[发明专利]一种阿特金森循环发动机燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，具体涉及阿特金森循环燃烧系统及结构设计。

背景技术

随着混合动力汽车成为汽车行业的未来发展的热点，高热效率低功率的阿特金森循环汽油机又重新成为各汽车企业的研究热点。阿特金森循环汽油机应用于混合动力汽车中，当发动机动力不足时，采用电机助力，从而降低了整车对发动机的动力需求，因此在开发混合动力汽车应用的阿特金森循环发动机时，更注重发动机的部分负荷下的低油耗，而高速下的功率可以适当牺牲。

目前的混合动力汽车中应用的阿特金森循环汽油机都是利用高压缩比、进气门晚关的方式实现有效膨胀比大于有效压缩比，降低部分负荷时的油耗，同时避免高负荷的爆震。为了实现通用化，一般在开发阿特金森循环汽油机时，基础机的缸体缸盖不作改动，通过活塞顶部的平顶突起实现高压缩比，通过更改气门控制机构的运动规律实现进气门晚关。然而这种设计存在以下问题：现代汽油机一般追求高速下的大功率，多采用对称双进气道结构和对称的气门运动规律，且进气道设计为高流量系数低滚流系数。在进行阿特金森循环汽油机开发时，缸盖结构不作改动，进气道引导形成的滚流强度难以提高；另外由于阿特金森循环汽油机采用进气门晚关的策略，缸内滚流强度进一步减弱，使得燃烧更加缓慢，热效率下降，严重时甚至发生失火现象；因高压缩比而设计的活塞顶部的平顶突起会进一步影响缸内混合气燃烧，在低速高负荷下爆震倾向严重，导致低速扭矩恶化。因此，有效改善缸内流动状态是实现阿特金森循环发动机稳定高效燃烧、降低部分负荷油耗的关键。

发明内容

本发明提出一种高效的阿特金森循环燃烧系统，目的是通过燃烧系统的设计，以“非对称进气流动”和“凹球面燃烧室”的方式提高阿特金森循环发动机缸内混合气的着火稳定性，提高燃烧效率，改善发动机的燃油经济性和低速扭矩。

本发明采用的技术方案如下：

一种阿特金森循环发动机的燃烧系统，包括缸盖和活塞，活塞的设计满足压缩比在12~14之间，活塞顶面设计为突起结构，顶面中心区域设计为凹球面形状；所述缸盖上设计第一进气道和第二进气道和至少一个排气道，所述缸盖上设计有第一进气门、第二进气门和至少一个排气门；至少设置一套凸轮控制机构对排气门、第一进气门和第二进气门采取独立或非独立的驱动控制；所述排气门、第一进气门和第二进气门的升程为非可变气门升程。

所述第一进气门和第二进气门的气门运动受同一机构驱动，且运动曲线为非对称，包含升程和相位，非对称相位设计使得缸内气体形成涡流运动，非对称的设计结合了滚流和涡流，形成斜轴涡流，在点火时刻形成更强的湍流运动，从而提高燃烧效率。

进一步，所述两个进气门中，其中一个进气门升程设计为高升程，另一个进气门升程设计为低升程；两个进气门开启相位不同，进气持续期相同或不同。高升程的进气门运动曲线保持原有的流量系统，低升程的进气门运动曲线更有利于缸内滚流的形成。

本发明在不改变原有缸盖的前提下，通过气门运动和燃烧室的合理设计，通过改变发动机双进气门的气门运动规律实现缸内气体流动的非对称性；通过活塞顶部突起凹球面的设计，避免了阿特金森循环高压缩比带来的燃烧不利影响。与目前现有技术相比，可以提高阿特金森循环发动机的燃烧效率，进而降低部分负荷油耗，提升低速扭矩。本发明具有结构简单、易实现的特点。

附图说明

图1（a）是本发明的结构示意图；

图1（b）是活塞顶部具体结构形状的俯视图；

图1（c）是本发明的燃烧室具体结构仰视图；

图2是进气驱动凸轮结构的凸轮型线示意图；

图3是进排气门运动规律曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

 如图1所示，对于活塞（8）的设计，是在不更改缸盖和缸体的前提下，设计活塞满足压缩比在12~14之间，活塞顶面设计为突起结构，活塞（8）顶面中心区域设计为凹球面形状，避免高压缩比突起结构对滚流和火焰传播不利的影响。

进一步，排气门（5）、第一进气门（6）和第二进气门(7)的升程为非可变气门升程；所述的进气门1（6）和进气门2（7）的气门运动受同一机构驱动，且运动曲线设计为非对称设计，包含升程和相位；其中一个进气门升程设计为高升程，另一个进气门升程设计为低升程；两个进气门开启相位不同，进气持续期可以相同或不同；