双预燃室燃烧系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及一种用于发动机的燃烧系统。具体而言，公开了便于稀薄空气一燃料混合物的使用的双预燃室燃烧系统。
【背景技术】
[0002]发动机内的内部燃烧的一个副产品为氮氧化物(NOx)气体的形成。当氮气(N2)在与燃烧过程相关联的高温下与氧气(02)结合时，形成这些类型的气体，从而形成NOx气体，诸如一氧化氮(N0)和二氧化氮(N02)。当释放到大气中时，这些气体可具有多种不利环境的影响。例如，酸雨、烟雾、臭氧层损耗、和其他不利环境影响已被归因于NOx气体到大气中的释放。
[0003]减少内燃机中的NOx气体产物的一个方式是通过使用充分稀薄空气-燃料混合物。具体而言，稀薄空气-燃料混合物中增加的空气量具有降低发动机的内部燃烧温度的效果，从而降低NOx气体的形成。然而，使用稀薄空气-燃料混合物不是没有挑战。例如，在传统的内燃机中运行过于稀薄的空气-燃料混合物可造成发动机损坏及“爆震”，及其他问题。
[0004]已经作出一些尝试来通过对发动机进行某些修改支持在内燃机中使用稀薄和超稀薄的空气-燃料混合物。一个这样的方法是在汽油直喷式(GDI)发动机中使用分层充气。例如，GDI壁面引导设计典型地使用活塞上专门的轮廓来向位于中央的火花塞引导从侧喷射器喷射的燃料。在其他情况下，已经使用间接喷射设计，在间接喷射设计中燃料喷射器和火花塞都位于预燃室中，从而允许燃烧在预燃室中开始并传播到主燃烧室。然而，这种方法需要复杂的设计并且可仅具有对燃料经济性的边际效应。
[0005]为了解决现有技术中的问题，需要开发能够减少NOx气体排放并且提高燃料经济性的简化燃烧系统。
[0006]公开于该发明【背景技术】部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种用于提供发动机内的燃烧的系统和方法。具体而言，本文中公开了将沿着气缸内孔的中心轴线喷射的燃料朝向沿着气缸内孔的圆周布置的预燃室重新定向的技术。
[0008]在一个实施例中，公开了用于发动机的燃烧系统。该系统包括气缸体，其中气缸体限定气缸内孔和沿着气缸内孔的圆周布置的相对的预燃室。该系统还包括燃料喷射器，燃料喷射器离气缸内孔的圆周等距的布置并且沿着垂直于气缸内孔的直径的方向喷射燃料。该系统进一步包括位于预燃室内的火花塞，该火花塞点火来自燃料喷射器的燃料的至少一部分以将点火火焰引导到气缸内孔中。
[0009]根据一些方面，燃烧系统的预燃室可包括将所述点火火焰引导到所述气缸内孔中的多个孔。在一个方面中，所述孔每个直径为大约一毫米。在另一方面中，来自特定预燃室的点火火焰可间隔15度或15度以上。在又一方面中，所述燃烧系统的气缸体可限定至少部分地围绕气缸内孔的冷却剂套。在再一方面中，所述燃烧系统可包括活塞，所述活塞位于气缸内孔中并且向预燃室引导来自燃料喷射器的燃料。在一些情况下，所述预燃室可沿着所述气缸内孔的圆周位于对应于活塞的上死点位置的位置处。
[0010]在另一实施例中，公开了一种方法，其中通过位于发动机的气缸内孔中央的燃料喷射器向位于气缸内孔中的活塞的冠部喷射燃料的喷射。在沿着所述气缸内孔的圆周布置的相对的预燃室处接收燃料的喷射的至少一部分。在预燃室中也对该部分的燃料的喷射进行点火以将点火火焰引导到气缸内孔中。
[0011]在一个方面中，可在压缩冲程期间喷射燃料的喷射，在压缩冲程中活塞在气缸内孔中向上死点位置移动。在另一方面中，还可使用活塞的冠部向预燃室引导燃料的喷射。在又一方面中，当活塞接近上死点位置时可使用活塞的冠部来迫使燃料的喷射进入预燃室。在再一方面中，所述燃料的喷射可以是燃料的第二喷射，所述方法进一步包括:在进气冲程期间喷射燃料的第一喷射，在进气冲程中活塞在气缸内孔中远离燃料喷射器移动。在一个方面中，所述进气冲程可在压缩冲程之前发生。在又一方面中，从特定预燃室引导的点火火焰间隔至少15度。在一些方面中，使用来自预燃室的点火火焰来点火气缸内孔中的燃料的第一喷射的至少一部分。在又一方面中，该方法还可包括利用至少部分地围绕气缸内孔的冷却套来向气缸内孔提供冷却。
[0012]在另一实施例中，公开了用于发动机的燃烧系统。所述系统包括用于将燃料喷射到发动机的气缸内孔中的装置；所述系统还可包括用于接收喷射的燃料的至少一部分的装置。所述系统进一步包括用于点火所接收部分的燃料以将点火火焰引导到气缸内孔中的装置。
[0013]在一些方面中，所述燃烧系统还可包括用于向接收装置引导喷射的燃料的装置、用于将空气与喷射的燃料混合的装置、或用于冷却气缸内孔的装置。
[0014]有利地，本文所描述的系统和方法提供允许在燃烧期间使用稀薄空气一燃料混合物的预燃室的使用。
【附图说明】
[0015]以下将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以例示的方式给出，因而对本发明是非限定性的，并且在这些附图中:
[0016]图1为双预燃室燃烧系统的示例侧视图；
[0017]图2为具有双预燃室的气缸体的示例俯视图；
[0018]图3A-3C示出了在进气冲程期间的图1的系统的示例；
[0019]图4A-4C示出了在压缩冲程期间的图1的系统的示例；
[0020]图5A-5C示出了在压缩冲程期间当活塞接近上死点时图1的系统的示例；以及
[0021]图6A-6C示出了在点火功率事件期间的图1的系统的示例。
[0022]应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的包括例如具体尺寸、方向、位置和外形的具体设计特征将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0023]在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
【具体实施方式】
[0024]在下文中，将描述本公开以便容易地被本领域技术人员实现。
[0025]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0026]此外，应当理解，一些方法可由至少一个控制器执行。术语控制器指的是包括存储器和处理器的硬件设备，该处理器被配置成执行应当被解释为其算法结构的一个或多个步骤。存储器被配置成存储算法步骤，并且处理器专门配置成执行所述算法步骤以执行以下进一步描述的一个或多个过程。
[0027]此外，本发明的控制逻辑可具体化为计算机可读介质上的包含可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质，该可执行程序指令由处理器、控制器等执行。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区