[发明专利]一种发动机腔内直喷系统

说明书

技术领域

本发明属于发动机领域，尤其涉及发动机燃烧系统制造领域。

背景技术

随着汽车发动机电子技术的广泛应用，电喷式发动机，缸内直喷式发动机技术在不断的 发展，普通式火花塞只能起点火作用，不能达到喷火燃烧的效果。普通发动机活赛运行速度 快，火焰传播速度慢。发动机设计就要根据活赛直径确定点火提前角，用点火提前角来弥补 火焰传播速度慢的时间差。提前角是靠发动机转动的离心力和活赛直径确定提前角角度，活 赛直径50-70毫米提前角大约是7度左右，活赛直径80-100毫米提前角大约是8-12度左右甚至 更多，在提前角期间混合气燃烧只是一个预燃期又称作是无效做功期，无效做功期时间比做 功期时间长约三分之二。时间越长浪费的燃料就越多。而且提前角控制着发动机整个工作过 程，要环保就得节能，要节能就得牺牲动力。真正要做到环保就得取掉不稳定的点火提前角 ，将点火时间固定起来与发动机转速同步。要想发动机与点火时间同步必须淘汰点式点火的 火花塞，因为火花塞工作过程过于简单，给发动机工作留下太多的麻烦。

现有火花塞工作过程是将高压电在火花塞正负极之间产生电火花，电火花将混合气击燃 。击燃的混合气火焰向前传播，传播完100毫米直径的发动机活赛大约需要30毫秒左右。可 是活赛从上止点0度受高温高压的挤压活赛下行，下行到大约4度左右高温高压突然降低，剩 余物里尚未完全燃烧的物质被迫排出体外就成了废气污染物。发动机活赛在上止点0度高温 高压情况下只要有一点火星，就能将所有的高温高压混合气点着火。但是电火花产生了之后 能不能完全燃烧就成了这种发动机速度的要害问题；点火着火到产生高温高压这一过程需要 时间30毫秒。而发动机活赛的运行速度，发动机做功从上止点0度到下行4度为做功期，做功 期也只占0.004毫秒，火焰传播速度约30毫秒，活赛运行速度大大快于火焰传播速度。不得 不设计点火离心提前角12度和真空提前角12度，提前角越多消耗的氧分子越多，当活赛到上 止点正是要做功的时候确严重缺乏氧分子，只剩下高温和高压无法着火的一氧化碳，碳氢化 合物，尽管高温高压仍在做功，但是已经是有气无力了。空燃比是指空气与燃料之比，现在 发动机使用的是14.7∶1，过去发动机使用的是12∶1，最佳混合比是指最佳的火焰传播速度， 开始着火速度非常快，慢慢的因为氧分子减少火焰燃烧速度减慢，然后让活赛到上止点后突 然下行高温高压降低使火焰熄灭，再就是火焰达到高温高压因为缺氧分子熄灭。无论是那种 原因火焰熄灭，高温高压突然降低是形成一氧化碳，碳氢化合物的根本原因。在点火角16度 中就有12度是无效做功期，燃料燃烧热膨胀过程就由12度白白的被浪费掉。

现在有一种缸内直喷技术，但点火系统技术仍然是发动机中最关键的要改进技术，虽然 有些变化但基本原理没有太大的转变。汽油发动机只能使用在发动机活赛直径在100毫米以 下，活赛直径越大点火离心提前角就越大，活赛直径达到90毫米以上离心提前角都要超过10 度以上。随着环境保护的需要所以人们喜欢使用活赛直径小於70毫米的小排量发动机，“点 火”离心提前角不超过7度。用这种发动机作为家用型小汽车，其理由是油耗低，环保性能 好，但是动力差。无论如何用“电喷”技术还是“缸内直喷”技术，只要“点式”点火系统 存在，任何一种发动机都无法克服燃烧不完全理论上存在的弱点。发动机的性能取决于火焰 传播速度和火焰传播面积。受火焰传播速度制约的主要因素是火花塞，从十八世纪有了“点 火”式发动机就有了火花塞，无论他用一个极跳火还是两个极或者三个，四个极跳火都可称 为“点式点火发动机”。点式点火必然要设计点火提前角，无论点火角是7度还是10度都是 “无效作功期”，也就是白白浪费能源的环节。

启动和冷启动发动机是设计发动机的动力性，经济性，环保性最为重要的一个环节。它 不是供油系统单独能做得到的，点火系统结构设计非常重要。

燃烧室容积是燃烧室三大指标的关键部位，在发动机领域三大指标是指发动机的环保、 能耗、动力指标。燃烧室容积大了不利于三大指标的优化，燃烧室容积小了容易诱发暴震， 这是制约发动机的原因。

只能点火的火花塞已经给发动机性能快速发展，和从根本上治理排气污染，设置了太多 障碍。点火面积小，燃烧速度慢，在提前点火无效做功期内，要浪费大量的燃料，消耗大量 的氧分子。氧分子不足会使发动机做功时混合气无法完全燃烧，造成排气严重的污染源。

发明内容