[发明专利]促进滚流的燃烧室

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年7月15日提交的美国临时专利申请61/508,151以及2011年8月14提交的美国临时专利申请61/523,360的优先权。

技术领域

本发明涉及内燃机中的燃烧室形状和喷射器取向。

背景技术

来自内燃机的热效率和发动机排放物由许多因素确定，这些因素例如包括燃烧室形状、燃料喷射喷嘴、燃料喷射压力。在典型的柴油发动机燃烧室中已经了解许多并研究了许多。但是，在非常规发动机中，不太知道燃烧室形状和燃料喷射特征如何可以提供希望的性能。

这种非常规发动机(对置活塞、对置缸(OPPC)发动机10)在图1中立体地表示。进气活塞12和排气活塞14在第一和第二缸(为了有助于观察活塞而未示出缸)内往复运动。进气活塞12’和排气活塞14经由推杆16联接到曲轴20的轴颈(未示出)。进气活塞12和排气活塞14’经由拉杆18联接到曲轴20的两个轴颈(未示出)。图1的发动机具有形成在进气活塞12(或12’)的活塞顶部22和排气活塞14(或14’)的活塞顶部24以及缸壁(未示出)之间的两个燃烧室。两个缸内的活塞表示在图1的中间位置。在活塞彼此接近时开始燃烧。图1中的活塞顶部22和24不能针对希望的性能来优化。活塞顶部24具有位于周边处的升高区域和位于腔室中间的平碗部。为了实现希望的压缩比，规定活塞碗部内所含容积。活塞顶部24具有本领域普通技术人员公知为挤压部的升高区域。挤压区域的伸出部分是活塞顶部24的伸出区域的小部分，而碗部是伸出部分的较大部分。由于碗部所占据的大区域，碗部的深度受到限制。这种浅碗部允许容纳来自喷射器且进入燃烧室的燃料射流的空间小，而不显著影响活塞顶部表面。

发明内容

公开一种引起滚流的燃烧室。燃烧室包括缸壁；进气活塞，布置在所述缸壁内；排气活塞，布置在所述缸壁内；以及第一燃料喷射器，布置在穿过所述缸壁的开口内。所述活塞能够在缸壁内往复运动。在所述活塞的顶部最接近时，定位在活塞顶部之间的燃烧室形成第一和第二区域：第一区域是邻近所述喷射器的大致锥体，所述锥体的末端更加靠近所述第一喷射器，且所述锥体的基部远离所述第一喷射器，而所述第二区域是大致半球，所述半球的平表面大致与所述锥体的基部重合。活塞被构造成在上部位置和下部位置之间往复运动，并且锥体在第一喷射器的末端和半球之间提供视线开口。沿着所述缸的中心轴线截取的所述活塞的横截面示出燃烧室的半球区域的每侧上的两个活塞的顶部倾斜，使得在活塞最接近时，存在于两个活塞顶部之间的薄条带大致与半球的周边相切，所述横截面朝着所述燃烧室的半球转动90度而不与喷射器交叉。在活塞彼此接近时，两个活塞之间的气体被挤压到锥体和半球区域内，从而引起涡流。涡流是滚流，滚流的转动轴线大致垂直于缸壁的中心轴线。与锥体的基部重合的活塞的横截面示出半球的每侧上的两个活塞的顶部倾斜，使得在活塞最接近时，存在于两个活塞顶部之间的薄条带大致与半球的周边相切。

一些实施方式包括布置在穿过缸壁的第二开口内的第二燃料喷射器。第二燃料喷射器相对于第一喷射器相对布置。在活塞顶部最接近时，定位在活塞顶部之间的燃烧室还形成第三和第四区域：所述第三区域是邻近所述第二喷射器的大致锥体，所述锥体的末端更加靠近所述第二喷射器，并且所述锥体的基部远离所述第二喷射器，并且所述第四区域是大致的半球，所述第四区域的半球的平表面与所述第三区域的锥体的基部重合。所述第四区域的半球和所述第二区域的半球不重叠。与所述第一区域的锥体的基部重合的所述活塞的横截面示出所述第二区域的半球的每侧上的两个活塞的顶部倾斜，使得在所述活塞最接近时，存在于两个活塞顶部之间的薄条带大致与所述第二区域的半球的周边相切，并且与所述第三区域的锥体的基部重合的所述活塞的横截面示出所述第四区域的半球的每侧上的两个活塞的顶部倾斜，使得在所述活塞最接近时，存在于两个活塞顶部之间的薄条带大致与所述第四区域的半球的周边相切。在所述活塞彼此接近时，所述两个活塞之间的被挤压到所述第二区域的半球区域内的气体在第一方向上产生滚流。在所述活塞彼此接近时，所述两个活塞之间的被挤压到所述第四区域的半球区域内的气体也大致在所述第一方向上产生滚流。在替代实施方式中，在所述活塞彼此接近时，所述两个活塞之间的被挤压到所述第四区域的半球区域内的气体在具有与所述第一方向相反方向的方向上产生滚流。