混合物的燃烧驱动。如将理解的，活塞106经由活塞连杆(未示出)连接至曲轴，并且有助于通过气缸内孔112中的活塞106的运动旋转曲轴。在操作期间，活塞106通过燃烧系统100的受控操作在上死点(TDC)位置(例如，在气缸内孔112中的活塞106的最高位置)和下死点(BDC)位置(例如，在气缸内孔112中的活塞106的最低位置)之间交替。
[0032]根据各个实施方案，燃烧系统100包括位于中央的燃料喷射器102，燃料喷射器102向气缸内孔112的中央喷射燃料104。换句话说，燃料喷射器102可离沿着气缸内孔112的圆周的所有点等距的位于燃烧室100中。如图所示，气缸体108还可限定预燃室116，在预燃室116中燃料104的至少一部分发生燃烧。例如，火花塞可位于预燃室116内并且用于点火已与空气混合的燃料104的一部分。在一个实施方案中，预燃室116位于气缸内孔112的圆周的相对侧上，作为双预燃室配置的一部分。每一个预燃室116还可包括沿着气缸内孔112布置的任何数量的孔口，该孔口向气缸内孔112的中央引导经点火的空气-燃料混合物。在其他配置中，任何数量的预燃室可沿着气缸内孔112的圆周位于不同位置处。
[0033]燃烧系统100可利用四冲程操作来驱动活塞106。首先，在燃烧系统100的进气冲程(例如，活塞106从气缸内孔112中的TDC行进到BDC)期间，经由燃料喷射器102和进气阀(未示出)在气缸内孔112中提供稀薄空气一燃料混合物。由于活塞106位于TDC和BDC之间的该相位中，稀薄空气一燃料混合物因此被提供至整个燃烧室。接着，作为压缩冲程(例如，当活塞106从BDC返回至TDC时)的一部分，当活塞106接近TDC时发生燃料的二次喷射，从而经由活塞106的冠部120将燃料104提供至预燃室116。仅仅在到达TDC之前，预燃室116中的火花塞用于点火预燃室116中的空气一燃料混合物，以开始动力冲程。响应于点火预燃室116中的混合物，强喷射点火火焰被向内朝向气缸内孔112的中央引导。这向位于燃烧室的中央的稀薄混合物提供强烈的主火焰中心，从而利于稀薄燃烧。例如，预燃室116的每一个可具有沿着气缸内孔112的圆周布置的三个孔口，从而向燃烧室的中央引导六个喷射火焰。气缸内孔112的中央中的主空气一燃料混合物的燃烧驱动活塞106朝向BDC位置返回。最后，在排气冲程(例如，当活塞106从BDC返回至TDC时)期间，废气经由排气阀(未示出)排放至排气歧管，并且这个过程重复进行。
[0034]在各个实施方案中，活塞106轮廓形成为向预燃室116引导燃料104作为在压缩冲程期间发生的二次燃料喷射的一部分。例如，活塞106的冠部120可以是基本圆锥形形状，从而自然地向气缸内孔112的圆周引导燃料104。在一些实施方案中，冠部120还包括燃料引导槽122。燃料引导槽122 —般充当将燃料104从燃料喷射器102向预燃室116捕获和引导的“碗”。与其他燃料引导机制相比，将理解，燃料引导槽122引导燃料104远离气缸内孔112的中央。例如，用于汽油直喷式(GDI)发动机的壁面引导活塞碗通常操作以向燃烧室的中央引导燃料，火花塞位于燃烧室中央。
[0035]图3-4更详细地示出了燃料引导槽122。如图所示，燃料引导槽122可远离冠部120的顶点126沿相对的方向径向延伸并且可渐缩以向预燃室116引导燃料。燃料引导槽122可从顶点126偏移，从而允许顶点126将向顶点126喷射的燃料引导到槽122中。在一个实施方案中，燃料引导槽122中的每一个可包括水平部分128，水平部分128沿着气缸内孔116的直径延伸(例如，通过预燃室116延伸的气缸内孔116的直径)。燃料引导槽122的每一个还可包括基本垂直部分130，基本垂直部分130基本垂直于气缸内孔116的直径延伸。部分128、130中的任一个或两者可以是弯曲的。例如，部分130可弯曲以最大化从燃料喷射器102捕获的燃料的量。部分128、130之间的角度偏移的量还可被选择成最小化朝向预燃室116的燃料的流量。例如，在一些情况下，部分128、130之间的角度可大于90度，以增加朝向预燃室116的燃料的流量。
[0036]在一些实施方案中，活塞106的冠部120包括进气和排气阀断流器124，进气和排气阀断流器124在气门重叠条件期间可与阀接触。如图所示，阀断流器124可朝向顶点126渐缩，而燃料引导槽122远离顶点126渐缩。在一个实施方案中，在活塞106的每一侧上的阀断流器124通过燃料引导槽122平分。
[0037]有利地，本文所描述的技术提供一种燃烧系统，其支持非常稀薄的空气一燃料混合物的使用，从而提高燃油经济性并降低NOx气体的排放。此外，公开了改善的活塞设计以将燃料从燃烧室内的位于中央的燃料喷射器朝向沿着气缸内孔的圆周布置的预燃室引导。这种预燃室通过提供向燃烧室的中央返回的点燃的空气一燃料混合物喷射，以点火室内的主要混合物。
[0038]虽然已详细描述的本公开的实施方案，但是本公开的权利的范围不限于上述实施方案，并且使用所附权利要求限定的本公开的基本概念的本领域技术人员进行的各种修改和改进的形式也属于本公开的权利的范围。
【主权项】
1.一种用于发动机的燃烧系统，其包括: 气缸体，所述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； 燃料喷射器，所述燃料喷射器离所述气缸内孔的圆周等距的布置并且沿着垂直于所述气缸内孔的直径的方向喷射燃料；以及 活塞，所述活塞位于所述气缸内孔内并且具有基本圆锥形形状的冠部，所述冠部具有将燃料从燃料喷射器朝向相对的预燃室引导的燃料引导槽。2.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述燃料引导槽沿着相对方向远离所述活塞的顶点径向地延伸。3.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述燃料引导槽包括基本垂直于气缸内孔的直径延伸的部分和沿着气缸内孔的直径延伸的部分。4.根据权利要求3所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述基本垂直于气缸内孔的直径延伸的部分是弯曲的。5.根据权利要求3所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述沿着气缸内孔的直径延伸的部分是弯曲的。6.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述燃料引导槽朝向预燃室渐缩。7.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述燃料引导槽从活塞的冠部的顶点偏离。8.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述燃料引导槽包括分开大于90度的壁。9.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述活塞的冠部包括进气和排气阀断流器。10.根据权利要求9所述的用于发动机的燃烧系统，其中进气和排气阀断流器朝向活塞的冠部的顶点渐缩，并且其中所述燃料引导槽远离顶点渐缩。11.根据权利要求9所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述进气和排气阀断流器通过燃料引导槽平分。12.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述气缸体限定至少部分地围绕气缸内孔的冷却剂套。13.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，进一步包括位于相对的预燃室内的火花塞。14.根据权利要求1所述的用于发动机的燃烧系统，其中所述气缸体包括铝。15.一种方法，包括: 向气缸内孔的中央喷射燃料； 通过活塞的冠部的燃料引导槽将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；以及 点火燃烧室内的重新定向的燃料。16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括: 向气缸内孔提供液体冷却。17.根据权利要求15所述的方法，其中在活塞的压缩冲程期间喷射并重新定向燃料。18.一种用于发动机的燃烧系统，其包括:用于向气缸内孔的中央喷射燃料的装置；以及用于将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装置。19.根据权利要求18所述的用于发动机的燃烧系统，进一步包括:用于点火燃烧室内的重新定向的燃料的装置。20.根据权利要求18所述的用于发动机的燃烧系统，进一步包括:用于冷却气缸内孔的装置。
【专利摘要】本发明公开了一种双预燃室活塞碗系统。在一个实施方案中，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。系统进一步包括活塞，活塞位于气缸内孔内并且具有基本圆锥形形状的冠部，该冠部具有将燃料从燃料喷射器朝向相对的预燃室引导的燃料引导槽。
【IPC分类】F02M61/14, F02B23/08, F02F3/28, F02D43/00
【公开号】CN105275585
【申请号】CN201410548810
【发明人】N·恩吉宁
【申请人】现代自动车美国技术研究所, 现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年10月16日
【公告号】DE102014115172A1, US20160024996