[发明专利]用于对置活塞式发动机的偏斜燃烧室

说明书

用于对置活塞式发动机的燃烧室在燃烧室的直径相对的开口之间具有在正交于室中心线的纵向截面中的旋转偏斜形状，燃料通过该开口喷射。旋转偏斜形状与涡流相互作用以产生增加湍流的滚流整体增压空气运动结构。

相关申请

本申请包含与以下共同拥有的申请的主题相关的主题：US 13/066,589，现在是US专利8,800,528；US 13/136,954，现在是US专利8,820,294；US 14/117,831，公布为US2014/0083396；US 13/843,686，公布为US 2013/0213342；US 14/026,931，公布为US 2014/0014063；US 14/074,580，公布为US 2015/0122227；以及US 14/675,407。

技术领域

本领域包括对置活塞式发动机，其中燃烧室被限定在相对设置在汽缸的孔中的活塞的端部表面之间。更具体地，本领域包括具有燃烧室的对置活塞式发动机，该燃烧室具有促进增压空气与喷射燃料混合的形状。

背景技术

相关专利申请描述了二冲程循环压缩点火对置活塞式发动机，其中成对活塞在带有端口的汽缸的孔中相对移动。二冲程循环对置活塞式发动机通过一对对置活塞的两个冲程来完成发动机操作的循环。在压缩冲程期间，当活塞开始朝向彼此移动时，增压空气被允许在活塞的端部表面之间进入汽缸中。随着活塞接近相应的上止点(“TC”)位置以形成燃烧室，增压空气在接近的端部表面之间不断地被压缩。当端部表面彼此最接近，靠近压缩冲程的结束时，出现最小燃烧室容积(“最小容积”)，直接喷射到汽缸中的燃料与被压缩的增压空气混合。当压缩空气达到导致燃料开始燃烧的温度和压力水平时发起燃烧；这就是所谓的“压缩点火”。燃烧定时通常参考最小容积。在一些情况下，在最小容积或接近最小容积时喷射发生；在其它情况下，喷射可发生在最小容积之前。在任何情况下，响应于燃烧，活塞在动力冲程中反向并远离彼此移动。在动力冲程期间，活塞朝向孔中的下止点(“BC”)位置移动。当活塞在上止点位置和下止点位置之间往复运动时，它们按时间顺序打开和关闭形成在汽缸的相应进气位置和排气位置的端口，这控制增压空气流入汽缸和排气流出汽缸。

燃烧受到压缩的增压空气与喷射的燃料混合的程度的影响。汽缸中的增压空气的运动和湍流是有助于空气/燃料混合和燃烧的关键因素。在对置活塞式发动机中，加压的增压空气可以以正切方向进入汽缸，这导致形成穿过燃料喷射方向在汽缸中纵向螺旋运动的涡旋结构(通常被称为“涡流”)。整体(bulk)涡流运动使喷射的燃料流破碎，并且将燃料液滴带入移动的增压空气中。在点火之前的短时间内，希望通过产生额外的整体空气流结构来增强增压空气运动的湍流。为了该目的，二冲程对置活塞式发动机配备有活塞，该活塞具有带有波状轮廓的端部表面的冠顶，该冠顶与汽缸中的打旋的增压空气以及来自活塞端部表面的圆形周边的增压空气的挤压流相互作用。该相互作用产生额外的整体运动结构(通常称为“滚流”)，其为横向或正切于涡流涡旋取向的涡旋的形式。结果是在燃烧室中产生复杂的湍流增压空气运动，其有助于燃烧，并且随着动力冲程开始而继续鼓励未燃燃料和燃烧产物的氧化。

相关应用涉及二冲程循环压缩点火对置活塞应用，其中活塞端部表面具有使整体空气流结构呈滚流的形状。在这些应用中，燃烧室由沿在室中心线的相对侧上延伸的端部表面脊部伸展的碗状物限定。碗状物的凹陷的内表面和脊部引导燃烧室中的空气流和燃料羽流。脊部的凸出外表面起斜坡的作用，以从挤压流中产生滚流。虽然这些脊部确实促成滚流的产生，但它们也对发动机操作和活塞热管理构成重大挑战。脊部呈现具有尖锐边缘的不规则轮廓，尖锐边缘从活塞端部表面向外突出，并且在燃烧发生时在活塞冠顶中导致热点。热点损害燃烧，这会降低发动机效率。它们还在冠顶下表面上产生不规则的热分布，这是难以管理的，并且需要复杂的内部活塞结构来输送液体冷却剂。最后，脊形端部表面和所需的冷却结构使得活塞难以制造并且增加了发动机生产和维修的成本。

发明内容