[发明专利]具有多路燃料喷射感应涡旋的发动机的燃烧系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于内燃发动机的燃烧系统，和操作该内燃发动机的方法。

背景技术

现代发动机组件，包括但不限于柴油发动机，可包括直喷燃料系统，其具有燃料喷射器，该燃料喷射器直接喷射燃料流（即燃料射流）至发动机组件的燃烧室中。燃料射流与燃烧室内的空气在燃烧前混合。在燃料射流和燃烧室内的空气之间的混合的程度影响燃料经济性和内燃发动机的碳氢化合物排放。

发明内容

提供一种内燃发动机。该内燃发动机包括发动机组件，其限定镗孔。该镗孔沿中心镗孔轴线延伸。活塞被布置在该镗孔中。活塞被配置为在该镗孔内沿中心镗孔轴线往复运动。活塞和发动机组件协作以限定其之间的燃烧室。直喷燃料系统包括燃料喷射器，其被配置为沿线性路径喷射燃料射流至燃烧室内。燃烧室包括波状表面，其限定多个环形凹部。环形凹部重新引导燃料射流的线性路径成为多个独立的旋转涡旋。

还提供一种操作内燃发动机的方法。该方法包括沿线性路径喷射燃料射流至由活塞和发动机组件限定的燃烧室内。燃料射流被分为多个部分，且燃料射流的该多个部分的每个的线性路径都被重新引导为多个独立的旋转涡旋。

因此，多个环形凹部的每个导致一部分燃料射流以涡旋旋转，由此提供多个独立的旋转涡旋。独立的旋转涡旋增加燃料射流和燃烧室内的空气之间的混合，由此改善了燃料经济性，以及碳氢化合物、烟灰和一氧化碳排放。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本发明的一些最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。

附图说明

图1是发动机组件的横截面视图。

图2是发动机组件的活塞的平面视图，其示出了垂直于中心镗孔轴线的其波状表面的第一实施例。

图3是平行于中心镗孔轴线的波状表面的第一实施例的横截面视图。

图4是活塞的平面视图，其示出了垂直于中心镗孔轴线的其波状表面的第二实施例。

图5是平行于中心镗孔轴线的波状表面的第二实施例的横截面视图。

图6是活塞的平面视图，其示出了垂直于中心镗孔轴线的其波状表面的第三实施例。

图7是平行于中心镗孔轴线的波状表面的第三实施例的横截面视图。

图8是活塞的平面视图，其示出了垂直于中心镗孔轴线的其波状表面的第四实施例。

图9是平行于中心镗孔轴线的波状表面的第四实施例的横截面视图。

图10是平行于中心镗孔轴线的波状表面的第五实施例的横截面视图。

具体实施方式

本领域技术人员将认识到，术语例如“上”、“下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等是就附图的描述，且不在由所附权利要求限定的本发明的范围上具有限制性。

参考附图，其中在多个视图中相同的标号指示相同的部件，内燃发动机一般以20示出。内燃发动机20可包括但不限于汽油发动机或柴油发动机。

参考图1，内燃发动机20包括发动机组件22。发动机组件22包括但不限于发动机缸体24和汽缸盖26。发动机缸体24限定镗孔28，该镗孔沿中心镗孔轴线30延伸。汽缸盖26被附连至发动机缸体24且临近镗孔28。活塞32被布置在镗孔28中，且在镗孔28内沿中心镗孔轴线30往复地运动以驱动曲轴33的旋转。活塞32包括径向中心部34，该径向中心部与中心镗孔轴线30对齐。活塞32和发动机组件22，且特别是发动机缸体24和汽缸盖26，协作以限定其之间的燃烧室36。

内燃发动机20进一步包括直喷燃料系统38。直喷燃料系统38包括燃料喷射器40，其与燃烧室36流体连通。燃料喷射器40喷射燃料流（即燃料射流）至燃烧室36内。燃料射流被沿线性路径42喷入燃烧室36内。尽管应认识到喷射的燃料射流可在一距离上呈扇形喷出以限定一束喷出的燃料射流，该束的中心线沿直的非曲线的线性路径42延伸。一旦喷射到燃烧室36内，燃料射流可与燃烧空气混合以形成燃料/空气混合物。直喷燃料系统38进一步包括燃料泵44。该燃料泵44给燃料喷射器40提供加压燃料。例如，燃料泵44可提供至少120Mpa压力且更优选地大于200Mpa压力的燃料至燃料喷射器40。

如图2-7所示，燃料喷射器40被相对于镗孔28和活塞32定位以将燃料射流沿大致平行于中心镗孔轴线30的线性路径42喷射到燃烧室36内。燃料喷射器40被定位为使得燃料射流的中心线被定位为大致与中心镗孔轴线30同轴线。这样，燃料射流的线性路径42的中心线被置中在活塞32的径向中心34处。