用于对置活塞发动机的燃烧室构造制造技术

一种用于对置活塞发动机的燃烧室，该燃烧室包括在这些活塞的相对端部表面的圆周外围区域之间被限定的挤气区，由在这些端部表面中的一个或更多个凹钵限定的腔体，以及径向延伸通过该挤气区进入该腔体的至少一个喷射口。该腔体具有横截面形状，该形状对从该挤气区进入该腔体的气流施加滚转运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本领域是用于内燃发动机的燃烧室。具体地，本领域包括用于多种对置活塞发动机的构造，在这些对置活塞发动机中，燃烧室被限定在多个活塞的端部表面之间，这些活塞被相对布置在装有汽门的汽缸的孔内。更具体地，本领域包括带有燃烧室构造的对置活塞发动机，其在允许进入汽缸的充气内在这些活塞端部表面之间产生滚转运动。
技术介绍
按照图1，对置发动机包括至少一个汽缸10，其带有孔12并且其中机械加工成或形成有纵向地布置的进气和排气口 14和16。一个或更多个燃料喷射器17被固定在多个喷射口内(喷射器被定位在喷射口)，这些喷射口通过该汽缸的侧表面开口。根据现有的技术两个活塞20、22被布置在孔12内，它们的端部表面20e、22e互相相对。为方便起见，由于更接近进气口 14，活塞20被称作“进气”活塞。类似地，活塞22被称作“排气”活塞，由于 它更接近排气口 16。带有一个或更多个装有汽门的汽缸(汽缸带有在其内形成的一个或更多进气和排气口)的操作，比如汽缸10的操作彻底被理解。就此而言，响应燃烧，这些对置活塞从各自的上止点(TDC)位置移开，这些上止点是对置活塞在汽缸10内处于其最内部位置的地方。当从上止点TDC移开后，这些活塞保持其相关联的气门闭合直到它们接近各自的下止点(BDC)位置，这些下止点位置是活塞在汽缸内处于其最外部位置的地方。这些活塞可以协调地移动以便进气和排气口 14、16—致地打开和关闭。可替代地，一个活塞可以协调地引导另一个，在这种情况下进气和排气口具有不同的打开和关闭时间。在许多对置活塞构造中，相位偏移被引入到活塞移动中。如图I所示，例如，排气活塞引导进气活塞并且相位偏移引起这些活塞围绕它们的下止点BDC位置顺序移动，其中当排气活塞22移动经过下止点时，排气口 16打开，同时进气口 14仍然关闭，以便燃烧气体开始从排气口 16流出。当这些活塞继续彼此远离地移动时，进气活塞20移动经过下止点BDC，引起进气口 14打开同时排气口 16仍然打开。增压空气的进气通过打开的进气口 14被强制充入汽缸10，驱动排气通过排气口 16排出该汽缸。如图I可见，在这些活塞的进一步移动后，排气口 16先于进气口 14关闭，而进气活塞20继续移动远离下止点BDC。典型地，当新鲜空气的充气通过进气口 14的倾斜开口时，新鲜空气的充气是涡流的。参考图1，该涡流运动(或简单地，“涡流”)30是增压空气的大体螺旋移动，该增压空气围绕汽缸的纵向轴线旋转并且通过汽缸10的孔纵向地移动。按照图2，当活塞20、22继续向上止点TDC移动时，进气口 14被关闭并且保持在该汽缸内的涡流的增压空气在端部表面20e和22e之间被压缩。当这些活塞在汽缸孔内靠近它们各自的上止点TDC位置时，燃料40被喷射进入压缩的增压空气30中，在这些活塞的端部表面20e、22e之间。随着喷射继续，当活塞20和22移动通过它们各自的上止点TDC位置时，空气和燃料的涡流混合物在燃烧室32内被逐渐增加压缩，该燃烧室32被限定在端部表面20e和22e之间。当混合物达到点火温度，该燃料在燃烧室内点火，驱动这些活塞朝向它们各自的下止点BDC位置分离。当燃料喷射开始时，湍流是增压空气运动的令人希望的特征。与另外发生的方式相比，湍流激励增压空气与燃料的混合物更完整并且更均匀地点火。进气口开口和对置发动机的汽缸的几何形状提供了非常有效的平台，用于产生增压空气的强大涡流运动，该涡流运动促使排气排出(净化)以及去除增压空气湍流。但是，由涡流支配的增压空气运动能够在燃烧期间产生不希望的效果。例如，在由平坦的活塞端部表面之间限定的圆柱体燃烧室中的燃烧期间，涡流推动火焰朝向汽缸孔，引起热散失到(相对)更冷的汽缸壁上。涡流的更高速度矢量出现在汽缸壁附近，这提供了热散失的最差情况高温气体具有传递热量到该汽缸壁并且降低该发动机的热效率的速度。活塞端部表面的外周也接收相对高的热负载，这导致当润滑油在高发动机温度下分解时，形成保留在活塞/汽缸界面内的固态油焦残留。相应地，在这种对置发动机内，希望当喷射开始时保持增压空气湍流，同时缓和由涡流产生的不希望效果。在某些对置活塞燃烧室构造中，湍流由挤流产生，该挤流从燃烧室的外周在汽缸的径向方向流向汽缸的轴线。挤流由压缩空气的运动产生，该压缩空气从在活塞端部表面的这些外周的相对高压区域移动到由在至少一个活塞端部表面内形成的凹钵生成的低压区域。挤流促进在燃烧室内的增压空气湍流。例如，美国专利6，170，443披露了带有一对 对置活塞的汽缸，这些活塞具有互补的端部表面构造。圆形的凹陷在一个端部表面内形成，该凹陷关于它的活塞的轴线是对称的并且在它的中心上升到一个点。对置端部表面的外周具有凸形，在该凸形的中心形成半环面(半环形)的沟槽。当这些活塞接近上止点TDC时，它们限定大体上环形的燃烧室，该燃烧室的中心在汽缸的纵向轴线上。该燃烧室由圆周的挤压带围绕，该挤压带被限定在凹面形状和凸面形状之间。当这些活塞接近上止点TDC时，该挤压带生成进入环形沟槽的方向朝内的挤流并且创建出“接近上止点的高强度涡流”。见‘443专利的19栏的第25-27行。燃料在孔的径向方向被喷射进入到环形的燃烧室。增加在燃烧室内的增压空气的湍流就提高了空气/燃料混合的效率。由涡流或者挤流支配增压空气运动确实实现一定程度的湍流。然而，当喷射开始时希望创建增压空气运动的额外元素，以便产生增压空气的甚至更多湍流，以获得比单独用涡流或挤流更好的空气/燃料混合。
技术实现思路
关于上述目标完成的本专利技术的一个方面是使活塞端部表面限定燃烧室，该燃烧室创建除了涡流和挤流之外的增压空气运动分量。关于上述目标完成的本专利技术的另一个方面是使活塞端部表面限定燃烧室，该燃烧室与涡流和挤流相互作用以在该燃烧室内产生增压空气运动内一个或更多滚转分量。优选地，滚转运动是增压空气的旋转移动，该移动横断纵向轴线并且循环穿过汽缸的该纵向轴线。优选地，该滚转运动是增压空气围绕汽缸孔的直径循环的一种循环。在一个优选的构造中，燃烧室被限定在对置端部表面之间，燃烧室接壤挤气区，该挤气区限定至少一个挤流通路，该挤流通路相对于汽缸孔偏移。优选地，该燃烧室由在至少一个活塞端部表面内形成的凹钵限定。在一些实例中，该凹钵是蛤壳形状的。在其他实例中，该凹钵具有细长的锥形柱体形状。在一些方面，该凹钵具有细长的椭圆形形状。在另一个优选的构造中，燃烧室由在上止点TDC的对置活塞的端部表面限定，其中一个活塞端部表面具有中心在该活塞的纵向轴线上的圆周区域，以及在该圆周区域内的凹钵，并且另一活塞端部表面是平坦的。优选地，燃烧室是蛤壳形的。在另一个优选的构造中，燃烧室被限定在对置活塞的端部表面之间，其中每个活塞端部表面具有中心在该活塞的纵向轴线上的圆周区域，以及在该圆周区域内的凹钵，该凹钵限定了凹表面，该凹表面带有从包含圆周接触区域的平面朝向活塞的内部向内弯曲的第一部分，以及穿过包含圆周接触区域的该平面从该活塞的内部向外弯曲的第二部分。优选地，该燃烧室具有细长的椭圆形形状。仍然在另一个优选的构造中，提供一种用于操作内燃发动机的方法，该内燃发动机包括至少一个带有纵向分离的排气和进气口的汽缸，以及一对对置布置的活塞，其用于在该汽缸的孔内的往复运动，该方法通过以下步骤操作内燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.27 US 61/343,308;2010.05.18 US 61/395,845;1.一种用于内燃发动机的燃烧室结构，该燃烧室结构包括带有纵向分离的排气口和进气口的至少一个汽缸以及一对彼此相对布置在该汽缸的孔内的活塞，其中该燃烧室结构包括限定在这些活塞的相对端部表面的外周区域之间的挤气区、限定在这些端部表面之间的细长腔体、以及通过所述挤气区延伸进入到该腔体的至少一个喷射口。2.如权利要求I所述的燃烧室结构，其中该腔体被限定在第一端部表面内的凹钵与该第二端部表面的平面之间。3.如权利要求2所述的燃烧室结构，其中该凹钵具有蛤壳形状。4.如权利要求I所述的燃烧室结构，其中该腔体被限定在第一端部表面内的凹钵和该第二端部表面内的凹钵之间。5.如权利要求4所述的燃烧室结构，其中每个活塞的凹钵是限定凹表面的凹钵，具有从所述端部表面朝向该活塞的内部向内弯曲的第一部分以及从所述端部表面向外凸伸的第二部分。6.如权利要求5所述的燃烧室结构，其中所述腔体具有大体上伸长的椭圆形形状。7.如权利要求I所述的燃烧室结构，其中所述至少一个喷射口大体上径向地延伸穿过所述挤气区。8.一种内燃发动机，该发动机包括带有纵向分离的排气口和进气口的至少一个汽缸以及一对彼此相对布置在该汽缸的孔内的活塞，其中燃烧室结构被限定在这些活塞的相对端部表面之间，并且这些活塞中的至少一个的端部表面具有圆周区域，该圆周区域限定该端部表面的外围并且该端部表面具有在该外围内的凹钵，该凹钵限定凹表面，具有从包含圆周接触区域的平面朝向该活塞的内部向内弯曲的第一部分和从该活塞的内部穿过包含圆周接触区域的所述平面向外弯曲的第二部分。9.如权利要求8所述的内燃发动机，其中每个凹钵具有大体上半椭圆形的形状。10.如权利要求8所述的内燃发动机，其中相对的活塞被定向在所述孔内，从而使得当这些活塞靠近在所述孔内的各自上止点(TDC)位置时，具有细长椭圆形形状的燃烧室被限定在所述凹钵之间。11.如权利要求10所述的内燃发动机，其中在所述汽缸内在所述燃烧室的主轴线上的位置提供至少一个喷射口。12.如权利要求8所述的内燃发动机，其中相对的活塞被定向在所述孔内，以便使得当这些活塞靠近各自的上止点(TDC)位置时，具有细长的锥形柱体形状的燃烧室被限定在所述凹钵之间并且至少一个喷射口被提供在所述汽缸内并且位于横向于所述燃烧室的主轴线的直线上。13.如权利要求12所述的内燃发动机，其中所述喷射口被提供在所述汽缸内大体垂直于所述燃烧室的主轴线的直线上。14.如权利要求8所述的内燃发动机，其中每个端部表面进一步包括在所述外周内的凸表面，所述凸表面从包含圆周接触区域的所述平面向外弯曲，并且所述凸表面与所述凹表面的所述第二部分相接以形成脊。15.如权利要求14所述的内燃发动机，其中相对的活塞被定向在所述孔内，以便使当这些活塞在所述孔内靠近各自的上止点位置时，每个活塞端部表面的所述凸表面与另一个活塞的凹表面的第二部分限定挤气区。16.如权利要求15所述的内燃发动机，其中在每个挤气区内的相对凹表面和凸表面部分引起朝向腔体流动的挤流，当所述活塞在所述孔内靠近各自的上止点位置时，所述腔体被限定在所述凹钵之间。17.如权利要求16所述的内燃发动机，其中在所述汽缸中在所述腔体的主轴线上的位置提供至少一个喷射口。18.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·B·富卡，F·G·勒东，H·申，M·H·瓦尔，B·M·伦斯基，
申请(专利权)人：阿凯提兹动力公司，
类型：
国别省市：