專利名稱：預燃室裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、適于預混燃燒(奧托循環(huán))的內(nèi) 燃機的氣缸所用的預燃室裝置，所述預燃室裝置包括用于混合并點燃燃料的第一室和容積 小得多的第二室，該第二室用于連通所述第一室和所述氣缸的主燃燒室，所述第一室設置 有引燃噴射裝置并且具有與所述第二室基本相對的室頂部。
背景技術(shù)：
預燃室尤其被使用在需要強效點燃源的所謂貧燃發(fā)動機中。在該情況下，預燃室 用于提供較高的能量，以點燃主燃燒室中的貧氣混合物。在預燃室中，來自主燃燒室的基礎 貧空氣/氣體混合物可通過適當燃料的噴射或者通過電熱塞或火花塞點燃，所述適當?shù)娜?料在過量的空氣中起反應并且在超過某一壓力和溫度的條件下自燃，所述電熱塞或火花塞 與局部理想配比的空氣/氣體混合物結(jié)合，理想配比的空氣/氣體混合物可通過在預燃室 中直接添加適當量的氣體而獲得。預燃室的形狀取決于實際的點燃方法。通過或者不通過 電熱塞的燃料引燃可提供比傳統(tǒng)的火花預燃室點燃系統(tǒng)更高的點燃能量。通常要求快且可 重復地使引入到預燃室中的基礎空氣/氣體燃料混合物與待噴射的引燃燃料混合。盡管已 知多種預燃室裝置，但它們不能同時滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于利用引燃噴射原理的貧燃發(fā)動機的改進的預 燃室裝置，該預燃室裝置有助于滿足為貧燃發(fā)動機設定的關(guān)于其排放和效率的越來越嚴格 的要求。如權(quán)利要求1中和描述了本發(fā)明的不同實施方式的更多細節(jié)的其它權(quán)利要求中 所公開的那樣，基本能夠達到本發(fā)明的目的。根據(jù)本發(fā)明，所述第一室基本為橢圓形狀，在所述室頂部與所述第二室之間具有 彎壁。所述第二室相對于所述第一室基本非對稱地定位，從而提供氣態(tài)燃料在所述第一室 中的翻滾流動，其中所述氣態(tài)燃料從所述主燃燒室擠壓而出，由所述第一室的所述彎壁引 向引燃噴射裝置的待點燃的燃料并經(jīng)過該待點燃的燃料。通過本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料氣體與噴射的引燃燃料的有效循環(huán)和快速混合。提供 并利用混合物的翻滾流動在預燃室中以及在主燃燒室中均產(chǎn)生了可重復且強效的燃燒，從 而使得發(fā)動機效率較高且提高燃燒穩(wěn)定性。結(jié)果相對于發(fā)動機的輸出排放的有害氣體也較 少。如果所述第一室具有非對稱形狀(使得所述第一室相對于該第一室的中央縱軸 線朝所述第二室的一側(cè)略微移位)，則可改進效果。實際上有利的是，所述第一室的中間區(qū) 域在所述第二室的一側(cè)的內(nèi)壁比在所述第一室的相反側(cè)的壁的曲率半徑小。所以，所述第 一室的中間區(qū)域在所述第二室的一側(cè)的內(nèi)壁應適當?shù)貜澢⒁院线m的切向半徑與所述第
二室的壁連接。
另外，所述引燃噴射裝置在所述第一室的一端處相對于該第一室的所述中央縱軸 線非對稱地定位。這可用于實現(xiàn)朝所述第一室的最適當?shù)娜莘e區(qū)的燃料噴射取向，從而快 速且可重復地混合并燃燒。所述裝置還可設置有分離的點燃裝置，該點燃裝置優(yōu)選呈電熱塞的形式，并且位 于所述第一室的所述中央縱軸線的與所述引燃噴射裝置相反的另一側(cè)上。這在發(fā)動機的溫 度仍較低時尤其有益，從而提供可靠的預燃室點燃。根據(jù)情況，所述分離的點燃裝置可有利 地僅用作支撐點燃裝置。有利的是，所述第二室在面向所述主燃燒室的部分處設置有多個噴嘴孔。因此實 際上，所述第二室布置成使所述噴嘴孔相對于所述主燃燒室對稱地布置，從而也確保氣缸 的主燃燒室中的有效燃燒。有利的是，所述第二室有意地足夠長，以將來自所述主燃燒室的空氣/氣體混合 物引導到所述第一室。另外，所述兩個室的相交部必須具有較大半徑，以降低熱點區(qū)處空氣 /氣體混合物產(chǎn)生不期望的不受控自燃的風險。所述第二室的尺寸應選擇為既確保在壓縮 沖程期間進入的空氣/氣體混合物的足夠的流速，還確保在第一室的火焰前沿朝所述主燃 燒室傳播期間壓力下降。第二室相對于第一室的傾斜角應選擇為使所述第二室終止在與主 燃燒室的中央軸線一致的位置，以實現(xiàn)噴嘴孔在所述主燃燒室中的對稱布置。在本發(fā)明的有利實施方式中，(第一室的容積)/(在剖面圖中剖取的噴嘴孔的總 面積)的比率在300mm至800mm之間選擇。所述第一室和所述第二室的所述中央縱軸線之間的傾角有利地位于10度至50度 之間。對于所述第一室的基本橢圓的總體形狀，優(yōu)選的是，其尺寸形成為使得(中央縱 軸線)/(中央橫軸線)的比率為從0.6至1.8。因此，當采用基本橢圓的基礎形狀時，可以 確保用于實現(xiàn)所述第一室內(nèi)有效的翻滾流動的最有利的結(jié)果。在這方面，基本的橢圓形狀 可構(gòu)造成還大致包括卵形。


在下文中，參照附圖來描述本發(fā)明，唯一的附圖僅通過實施例以剖視圖的形式示 出了根據(jù)本發(fā)明的預燃室裝置的實施方式。
具體實施例方式附圖中的附圖標記1指的是貧燃內(nèi)燃機的氣缸，該氣缸包括氣缸套2、往復活塞3 和主燃燒室4。主燃燒室4以傳統(tǒng)方式由氣缸蓋5限制，氣缸蓋5具有入口和出口管道以及 閥。氣缸蓋5附加地設置有預燃室裝置6，該預燃室裝置6包括第一室7和第二室8。第一 室7設置有用于提供引燃噴射的噴射裝置9，且任選地設置有電熱塞10。第二室8的面向 主燃燒室4的部分設置有多個噴嘴孔8a，噴嘴孔8a優(yōu)選地相對于主燃燒室4對稱地布置。從圖可看出，根據(jù)本發(fā)明，預燃室裝置6的第一室7為具有平滑彎壁的基本橢圓的 形狀。第一室7通過第二室8與主燃燒室4連通，第二室8基本上具有適當?shù)拈L度，以快速 強迫地引導來自主燃燒室4的流動的燃料/空氣混合物，并且相對于第一室7非對稱地布 置。另外，第二室8根據(jù)整個氣缸蓋5的規(guī)劃布置的設計要求而布置在傾斜位置。來自第二室8的流動由第一室7的橢圓形狀的上部進一步引導。為此，引燃噴射裝置9盡可能少 地突出到第一室中。因此，提供由箭頭A所示的翻滾流動，而產(chǎn)生受引燃噴射影響的快速且 可重復的預燃室燃燒，借此，混合物通過第二室8和該第二室中的噴嘴孔8a的引導進一步 運動到主燃燒室4中。有利的是，第一室7的中央縱軸線11與第二室8的中央縱軸線12之間的角B在 10至50度的范圍內(nèi)選擇。實際上，該待選擇的角度取決于第二室8的尺寸和傾斜，使得噴 嘴孔8a可以與主燃燒室4的中央縱軸線13 —致。因此，確保噴嘴孔8a相對于主燃燒室4 的對稱布置。第一室7的容積取決于活塞直徑，從而應根據(jù)各種情況來選擇。因此，預燃室裝置 的其它尺寸和比例根據(jù)某些比率可應用至不同活塞直徑的發(fā)動機。當理論上完成該構(gòu)造時，對于第一室7的基本橢圓的形狀或卵形形狀的尺寸，在 面向第二室8的一端處，中央縱軸線11與中央橫軸線14的比有利地為0. 6至1. 8?；诟鞣N情況下的條件，S卩，所用的燃料和空氣的混合、壓力、溫度等，電熱塞10 還可根據(jù)需要連續(xù)地使用，從而確保發(fā)動機的適當?shù)念A燃室燃燒和運行。清楚的是，本發(fā)明不限于所述的實施例和實施方式，而是在所附的權(quán)利要求的發(fā) 明創(chuàng)造思想的范圍內(nèi)可以進行某些修改。
權(quán)利要求
一種供適于預混燃燒(奧托循環(huán))的內(nèi)燃機的氣缸(1)使用的預燃室裝置，該預燃室裝置包括用于混合并點燃燃料的第一室(7)和容積小得多的第二室(8)，該第二室用于在所述第一室(7)和所述氣缸(1)的主燃燒室(4)之間連通，所述第一室設置有引燃噴射裝置(9)并具有與所述第二室(8)基本相對的室頂部，所述預燃室裝置的特征在于，所述第一室(7)基本為橢圓形狀，在所述室頂部與所述第二室(8)之間具有彎壁，所述第二室(8)相對于所述第一室(7)非對稱地定位，從而提供氣態(tài)燃料在所述第一室(7)中的翻滾流動(A)，其中，所述氣態(tài)燃料從所述主燃燒室(4)擠壓而出，由所述第一室(7)的所述彎壁引向引燃噴射裝置(9)的待點燃的燃料并經(jīng)過該待點燃的燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第一室(7)為非對稱形狀，使 得其相對于所述第一室(7)的中央縱軸線(11)朝所述第二室(8)的一側(cè)略微移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第一室(7)的中間區(qū)域 在所述第二室(8)的一側(cè)的內(nèi)壁的曲率半徑比在所述第一室(7)的相反側(cè)的壁的曲率半徑
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的預燃室裝置，其特征在于，所述引燃噴射裝置(9)在所述第一室(7)的一端處相對于該第一室的中央縱軸線(11)非對稱地定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預燃室裝置，其特征在于，該裝置設置有分離的點燃裝置(10)，該點燃裝置優(yōu)選呈電熱塞的形式，并且位于所述第一室(7)的所述中央縱軸線(11) 的與所述引燃噴射裝置(9)相反的另一側(cè)上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第二室(8)在面 向所述主燃燒室(4)的部分處設置有多個噴嘴孔(8a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第二室(8)布置成使所述噴嘴 孔(8a)相對于所述主燃燒室(4)對稱地布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的預燃室裝置，其特征在于，第一室(7)的容積/在剖面圖 中剖取的噴嘴孔(8a)的總面積的比率在300mm至800mm之間選擇。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第一室(7)和所 述第二室⑶的中央縱軸線(11 ；12)之間的角度⑶位于10度至50度之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的預燃室裝置，其特征在于，所述第一室(7)的尺 寸形成為使得中央縱軸線(11)/中央橫軸線(14)的比例為從0.6至1.8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種供適于預混燃燒(奧托循環(huán))的內(nèi)燃機的氣缸(1)使用的預燃室裝置，該預燃室裝置包括用于混合并點燃燃料的第一室(7)和容積小得多的第二室(8)，該第二室用于在所述第一室(7)和所述氣缸(1)的主燃燒室(4)之間連通，所述第一室設置有引燃噴射裝置(9)并具有與所述第二室(8)基本相對的室頂部。所述第一室(7)基本為橢圓形狀，在所述室頂部與所述第二室(8)之間具有彎壁，所述第二室(8)相對于所述第一室(7)非對稱地定位，從而提供氣態(tài)燃料在所述第一室(7)中的翻滾流動(A)，其中所述氣態(tài)燃料從所述主燃燒室(4)擠壓而出，由所述第一室(7)的所述彎壁引向引燃噴射裝置(9)的待點燃的燃料并經(jīng)過該待點燃的燃料。
文檔編號F02M61/14GK101960114SQ200980107406
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者保羅·特穆里, 克里斯·哈塔爾, 吉安保羅·澤內(nèi)蒂, 朱塞佩·比安基, 漢努·西蘭帕, 阿爾貝托·卡法利 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司