一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机的制作方法

1.本实用新型涉及内燃机结构领域，尤其是涉及一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机。


背景技术：

2.提高压缩比是改善点燃式内燃机(以下简称为发动机)热效率，从而降低汽车燃料消耗和碳排放的关键技术之一。但是，增大压缩比也会导致发动机爆震倾向增加。爆震燃烧会造成燃烧噪声增加，发动机性能恶化，严重爆震还会损坏机体和活塞，影响发动机寿命。因此，爆震阻碍发动机压缩比向更高水平提升，是发动机热效率进一步提高的主要障碍。
3.爆震是由燃烧室内火焰传播的末端区域混合气的自燃现象引起的。由于火焰锋面的压缩以及热辐射，末端未燃混合气的温度在压缩终点温度的基础上进一步上升，在正常火焰前锋到达之前，达到自燃温度的末端混合气发生自燃，造成缸内压力的急剧上升以及显著的压力振荡，从而导致缸体产生剧烈的振动和噪声，引起发动机机械结构的损伤。在产品发动机中，常规的抑制爆震方法主要是推迟点火角(即推迟点火时刻)，但这种方法会导致燃烧相位延后，降低了输出扭矩和燃油经济性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，包括气缸、主喷油器、定向喷油器、火花塞、活塞，所述的气缸的两侧开设有进气道、排气道，所述的进气道内设有进气门，所述的排气道内设有排气门，所述的火花塞设于气缸内，所述的定向喷油器设于气缸的气缸盖上，所述的定向喷油器的喷油方向为气缸的末端混合气区域，所述的活塞设于气缸底部。
7.优选地，所述的定向喷油器包括喷油器主体、底座和喷嘴，所述的底座安装于喷油器主体的下方，所述的底座的底部设有喷嘴，所述的喷油器主体内设有油道，所述的油道的末端与喷嘴连通，所述的喷嘴上布置有至少一个油孔，所述的油孔的末端开设定向喷孔，所述的定向喷孔的喷油方向为气缸的末端混合气区域。
8.优选地，所述的油孔倾斜向下设置。
9.优选地，所述的定向喷油器还包括密封顶盖，所述的密封顶盖安装于喷油器的主体顶部。
10.优选地，所述的密封顶盖与喷油器主体间设有密封垫片。
11.优选地，所述的喷油器主体与底座间设有密封垫片。
12.优选地，所述的主喷油器设于气缸的内部侧壁或气缸的顶部，将燃油直接喷入气缸内。
13.优选地，所述的主喷油器设于气缸的进气道上，将燃油直接喷入进气道内。
14.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
15.(1)本实用新型的内燃机有效利用定向喷油器向气缸的末端混合气区域进行喷油，能够有效抑制或者消除末端混合气区域混合气自燃，从而抑制爆震以进一步提升点燃式内燃机压缩比，提高点燃式内燃机热效率，同时，避免了输出扭矩的损失，最大程度地保持常规点燃式内燃机的结构形式；
16.(2)本实用新型的定向喷油器基于定向喷油油孔布置结构，通过能够朝向混合器区域喷油的定向喷孔布置设计，实现有效的定向喷油，有效抑制爆震，提高点燃式内燃机的寿命和效率。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型的结构示意图；
19.图3为本实用新型的定向喷油器的结构示意图；
20.图4为定向喷油器的喷嘴截面示意图；
21.图5为定向喷油器的仰视结构示意图。
22.其中，1、进气道，2、进气门，3、主喷油器，4、定向喷油器，5、火花塞，6、排气道，7、排气门，8、活塞，9、气缸，10、末端混合气区域，11、定向喷孔，12、喷油器主体，13、底座，14、喷嘴，15、密封顶盖，16、密封垫片，17、油道，18、油孔，19、定向喷雾。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。
24.实施例
25.一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，如图1所示，包括气缸9、主喷油器3、定向喷油器4、火花塞5、活塞8。该内燃机的气缸9基础结构为：气缸9的两侧开设有进气道1、排气道6，进气道1内设有进气门2，排气道6内设有排气门7，主喷油器3设于气缸9的进气道1内，火花塞5、定向喷油器4设于气缸9内的顶壁中部，定向喷油器4的喷嘴14的喷油方向为气缸9的末端混合气区域10，本实用新型的定向喷油器4的喷嘴14喷出燃油形成定向喷雾19，活塞8设于气缸9底部。
26.本实用新型的末端混合气区域10为气缸9内容易发生自燃引起爆震的末端混合气区域10，具体地，当本实用新型的内燃机在进气冲程或压缩冲程或排气冲程，通过进气道喷射或缸内直喷的方式喷入总油量的大部分燃油，以在缸内形成可燃混合气，可燃混合气进入气缸9后，可燃混合气的末端位置为易发生自燃引起爆震的区域，即为末端混合气区域10。
27.本实施例中，气缸中的末端混合气区域10的位置可以通过对点燃式内燃机的燃烧室几何特征、燃烧特征分析或发动机运行后拆解关键零部件分析来获得。
28.本实用新型的定向喷油器4的喷嘴14的喷油方向朝着末端混合气区域10设置，能够在活塞处于压缩上止点附近且在点火时刻之前向末端混合气区域10喷入燃油，抑制末端
气体自燃。
29.如图2所示，具体地，本实用新型的定向喷油器4的结构包括喷油器主体12、底座13、密封顶盖15、喷嘴14和密封垫片16，密封顶盖15设于喷油器主体12顶部，密封顶盖15与喷油器主体12间设有密封垫片16，底座13安装于喷油器主体12的下方，喷油器主体12与底座13间设有密封垫片16，底座13的底部设有喷嘴14，喷油器主体12内设有油道17，油道17的末端与喷嘴14连通，喷嘴14上布置有一个或多个油孔18，油孔18的末端开设定向喷孔11，定向喷孔11的喷油方向为气缸9的末端混合气区域10，油孔18倾斜向下设置。
30.本实用新型的另一种实施方式中，如图2所示，所述的主喷油器设于气缸的内部侧壁或气缸的顶部。
31.本实用新型的定向喷油器4能够将少量燃油在点火前的近上止点时刻定向地喷入易发生爆震的末端混合气区域10，利用液态油滴的蒸发吸热，有针对性地冷却末端高温未燃气体，从而避免末端混合气在正常火焰前锋到达之前达到自燃温度。
32.上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。


技术特征：
1.一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，包括气缸(9)、主喷油器(3)、定向喷油器(4)、火花塞(5)、活塞(8)，所述的气缸(9)的两侧开设有进气道(1)、排气道(6)，所述的进气道(1)内设有进气门(2)，所述的排气道(6)内设有排气门(7)，所述的火花塞(5)设于气缸(9)内，所述的定向喷油器(4)设于气缸(9)的气缸盖上，所述的定向喷油器(4)的喷油方向为气缸(9)的末端混合气区域(10)，所述的活塞(8)设于气缸(9)底部。2.根据权利要求1所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的定向喷油器(4)包括喷油器主体(12)、底座(13)和喷嘴(14)，所述的底座(13)安装于喷油器主体(12)的下方，所述的底座(13)的底部设有喷嘴(14)，所述的喷油器主体(12)内设有油道(17)，所述的油道(17)的末端与喷嘴(14)连通，所述的喷嘴(14)上布置有至少一个油孔(18)，所述的油孔(18)的末端开设定向喷孔(11)，所述的定向喷孔(11)的喷油方向为气缸(9)的末端混合气区域(10)。3.根据权利要求2所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的油孔(18)倾斜向下设置。4.根据权利要求3所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的定向喷油器(4)还包括密封顶盖(15)，所述的密封顶盖(15)安装于喷油器的主体(12)顶部。5.根据权利要求4所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的密封顶盖(15)与喷油器主体(12)间设有密封垫片(16)。6.根据权利要求2所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的喷油器主体(12)与底座(13)间设有密封垫片(16)。7.根据权利要求1所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的主喷油器(3)设于气缸(9)的内部侧壁或气缸(9)的顶部。8.根据权利要求1所述的一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，其特征在于，所述的主喷油器(3)设于气缸(9)的进气道(1)上。

技术总结
本实用新型涉及一种基于定向喷射抑制爆震的点燃式内燃机，包括气缸、主喷油器、定向喷油器、火花塞、活塞，所述的气缸的两侧开设有进气道、排气道，所述的进气道内设有进气门，所述的排气道内设有排气门，所述的火花塞设于气缸内，所述的定向喷油器设于气缸的气缸盖上，所述的定向喷油器的喷油方向为气缸的末端混合气区域，所述的活塞设于气缸底部。与现有技术相比，本实用新型能有效抑制点燃式内燃机的爆震、提高内燃机寿命。提高内燃机寿命。提高内燃机寿命。


技术研发人员：韩志玉 孟硕 吴振阔
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2022/1/18