[实用新型]一种高效多燃烧模式的发动机燃烧系统

说明书

本实用新型公开了一种高效多燃烧模式的发动机燃烧系统，该系统内的配气机构为全可变气门机构，全可变气门提供的不同程度的负气门重叠角(NVO)可实现从HCCI、SACI再到SI的不同燃烧模式，而预燃室的作用可始终保证火花塞点火位置和初始火核的传播在化学当量比附近。如此，可实现主燃烧室稀燃，预燃室当量的燃烧过程。此外，当缸内热力学状态不足以实现HCCI时，预燃室的射流火焰孔实现的火焰加速可对主燃烧室内的未燃混合气实现二次加温加压，诱导未燃气体的自燃，更加稳定地实现SACI燃烧模式。即使是燃烧完全为SI燃烧，射流孔对火焰的加速作用也能明显降低燃油消耗。

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，具体涉及一种基于全可变气门和预燃室结构的多模式发动机燃烧系统，可实现发动机在不同负荷下的最优燃烧。

背景技术

随着在世界范围内越来越严格的油耗法规相继颁布，汽车发动机的研发面临着越来越大的挑战。由于火焰传播速率、爆震现象的限制等因素，传统的点燃式(SI)发动机在减少CO2方面的潜力已经很大程度上发挥到了极致。未来发动机CO2减排的发展方向将主要集中在新型的高效燃烧技术上。

均质压燃(HCCI)燃烧方式是目前受到广泛关注的清洁高效的燃烧方式，其燃烧放热集中，缸内稀混合气多点自燃，具有很高的热效率。但遗憾的是这种燃烧方式的着火极大程度地收到化学动力学的影响，缺少一种直接控制燃烧过程的手段。此外，HCCI燃烧的工作负荷也有很大地限制，在中高负荷工况很难在保证稳定着火的同时避免粗暴的燃烧。因此，不少研究人员提出将HCCI与SI两种燃烧模式同时应用于一台发动机上，在小负荷下采用HCCI燃烧模式，中高模式下切换到SI燃烧模式。然而，两种燃烧模式的控制参数截然不同，很难保证切换过程发动机运转的平顺性。

一种解决HCCI与SI切换平顺性问题的方案是当发动机工作负荷超出HCCI最大负荷时采用火花辅助点火的方式实现缸内未燃气体的自燃，即火花辅助压燃(SACI)燃烧。但火花点火对混合气的当量比具有严格的限制，因此在稀燃状态下火花辅助的作用将大打折扣，而均质当量燃烧状态又难以体现出HCCI高热效率的优势。

如何将极具诱惑力的压燃燃烧方式应用于传统点燃式发动机上，并在各个不同负荷需求的工况下均表现出极佳的节能减排效果，成为了当今内燃机设计和研发的一大难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高效多燃烧模式的发动机燃烧系统，该系统内的配气机构为全可变气门机构，全可变气门提供的不同程度的负气门重叠角(NVO)可实现从HCCI、SACI再到SI的不同燃烧模式，而预燃室的作用可始终保证火花塞点火位置和初始火核的传播在化学当量比附近。如此，可实现主燃烧室稀燃，预燃室当量的燃烧过程。此外，当缸内热力学状态不足以实现HCCI时，预燃室的射流火焰孔实现的火焰加速可对主燃烧室内的未燃混合气实现二次加温加压，诱导未燃气体的自燃，更加稳定地实现SACI燃烧模式。即使是燃烧完全为SI燃烧，射流孔对火焰的加速作用也能明显降低燃油消耗。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效多燃烧模式的发动机燃烧系统，包括配气机构、预燃室和主燃烧室，设置于发动机内，发动机缸盖上安装有两个喷油器，其中一个喷油器安装于预燃室内，为预燃室提供当量混合气，另一喷油器根据不同发动机结构选择安装于主燃烧室内或进气道上，为主燃烧室提供所需混合气，所述配气机构为全可变气门机构，其进气门和排气门由高压油驱动，可实现气门时刻的连续可变及气门升程在0-10mm的实时调节；通过预燃室的点火装置实现点火，所述预燃室中安装有火花塞和单孔喷油器，底端设有火焰射流孔；