專利名稱：汽油直接噴射發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的結構。更具體而言，本發(fā)明涉及一種汽油直接噴射發(fā)動 機的結構，該發(fā)動機具有改進的運行性能。
背景技術：
一般而言，已經(jīng)開發(fā)了 GDI (汽油直接噴射)技術以改進內(nèi)燃發(fā)動機的燃料效率和 性能。GDI發(fā)動機技術直接將燃料噴射進入燃燒室，而不是進入進氣歧管。由于通過使用⑶I發(fā)動機可以直接將燃料噴射進入燃燒室并且產(chǎn)生燃料-空氣混 合物層，所以可以通過將空氣和燃料集中在火花塞周圍而產(chǎn)生濃縮混合物。因此，發(fā)動機能 夠在非常小的空氣/燃料比下運行，并且與在相關技術中將燃料噴射至進氣端口比較，減 少了濕壁現(xiàn)象(wall wetting)，從而可以準確地控制燃料的量并且改進燃料效率和性能， 因此，近來⑶I發(fā)動機越來越多地得到使用。已經(jīng)提出了使得空氣和燃料混合以及在最大程度上將空氣-燃料混合物集中在 火花塞周圍的各種方法，以使得發(fā)動機在較小的空氣/燃料比下平順運行。在內(nèi)燃發(fā)動機中，在垂直于活塞的運動方向的軸線上產(chǎn)生了渦旋，或者相對于活 塞的運動方向軸線產(chǎn)生了渦旋，其中前者稱為“翻滾”后者稱為“旋渦”。由于空氣和燃料的混合比以及集中取決于翻滾和旋渦的流動水平，所以應該考慮 翻滾和旋渦進行設計，以改進GDI發(fā)動機的運行性能。翻滾和旋渦特別地取決于活塞的頂部的形狀，應該改進活塞的頂部的設計，從而 改進⑶I發(fā)動機的運行性能。公開于本背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術的理解，而 不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技 術。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面致力于提供一種汽油直接噴射發(fā)動機，該發(fā)動機具有易于控制 在燃燒室的排氣門和進氣門處的相對于火花塞的體積比的優(yōu)點。在本發(fā)明的一方面中，所述汽油直接噴射發(fā)動機具有直接將燃料噴射到燃燒室當 中的噴射器、火花塞、進氣門和排氣門，并且通過氣缸中活塞的往復運動而產(chǎn)生能量，所述 汽油直接噴射發(fā)動機可以包括第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞頭上，以使得從 所述噴射器噴射的燃料的至少部分流量返回至所述火花塞；突出部，所述突出部朝向所述 排氣門從所述第一腔突出并偏移；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度從所述突出部形成至所述排氣門。所述第一腔可以形成為圓形或橢圓形，并且從所述火花塞到所述進氣門向下豎直 偏移預定距離。所述第一腔的中心可以從所述活塞的中心線向所述進氣門偏移。所述第一腔的頂部部分可以是垂直于所述活塞的平坦表面。所述第一腔的頂部部分在從所述噴射器噴射的燃料的流動方向上可以是平坦的。所述火花塞可以布置為朝向所述燃燒室。所述突出部的頂部部分可以相對于所述第一腔的中心以弧形形狀突出，從而包圍 所述第一腔，其中所述第二腔圍繞所述突出部凹陷，并且其中所述第二腔的遠端部分合并 至所述第一腔，從而在其間形成結合部分。根據(jù)本發(fā)明的汽油直接噴射發(fā)動機，如上文所述，由于位于進氣門的第一腔和位 于排氣門的第二腔的高度是不同的，因此易于控制相對于火花塞的進氣門和排氣門的體積 比，從而可以改變?nèi)紵业捏w積比。通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體實 施方式，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以說 明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的汽油直接噴射發(fā)動機的立體圖。圖2是應用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的汽油直接噴射發(fā)動機的活塞頭的 立體圖。圖3是圖2的俯視平面圖。圖4是沿著圖2的線IV-IV取得的剖視圖。應理解的是，附圖呈現(xiàn)了闡述本發(fā)明基本原理的各個特征的一定程度的簡化表 示，從而不一定是按比例繪制的。本文所公開的本發(fā)明的特定設計特征，包括例如特定尺 寸、定向、位置以及形狀，將部分地由具體意圖的應用以及使用環(huán)境所確定。在附圖中，附圖標記在全部的幾個附圖中表示本發(fā)明的相同或者等效的部分。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的各個實施方案，這些實施方案的實例被顯示在附圖中 并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書 并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實 施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種 選擇形式、修改形式、等效形式及其它實施方案。在下文中，將參考附圖具體描述本發(fā)明的示例性實施方案。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的汽油直接噴射發(fā)動機的立體圖。圖2是應用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的汽油直接噴射發(fā)動機的活塞頭的 立體圖。圖3是圖2的俯視平面圖。
圖4是沿著圖2的線IV-IV取得的剖視圖。如圖1至圖4中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的汽油直接噴射發(fā)動機包括 燃燒室、至少一對進氣端口 100、在進氣端口 100的下游位于燃燒室的入口的進氣門101、 活塞550、形成于活塞550上的進氣側(cè)的第一腔501和第二腔502、將燃料從氣缸的側(cè)面直 接噴射進入每個燃燒室的噴射器、火花塞、執(zhí)行燃燒控制的電子控制單元(在下文中稱為 E⑶)、至少一對排氣端口 200以及在排氣端口 200的上游位于燃燒室的出口的排氣門201。在這種構造中，進氣門101和排氣門201以及進氣端口 100和排氣端口 200在圖 中分別為兩個，但為了便于描述，在當前實施方案中僅僅示出了一個。此外，在圖3中，附圖標記“SC”表示火花塞400的中心線，附圖標記“PC”表示活 塞550的中心線，附圖標記“Ex. side”表示排氣門201 一側(cè)，附圖標記“In. side”表示進氣 門101 一側(cè)。此外，燃燒室意味著第一腔501和火花塞400之間的空間。噴射器300形成為朝向燃燒室，在活塞550的頂部上下沉的第一腔501相對于噴 射器300的噴射方向形成。進氣端口 100連接至進氣管110，排氣端口 200連接至排氣管210。打開/關閉進氣端口 100的進氣門101和打開/關閉排氣門200的排氣門201布 置在發(fā)動機的氣缸蓋之上，并位于燃燒室的上側(cè)面處。例如，進氣門101和排氣門201通過氣門驅(qū)動機構而打開/關閉。同時，發(fā)動機具有與氣缸的數(shù)量相對應的火花塞400和噴射器300，對于燃燒室可 以分別提供至少一對火花塞400和噴射器300?；鸹ㄈ?00安裝至氣缸蓋，從而位于相應燃燒室的上部的中心部分。此外，在當前實施方案中，使用了側(cè)面噴射類型，噴射器300安裝至氣缸蓋，以位 于進氣管110的下游，該進氣管110延伸至燃燒室。也就是說，噴射器300將燃料從側(cè)面直接噴射至相應的燃燒室。同時，第一腔501形成在活塞頭540上，也就是說，形成在活塞550的頂部上，從而 圍繞火花塞400產(chǎn)生所需氣體混合物層。第一腔501大致為圓形或橢圓形，優(yōu)選地，中心從燃燒室的中心到進氣端口 100以
預定距離偏置。通過這種構造，來自進氣端口 100在內(nèi)部流動的氣體混合物通過第一腔501而返 回，該第一腔501大致鄰近進氣端口而形成。也就是說，第一腔501向著進氣門101偏置，第一腔501在從噴射器300噴射并從 進氣側(cè)流動至排氣側(cè)的燃料的流動方向上(也就是說，在活塞550的縱向方向的垂直方向 上)是平坦的，并且第一腔501在端部部分逐漸向上彎曲。此外，第一腔501的底部、側(cè)面和后側(cè)面被確定為是傾斜的，從而使得從噴射器 300噴射的燃料的至少一部分返回至進氣門101。通過沿著第一腔501的形狀的流動，能夠進行分層燃燒運行。此外，形成了延伸至第一腔501的前部(向著排氣門)的突出部510。突出部510突出以使得第一腔501與第二腔502分離，這一點在下文中描述。此外，由于在平面圖中具有弧形形狀，突出部510從第一腔501以預定距離從第一腔501的中心向排氣門201偏置。也就是說，第二腔502從突出部510的中心向排氣門201布置。在這種構造中，第二腔502低于第一腔501。由于向進氣門101布置的第一腔501和向排氣門201布置的第二腔502的高度不 同，如上文所述，所以易于控制進氣門101的體積和排氣門201的體積，從而可以改變?nèi)紵?室的體積比。在本發(fā)明的示例性實施方案中，第二腔502的遠端部分可以合并至第一腔501，從 而在其間形成結合部分525。為了便于在所附權利要求中解釋和精確定義，術語“上”、“下”、“內(nèi)”和“外”用于
參考在圖中所示的示例性實施方案的特征的位置來描述這些特征。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面 的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根 據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā) 明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各 種示例性實施方案及其各種選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權利要求書及 其等效形式所限定。
權利要求
1.一種汽油直接噴射發(fā)動機，具有直接將燃料噴射到燃燒室中的噴射器、火花塞、進氣 門和排氣門，并且所述汽油直接噴射發(fā)動機通過氣缸中活塞的往復運動而產(chǎn)生能量，該汽 油直接噴射發(fā)動機包括第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞頭上，以使得從所述噴射器噴射的燃料的 至少部分流量返回至所述火花塞；突出部，所述突出部朝向所述排氣門從所述第一腔突出并偏移；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度而從所述突出部形成至所述排氣門。
2.根據(jù)權利要求1所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔形成為圓形或橢圓 形，并且從所述火花塞到所述進氣門向下豎直偏移預定距離。
3.根據(jù)權利要求2所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的中心從所述活塞的 中心線向所述進氣門偏移。
4.根據(jù)權利要求2所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的頂部部分是垂直于 所述活塞的平坦表面。
5.根據(jù)權利要求2所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的頂部部分在從所述 噴射器噴射的燃料的流動方向上是平坦的。
6.根據(jù)權利要求1所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述火花塞布置為朝向所述燃燒室。
7.根據(jù)權利要求1所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述突出部的頂部部分相對于所 述第一腔的中心以弧形形狀突出，從而包圍所述第一腔。
8.根據(jù)權利要求7所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第二腔圍繞所述突出部凹陷。
9.根據(jù)權利要求8所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第二腔的遠端部分合并至所 述第一腔，從而在其間形成結合部分。
10.一種汽油直接噴射發(fā)動機，具有直接將燃料噴射到燃燒室當中的噴射器、火花塞、 進氣門和排氣門，并且該汽油直接噴射發(fā)動機通過氣缸中活塞的往復運動而產(chǎn)生能量，所 述汽油直接噴射發(fā)動機包括第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞頭上，以使得從所述噴射器噴射的燃料的 至少部分流量返回至所述進氣門；突出部，所述突出部從所述第一腔偏移至所述排氣門，并且具有包圍所述第一腔以弧 形形狀突出的頂部部分；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度從所述突出部形成至所述排氣門。
11.根據(jù)權利要求10所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔形成為圓形或橢圓 形，并且從所述火花塞到所述進氣門向下豎直偏移預定距離。
12.根據(jù)權利要求11所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的中心從所述活塞 的中心線向所述進氣門偏移。
13.根據(jù)權利要求10所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的頂部部分是垂直 于所述活塞的平坦表面。
14.根據(jù)權利要求10所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第一腔的頂部部分在從所 述噴射器噴射的燃料的流動方向上是平坦的。
15.根據(jù)權利要求10所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述火花塞布置為朝向所述燃燒室ο
16.根據(jù)權利要求10所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第二腔圍繞所述突出部凹陷。
17.根據(jù)權利要求16所述的汽油直接噴射發(fā)動機，其中所述第二腔的遠端部分合并至 所述第一腔，從而在其間形成結合部分。
全文摘要
一種汽油直接噴射發(fā)動機，具有直接將燃料噴射到燃燒室當中的噴射器、火花塞、進氣門和排氣門，并且該汽油直接噴射發(fā)動機通過氣缸中活塞的往復運動而產(chǎn)生能量，所述汽油直接噴射發(fā)動機可以包括第一腔，所述第一腔形成在所述活塞的活塞頭上，以使得從所述噴射器噴射的燃料的至少部分流量返回至所述火花塞；突出部，所述突出部朝向所述排氣門從所述第一腔突出并偏移；以及第二腔，所述第二腔以比所述第一腔小的高度從所述突出部形成至所述排氣門。
文檔編號F02F3/24GK102086818SQ20101026236
公開日2011年6月8日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者張弼盛 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社