释的)，且减少了阀座磨损从而提高了耐用性。为了用燃烧室200促进滚流运动，缸盖240包括在气缸孔210上方的单斜面顶板280，且活塞碗270大致是凹形。单斜面顶板280的倾斜度类似于活塞碗270的曲率使得当活塞230处于上止点(TDC)时，燃烧室230形状大致对称。
[0033]发动机10是中型发动机。在本公开内容的上下文中，气缸孔210的直径针对中型发动机被界定在90mm至120mm范围内。在替代实施方案中，例如针对重型发动机且甚至是更大发动机(例如机车、矿石运输车和船舶应用中使用的发动机)而言，气缸孔210的直径可大于120mm。在优选的实施方案中，已经确定气缸孔210的直径与活塞230的冲程长度之间的比(缸径冲程比)在0.75至0.95范围中，其提供了功率密度上的显著增大，同时不牺牲效率。事实上，已经通过减少从燃烧气体到气缸孔210的传热从而增加到发动机10曲轴的能量传递而提高效率。各自气缸孔210中每个活塞230的气缸工作容积是在0.8升至2.5升的范围中。不同于使用滚流运动的轻型发动机，发动机10在全部操作模式中的最大发动机速度是每分钟2700转(rpm)。
[0034]对于每个气缸90，所述对的进气通道20、各自进气阀40和燃烧室200协作以在燃烧室中建立空气-燃料混合物的滚流运动。在优选的实施方案中，平均滚流比至少是2。在另一优选的实施方案中，平均滚流比是在2至5的范围内。如图9所示，对于图示的实施方案，当阀部件42处于最大提升时，沿着进气道底290的流(空气、EGR、气体燃料)被严重偏向阀部件42的顶侧46，使得在燃烧室200中产生逆时针的滚流运动。在阀部件42的底侧48下方的任何流在燃烧室200中产生顺时针的滚流运动，其与由顶侧48上方的流所建立的逆时针的滚流运动相反运作。为了减小燃烧室200中顺时针方向上的滚流运动，当处于落座位置时，进气道24的进气道底290与阀部件42的底侧48有意地间隔开，使得当处于打开位置时，流基本行进到阀部件42的顶侧46上。进气道24的进气道角Θ—被界定为进气道底290与气缸横平面35之间的角——等于预定公差范围内的阀座角α，以在空气进入燃烧室200时减少且优选地最小化流动方向上的不一致和突然改变，从而改进了进气道质量。在优选的实施方案中，进气道角Θ与阀座角α之差小于+/-5°。流动方向上的改变产生压降，所述压降在流路中充当路障。参考图10，示出沿着进气道的横平面且观察燃烧室200所截取的进气道24的截面图，其中阀部件42完全打开。这个图示出流强烈偏置在阀部件42的顶侧46上，用于在燃烧室200内产生滚流运动。阀气孔24的截面轮廓大致是具圆角的正方形。进气道角Θ、阀座角α和进气道24的形状相互支持来增强燃烧室200中气体燃料-空气混合物的滚流运动。
[0035]与涡流空气运动燃烧室和静燃烧室相比，气体燃料-空气混合物的湍流动能随着压缩燃烧室200内部的所得滚流运动而增加，从而改进湍流动能的分解形成。混合物的湍流火焰速度增大，湍流混合物内的局部层流火焰前缘也一样。由于增大的火焰速度，爆燃极限也增大，且因此可通过利用较高压缩比来改进效率。优选的是介于11比1(11:1)与15比1(15:1)的压缩比。用冷却的EGR以较高EGR比来操作发动机10降低了爆燃的可能性，并且增大了工作气体的比热比，从而改进了奥托(Otto)效率。高于大约15:1的压缩比呈现了收益递减，其中压缩时的热损失大于通过膨胀所返回的热量。压缩点火发动机利用大于15:1的压缩比来改进冷启动性能，且这对于火花点火发动机而言是不需要的。与压缩点火发动机性相比，具有较小压缩比的情况下，活塞和轴承尺寸可减小，其因此减小了摩擦，导致效率改进。
[0036]图示的实施方案的发动机由天然气供燃料而在测试间中以12:1的压缩比操作，且针对一范围的发动机速度记录转矩数据。图11的图表示出了与具有相同排量(7.7公升)但具有17.5:1的压缩比的沃尔沃D8K350狄塞尔压缩点火发动机以及具有8.9公升排量的CffI ISL-G火花点火天然气发动机的转矩曲线对照的记录数据。意外地发现本实施方案的发动机胜过具有相当大排量的另一个火花点火天然气发动机(ISL-G)。通常，本领域技术人员会预期具有较高压缩比的柴油发动机产生较高性能和效率。如曲线所示，图示的实施方案的发动机的转矩在测试的发动机速度的范围内胜过较大压缩比的柴油发动机。沃尔沃D8K350狄塞尔压缩点火发动机(下文称柴油发动机)在稀薄燃烧模式下操作，然而发动机10以理想配比的空气-燃料比下或接近理想配比的空气-燃料比来操作。与发动机10比较，柴油发动机的操作不同在于:柴油发动机必须用过量空气运行来避免烟雾。接着与增压装置180比较，柴油发动机的涡轮增压器必须显著较大以为了与理想配比的发动机10相同的功率和转矩而输送所需的过量空气，理想配比发动机10为了所述功率和转矩而输送(大致)正好足够的空气。结果，与柴油发动机比较，增压装置180可利用小得多的涡轮增压器，其接着可更快速地升高来产生发动机10所需的较少量(相对于柴油发动机而言)的增压。在全部操作模式中，发动机10的发动机速度保持低于2700rpm。通过以减小的发动机速度来操作，能通过降低摩擦引起的能量损失来改进燃料经济效益。增压装置180通过增大进气歧管100中的压力从而增加了每次点火情况时燃烧室200内燃烧可用的氧气而补偿较慢的发动机速度。
[0037]现参考图12，根据类似于第一实施方案的第二实施方案示出包括气体燃料燃烧装置21的发动机11，其中相同部分具有相同参考数字且将不予以详细描述。直接喷射器65将气体燃料直接引入到燃烧室200中，使得不需要分流器80。直接喷射器65可被构造在各自气缸90的中心或可朝进气阀40偏移。或者，直接喷射器65可由构造在气缸孔210的壁中的喷射器(未不出)来代替。
[0038]使用本文公开的技术，气体燃料内燃发动机可比具相同排量的压缩点火柴油发动机更好地运作。与前述内燃发动机比较，这容许在不牺牲功率和转矩的情况下气体燃料内燃发动机在排量方面被缩小。在一些情况中，气缸数目可减少，其造成发动机尺寸的更大程度减小以及燃料经济效益增大。
[0039]虽然已经示出和描述了本发明的特定元件、实施方案和应用，但将理解，本发明不限制这些特定元件、实施方案和应用，因为本领域技术人员可在不脱离本公开的范畴的情况下，尤其根据前述教示进行修改。
【主权项】
1.一种用于气体燃料内燃发动机的燃烧装置，其包括: 燃烧室，其由气缸孔、缸盖和在所述气缸孔内往复的活塞界定，所述气缸孔的直径是至少90mm且所述直径与所述活塞的冲程长度之比是至多0.95 ； 至少一个进气通道，其用于将进气输送到所述燃烧室；和 至少一个进气阀，其被构造在所述缸盖中并且与所述进气通道协作以在所述燃烧室中产生支配性滚流运动。
2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其中所述比是至少0.75。
3.根据权利要求1所述的燃烧装置，其中所述直径小于或等于120mm。
4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其还包括喷射阀，所述喷射阀从所述至少一个进气阀上游引入气体燃料。
5.根据权利要求1所述的燃烧装置，其还包括点火器件，所述点火器件布置在所述燃烧室中以协助气体燃料和所述