[发明专利]具有多级气缸盖的多级燃烧室

说明书

本发明涉及具有多级气缸盖的多级燃烧室。提供用于包括气缸盖和活塞的内燃发动机的燃烧系统。在一个示例中，燃烧系统可包括具有相对于第一气缸表面成角度的第二气缸表面的气缸盖，耦接到第一气缸表面的进气端口，耦接到第二气缸表面的排气端口，以及具有平行于第一气缸表面的第一活塞表面和平行于第二气缸表面的第二活塞表面的活塞。

技术领域

本说明书整体涉及包括气缸盖和活塞的燃烧系统。

背景技术

内燃发动机可包括多个气缸，多个气缸中的每个气缸可包括设置在那里的活塞。多个气缸中的每个气缸可被气缸盖盖住以形成多个燃烧室。在一个实施例中，内燃发动机可被配置成通过直接喷射接收燃料。换句话说，多个燃烧室可经由多个燃料喷射器接收燃料(例如汽油)，其中多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器被设置在单独的燃烧室内。具有设置在每个进气端口内的单独的进气门的一个或多个进气端口可耦接到每个燃烧室，以便向每个燃烧室供应可燃气体(例如空气)。喷射的燃料和空气可在每个燃烧室内混合并燃烧。然后，由燃烧产生的气体可经由耦接到每个燃烧室的一个或多个排气端口离开每个燃烧室，其中单独的排气门设置在每个排气端口内。

包括如上所述被配置成用于直接喷射的内燃发动机的车辆经常经受由于经由排气端口离开燃烧室的未燃烧燃料引起的碳氢化合物排放。未燃烧燃料可包括由于燃料喷射器布置、火花塞布置、不适当的空气/燃料比等积聚在每个燃烧室和/或活塞的表面上的燃料。

解决减少来自发动机的碳氢化合物排放的尝试包括配置每个活塞和燃烧室，以减少在燃烧室和/或活塞的表面上的燃料积聚的量。Kanda等人在美国专利No.6,257,199中示出一个示例方法。其中，公开了一种直接燃料喷射型火花点火内燃发动机，其包括在活塞的顶表面中形成的腔体。燃料通过燃料喷射器喷射到腔体中，然后通过由腔体形成的多个壁将燃料引向火花塞。Akimoto等人在美国专利No.5,960,767中示出了另一个示例方法。其中，公开了一种缸内直接燃料喷射火花点火发动机的燃烧室，其中燃烧室的顶表面包括进气侧表面和排气侧表面。燃烧室附加包括具有在活塞的顶表面内形成的腔体的活塞，以便反射经由燃料喷射器喷射到燃烧室中的燃料喷雾。

但是，本文的发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，朝向活塞的腔体喷射的燃料可增加与活塞的表面接触的燃料的量。这可导致活塞表面上的燃料积聚增加，这可增加由于燃料的不完全燃烧引起的来自发动机的碳氢化合物排放的量。作为另一个示例，由于在压缩冲程期间燃烧室的容积减小，在发动机的压缩冲程结束期间(例如，当活塞朝向燃烧室的顶表面平移时)喷射到燃烧室中的燃料可具有在燃烧室和/活塞的表面上积聚的增加的可能性。换句话说，当活塞接近其最高位置(例如，最接近发动机的气缸盖的位置)时，燃烧室的容积减小，并且燃料喷射距离可减小。这可由于燃料和进气的减少的混合而导致不完全燃烧。

发明内容

在一个示例中，上述问题可由一种系统来解决，该系统包括：气缸盖，其包括耦接到进气端口的第一气缸表面和耦接到排气端口的第二气缸表面，第二表面相对于第一表面成角度；以及活塞，其包括与第一气缸表面平行并竖直地成一直线布置的第一活塞表面，以及与第二气缸表面平行并竖直地成一直线布置的第二活塞表面。作为一个示例，气缸盖可包括平行于第一气缸表面并且在第一气缸表面上方的第三气缸表面，并且第三气缸表面可与燃料喷射器耦接。燃料喷射器可被布置成以相对于第三气缸表面的角度并且朝向燃烧室的第一侧面喷射燃料。燃料喷射器可另外被配置成在发动机的压缩冲程开始或进气冲程结束期间喷射燃料。通过以这种方式配置气缸盖和活塞，可增加喷射到燃烧室中的燃料的路径。较长的燃料路径可增加燃料与进气的混合的量，这可减少沉积在燃烧室的表面上的燃料的量，并且可增加燃烧室内的燃料燃烧的量。以这种方式，可减少碳氢化合物排放并且可增加发动机的燃料效率。

应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式引入在详细描述中进一步描述的一些概念。并不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。

附图说明