车辆发动机气缸及车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种柴油发动机或汽油发动机的缸体结构，尤其涉及一种车辆发动机气缸，其包括缸体、置于缸体顶部的喷油器以及设置在缸体内的活塞，在喷油器下方的缸体上设有向缸体内喷洒冷却液的喷洒装置。通过喷洒装置向缸内喷射冷却液，以降低缸内燃烧温度及充量温度，从而提高了发动机充量，此外，冷却液同时降低压缩负功、爆震倾向，提高了燃烧速率，降低了NOx和Soot、HC排放及排气温度，降低了油耗。
【专利说明】车辆发动机气缸及车辆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柴油发动机或汽油发动机的缸体结构，尤其涉及一种车辆发动机气缸，同时，本实用新型还涉及一种具有该车辆发动机气缸的车辆。
【背景技术】
[0002]提高动力性、降低燃油消耗率以及有害物的排放是所有发动机追求的目标。对于动力性而言，可以通过增加发动机每循环的指示功以及单位时间的做功次数，降低每循环的负功来提高。发动机的燃油消耗率反映了发动机对燃料能量的利用效率，可以通过提高燃料的燃烧效率和燃烧热量转化为指示功的效率，降低负功的大小来降低燃油消耗率。发动机有害物质的排放与燃烧温度以及燃料的燃烧效率息息相关，降低燃烧温度、提高燃烧效率是减少有害物质排放的最有效途径。
[0003]发动机每循环所得到的指示功是由燃料每循环所释放处的热量以及这些热量转化为指示功的效率所决定的。燃料每循环释放出的热量是由每循环的充气质量所决定；转化效率是由燃烧开始时刻(点火时刻)以及燃烧速率来决定。发动机允许的工作转速受限于发动机的排气温度，降低发动机排气温度是提高发动机转速的最直接方法。发动机的每循环的负功主要表现为压缩负功和排气推出负功，这两种负功减少的量都将转化为有用功增加的量。
[0004]因此提高发动机气缸内的气体的充量、提高燃烧效率、提高燃烧速率、提前点火时亥|J、降低压缩负功和排气推出负功、降低排气温度、降低燃烧温度是提高发动机动力性降低燃油消耗率以及降低有害物质排放的的最直接的方法。
[0005]以上途径中，点火时刻的提前以及燃烧速率的提高是提高性能降低油耗的最为明显的有段，但是这两种途径是受到发动机爆震限制的，而爆震又是发动机最大的杀手。所以消除爆震是提高性能，降低油耗的最有效的方法。爆震是由于末端混合气自燃是引起的。传统抑制爆震的方法一种是向气缸内向混合气内掺混废气，另外一种是将混合气加浓(即在相同质量的空气中喷入过量的燃油)。由于掺混废气或者加浓之后混合气会使末端混合气不容易燃烧，所以抑制了爆震。但是这样也会使非末端的混合气不容易燃烧，使燃烧速率变慢。所以这种抑制爆震方法对发动机动力性提升是在点火时刻和燃烧速率之中取折中。而且掺混废气的方法需要对发动机安装复杂的EGR装置，增加了发动机生产的成本，以及整机的质量。另外，由于EGR是气态存在，所以其进入气缸的量是难以精确计算及控制的，还会减少缸内新鲜控制的质量降低动力性。除此之外，EGR装置还极易受到污染，从而影响其使用的可靠性。而对于混合气加浓的方法，由于有一部分燃油不能参与燃烧，所以会使发动机的油耗大幅提闻，HC、CO以及碳烟排放大幅升闻。
[0006]提高缸内充量的一个有效的方法是降低缸内气体充量的温度，提高其密度，从而提高其充气质量。目前降低缸内充量温度的重要方法是将燃油直接喷射到气缸内，利用燃油蒸发吸热来降低缸内温度，由于内燃机的运行工况与每循环喷油量也是息息相关的，所以在不同工况下缸内温度的降低幅度都是与固定的。另外，采用燃油缸内直接喷射的方法，还必须考虑到燃油在喷射过程中不可避免的喷射到气缸壁上，由于燃油极易与气缸壁上的机油结合，所以会有一部分燃油便不能参与燃烧做功，造成油耗升高，以及机油的稀释。在降低压缩负功的现有手段中，通过压缩行程中降低缸内气体的温度，可以降低内燃机压缩气体所需的压缩负功，传统的方法是通过将燃油直接喷射到气缸内来降温的，这种方法除了上述问题之外，还会引起油气混合不均匀，引起碳烟排放增加。
实用新型内容
[0007]为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种能够降低发动机缸内温度以提高发动机性能的车辆发动机气缸。
[0008]为实现上述目的，本实用新型的包括缸体、置于缸体顶部的喷油器以及设置在缸体内的活塞，在喷油器下方的缸体上设有向缸体内喷洒冷却液的喷洒装置。
[0009]作为对本实用新型的限定，所述的喷洒装置为与水源相连的向缸体内喷洒水雾的喷水器。
[0010]作为对上述方式的限定，所述喷水器喷出的水雾为锥形，其锥角为10° — 50°。
[0011]作为对上述方式的限定，所述水雾的中心线与经过水雾顶点和缸体中心线的竖直平面的夹角为20° — 70°。
[0012]作为对上述方式的限定，所述水雾的中心线与经过水雾顶点的水平平面的夹角为O。一60。。
[0013]此外，本实用新型同时提供了 一种车辆，该车辆搭载有如上的车辆发动机气缸。
[0014]采用本实用新型的技术方案，通过将如不燃水雾的冷却液喷射到气缸外围以形成水蒸气，可将可燃的混合气“驱赶”到靠近气缸中心的区域，从而实现不燃的水蒸气和易燃的混合气的内外分层，不仅可以彻底消除爆震，而且不会降低可燃气体的燃烧速率，并且由于高压水雾可以提高缸内的湍流强度，故缸内的燃烧速率可以被进一步提高，除此之外，还省去了复杂的废气再循环装置，提高了控制的准确性、使用的耐久性，降低了成本，提高发动机的燃油经济性和动力性。在进气过程中向气缸内喷入水雾可以降低进气的温度增加进气质量，而且不会造成机油稀释，从而提高动力性、降低油耗和排放；在压缩行程中降低压缩负功，提高动力性、降低油耗；在排气行程中，降低推出负功和排气温度，提高动力性、大幅降低油耗和排放。同时，通过对水雾锥角以及其他角度的设置，使如上效果更佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作更进一步详细说明:
[0016]图1为本实用新型实施例与的结构简图；
[0017]图2为图1中缸内水雾轨迹示意图。
[0018]图中:
[0019]1、缸体；11、水雾；2、喷油器；3、活塞；4、喷水器。
【具体实施方式】
[0020]由图1所示，本实施例涉及的车辆发动机气缸，包括缸体1、置于缸体I顶部的喷油器2以及设置在缸体I内的活塞3，在缸体I靠近顶部的位置固定安装有有向缸体I内喷洒冷却液的喷洒装置，在本实施例中，喷洒装置为与水源相连的喷水器4，喷水器4由车辆ECU控制工作，以实现通过正时控制时，在特定时间喷出水雾，其喷水端探入到缸体I内，以将冷却水喷入缸体I。
[0021]本实施例中，喷水器4喷出的水雾具有如图1中虚线及图2中带有箭头曲线所示的较优形状，该水雾的形状为锥形，其锥角为30°，水雾的中心线与经过水雾顶点和缸体中心线的竖直平面的夹角为60°，且水雾的中心线与经过水雾顶点的水平平面的夹角为15。。
[0022]在使用时，由传感器检测发动机运行状态以及周围环境的变化。在所有的发动机工况下，在压缩冲程中，由电控单元计算并确定发动机当前运行状态以及周围环境下所需要的喷水压力、喷水时刻、喷水脉宽并发出相应的指令到喷水器，并由喷水器准确响应电控单元发出的喷水指令。当发动机负荷大于满负荷的50%的情况下，在进气冲程由电控单元计算并确定发动机当前运行状态以及周围环境下所需要的喷水压力、喷水时刻、喷水脉宽并发出相应的指令到喷水器，并由喷水器准确响应电控单元发出的喷水指令。当发动机负荷大于满负荷的50%的情况下，在压缩冲程上止点前50°之后上止点前10°之前(晚喷)，由电控单元计算并确定发动机当前运行状态以及周围环境下所需要的喷水压力、喷水时亥IJ、喷水脉宽并发出相应的指令到喷水器，并由喷水器准确响应电控单元发出的喷水指令。当发动机转速超过额定转速的50%，且负荷超过最大负荷的40%的情况下，在排气冲程中，由电控单元计算并确定发动机当前运行状态以及周围环境下所需要的喷水压力、喷水时亥IJ、喷水脉宽并发出相应的指令到喷水器，并由喷水器准确响应电控单元发出的喷水指令。
【权利要求】
1.一种车辆发动机气缸,包括缸体、置于缸体顶部的喷油器以及设置在缸体内的活塞，其特征在于:在喷油器下方的缸体上设有向缸体内喷洒冷却液的喷洒装置。
2.根据权利要求1所述的车辆发动机气缸，其特征在于:所述的喷洒装置为与水源相连的向缸体内喷洒水雾的喷水器。
3.根据权利要求2所述的车辆发动机气缸，其特征在于:所述喷水器喷出的水雾为锥形，其锥角为10° — 50°。
4.根据权利要求2所述的车辆发动机气缸，其特征在于:所述水雾的中心线与经过水雾顶点和缸体中心线的竖直平面的夹角为20° — 70°。
5.根据权利要求2所述的车辆发动机气缸，其特征在于:所述水雾的中心线与经过水雾顶点的水平平面的夹角为0° — 60°。
6.一种车辆，其特征在于:其搭载有如权利要求1至5中任一项所述的车辆发动机气缸。
【文档编号】F02F1/10GK203626983SQ201320676927
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】王宇, 王帅, 张秀珍, 裴培 申请人:长城汽车股份有限公司