特别是用于机动车辆的具有两个混合区的可变压缩比内燃机和该车辆的喷射方法技术

可变压缩比直喷内燃机至少包括：汽缸(10)；汽缸盖(12)，其载有燃料喷射装置(14)，该燃料喷射装置喷洒单个燃料射流(36)片(34)形式的燃料；活塞(16)，其在该汽缸中滑动；以及燃烧腔室(32)，其一侧由活塞的上表面(42)限定，该活塞包括尖头(46)，该尖头朝向汽缸盖升起，并布置在凹碗(44)的中心。根据本发明专利技术，燃烧腔室包括喷入有燃料射流(36)的至少两个混合区(Z1、Z2)，其中一个区(Z1)用于最大压缩比(Tmax)，而另一个区(Z2)用于最小压缩比(Tmini)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】特别是用于机动车辆的具有两个混合区的可变压缩比内燃机和该车辆的喷射方法
本专利技术涉及一种特别是用于机动车辆的可变压缩比直喷内燃机，并且涉及该发动机的喷射方法。用于内燃机的燃烧系统必须满足相对地减少污染排放、增加扭矩和比功率以及降低燃烧噪音的要求，同时维持与耐久性容限标准兼容。为了满足该要求，可以根据功率要求来改变内燃机的压缩比。通常认为，发动机的压缩比是活塞位于下死点位置时燃烧腔室的容积与该活塞位于上死点位置时该腔室的容积之比，被称为死容积。许多设备允许改变活塞在汽缸中的空间位置。更具体而言，这些设备中的一些能够通过改变活塞位于上死点时的燃烧腔室的死容积而使发动机的压缩比变化。当活塞位于上死点时，就需要改变活塞相对于汽缸盖的最终位置。因此，对于最小压缩比(最大死体积)而言，活塞顶部与汽缸盖之间的距离大于相对于最大压缩比(最小死体积)时活塞顶部与汽缸盖之间的距离。然而，具有可变压缩比(VCR)的该发动机具有显著的缺点。
技术介绍
实际上，如法国专利申请FR-2,891,867较佳地描述那样，该类型的发动机通常包括：汽缸；活塞，其包括布置在凹碗中的尖头，并且在该汽缸中以往复直线运动的方式滑动；氧化剂用吸入装置；燃烧气体排出装置；用于改变活塞上死点位置的装置；以及喷射装置，其用于将燃料喷入该发动机的燃烧腔室。如该现有技术文献详细所述，燃料喷射装置包括喷射器，其具有两排叠置的喷射孔，允许燃料以一个或两个叠置燃料喷射流片的形式喷射。因此，对于高压缩比，燃料以单个射流片的方式喷射，而对于低压缩比，燃料以双喷射流片角度喷射。因此，该类型的发动机需要设计复杂的多燃料喷射流片喷射器，必须与用于操作一个和/或另一个燃料射流片的精密控制设备相关联。此外，通过改变活塞/汽缸盖距离而具有可变压缩比的该类型的发动机具有重大的几何缺陷。实际上，通过改变活塞/汽缸盖距离，喷射器的相对定位和燃料射流的相对定位相对于活塞碗发生改变。由于碗通常仅针对“固定的”几何条件、即活塞位于上死点时的固定位置进行优化，因此，腔室中的燃料分布和整个燃烧过程被深刻改变。因此，为了优化该可变压缩比发动机，必须重新定义活塞碗形状，该活塞碗形状可以对喷射器的相对位置完全不敏感，或者至少无论喷射器的位置如何，该活塞碗形状都是高效的。本专利技术旨在利用包括常规喷射器的发动机来克服这些缺点，该常规喷射器具有单个燃料射流片，无论用于发动机的压缩比如何，该燃料射流片都将燃料喷入燃烧腔室的混合区和燃烧区。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种可变压缩比直喷内燃机，至少包括：汽缸；汽缸盖，其载有燃料喷射装置，该燃料喷射装置喷洒单个燃料射流片形式的燃料；活塞，其在该汽缸中滑动；以及燃烧腔室，其一侧由活塞的上表面限定，该活塞包括尖头，该尖头朝向汽缸盖立起，并布置在凹碗的中心，其特征在于，燃烧腔室包括喷入有燃料射流的至少两个混合区，其中一个区用于最大压缩比，而另一个区用于最小压缩比。其中一个区可以与用于最小压缩比的另一个区相关联。混合区可以轴向布置成彼此叠放。可以通过径向突起分别限定出各混合区。混合区中的一个混合区可以包括连接到凸面的凹面以形成复曲面体下部。另一个混合区可以包括连接到凸面的凹面以形成屏障。发动机可以包括活塞，该活塞具有以下尺寸的碗：碗直径BD、颈部直径GD、下拐点直径ID1、上拐点直径ID2、尖头高度H、碗高度L、拐点直径ID1的高度L1、倾斜角度a3、环面的凹圆面半径R以及凹圆面的半径R2，并且碗的尺寸可以满足以下条件中的至少一个：●BD/L比大致介于1.3与1.8之间，●环面空气动力学和燃料射流上升流的GD/BD比大致介于0.9与0.95之间，●H/L比大致小于0.6且大致大于0.5，以使喷射器喷嘴与尖头之间的氧化剂容积最小化，●L/L1比大致介于1.15与1.7之间，●R2/R比大致介于0.25与1之间，●GD/ID比大致介于0.65与0.9之间，●a3大致介于50°与70°之间，●碗直径BD小于直径ID2。本专利技术还涉及一种可变压缩比直喷内燃机的燃料喷射方法，该可变压缩比直喷内燃机至少包括：汽缸；汽缸盖，其载有燃料喷射装置，该燃料喷射装置喷洒单个燃料射流片形式的燃料；活塞，其在该汽缸中滑动；以及燃烧腔室，其一侧由活塞的上表面限定，该活塞包括尖头，该尖头朝向汽缸盖立起，并布置在凹碗的中心，其特征在于，对于最大压缩比，燃料被喷入燃烧腔室的一个混合区，而对于最小压缩比，燃料被喷入所述燃烧腔室的另一个混合区。对于最小压缩比，燃料可以被喷入两个混合区。附图简述参照附图，通过阅读以非限制性示例给出的下文描述，本专利技术的其它特征和优点将变得清楚，其中：-图1示出了处于一种压缩比构造下的、本专利技术的可变压缩比内燃机，-图2是图1所示发动机的另一压缩比构造视图，-图3是图1和图2的碗轮廓的局部放大图。具体实施方式图1和图2以非限制性示例示出了具有可变压缩比和燃料直喷的内燃机。该发动机较佳地是使用柴油型燃料的压燃式发动机。当然，可以使用具有允许包括直喷系统的压燃型发动机运转的物理化学特性的任何其它燃料，例如煤油。该发动机至少包括：汽缸10；汽缸盖12，其在上部封闭汽缸；燃料喷射装置14，其由汽缸盖承载；以及活塞16，其具有轴线XX，并且在汽缸中以往复直线运动的方式滑动。该发动机还包括：燃烧气体排出装置18，其具有至少一个排出管20，该排出管20的开口可以通过诸如排气阀22之类的任何装置进行控制；以及氧化剂用吸入装置24，其具有至少一个吸入管26，该吸入管26的开口可以通过诸如进气阀28之类的任何装置进行控制。氧化剂可理解为环境压力下的空气或增压空气、或者空气(增压或非增压)和燃烧气体的混合物。喷射装置包括燃料喷射器30，优选沿着活塞的轴线XX布置，该燃料喷射器30的喷嘴包括多个孔，燃料通过该孔喷洒并朝发动机的燃烧腔室32的方向喷射。喷射的燃料来自该喷射器形成喷射流片角度A1的单个燃料喷射流片34，在所示示例中，其总轴线与活塞的轴线XX合并。熹喷射流片角度可理解为源自喷射器的射流锥所形成的顶角，其假想周壁穿过燃料射流36的所有轴线38。燃烧腔室32由与活塞相对的汽缸盖40内表面、汽缸10的圆形内壁41以及活塞16的上表面42限定。活塞的该上表面包括凹碗44，其轴线此处与汽缸的轴线合并，其凹腔朝向汽缸盖并且容纳大致布置在碗中心的尖头46，该尖头46朝向汽缸盖12升起，同时优选与燃料喷射片的轴线同轴。如较佳地如图所示，通常为截头状的尖头46包括优选为圆形的顶部48，其随着从轴线XX朝向活塞外侧对称地移动而以大致直线的倾斜面50向下延伸到碗的底部52。在图示的示例中，该碗的底部呈圆形，其具有：被称为内圆面的圆弧形凹圆面54，该凹圆面54连接到倾斜侧翼的底部；以及被称为外圆面的另一个圆弧形凹圆面56，该凹圆面56在一端处连接到内圆面的下端，在其另一端处连接到侧壁58，此处，该侧壁58在轴线XX方向上大致呈圆形，从而形成朝向尖头的径向突起59。因此，两个圆形表面54、56限定出复曲面体60(或环面)的下部，该复曲面体60在上部由突起59限定。圆形侧壁58仍随着远离轴线XX移动而以凹圆面62延伸，该凹圆面62以通向平面66的外凸面64延伸，该平面66向上延伸到汽缸的壁41附近。因此，表面62、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变压缩比直喷内燃机，至少包括：汽缸(10)；汽缸盖(12)，所述汽缸盖载有燃料喷射装置(14)，所述燃料喷射装置喷洒燃料喷射流(36)片(34)形式的燃料；活塞(16)，所述活塞在所述汽缸中滑动；以及燃烧腔室(32)，所述燃烧腔室一侧由所述活塞的上表面(42)限定，所述活塞包括尖头(46)，所述尖头朝向所述汽缸盖升起，并布置在凹碗(44)的中心，其特征在于，所述燃烧腔室包括喷入有燃料射流(36)的至少两个混合区(Z1、Z2)，其中一个区(Z1)用于最大压缩比(Tmax)，而另一个区(Z2)用于最小压缩比(Tmini)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.26 FR 16505921.一种可变压缩比直喷内燃机，至少包括：汽缸(10)；汽缸盖(12)，所述汽缸盖载有燃料喷射装置(14)，所述燃料喷射装置喷洒燃料喷射流(36)片(34)形式的燃料；活塞(16)，所述活塞在所述汽缸中滑动；以及燃烧腔室(32)，所述燃烧腔室一侧由所述活塞的上表面(42)限定，所述活塞包括尖头(46)，所述尖头朝向所述汽缸盖升起，并布置在凹碗(44)的中心，其特征在于，所述燃烧腔室包括喷入有燃料射流(36)的至少两个混合区(Z1、Z2)，其中一个区(Z1)用于最大压缩比(Tmax)，而另一个区(Z2)用于最小压缩比(Tmini)。2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，其中一个区(Z1)与用于最小压缩比(Tmini)的另一个区(Z2)相关联。3.如权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，混合区(Z1、Z2)轴向布置成彼此叠放。4.如权利要求3所述的内燃机，其特征在于，通过径向突起(59)分别限定出各混合区(Z1、Z2)。5.如前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，所述混合区中的一个混合区(Z1)包括连接到凸面(56)的凹面(54)以形成复曲面体(60)下部。6.如前述权利要求中任一项所述的内燃机，其特征在于，另一个混合区(Z2)包括连接到凸面(64)的凹面(62)以形成屏障(67)。7.如前述权利要求中任一项所述的发动机，其中，所述碗具有碗直径BD、颈部直径GD、...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·德波拉，JM·扎卡迪，P·德吉尔，S·切维拉德，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR