双卷流燃烧室的射流-压燃燃烧系统

双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统
技术领域
1.本发明属于汽车发动机技术领域，涉及一种内燃机中燃烧系统的设计和燃烧模式的组织方法，尤其是一种双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统。


背景技术：

2.对于传统的点燃式汽油机而言，燃烧采用当量比燃烧的技术路线，并且依靠单点的火焰传播；这存在着两方面的限值，首先当量比燃烧不利于热效率的提升，为了实现内燃机进一步的节能减排，内燃机燃烧的技术路线势必要采用稀燃；其次，火花点火依赖于火焰的传播速度，单点的火焰传播速度制约了发动机的燃烧等容度的提升，不利于发动机热效率的提升，而且在未来稀燃条件下，火焰传播速度进一步减小，燃烧等容度以及燃烧的稳定性进一步降低。为了支撑未来先进发动机的技术发展方向，内燃机的点火能量需要进一步提升，采用新型的高能点火方式；而射流点火是一种有效的点火方式。射流点火采用多束流引燃缸内的混合气，多束射流诱导缸内的多火焰面传播。但是，多火焰面的压缩促使末端混合气更容易自燃，产生不同强度的爆震现象。
3.中国专利“一种射流阀控制的预燃室点火内燃机”，公开号cn112879145a，公开日2021.06.01，公开了一种射流阀控制的预燃室点火内燃机，其在预燃室和主燃烧室之间的气流通道中设置一个射流阀，在预燃室火花塞点燃先导混合气之前，所述射流阀关闭，切断预燃室通往主燃烧室的气体通道，在预燃室火花塞点燃先导混合气并使其燃烧一段时间以后，其先导混合气到达所需的高温高压状态，所述射流阀在最佳正时时刻开启，使预燃室高温高压气体喷射至主燃烧室并引燃主燃烧室内的混合气。其包括一条从预燃室通向主燃烧室的射流通道、一条从主燃烧室通向预燃室的被动进气通道；射流控制阀起到开关射流通道的作用；混合气直接进入气缸。
4.中国专利“火花点火发动机的湍流射流点火预燃室燃烧系统”，公开号cn106194395a，公开日2016.12.07，公开一种用于具有至少一个燃烧室的内燃机的点火系统，其中，点火系统包括壳体、点火装置、喷射器和具有喷嘴的预燃室，该喷嘴设置成与预燃室的近端部分间隔开。点火装置的点火器部分和喷射器的喷嘴被可操作地支撑在预燃室的近端部分中并设置成与其齐平。点火器部分点燃预燃室中的燃料，以使部分燃烧的预燃室产物被迫通过预燃室中的孔并熄灭，但通过燃烧室分配以点燃在其中的主燃料充注。
5.中国专利“一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统”，公开号cn113006927a，公开日2021.06.22，通过对气体燃料热射流发动机机构进行改进，将进气道中燃料喷射器出口端的浓度较高的混合气单独提出，通过凸轮轴、气门机构，供给至预燃室中，当发动机需要点火时，预燃室中的火花塞先行点燃预燃室中的浓混合气，通过预燃室、燃烧室间的压力差将预燃室内的高温已燃化合物喷射至燃烧室内，从而点燃燃烧室中稀薄混合气，有效地简化热射流发动机预燃室内混合气的制备过程。本发明还通过废气再循环、进气分层技术，在进一步提高热射流发动机燃烧稳定性的同时有效地抑制爆震及有害污染物排放。
6.中国专利“压燃射流着火燃烧系统及燃烧控制方法”，公开号cn110925077a，公开
日2020.03.27，公开了一种压燃射流着火燃烧系统及燃烧控制方法，该压燃射流着火燃烧系统中，歧管喷油器和直喷喷油器共同构成双喷射结构，并无需在燃烧系统内设置火花塞。该燃烧系统的歧管喷油器的喷射口与进气通道连接；射流室设置在主燃室内，直喷喷油器的喷射口与射流室连接，射流室用于使直喷喷油器喷出的燃油被压燃以形成压燃燃气，并将压燃燃气分别散射到主燃室内。该燃烧系统在现有的发动机基础上无需复杂结构改动，成本低，保证燃烧稳定且鲁棒性强；与现有技术中的传统火焰射流燃烧模式相比具有更低的燃烧温度，降低发动机的机内氮氧化物排放，减轻稀燃催化剂负担，并实现了射流室与主燃室分时分区可控自燃。
7.上述专利射流燃料要么是直接进入气缸，要么是通过顶置式设计采用双喷射结构。
8.对于在传统发动机缸盖上布置侧置式射流点火系统，其难点在于如何兼顾现有零部件结构不要做大的改变的同时又能够满足瞬态提供燃料的要求。
9.中国专利“一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统”，公开号cn112324556a，公开日2021.02.05，公开一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统，包括喷油器和由柴油机气缸盖、气缸套和活塞组成的燃烧室；所述喷油器以多油束方式将高压燃油以雾状喷入燃烧室中；所述活塞的顶面是以活塞轴为旋转中心的回转体；所述回转体轮廓线由燃烧室内区底面、分流脊、射流壁、射流台和燃烧室外区底面依次平滑过渡连接而形成；其中，所述射流台由射流唇口和射流唇背平滑过渡连接而形成；所述燃烧室分为燃烧室内区、燃烧室中区和燃烧室外区；油束撞向设置在活塞顶面上的分流脊后发生第一次分离，燃油被分为向内运动和向外运动的两部分；其中，以右半边燃烧室为参照，向内运动的燃油以顺时针方向向燃烧室中心方向运动，经过燃烧室内区底面(后旋转进入燃烧室内区；向外运动的燃油沿着设置在活塞顶面上的射流壁运动到射流台，在射流唇口处发生燃油射流，燃油从壁面剥离形成空间分布的高速射流；剥离壁面后进行高速射流运动的燃油在空气中做扩散流动，不断卷吸周围的空气，直到与气缸盖底面发生碰撞，碰撞后发生二次分离，分离后一部分燃油以逆时针方向向燃烧室中心方向运动，经过气缸盖底面后旋转进入燃烧室中区，另一部分燃油则以顺时针方向背离燃烧室中心方向运动，依次经过气缸盖底面、燃烧室外区底面和射流唇背后旋转进入燃烧室外区，从而使整个燃烧室内实现了燃烧室内区、燃烧室中区和燃烧室外区同时进行燃烧。
10.中国专利“带有用于在具有低压缩比的双区燃烧室中生产燃料混合物的双锥角的直喷式内燃机及其使用方法”，公开号cn107076007a，公开日2017.08.18，公开一种压燃直喷式内燃机，所述内燃机包括至少一个气缸、承载燃料喷射装置的气缸头、在该气缸中滑动的活塞、在一侧上由所述活塞的上表面界定的燃烧室，所述活塞包括突起，所述突起沿气缸头的方向延伸并布置在具有至少两个混合区的凹型碗状腔体的中心内，所述喷射装置以不同流层夹角将燃料喷射在至少两个燃料射流层内，用于区域(z1)的具有喷射轴线c1的下流层且用于区域(z2)的具有喷射轴线c2的上流层，所述燃料喷射器包括彼此上下布置的至少两排喷射孔，且每排的孔的数量(ninf,nsup)大于或等于
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4.ns+14且对于上排小于或等于
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4.ns+16或对于下排小于或等于
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4.ns+18，其中ns是该发动机的涡流数。
11.当前发动机主要为火花点火汽油机和压燃式柴油发动机，燃烧系统的设计优化，主要从活塞、缸盖、进气道、喷油器位置、火花塞位置等方面优化。而缺少针对新型射流
‑
压
燃式的燃烧系统的设计方案，采用当前传统汽油机和柴油机的设计方案，因燃烧系统结构和燃烧模式的不匹配导致强烈爆震的发生。这给发动机的结构带来损伤的可能性。传统的结构设计无法匹配当前的新型燃烧模式，因而燃烧系统结构需要同燃烧模式的特点进行必要的匹配设计。
12.当前发动机主要为火花点火汽油机和压燃式柴油发动机，燃烧系统的设计优化，主要从活塞、缸盖、进气道、喷油器位置、火花塞位置等方面优化。而缺少针对新型射流
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压燃式的燃烧系统的设计方案，采用当前传统汽油机和柴油机的设计方案，因燃烧系统结构和燃烧模式的不匹配导致强烈爆震的发生。这给发动机的结构带来损伤的可能性。传统的结构设计无法匹配当前的新型燃烧模式，因而燃烧系统结构需要同燃烧模式的特点进行必要的匹配设计。


技术实现要素：

13.针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以消除近壁处的未然混合气、末端混合气，减少爆震的发生倾向，有利于拓展发动机负荷，实现射流压燃的双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统。
14.为了达到上述目的，本发明设计的双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统，其特征在于：包括缸盖、喷嘴、射流室、火花塞；所述缸盖上设有燃料供给通道；所述喷嘴设在缸盖侧壁；射流室安装在缸盖上且与气缸同轴；火花塞与射流室连通且位于射流室正上方；所述射流室设有多个射流孔；所述燃料供给通道一端连通喷嘴，另一端通过设在射流室上的一个或多个燃料进口连通射流室；所述缸盖连接缸套，所述缸套内设有活塞；
15.所述活塞顶部设有凹环槽，所述活塞的中央被凹环槽切割形成锥形凸起，所述锥形凸起的中心正对射流室轴线。
16.优选的，所述凹环槽的最大直径为活塞直径的50％～90％。
17.优选的，所述凹环槽的截面为圆弧。
18.优选的，所述凹环槽的深度为20mm～50mm。
19.优选的，所述射流室的体积为主燃室体积的1％～3％。
20.优选的，所述射流室底部轴向设有多个均布的第一射流孔，第一射流孔的喷射方向与射流室轴线的夹角为45
°
～75
°
。
21.进一步优选的，所述第一射流孔的孔径为1mm～2mm。
22.进一步优选的，设有4～8个第一射流孔。
23.优选的，所述射流室底部中间设有同轴的第二射流孔，第二射流孔的喷射方向与射流室的轴线同轴。
24.进一步优选的，所述第二射流孔的孔径为0.5mm～1mm。
25.优选的，所述燃料供给通道的轴线与所述燃料进口的轴线共面。
26.进一步优选的，所述燃料进口的直径为0.5mm～1.5mm。
27.进一步优选的，所述燃料供给通道通过一个燃料进口与射流室连通，且所述燃料供给通道与上述燃料进口同轴。
28.进一步优选的，所述燃料供给通道通过多个燃料进口与射流室连通；与上述多个燃料进口接触的缸盖上设有一凹槽；燃料供给通道通过所述凹槽与上述多个燃料进口连
通。
29.更进一步优选的，所述凹槽中心线、燃料供给通道的轴线、多个燃料进口的轴线共面。
30.更进一步优选的，所述凹槽的直径为0.5mm～2.0mm。
31.作为优选方案，所述凹槽为环形槽，燃料供给通道为直孔且燃料供给通道的中心线通过该环形槽的圆心。
32.优选的，多个燃料进口均布且其轴线与射流室轴线垂直相交。
33.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
34.作为另一优选方案，所述凹槽为旋转槽；所述旋转槽一端同时与第一个燃料进口和燃料供给通道连通，另一端与最后一个燃料进口连通。
35.优选的，所述燃料供给通道的中心线为弧线，且接近旋转槽的一段与射流室的外壁相切。
36.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
37.本发明的有益效果是：本发明降低了末端混合自燃诱发爆震的可能性，有利于提高发动机的结构稳定性、抗爆性以及可靠性。本发明面向缸壁诱导的射流有助于消除末端未燃碳氢的来源，减低碳氢的排放，同时该燃烧系统引入压燃，提高了稀燃下的燃烧速率以及等容度，有助于提高热效率。
附图说明
38.图1是本发明缸盖进气侧结构示意图
39.图2是本发明缸盖排气侧结构示意图
40.图3是本发明射流室安装体立体结构示意图
41.图4是本发明分体侧置式射流点火系统示意图
42.图5是本发明单孔侧置燃料供给示意图
43.图6是本发明多孔侧置燃料供给实施例一
44.图7是本发明多孔侧置燃料供给实施例二
45.图8是本发明应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道的示意图
46.图9是本发明应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道燃料管体的结构示意图
47.图10是本发明双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统的结构示意图
具体实施方式
48.下面通过图1～图10以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.此外，在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.本发明设计的侧置式射流点火系统燃料供给结构，其特征在于：包括缸盖、喷嘴、射流室安装体；
52.所述缸盖上设有多个用于排气和/或进气的气道口，喷嘴设在缸盖侧壁，射流室安装体安装在缸盖上且与气缸同轴；
53.所述射流室安装体设有射流室，所述射流室设有多个射流孔；
54.在两个气道口之间的缸盖上设有细长孔，所述细长孔一端连通射流室，另一端连通喷嘴。
55.优选的，所述细长孔为直孔。
56.优选的，所述细长孔的孔径为0.5mm～1.0mm。位于缸盖上的射流燃料细长孔的孔径一定要足够小，以保证喷射燃料通过路径的总容积足够小，才能确保燃料喷射的瞬态响应，满足射流点火燃烧系统的工作要求。
57.优选的，还包括与缸盖固定的喷嘴安装体，所述喷嘴通过喷嘴安装压板安装在喷嘴安装体上。
58.如图1至图3所示，本发明设计的侧置式射流点火系统燃料供给结构，包括缸盖1、喷嘴2、射流室安装体4；
59.缸盖两气道口可根据缸盖的气门数(两气门还是四气门)、进排气道在缸盖1上的具体布置形式(平行、菱形、矩形等)以及缸盖上碗形塞、螺栓布置位置等具体结构设计射流燃料细长孔3的布置位置。
60.也就是说射流点燃式燃料供应的进口可以布置在缸盖的进气侧，也可以布置在缸盖的排气侧。在由缸盖进排气侧为燃料进口的布置结构中，根据传统发动机进排气气道在缸盖上的布置形式(气门数量、菱形气门布置、平行气门布置等)，射流点燃式燃料供应通道可以通过缸盖的两个进气道出口之间、一个进气道出口一个排气道出口之间或者两个排气道出口之间。
61.根据传统的缸盖结构的常见形式以及便于控制射流燃料的气体温度和压力，一般推荐尽可能在两个进气道口5之间布置设计射流燃料入口的细长孔3。当然，如果因发动机和驾驶室等自身结构及空间的限制，两个气道口之间的位置也可定义为一个进气道口和一个排气道口之间的位置或者两个排气道口之间的位置。
62.喷嘴2通过喷嘴安装体7安装在缸盖1上，具体的，喷嘴安装体8通过螺栓安装在进气侧或排气侧的缸盖侧壁上，喷射射流燃料的燃料喷嘴2通过喷嘴安装压板6安装在喷嘴安装体7上。
63.本发明中供射流燃料流入的细长孔3的直径必须足够的小，以保证喷射燃料通过路径的总容积足够小，从而满足射流燃烧系统工作过程中的瞬态响应，满足射流点火燃烧系统的工作要求。
64.同时，室内燃料的压力和温度，在不同的气道出口方案中需要对相关喷射的实际参数进行细长孔壁温度影响的标定和修正，用以消除不同结构形式对射流点火系统工作的不同影响，提高本发明的应用范围和使用效果。
65.本专利结合传统发动机缸盖具体结构形式，提出了侧置式射流点火系统的射流燃料由缸盖底面通过两气门之间的空间结构传递至射流室的解决方案，巧妙的利用了传统发动机缸盖的结构和空间，在不改变现有传统缸盖结构的前提下实现了侧置式射流点火系统需要的射流燃料供应需求。
66.本发明充分利用了已有发动机缸盖结构，在新增成本较低的前提下实现了侧置式射流点火系统通过经缸盖的细长内孔供给燃料的要求，使得侧置式射流点火系统发动机产品大批量生产和销售成为可能。
67.本发明充分利用已有发的发动机结构设计和布置设计基础，合理巧妙的利用发动机缸盖的结构空间，通过在缸盖底板上设计细长孔结构并通过两气道出口之间的空间，实现燃料供给功能。其零部件通用性非常高，关键部件制作和装配也满足产品大批量生产和销售的要求，具有很好的操作性和可实施性。
68.缸盖上的射流燃料细长孔既能保证燃料喷射工作的安全性，同时也使射流燃料通过的容积较小，有效保证了射流燃料的瞬态特性，有效解决了射流燃料点火系统的工作稳定性问题。
69.以上介绍了细长孔3布置的位置，下面详细介绍，燃料如何进入射流室。
70.本发明设计的分体侧置式射流点火系统，其特征在于：包括缸盖、喷嘴、射流室、火花塞；所述缸盖上设有燃料供给通道；所述喷嘴设在缸盖侧壁；射流室安装在缸盖上且与气缸同轴；火花塞与射流室连通且位于射流室正上方；所述射流室设有多个射流孔；所述燃料供给通道一端连通喷嘴，另一端通过设在射流室上的一个或多个燃料进口连通射流室。
71.优选的，所述燃料供给通道的轴线与所述燃料进口的轴线共面。
72.进一步优选的，所述燃料进口的直径为0.5mm～1.5mm。
73.进一步优选的，所述燃料供给通道通过一个燃料进口与射流室连通，且所述燃料供给通道与上述燃料进口同轴。
74.进一步优选的，所述燃料供给通道通过多个燃料进口与射流室连通；与上述多个燃料进口接触的缸盖上设有一凹槽；燃料供给通道通过所述凹槽与上述多个燃料进口连通。
75.更进一步优选的，所述凹槽中心线、燃料供给通道的轴线、多个燃料进口的轴线共面。
76.更进一步优选的，所述凹槽的直径为0.5mm～2.0mm。
77.作为优选方案，所述凹槽为环形槽，燃料供给通道为直孔且燃料供给通道的中心线通过该环形槽的圆心。
78.优选的，多个燃料进口均布且其轴线与射流室轴线垂直相交。
79.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
80.作为另一优选方案，所述凹槽为旋转槽；所述旋转槽一端同时与第一个燃料进口和燃料供给通道连通，另一端与最后一个燃料进口连通。
81.优选的，所述燃料供给通道的中心线为弧线，且接近旋转槽的一段与射流室的外
壁相切。
82.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
83.优选的，所述缸盖上设有多个用于排气和/或进气的气道口，所述燃料供给通道设在两个气道口之间的缸盖上。
84.优选的，所述燃料供给通道的直径为0.5mm～1.0mm。
85.优选的，所述射流室的体积为发动机上止点时主燃室体积的1％～3％。
86.优选的，所述射流室底部轴向设有多个均布的第一射流孔。
87.进一步优选的，所述第一射流孔的孔径为1mm～2mm。
88.优选的，所述射流室底部中间设有同轴的第二射流孔。
89.进一步优选的，所述第二射流孔的孔径为0.5mm～1mm。
90.如图4至图7所示，本发明设计的分体侧置式射流点火系统，包括缸盖1、喷嘴2、射流室9、火花塞10；所述缸盖1上设有燃料供给通道3’；所述喷嘴2设在缸盖侧壁；射流室9安装在缸盖1上且与气缸同轴；火花塞10与射流室9连通且位于射流室9正上方；所述射流室9设有多个射流孔；所述燃料供给通道3’一端连通喷嘴2，另一端通过设在射流室9上的一个或多个燃料进口14连通射流室。
91.分体侧置式射流点火系统，包括缸套8、活塞12、连杆13、主燃室11、火花塞10、缸盖1、燃料供给通道3’、喷嘴2、射流室9。
92.火花塞10和射流室9为集成式设计，火花塞10处于射流室9的正中位置，而射流室9安装在缸盖1正中间位置，使轴向射流喷孔距离发动机气缸壁距离一致；喷嘴2固定在缸盖1的一侧，通过燃料供给通道3’与射流室9连通。可以采用气体燃料、液体燃料或带有气体辅助的液体燃料供给方案，燃料供给通道3’的直径为0.5mm～1mm，射流室9的体积约为发动机上止点时主燃室11体积的1％～3％，射流室9底部轴向设立若干均匀分布的第一射流孔，孔径在1mm～2mm；射流室9的底部中间设置第二射流孔，孔径为0.5mm～1mm；射流室9侧壁设置一个或多个燃料进口14；
93.如图5所示，当设有一个燃料进口时，燃料供给通道3’同燃料进口14连接，燃料进口14的直径为0.5mm～1.5mm。亦可采用与燃料供给通道的直径相等。
94.如图6和图7所示，当设有多个燃料进口14时，两个实施例采用了四个燃料进口，燃料供给通道3’经凹槽15与燃料进口14连接；所述凹槽中心线、燃料供给通道的轴线、多个燃料进口的轴线共面；燃料进口的直径为0.5mm～1.5mm。
95.如图6所示，采用环形凹槽，燃料供给通道3’为直孔且燃料供给通道3’的中心线通过该环形槽的圆心。多个燃料进口14均布且其轴线与射流室9轴线垂直相交。
96.具体的，设有第一燃料进口14a、第二燃料进口14b、第三燃料进口14c、第四燃料进口14d，第二燃料进口14b、第三燃料进口14c关于第一燃料进口14a、第四燃料进口14d的轴线对称布置。
97.多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽15内行经距离的增加而增大。
98.具体的，第一燃料进口14a的直径小于第二燃料进口14b的直径；第二燃料进口14b与第三燃料进口14c因为采用对称设计，燃料行经的距离相等，故第二燃料进口14b的直径与第三燃料进口14c的直径相等；第二燃料进口14b的直径、第三燃料进口14c的直径均小于第四燃料进口14d的直径。
99.如图7所示，所述凹槽15为旋转槽；所述旋转槽一端同时与第一个燃料进口和燃料供给通道3’连通，另一端与最后一个燃料进口连通。本例中设有四个燃料进口，分别按照燃料流经的顺序一次为第一燃料进口14a’、第二燃料进口14b’、第三燃料进口14c’、第四燃料进口14d’。
100.具体的，旋转槽头部同时与第一燃料进口14a’和燃料供给通道3’连通，尾部与第四燃料进口14d’连通。燃料供给通道3’的中心线为弧线，且接近旋转槽的一段与射流室9的外壁相切。如此，共同形成旋转式的进料方式，以提高混合气的进气旋流度，有利于燃料在射流室内部的混合。
101.多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽15内行经距离的增加而增大。
102.具体的，第一燃料进口14a’的直径＜第二燃料进口14b’的直径＜第三燃料进口14c’的直径＜第四燃料进口14d’。
103.本发明充分利用了已有火花点火发动机的已有结构，通过侧置喷油器，降低了对发动机缸盖的改动需求，减少了对新型射流点火发动机研发的成本需求，易于实现。本发明可在射流室内部产生更加均质预混的可燃混合气，有利于产生更加均质的射流火焰，减少因射流不均匀造成额爆震等燃烧不稳定性问题。
104.应用分体侧置式射流点火系统设计的一种分体侧置室射流点火系统的控制方法，喷油器可以采用单一的气体燃料、液体燃料，也可以采用带有辅助气体的液体燃料。
105.在采用单一燃料时，喷油器采用两次或者多次的喷射策略；喷油器的第一次喷射在进气形成中，喷射时刻为点火上止点前270度至180度；喷油器的第二次喷射发生在压缩冲程中，喷射触发时刻为点火上止点前180度至90度的范围；
106.火花塞配合喷油器的多次喷射策略进行多次点火；控制系统控制火花塞在第一次喷射后触发一次至多次点火，由于射流室内部混合气稀薄，无法生产有效的射流，放电使射流室内部产生大量的活性自由基，有助于活化混合气氛围以及接下来的快速燃烧；
107.在喷油器进行第二次喷射后，控制系统控制火花塞进行一次或多次点火，此时射流室内部混合气状态理想，产生有效的燃烧释放大量的热量，使射流室产生均质射流。
108.在采用气体辅助的液体燃料时，喷油器进行四次或者更多次喷射；喷油器的第一次喷射在进气行程中，喷射辅助气体，喷射时刻为点火上止点前360度至270度，喷射的辅助气体有助于驱赶燃料供给通道、凹槽以及射流室中残余的废气；
109.喷油器的第二次喷射发生在进气冲程中，喷射液体燃料，喷射触发时刻为点火上止点前270度至180度的范围；
110.喷油器的第三次喷射发生在压缩冲程中，喷射液体燃料，喷射触发时刻为点火上止点前180度至90度的范围；
111.喷油器的第四次喷射发生在压缩冲程中，喷射辅助气体，喷射触发时刻为点火上止点前180度至90度的范围，此次喷射的辅助气体有助于驱赶残留在燃料供给通道、凹槽中的液体燃料；
112.火花塞配合喷油器的多次喷射策略进行多次点火；控制系统控制火花塞在第二次喷射后触发一次至多次点火，由于射流室内部混合气稀薄，无法生产有效的射流，放电使射流室内部产生大量的活性自由基，有助于活化混合气氛围以及接下来的快速燃烧；在喷油器进行第三次喷射后，控制系统控制火花塞进行一次或多次点火，此时射流室内部混合气
状态理想，产生有效的燃烧释放大量的热量，使射流室产生均质射流。
113.以上介绍了燃料供给通道，也即是最开始介绍的细长孔，但是，如果直接钻孔存在一定的技术困难，为此，本发明还提供了一种应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道。
114.本发明设计的应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道，其特征在于：包括缸盖、喷嘴、射流室安装体；喷嘴设在缸盖侧壁，射流室安装体安装在缸盖上且与气缸同轴；所述射流室安装体设有射流室，所述射流室设有多个射流孔；所述缸盖上设有燃料供给通道；所述燃料供给通道一端连通喷嘴，另一端与射流室连通；
115.所述燃料供给通道包括：位于缸盖上的缸盖底孔和细孔；
116.所述缸盖底孔一端与插入缸盖的喷嘴连通，另一端与细孔的一端连通，细孔的另一端与射流室连通；
117.所述缸盖底孔内设有可拆卸的燃油管体；所述燃油管体设有同轴的燃油通孔，所述燃油通孔与细孔连通。
118.优选的，所述缸盖底孔内设有多个将喷嘴与细孔连通的首尾相接的燃油管体。
119.进一步优选的，所述燃油管体首端的外轮廓为以其轴线为旋转轴的旋转面，尾端的外轮廓与首端适配连接。
120.进一步优选的，所述燃油管的首端和尾端适配密封连接采用球状、圆锥状、圆柱状轮廓面。
121.优选的，所述缸盖底孔的直径大于细孔的直径。
122.优选的，所述细孔的孔径为0.5mm～1.0mm。
123.优选的，所述燃油管体的外径与缸盖底孔相等，燃油通孔的直径与细孔的孔径相等。
124.选的，所述缸盖上设有多个用于排气和/或进气的气道口，所述燃料供给通道位于两个气道口之间的缸盖上。
125.优选的，还包括与缸盖固定的喷嘴安装体，所述喷嘴通过喷嘴安装压板安装在喷嘴安装体上。
126.本发明充分利用了已有发动机零部件制造和装配工艺，在制造和装配成本较低的前提下实现侧置式射流点火系统通过经缸盖的细长内孔供给燃料的要求，使得侧置式射流点火系统发动机产品大批量生产和销售成为可能。应用划线定位的方式有效解决了射流室安装体上对中孔难以定位加工的问题，有效保证了装配质量，解决了装配后加工和清理困难的实际难题。
127.如图3、图8、图9所示，本发明设计的本发明设计的应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道，包括缸盖1、喷嘴2、射流室安装体4；喷嘴2设在缸盖1侧壁，射流室安装体4安装在缸盖1上且与气缸同轴；所述射流室安装体4设有射流室，所述射流室设有多个射流孔；所述缸盖1上设有燃料供给通道；所述燃料供给通道一端连通喷嘴2，另一端与射流室连通；
128.所述燃料供给通道包括：位于缸盖1上的缸盖底孔1.1和细孔1.2；所述缸盖底孔1.1一端与插入缸盖1的喷嘴2连通，另一端与细孔1.2的一端连通，细孔1.2的另一端与射流室连通；
129.所述缸盖底孔1.1内设有可拆卸的燃油管体16；所述燃油管体16设有同轴的燃油通孔16.1，所述燃油通孔16.1与细孔1.2连通。
130.优选的，所述缸盖底孔1.1内设有多个将喷嘴2与细孔1.2连通的首尾相接的燃油管体16。所述燃油管体16首端的外轮廓为以其轴线为旋转轴的旋转面，尾端的外轮廓与首端适配连接。所述燃油管16的首端和尾端适配密封连接采用球状、圆锥状、圆柱状轮廓面。
131.优选的，所述缸盖底孔1.1的直径大于细孔1.2的直径。
132.优选的，所述细孔1.2的孔径为0.5mm～1.0mm。
133.优选的，所述燃油管体16的外径与缸盖底孔1.1相等，燃油通孔16.1的直径与细孔1.2的孔径相等。
134.所述缸盖1上设有多个用于排气和/或进气的气道口5，所述燃料供给通道位于两个气道口5之间的缸盖1上。
135.优选的，本发明设计的应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道，还包括与缸盖1固定的喷嘴安装体7，所述喷嘴2通过喷嘴安装压板6安装在喷嘴安装体7上。
136.燃油管体16的总长度控制在便于加工细孔1.2的范围内，多节组合的燃油管体16依次序安装在缸盖底孔1.1内。燃油管体16头部为球形结构，便于多节组合安装和密封。喷嘴2安装提安装在缸盖1侧面上，通过喷嘴安装压板6压紧安装喷嘴2和多个燃油管体16。燃料从喷嘴进料口进入，经由喷嘴2、多个燃料管体16、细孔1.2后送达射流室内进行后续相关点火燃烧工作。
137.射流室安装体4通过螺纹安装在缸盖1上，为保证细孔1.2与射流室安装体4上的安装孔对中，在加工射流室安装体4上的进料孔，也即是燃料进口前进行大于一次的拧紧工作，在射流室安装体4拧紧后在其零件上根据缸盖上燃料供给孔的位置尺寸在安装体和缸盖上刻画其上安装孔的位置，松开安装体后根据画刻的线加工此安装孔，孔加工完成后再按相同的安装装配工艺拧紧该安装体。
138.本发明提供应用于侧置式射流点火系统的燃料供给通道，燃料管体根据需要一般分为多段，可选择长度相同管体，也可根据实际长度选择不同的长度组合。燃料管体的两端结构为适配连接结构，一般为球状、圆锥状、圆柱状等便于连接密封的旋转体结构。燃料管体16最终确定长度与燃料通孔16.1直径和实际加工长度相关，可根据不同加工设备、工艺水平及成本要求合理选取。细孔1.2的长度尺寸需要考虑加工设备能力、加工成本及燃料通道的总容积设计要求，以期达到制造成本与射流瞬态性能的同时兼顾。
139.本发明的具体实施流程如下：首先按照侧置式射流式点火系统的要求进行总体方案设计和布置，明确细孔1.2位在缸盖1的具体位置，计算细孔1.2的总体长度和直径，确定燃料管体单节长度和节数，设计缸盖底孔1.1加工尺寸，设计燃料管体16、喷嘴安装体7、喷嘴安装压板6的具体结构。在以上总体布置和设计工作结束后，按图纸要求加工缸盖底孔、燃料管体、射流室安装体、喷嘴安装体及喷嘴安装压板等零部件。
140.射流室安装体上与细孔相连接的孔——也即是燃料进口不要在第一次零部件加工制造中进行加工，需要按安装要求装配在缸盖后，在缸盖和射流室安装体上划线，而后松开拆除射流室安装体后按照划线的位置进行加工连接通孔。加工完成后再按照装配要求恢复安装射流室安装体。将所有的组合式管体安装顺序和位置装如缸盖底孔内，将喷嘴安装体按要求安装在缸盖上，插入喷嘴到喷嘴安装体和缸盖底孔内，用喷嘴压板压紧喷嘴、各节组合式管体，实现各部件之间的密封要求。
141.以上介绍了燃料进入缸盖的路径和方式、以及燃料进入射流室的路径和方式；以
下介绍射流室中的燃料如何进入主燃室，以及主燃室的设计。
142.本发明设计的双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统，其特征在于：
143.包括缸盖、喷嘴、射流室、火花塞；所述缸盖上设有燃料供给通道；所述喷嘴设在缸盖侧壁；射流室安装在缸盖上且与气缸同轴；火花塞与射流室连通且位于射流室正上方；所述射流室设有多个射流孔；所述燃料供给通道一端连通喷嘴，另一端通过设在射流室上的一个或多个燃料进口连通射流室；所述缸盖连接缸套，所述缸套内设有活塞；
144.所述活塞顶部设有凹环槽，所述活塞的中央被凹环槽切割形成锥形凸起，所述锥形凸起的中心正对射流室轴线。
145.优选的，所述凹环槽的最大直径为活塞直径的50％～90％。
146.优选的，所述凹环槽的截面为圆弧。
147.优选的，所述凹环槽的深度为20mm～50mm。
148.优选的，所述射流室的体积为主燃室体积的1％～3％。
149.优选的，所述射流室底部轴向设有多个均布的第一射流孔，第一射流孔的喷射方向与射流室轴线的夹角为45
°
～75
°
。
150.进一步优选的，所述第一射流孔的孔径为1mm～2mm。
151.进一步优选的，设有4～8个第一射流孔。
152.优选的，所述射流室底部中间设有同轴的第二射流孔，第二射流孔的喷射方向与射流室的轴线同轴。
153.进一步优选的，所述第二射流孔的孔径为0.5mm～1mm。
154.优选的，所述燃料供给通道的轴线与所述燃料进口的轴线共面。
155.进一步优选的，所述燃料进口的直径为0.5mm～1.5mm。
156.进一步优选的，所述燃料供给通道通过一个燃料进口与射流室连通，且所述燃料供给通道与上述燃料进口同轴。
157.进一步优选的，所述燃料供给通道通过多个燃料进口与射流室连通；与上述多个燃料进口接触的缸盖上设有一凹槽；燃料供给通道通过所述凹槽与上述多个燃料进口连通。
158.更进一步优选的，所述凹槽中心线、燃料供给通道的轴线、多个燃料进口的轴线共面。
159.更进一步优选的，所述凹槽的直径为0.5mm～2.0mm。
160.作为优选方案，所述凹槽为环形槽，燃料供给通道为直孔且燃料供给通道的中心线通过该环形槽的圆心。
161.优选的，多个燃料进口均布且其轴线与射流室轴线垂直相交。
162.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
163.作为另一优选方案，所述凹槽为旋转槽；所述旋转槽一端同时与第一个燃料进口和燃料供给通道连通，另一端与最后一个燃料进口连通。
164.优选的，所述燃料供给通道的中心线为弧线，且接近旋转槽的一段与射流室的外壁相切。
165.优选的，多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽内行经距离的增加而增大。
166.本发明降低了末端混合自燃诱发爆震的可能性，有利于提高发动机的结构稳定
性、抗爆性以及可靠性。本发明面向缸壁诱导的射流有助于消除末端未燃碳氢的来源，减低碳氢的排放，同时该燃烧系统引入压燃，提高了稀燃下的燃烧速率以及等容度，有助于提高热效率。
167.如图10所示，本发明设计的双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统，包括缸盖1、喷嘴2、射流室9、火花塞10；所述缸盖1上设有燃料供给通道3’；所述喷嘴2设在缸盖侧壁；射流室9安装在缸盖1上且与气缸同轴；火花塞10与射流室9连通且位于射流室9正上方；所述射流室9设有多个射流孔；所述燃料供给通道3’一端连通喷嘴2，另一端通过设在射流室9上的一个或多个燃料进口连通射流室9；所述缸盖1连接缸套8，所述缸套8内设有活塞12；
168.火花塞10和射流室9集成式设计，火花塞10处于射流室9的正中位置，而射流室9安装在缸盖1正中间位置，使第一射流喷孔17距离发动机汽缸壁距离一致；
169.所述活塞12顶部设有凹环槽18，所述活塞12的中央被凹环槽12切割形成锥形凸起12.1，所述锥形凸起12.1的中心正对射流室轴线。
170.射流室9产生的射流同活塞12形状的匹配，所述活塞12的顶部设有凹环槽18，所述凹环槽18的截面为圆弧，凹环槽18的最大直径为活塞12直径的50％～90％之间，凹环槽18的深度为20mm～50mm深，活塞12的中央由凹环槽18切割形成锥形凸起12.1，锥形凸起12.2的中心同同射流室8底部中心的第二射流孔20正对，当第二射流孔20产生射流后，射流会在锥形凸起12.1的锥面引导下沿着凹环槽18的内侧壁面流动，进而发展至凹环槽的底部，可以有效的扫略凹环槽18近壁处的未然混合气，减少近壁处未然碳氢的来源。
171.所述射流室9的第一射流孔17产生的射流同燃烧顶部相切，周向设立在燃烧室顶部(缸盖底部)以及壁面的引导下产生向活塞中心流动的滚流，第一射流孔17射出的射流可以有效的消除气缸近壁处的末端混合气，燃烧近壁处以及狭缝中释放的未燃碳氢，降低未然碳氢的排放，以及末端混合气自燃的可能性。
172.图10中示出了第一射流孔17和第二射流孔20射出的射流流束19。
173.所述燃烧系统整体呈中心对称结构，所述射流室9体积约为主燃室体积的1％～3％之间，所述射流室9底部轴向设立若干均匀分布的第一射流孔17，第一射流孔的孔数在4～8个之间，孔径在1mm～2mm，第一射流孔17的喷射方向同垂直中心线——亦是射流室9的轴线——的夹角为45
°
～75
°
；射流室9的底部中间设置第二射流孔20，第二射流孔20的孔径为0.5mm～1mm；
174.本发明设计用于匹配射流点火压燃燃烧模式，在燃烧过程中会产生两个燃烧分区，一个为燃烧室近壁处的射流诱导引燃区，该以射流火焰点火，火焰传播为特性，通过高能的射流引燃，有效的消除末端混合气，降低末端气体自燃引发强烈爆震的可能性，同时降低了近壁未然碳氢的排放来源；另外一个为凹型环槽18上部的环形自燃区域，在周向射流以及中心射流的燃烧发展诱导下，凹型环槽18上部的形成环形的未然混合气区域，该区域距离近壁处较远，受多火焰面压缩，容易形成自燃，由于近壁处已经在射流引燃下燃烧，产生类似“气垫”的效果，中心环区域的自燃不会引发强烈的爆震现象，同时避免爆震冲击波对气缸、活塞等发动机本体的损伤。
175.同样，上述介绍的双卷流燃烧室的射流
‑
压燃燃烧系统亦可和分体侧置式射流点火系统中介绍的燃料进入射流室的方式结合。
176.如图5、图6和图7所示，可将测试燃料供给应用于本发明设计的双卷流燃烧室的射
流
‑
压燃燃烧系统中。
177.火花塞10和射流室9为集成式设计，火花塞10处于射流室9的正中位置，而射流室9安装在缸盖1正中间位置，使轴向射流喷孔距离发动机气缸壁距离一致；喷嘴2固定在缸盖1的一侧，通过燃料供给通道3’与射流室9连通。可以采用气体燃料、液体燃料或带有气体辅助的液体燃料供给方案，燃料供给通道3’的直径为0.5mm～1mm，射流室9的体积约为发动机上止点时主燃室11体积的1％～3％，射流室9底部轴向设立若干均匀分布的第一射流孔，孔径在1mm～2mm；射流室9的底部中间设置第二射流孔，孔径为0.5mm～1mm；射流室9侧壁设置一个或多个燃料进口14；
178.如图5所示，当设有一个燃料进口时，燃料供给通道3’同燃料进口14连接，燃料进口14的直径为0.5mm～1.5mm。亦可采用与燃料供给通道的直径相等。
179.如图6和图7所示，当设有多个燃料进口14时，两个实施例采用了四个燃料进口，燃料供给通道3’经凹槽15与燃料进口14连接；所述凹槽中心线、燃料供给通道的轴线、多个燃料进口的轴线共面；燃料进口的直径为0.5mm～1.5mm。
180.如图6所示，采用环形凹槽，燃料供给通道3’为直孔且燃料供给通道3’的中心线通过该环形槽的圆心。多个燃料进口14均布且其轴线与射流室9轴线垂直相交。
181.具体的，设有第一燃料进口14a、第二燃料进口14b、第三燃料进口14c、第四燃料进口14d，第二燃料进口14b、第三燃料进口14c关于第一燃料进口14a、第四燃料进口14d的轴线对称布置。
182.多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽15内行经距离的增加而增大。
183.具体的，第一燃料进口14a的直径小于第二燃料进口14b的直径；第二燃料进口14b与第三燃料进口14c因为采用对称设计，燃料行经的距离相等，故第二燃料进口14b的直径与第三燃料进口14c的直径相等；第二燃料进口14b的直径、第三燃料进口14c的直径均小于第四燃料进口14d的直径。
184.如图7所示，所述凹槽15为旋转槽；所述旋转槽一端同时与第一个燃料进口和燃料供给通道3’连通，另一端与最后一个燃料进口连通。本例中设有四个燃料进口，分别按照燃料流经的顺序一次为第一燃料进口14a’、第二燃料进口14b’、第三燃料进口14c’、第四燃料进口14d’。
185.具体的，旋转槽头部同时与第一燃料进口14a’和燃料供给通道3’连通，尾部与第四燃料进口14d’连通。燃料供给通道3’的中心线为弧线，且接近旋转槽的一段与射流室9的外壁相切。如此，共同形成旋转式的进料方式，以提高混合气的进气旋流度，有利于燃料在射流室内部的混合。
186.多个燃料进口的孔径随着燃料在凹槽15内行经距离的增加而增大。
187.具体的，第一燃料进口14a’的直径＜第二燃料进口14b’的直径＜第三燃料进口14c’的直径＜第四燃料进口14d’。
188.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。