[发明专利]火花压燃式活塞、燃烧系统、动力总成系统及控制方法

说明书

本发明实施例提供一种火花压燃式活塞、燃烧系统、动力总成系统及控制方法，活塞的顶部结构相对于沿第一方向和第二方向的中心线对称设置，第一方向和所述第二方向相互垂直；活塞的顶部结构包括：中心坑、涡流环、进气坑和排气坑；中心坑设置于活塞的中部；两个涡流环沿第一方向设置于中心坑的两侧；进气坑和排气坑沿第二方向设置于中心坑的两侧；其中，中心坑、进气坑和排气坑与涡流环的同一侧边流体连接。本发明通过对活塞表面的结构进行改进，实现了燃烧系统的分时分区放热，能够避免未燃混合气短时间定容放热，抑制压升率和燃烧粗暴，实现了宽总体当量比范围内，燃烧系统在点燃压燃模式的高负荷下依然能够实现较高的燃烧等容度，提升热效率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种火花压燃式活塞、燃烧系统、动力总成系统及控制方法。

背景技术

内燃机是一种量大面广的热-功转换动力系统，尤其是在车用领域，其燃烧系统开发一直以来是实现高热效率的基础，油气匹配良好的燃烧系统能够提升燃烧速率，提高等容度，减少后燃比例，降低传热与排气过程的能量损失。目前针对传统点燃式汽油机与压燃式柴油机的燃烧系统开发较多，优化方向主要为活塞顶部与底部凹坑结构设计、气道改进、喷油器位置、火花塞点火性能等，而对于将点燃过程与压燃过程结合的新型燃烧方式少有专门优化，多为基于传统内燃机燃烧室的控制策略优化。

有鉴于此提出本发明。

发明内容

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，本发明提出一种火花压燃式活塞，用以解决现有技术中燃烧系统内无法实现分时分区燃烧、燃烧粗暴，以及无法承受高负荷的缺陷，通过油气匹配与几何结构引导，产生不对称火焰传播，进而实现自燃的分时分区，抑制燃烧粗暴，能够在更高进气压力与更稀薄环境中保持较优的燃烧相位，从而兼顾负荷与热效率提升。

本发明还提出一种燃烧系统，用以解决现有技术中燃烧系统内无法实现分时分区燃烧、燃烧粗暴，以及无法承受高负荷的缺陷，通过设置喷油器、火花塞与涡流环的位置关系，实现在燃烧室内火焰在不同方向上传播速度的差异，实现了火焰传播和自燃的分时分区。

本发明还提出一种动力总成系统。

本发明还提出一种控制方法。

根据本发明第一方面实施例的一种火花压燃式活塞，所述活塞的顶部结构相对于沿第一方向和第二方向的中心线对称设置，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述活塞的顶部结构包括：中心坑、涡流环、进气坑和排气坑；

所述中心坑设置于所述活塞的中部；

两个所述涡流环沿所述第一方向设置于所述中心坑的两侧；

所述进气坑和所述排气坑沿所述第二方向设置于所述中心坑的两侧；

其中，所述中心坑、所述进气坑和所述排气坑与所述涡流环的同一侧边流体连接。

根据本发明的一个实施例，所述涡流环凸出于所述进气坑和所述排气坑设置；

其中，所述涡流环与所述中心坑连接位置的高度高于所述涡流环与所述进气坑、所述排气坑连接位置的高度。

具体来说，中心坑、进气坑和排气坑与涡流环同一侧边连接，并且涡流环与中心坑连接位置的高度高于涡流环与进气坑和排气坑连接位置的高度，此种设置使得涡流环与中心坑连接位置形成一个向进气坑和排气坑两侧延伸并向下引导的涡流通道，混合气体在燃烧室内流动时，受到涡流环表面的引导。在流经涡流环时，能够在涡流环处形成上下扰动的混合气体涡流，实现对燃烧室内混合气体流场的一种扰动，在燃烧室内形成不对称的分布混合气体涡流。