燃烧系统以及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种燃烧系统以及车辆。


背景技术：

2.现有技术中，主流的提升燃烧速度的方式是提升点火时刻燃烧室内燃油混合气的湍动能，一般通过提高进气道滚流比或优化燃烧室的形式实现。
3.然而，气缸盖的结构空间有限，进气道的滚流比提升难度较大，即便滚流比提升到极限，新鲜空气流动到极限也会伴随进气噪声、失火、爆震问题的发生。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃烧系统，所述燃烧系统的燃烧速度、燃烧效率更高，产生失火、爆震的概率更低。
5.本发明进一步提出了一种采用上述燃烧系统的车辆。
6.根据本发明第一方面实施例的燃烧系统，包括：气缸盖和气缸、活塞、进气门、排气门以及火花塞，所述活塞可运动地设置在所述气缸内，且所述活塞与所述气缸盖、所述气缸之间限定出燃烧室，所述进气门设置于所述气缸盖并用于开闭进气道，所述排气门设置于所述气缸盖并用于开闭排气道；所述火花塞设置于所述气缸盖且伸入至所述燃烧室，以点燃所述燃烧室内的燃油混合气，所述火花塞的直径为d1，所述火花塞的轴线与所述气缸的轴线之间的距离为d2，d1与d2之间满足d2＜0.6d1。
7.根据本发明实施例的燃烧系统，通过使火花塞的轴线与气缸的轴线之间的距离d2，并满足d2＜0.6d1，即两者之间的轴线距离更加合理，以降低电火花传递距离，并确保在流程能量较高的位置或区域产生电火花，可以有效提高燃烧效率，并降低自燃、爆震、失火的概率，提高工作稳定性。
8.根据本发明的一些实施例，所述火花塞具有电极中心，所述电极中心与所述气缸盖的底面之间的距离为h1，h1与d1、d2之间满足d2≤h1＜d1。
9.在一些实施例中，所述活塞包括：与所述进气道对应的活塞进气挤气面、与所述排气道对应的活塞排气挤气面以及邻近所述气缸盖的活塞顶面，所述气缸盖具有与所述活塞进气挤气面对应的缸盖进气挤气面、与所述活塞排气挤气面对应的缸盖排气挤气面；其中，所述缸盖进气挤气面和所述气缸盖的底面之间的夹角，与所述活塞进气挤气面和所述活塞顶面之间的夹角相同；和/或所述缸盖排气挤气面和所述气缸盖的底面之间的夹角，与所述活塞排气挤气面和所述活塞顶面之间的夹角相同。
10.进一步地，所述活塞还包括：远离所述气缸盖的活塞底面、所述活塞顶面与所述活塞底面之间的中间弧面、所述活塞排气挤气面与所述中间弧面之间的排气侧弧面、所述活塞进气挤气面与所述中间弧面之间的进气侧弧面。
11.进一步地，所述排气侧弧面的圆角为r1，所述中间弧面的圆角为r2，所述进气侧弧
面的圆角为r3，r1、r2、r3之间满足r1≤r3≤r2≤2r1。
12.进一步地，所述火花塞具有电极中心，在所述活塞处于上止点时，所述活塞顶面和所述进气侧弧面相交的边沿，与所述电极中心之间的距离为d3，d3与d1之间满足2d1≤d3≤4d1。
13.进一步地，在所述活塞处于上止点时，所述活塞顶面和所述排气侧弧面相交的边沿，与所述电极中心之间的距离为d4，d4与d1、d3之间满足2d1≤d4≤4d1，d4≤d3。
14.进一步地，在所述活塞处于上止点时，所述中间弧面与所述活塞顶面在两侧相交，且一侧边沿和所述电极中心之间的距离为d5，另一侧边沿和所述电极中心之间的距离为d6，d5与d6满足d5＝d6。
15.在一些实施例中，在所述活塞处于上止点时，所述活塞的活塞底面与所述电极中心的距离为h2，h2与h1之间满足h1≤h2≤3h1。
16.根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：上述实施例中所述的燃烧系统。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本发明实施例的燃烧系统的示意图；
20.图2是图1中线a-a的剖视示意图；
21.图3是图1中线b-b的剖视示意图；
22.图4是图1中线c-c的剖视示意图；
23.图5是根据本发明实施例的燃烧系统的另一个示意图；
24.图6是图3中圈示d区域的局部放大示意图；
25.图7是图4中圈示e区域的局部放大示意图；
26.图8是根据本发明实施例的燃烧系统的活塞的示意图。
27.附图标记：
28.燃烧系统100；
29.气缸盖10；进气道11；排气道12；缸盖进气挤气面13；缸盖排气挤气面14；
30.气缸20；
31.活塞30；活塞进气挤气面31；活塞排气挤气面32；活塞顶面33；活塞底面34；中间弧面35；排气侧弧面36；进气侧弧面37；
32.进气门40；排气门50；
33.火花塞60；电极中心61；
34.燃烧室p。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的燃烧系统100以及车辆。
37.如图1、图2和图3所示，根据本发明第一方面实施例的燃烧系统100，包括：气缸盖10和气缸20、活塞30、进气门40、排气门50以及火花塞60。
38.其中，火花塞60布置在排气门50与进气门40之间的区域上，靠近气缸盖10的中心位置，且火花塞60优选与气缸盖10的底面垂直布置，利于火花塞60点火能量的利用率，便于火花塞60电极产生的电火花传递至燃烧室p中。
39.活塞30可运动地设置在气缸20内，且活塞30与气缸盖10、气缸20之间限定出燃烧室p，进气门40可以通过进气门导管设置于气缸盖10并用于开闭进气道11，排气门50可以通过排气门导管设置于气缸盖10并用于开闭排气道12；火花塞60设置于气缸盖10且伸入至燃烧室p，以点燃燃烧室p内的燃油混合气，火花塞60的直径为d1，火花塞60的轴线与气缸20的轴线之间的距离为d2，d1与d2之间满足d2＜0.6d1。
40.具体而言，火花塞60在上止点和下止点之间运动，并配合进气门40的开启和关闭、火花塞60的点火以及排气门50的开启和关闭，在进气、压缩、做功、排气四个行程之间运动，而在做功行程下，活塞30处于或邻近上止点位置，火花塞60产生电火花以点燃燃烧室p内的燃油混合气，而使火花塞60的轴线与气缸20的轴线满足上述比例关系，可以确保火花塞60电极布置在气缸20内燃油混合气流场能量较高的位置或区域内，便于火花塞60产生电火花引燃能量较高的燃油混合气，便于火焰的形成，并可以促使火焰迅速向火花塞60周围传播，以提高燃油混合气的燃烧效率，且有效控制火花塞60的电火花传递距离，可以减少自燃爆震的概率以及失火的概率。
41.示例性地，火花塞60的直径为10mm，对应火花塞60与气缸20的轴线距离在6mm内。
42.根据本发明实施例的燃烧系统100，通过使火花塞60的轴线与气缸20的轴线之间的距离d2，并满足d2＜0.6d1，即两者之间的轴线距离更加合理，以降低电火花传递距离，并确保在流程能量较高的位置或区域产生电火花，可以有效提高燃烧效率，并降低自燃、爆震、失火的概率，提高工作稳定性。
43.需要指出的是，燃烧系统100应用于发动机，单缸发动机则具有一个本发明的燃烧系统100，双缸具有两个，而发动机具有的燃烧系统100数量对应为发动机的缸数。
44.如图3和图6所示，根据本发明的一些实施例，火花塞60具有电极中心61，电极中心61与气缸盖10的底面之间的距离为h1，h1与d1、d2之间满足d2≤h1＜d1。
45.需要指出的是，火花塞60的电极伸入到气缸盖10所限定出的部分燃烧室p中，定义火花塞60的中心电极与接地电极在轴线上的中点为电极中心61，而火花塞60的初始点火区域在以电极中心61为球心的虚拟小球内。
46.进而，使火花塞60的轴线与气缸20的轴线满足上述距离关系，并进一步限定电极中心61与气缸盖10的底面的位置关系，可以确保火花塞60位于较高的位置，且邻近或位于燃油混合气流场高能量位置或区域内，以有效促使火焰向火花塞60周围传播，提高燃油混合气的燃烧效率。
47.如图6所示，在一些实施例中，活塞30包括：与进气道11对应的活塞进气挤气面31、与排气道12对应的活塞排气挤气面32以及邻近气缸盖10的活塞顶面33，气缸盖10具有与活塞进气挤气面31对应的缸盖进气挤气面13、与活塞排气挤气面32对应的缸盖排气挤气面
14；其中，缸盖进气挤气面13和气缸盖10的底面之间的夹角，与活塞进气挤气面31和活塞顶面33的夹角相同；和/或缸盖排气挤气面14和气缸盖10的底面之间的夹角，与活塞排气挤气面32和活塞顶面33的夹角相同。
48.由此，在活塞30运动至上止点后，燃油混合气可以在缸盖进气挤气面13与活塞进气挤气面31的作用下；和/或缸盖排气挤气面14与活塞排气挤气面32的作用下，使气缸20内部的燃油混合气可以聚集在火花塞60的周围，以确保高能量流场位于火花塞60所在区域内，有效提高燃烧效率。
49.如图4和图7所示，进一步地，活塞30还包括：远离气缸盖10的活塞底面34、活塞顶面33与活塞底面34之间的中间弧面35、活塞进气挤气面31与中间弧面35之间的进气侧弧面37、活塞排气挤气面32与中间弧面35之间的排气侧弧面36(参见图8)，排气侧弧面36的圆角为r1，中间弧面35的圆角为r2，进气侧弧面37的圆角为r3，其中，r1、r2、r3之间满足r1≤r3≤r2≤2r1。
50.由此，中间弧面35与活塞进气挤气面31之间的活塞顶面33部分、中间弧面35与活塞排气挤气面32之间的活塞顶面33部分以及位于中间弧面35周侧的活塞顶面33部分限定出中间腔，确保燃油混合气可以集中在中间腔内，以位于火花塞60的周围，提高燃烧效率，同时可以引导活塞顶面33的气流运动，减少壁面碰撞等导致的气体能量损失。
51.优选地，r1在r30～r90之间，根据发动机的规格选取，而r2、r3按照上述比例关系进行合理设置即可。
52.如图5、图6和图7所示，进一步地，在活塞30处于上止点时，活塞顶面33和进气侧弧面37相交的边沿，与电极中心61之间的距离为d3，d3与d1之间满足2d1≤d3≤4d1；活塞顶面33和排气侧弧面36相交的边沿，与电极中心61之间的距离为d4，d4与d1、d3之间满足2d1≤d4≤4d1，d4≤d3。
53.这样，可以在保证火花塞60产生的电火花引燃进气侧弧面37的燃油混合气的前提下，可以进一步减小电火花到排气侧弧面36的路径，降低电火花未传递至排气侧弧面36时，排气侧弧面36区域内的温度较高的燃油混合气产生自燃、爆震的概率，便于火花塞60产生的电火花迅速引燃周围的高浓度燃油混合气，快速引燃气缸20内的燃油混合气，提高燃油混合气的燃烧速率。
54.进一步地，中间弧面35与活塞顶面33在两侧相交，且一侧边沿和电极中心61之间的距离为d5，另一侧边沿和电极中心61之间的距离为d6，d5与d6之间满足d5＝d6，以使得火花塞60的电极中心61到燃烧室p两侧的中间弧面35的时间相近。
55.在一些实施例中，在活塞30处于上止点时，活塞30的活塞底面34与电极中心61之间的距离为h2，h2与h1之间满足h1≤h2≤3h1。由此，可以有效的保证当活塞30运行到上止点时，火花塞60的电极中心61与燃烧室p最低点的距离，保证火花塞60电极产生的电火花迅速直接的传递到燃烧室p最低点附近，便于快速引燃处于燃烧室p壁面的高湍动能的燃油混合气，提高燃烧速度，有效的提高的燃油混合气的燃烧效率，有效的提高的发动机的热效率。
56.综上，本发明通过优化活塞20上的挤气面结构、优化燃烧室p的结构，引导气流的走向，引导气缸20内燃油混合气的流动，合理的配置火花塞60与燃烧室p的相对位置，在进气道11的配合下，有效的提高气缸20内的湍动能，实现了高湍动能的需求，有效的使燃油混
合气聚集在火花塞60周围，有效的控制火花塞60产生的电火花的传递距离，减小自燃爆震的可能性，有效的提高电火花的利用效率，有效的提高燃油混合气的燃烧速度，有效的提高燃油混合气的燃烧效率，有效的提高发动机的热效率，有效的提高发动机的经济性。
57.根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：上述实施例中的燃烧系统100，可以提高车辆的乘车舒适性以及行驶稳定性，并提高车辆的燃油经济性。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
59.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
60.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
61.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
62.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。