[发明专利]预燃室点火系统

说明书

本申请涉及预燃室点火系统并提供用于吹扫预燃室的方法和系统。在一个示例中，提供具有燃烧室和预燃室的系统，该燃烧室由耦接到汽缸体的汽缸盖形成，该预燃室与该燃烧室流体连通。该系统还被提供有耦接到预燃室并被构造成使吹扫空气流入预燃室中的吹扫口以及设置在燃烧室中的活塞，其中通过操作吹扫泵来驱动吹扫空气流。

技术领域

本说明书总体涉及预燃室(pre-chamber)点火系统和用于操作此类系统的方法。

背景技术

在过去，发动机已经利用预燃室燃烧来提高燃烧效率并且相应地减少排放。预燃室燃烧系统通常包含主燃烧室上方的辅助预燃室，并具有耦接到该辅助预燃室的点火装置和燃料喷射器。在这样的系统中，燃烧按以下顺序展开；(i)少量的燃料被直接喷射到预燃室中，(ii)向预燃室中的空气/燃料混合物提供火花；以及(iii)热气体射入主燃烧室中以点燃设置其中的充气。当与不采用预燃室方案的发动机相比时，以这种方式将被点燃的气体射入主燃烧室中将使热气体射流能够更深地渗透到主燃烧室中，导致更均匀分布的点火。

由Attard在US 2012/0103302中示出的一种示例方案包括具有点火总成(assembly)的系统，该点火总成具有预燃室、燃料喷射器以及安装在主燃烧室上方的汽缸盖内的火花塞。Attard的预燃室点火系统在燃料稀薄的工况下实现快速燃烧。然而，本发明人已经认识到Attard系统和其他预燃室总成的若干潜在缺点。例如，残余的已燃烧气体可能滞留在预燃室中，从而在随后的燃烧循环中稀释空气/燃料混合物。结果，燃烧效率降低并且排放物随之增加。此外，喷射到预燃室中的补充燃料可能不会提高在化学计量工况期间的可燃性或燃烧速度。因此，Attard的系统可能只实现在发动机操作的有限窗口期间的效率收益。本发明人也认识到，如果排气再循环(EGR)被应用于Attard系统或其他预燃室燃烧系统中，可能出现进一步的问题。例如，使EGR流入主燃烧室中可能加剧预燃室稀释的问题，这限制了预燃室点火系统的适用性，该预燃室点火系统的适用性用于将发动机的容限扩大到EGR(内部的或外部的)的高速率。用惰性已燃烧气体、外部的EGR或内部的残余物进行稀释将有利于发动机的效率，并且可能受到可燃性和燃烧速度的限制。如果在预燃室点火系统的预燃室中能够实现稳健的(robust)点火，则其将加速主燃烧室中的燃烧速度并且提高发动机稀释容限和发动机效率。已经做出经由空气辅助喷射器来吹扫预燃室的尝试。然而，在过去使用次级燃烧室空气喷射器的系统需要复杂的控制、硬件和机械总成来实现，从而增加了发动机的成本和复杂性。

发明内容

本发明人已经认识到上述问题，并且面对这些挑战在一个示例中提供了一种系统来解决这些问题。该系统包含由耦接到汽缸体的汽缸盖形成的燃烧室和与燃烧室流体连通的预燃室。该系统还包含耦接到预燃室并被构造成使吹扫空气流到预燃室中的吹扫口以及设置在燃烧室中的活塞，其中通过操作吹扫泵来驱动吹扫空气流。以此方式，能够将新鲜的空气导入预燃室中，以经由吹扫泵操作来清扫残余气体室。吹扫来自预燃室燃烧的残余排气使得能够提高燃烧效率并减少排放物。具体地，预燃室的吹扫使得能够在残余工况下(例如在EGR操作期间以及当内燃室残余发生时)提高燃烧速度并改善燃烧稳定性。

作为一个示例，在该系统中，吹扫泵可以是正排量泵，其包含附连到进气门杆的柱塞，吹扫气流由该柱塞的往复运动产生。以此方式，进气门的运动能够被用来驱动用于预燃室吹扫气流的排量泵。因此，如果期望，该系统能够有效地吹扫预燃室，而不需要额外的复杂且笨重的吹扫部件、控制件等。此外，使用进气门的移动来驱动吹扫操作将使得能够以期望的时间间隔(例如，在进气冲程期间)传输吹扫气流，从而避免不合时机的吹扫事件。

应理解的是，提供以上发明内容来以简化形式介绍在具体实施方式中将进一步被描述的概念的选择。这不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围通过随附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上文提及的或在本公开的任意部分中提及的任意缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包含预燃室点火系统的内燃发动机的示意图。