[发明专利]一种复合燃烧缸内直喷汽油机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直喷汽油机，尤其涉及一种复合燃烧缸内直喷汽油机。

背景技术

汽油机在近20年内发生了巨大的变化。其中最显著的变化是可根据不同工况精确控制空燃比。这结果使进气道喷射技术(PFI)从1983年开始迅速发展，从而促进了汽油机燃油经济性和排放特性的改善。但是PFI需要节气门作为基本的负荷控制方式，而且在进气道端口处不可避免要产生油膜，因此PFI无论是在燃油经济性方面还是在排放方面都很难有一个显著的突破。与之相比，缸内直接喷射(GDI)方式从原理上无此限制，所以具有进一步的发展潜力。缸内直喷发动机(GDI)的优点：(与PFI发动机比)

●燃油经济性好，改善率可达35％；

●瞬态反应快；

●对空燃比的控制更精确；

●稀燃能力强。

缸内直喷汽油机的开发成功，极大地提高了汽油机的燃油经济性。但其排放，总体讲要高于传统的在理论空燃比下工作的加三元催化剂的进气道喷射汽油机。其排放问题主要有：

1.中小负荷下未燃碳氢(UBHC)的排放较多；

2 NOx排放较高；

3.颗粒排放增加。

缸内直喷汽油机上述共性问题主要有以下几个原因：

1.缸内直喷汽油机通常采用稀薄混合气分层燃烧，一方面会产生局部区域燃烧温度高因而产生较多NOx。另一方面，稀空燃比工作条件造成缸内温度偏低，不利于未燃碳氢随后的继续氧化。形成大量未燃碳氢(高于常规汽油机数倍)。并且分层混合气由浓到稀分布，将不可避免地出现化学计量比附近浓度的混合气，其正是NOx容易生成的区域，造成局部NOx生成增多；

2.缸内直喷汽油机燃烧系一般采用壁面引导组织混合气的形式，容易造成燃油喷到活塞顶和气缸壁上，由于活塞顶和缸壁的温度偏低容易造成汽油在着火前来不及完全蒸发，燃油汽化质量差，因而在起动怠速和小负荷工况时HC排放较多。

3.缸内直喷汽油机在稀空燃比工作条件下造成的富氧气氛使得传统的三元催化器的转化效率不高，废气排温较低也不利于它的起燃，限制了它在直喷汽油机上的应用。目前正在开发各种稀燃适用的催化器，如稀燃选择还原型NOx催化器、吸附还原型NOx催化、浆质型三元催化器和UBHC氧化催化器等。但这些催化器在不同程度上都存在着转化效率低、工作温度范围窄、性能不如传统的三元催化器的问题，还需要进一步的研究。

所以缸内直喷汽油机目前最主要的共性问题是，起动、怠速和小负荷工况产生HC较多，大负荷工况产生NOx较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缸内结构布置均匀、进气充量大、混合气形成时间充足，又利于喷油器冷却、减少积碳，同时可以达到节油目标和国IV排放法规要求的一种复合燃烧缸内直喷汽油机。

本发明的一种复合燃烧缸内直喷汽油机，它包括缸体、分别设置在所述的缸体上部、内部的缸盖、活塞，设置在所述的缸盖上的火花塞、进、排气道、主喷油器，与所述的进气道相连通的进气歧管、与所述的进气歧管相连通的稳压腔，所述的稳压腔与一个辅助喷油器相连通，所述的辅助喷油器与主喷油器共轨。

与现有技术比较本发明的复合燃烧缸内直喷汽油机具有以下优点：

1.本方案将采取在缸内直喷汽油机上燃烧理论空燃比混合气的途径，保持在化学计量比下工作，因此可以使用三效催化转换器，可以避免因富氧气氛使得传统的三元催化器的转化效率不高带来的HC和NOx偏高的问题。由此可能在燃油经济性方面吃点亏，但通过提高EGR率(减小泵气损失)和提高压缩比，可以得到部分弥补。

2.本发明的复合燃烧缸内直喷汽油机，在带预热的进气岐管稳压腔内设置一个高压喷嘴，与缸内直喷喷油器共轨。起动和怠速工况，由进气管稳压腔上的喷油器供油，燃油不仅有充足的汽化时间，而且有良好的加热条件，因而起动无需喷油加浓；在起动阶段同时采用各缸缸内不均匀喷射方式，两个缸稀燃、两个缸加浓，其排气在催化器处氧化生热，使得催化器迅速升温起活。这两项技术相结合，未燃HC排放问题可得以解决，技术可行性强。

3.对于直喷汽油机易出现混合气局部过浓和局部过稀的问题，本发明的复合燃烧缸内直喷汽油机所用的高压共轨复合供油系统能很方便地解决此问题。由稳压腔上的喷油器部分供油，提供均质混合气，保证火花塞远端不会发生熄火现象；缸内喷油器再提供部分燃油，形成火花塞处较浓混合气，利于火核形成和传播。

附图说明

附图是本发明的复合燃烧缸内直喷汽油机的结构示意图。

具体实施方式