。因此高升功率中置喷油器汽油机对气门直径要求存在Trade-off问题，同时高升功率汽油机热负荷高，冷却水套布置也是一个约束边界。本发明布置的中置喷油器缸盖燃烧系统非常紧凑，在合理布置喷油器和火花塞位置关系，即有效保证燃烧稳定情况下，提供一种高升功率汽油机中置喷油器缸盖燃烧室布置关系。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。