本说明书总体上涉及预燃室。
背景技术：
发动机过去利用预燃室燃烧来提高燃烧效率并相应地减少排放。预燃室燃烧系统通常包括位于主燃烧室上方的辅助预燃室，其中点火装置和燃料喷射器联接到辅助预燃室。在此类系统中，燃烧按以下顺序展开：(i)少量燃料被直接喷射到预燃室中；(ii)向预燃室中的空气/燃料混合物提供火花；以及(iii)热气体喷射到主燃烧室中以点燃设置在其中的充气。以这种方式将点燃的气体喷射到主燃烧室中使得与不采用预燃室方案的发动机相比，热气体射流能够更深地渗透到主燃烧室中，从而引起更均匀分布的点火。由attard在us2012/0103302中示出的一种示例方法包括一种具有点火组件的系统，所述点火组件具有预燃室、燃料喷射器和火花塞，所述火花塞被安装在主燃烧室上方的气缸盖中。attard的预燃室点火系统实现了贫燃料条件下的快速燃烧。然而，发明人已认识到attard的系统和其他预燃室组件具有若干潜在缺陷。例如，残余的废气可能滞留在预燃室中，从而会在后续燃烧循环中稀释空气/燃料混合物。因此，燃烧效率降低，并且排放物随之增加。此外，在化学计量条件期间，喷射到预燃室中的补充燃料可能不会在增加预燃室的包装尺寸的同时增强可燃性或燃烧速率。因此，attard的系统可能仅在发动机操作的有限窗口期间实现效率增益。
技术实现要素：
然而，发明人已识别出上述问题并开发了至少部分地解决这些问题的方法。在一个示例中，上述问题可通过一种系统来解决，所述系统包括预燃室，所述预燃室布置在主燃烧室的容积中，其中预燃室包括多个狭槽和与所述多个狭槽形状相同的多个翼板。以这种方式，预燃室可接收足够量的气流以经由布置在预燃室中的底孔排出来自前一个燃烧循环的残余气体。
在一个示例中，预燃室为被动预燃室，其中在预燃室内仅布置有点火装置。因此，预燃室可无喷射器。预燃室可从主燃烧室接收空气和/或燃料，其中残余气体被推出预燃室并进入主燃烧室。然后，预燃室可将燃烧空气/燃料混合物排出到主燃烧室中，其中开口(例如，狭槽)的形状和预燃室的取向可增强火焰前缘传播以及在整个主燃烧室中的更均匀和更快的燃烧。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了混合动力车辆的发动机；
图2示出了发动机的预燃室，所述预燃室被配置为将残余排气引导到主燃烧室中；
图3a示出了多个进气道相对于预燃室的示例取向；
图3b示出了用于捕获和调整来自进气道的气体的流动方向的预燃室的特征部；
图4示出了多个预燃室相对于进气道和排气道在主燃烧室内的第一示例布置；并且
图5a和图5b示出了预燃室相对于进气道和排气道在主燃烧室内的第二示例布置。
具体实施方式
以下描述涉及用于主燃烧室的预燃室的系统和方法。主燃烧室包括被配置为在其中振荡的活塞，如图1所示。预燃室被布置在主燃烧室的容积内或上方，其中预燃室包括用于将预燃室容积与主燃烧室容积分开的壁，如图2所示。预燃室包括用于调整来自多个进气道的进气流的多个特征部，所述多个进气道被配置为沿着气缸盖中心轴线和切向轴线引导进气流，如图3a、图3b所示。图4中示出了多于一个预燃室相对于进气道和排气道在主燃烧室内的第一示例布置。图5a和图5b中示出了单个预燃室相对于进气道和排气道布置在主燃烧室内的第二示例布置。
在预燃室的以下实施例中，可引入特征部以帮助在当前燃烧事件期间将残余气体从预燃室的容积排出到主燃烧室的容积。本文中，残余气体是指来自前一燃烧循环的未被排出且可保持在预燃室内的气体。因此，残余气体可包括空气、排气、未燃尽的碳氢化合物和燃烧副产物。此外，燃烧循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。当活塞从排气冲程过渡到进气冲程时，当前燃烧循环结束，并且下一个燃烧循环开始。
图1描绘了用于车辆的发动机系统100。车辆可以是具有接触路面的驱动轮的道路车辆。发动机系统100包括发动机10，所述发动机包括多个气缸。图1详细描述了一个这样的气缸或燃烧室。发动机10的各个部件可由电子发动机控制器12控制。
发动机10包括气缸体14和气缸盖16，所述气缸体包括至少一个气缸孔，所述气缸盖包括进气门152和排气门154。在其他示例中，在发动机10被配置为二冲程发动机的示例中，气缸盖16可包括一个或多个进气道和/或排气道。气缸体14包括气缸壁32，其中活塞36定位在气缸壁中并连接到曲轴40。因此，当联接在一起时，气缸盖16和气缸体14可形成一个或多个燃烧室。这样，基于活塞36的振荡来调整燃烧室30的容积。燃烧室30在本文中也可称为气缸30。燃烧室30被示为经由相应的进气门152和排气门154与进气歧管144和排气歧管148连通。每个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。替代地，进气门和排气门中的一个或多个可由机电控制的阀线圈和电枢总成来操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55来确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57来确定。因此，当气门152和154关闭时，燃烧室30和气缸孔可以流体地密封，使得气体不会进入或离开燃烧室30。
燃烧室30可由气缸体14的气缸壁32、活塞36和气缸盖16形成。气缸体14可包括气缸壁32、活塞36、曲轴40等。气缸盖16可包括一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器66)、一个或多个进气门152以及一个或多个排气门(诸如排气门154)。气缸盖16可经由紧固件(诸如螺栓和/或螺钉)联接到气缸体14。具体地，当联接时，气缸体14和气缸盖16可经由垫圈与彼此进行密封接触，并且因此气缸体14和气缸盖16可密封燃烧室30，使得气体仅可在进气门152打开时经由进气歧管144和/或在排气门154打开时经由排气歧管148流入和/或流出燃烧室30。在一些示例中，针对每个燃烧室30可包括仅一个进气门和一个排气门。然而，在其他示例中，发动机10的每个燃烧室30中可包括多于一个进气门和/或多于一个排气门。
在一些示例中，发动机10的每个气缸可包括用于引发燃烧的火花塞192。点火系统190可在选定操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号sa而经由火花塞192向气缸14提供点火火花。然而，在一些实施例中，诸如在发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料来引发燃烧的情况下，可省略火花塞192，就如同一些柴油发动机的情况那样。
燃料喷射器66可被定位成将燃料直接喷射到燃烧室30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号fpw的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。燃料喷射器66从驱动器68得到操作电流供应，所述驱动器对控制器12作出响应。在一些示例中，发动机10可以是汽油发动机，并且燃料箱可包括汽油，所述汽油可由喷射器66喷射到燃烧室30中。然而，在其他示例中，发动机10可以是柴油发动机，并且燃料箱可包括柴油燃料，所述柴油燃料可由喷射器66喷射到燃烧室中。此外，在发动机10被配置为柴油发动机的此类示例中，发动机10可包括电热塞以引发燃烧室30中的燃烧。
在一个示例中，燃烧室30为主燃烧室，其还包括预燃室244。火花塞192可被布置成点燃仅布置在预燃室内的空气/燃料混合物。图2更详细地示出了主燃烧室和预燃室。
进气歧管144被示为与节气门62连通，所述节气门调整节流板64的位置以控制流到发动机气缸30的气流。这可包括控制来自进气增压室146的增压空气的气流。在一些实施例中，可省略节气门62，并且可经由联接到进气通道42并位于进气增压室146上游的单个进气系统节气门(ais节气门)82来控制到发动机的气流。在又一些其他示例中，可省略ais节气门82，并且可利用节气门62控制到发动机的气流。
在一些实施例中，发动机10被配置为提供排气再循环或egr。当包括egr时，egr可作为高压egr和/或低压egr提供。在发动机10包括低压egr的示例中，可从排气系统中在涡轮164下游的位置经由egr通道135和egr阀138于在进气系统(ais)节气门82下游且在压缩机162上游的位置处向发动机进气系统提供低压egr。当存在驱动流的压力差时，可将egr从排气系统抽吸到进气系统。可通过部分地关闭ais节气门82来产生压差。节流板84控制压缩机162的入口处的压力。可电控制ais，并且可基于任选的位置传感器88来调整其位置。
环境空气经由进气通道42被抽吸到燃烧室30中，所述进气通道包括空气滤清器156。因此，空气首先通过空气滤清器156进入进气通道42。然后，压缩机162从进气通道42抽吸空气，以经由压缩机出口管(图1中未示出)向增压室146供应压缩空气。在一些示例中，进气通道42可包括具有过滤器的气箱(未示出)。在一个示例中，压缩机162可以是涡轮增压器，其中通过涡轮164从排气流汲取压缩机162的动力。具体地，排气可使涡轮164转动，所述涡轮经由轴161联接到压缩机162。废气门72允许排气绕过涡轮164，使得可在不同的工况下控制增压压力。废气门72可响应于增加的增压需求(诸如在操作员踩加速踏板期间)而关闭(或者可减小废气门的开度)。通过关闭废气门，可增大涡轮上游的排气压力，从而提高涡轮转速和峰值功率输出。这允许升高增压压力。另外，当压缩机再循环阀部分打开时，废气门可朝向关闭位置移动以维持期望的增压压力。在另一个示例中，废气门72可响应于减小的增压需求而打开(或者可增大废气门的开度)，诸如在驾驶员松开加速踏板期间。通过打开废气门，可降低排气压力，从而降低涡轮转速和涡轮功率。这允许降低增压压力。
然而，在替代实施例中，压缩机162可以是机械增压器，其中从曲轴40汲取压缩机162的动力。因此，压缩机162可经由诸如带的机械联动装置联接到曲轴40。因此，由曲轴40输出的旋转能量的一部分可传递到压缩机162，以便为压缩机162提供动力。
压缩机再循环阀158(crv)可设置在压缩机162周围的压缩机再循环路径159中，使得空气可从压缩机出口移动到压缩机入口，以便减小可能跨压缩机162产生的压力。增压空气冷却器157可在增压室146中定位在压缩机162下游，以用于冷却输送到发动机进气口的增压充气。然而，在其他示例中，如图1所示，增压空气冷却器157可在进气歧管144中定位在电子节气门62下游。在一些示例中，增压空气冷却器157可以是气冷式增压空气冷却器。然而，在其他示例中，增压空气冷却器157可以是液冷式空气冷却器。
在所描绘的示例中，压缩机再循环路径159被配置为将冷却的压缩空气从增压空气冷却器157上游再循环到压缩机入口。在替代示例中，压缩机再循环路径159可被配置为将压缩空气从压缩机下游和增压空气冷却器157下游再循环到压缩机入口。crv158可经由来自控制器12的电信号来打开和关闭。crv158可被配置为具有默认半开位置的三态阀，所述crv可从所述默认半开位置移动到全开位置或全闭位置。
通用排气氧(uego)传感器126被示出为在排放控制装置70上游联接到排气歧管148。替代地，双态排气氧传感器可代替uego传感器126。在一个示例中，排放控制装置70可包括多个催化剂砖。在另一示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。尽管所描绘的示例示出位于涡轮164上游的uego传感器126，但应当理解，在替代实施例中，uego传感器可在排气歧管中定位在涡轮164下游和排放控制装置70上游。另外或替代地，排放控制装置70可包括柴油氧化催化剂(doc)和/或柴油冷起动催化剂、微粒过滤器、三元催化剂、nox捕集器、选择性催化还原装置和它们的组合。在一些示例中，传感器可布置在排放控制装置70的上游或下游，其中传感器可被配置为诊断排放控制装置70的状况。
控制器12在图1中被示出为微计算机，所述微计算机包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出为除了接收先前讨论的那些信号之外，还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；联接到输入装置130以用于感测由车辆操作员132调整的输入装置踏板位置(pp)的位置传感器134；用于确定末端气体的点火的爆震传感器(未示出)；来自联接到进气歧管144的压力传感器121的发动机歧管压力(map)的测量值；来自联接到增压室146的压力传感器122的增压压力的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，霍尔效应传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲，据此可确定发动机转速(rpm)。输入装置130可包括加速踏板和/或制动踏板。因此，来自位置传感器134的输出可用于确定输入装置130的加速踏板和/或制动踏板的位置，并且因此确定期望的发动机扭矩。因此，可基于输入装置130的踏板位置来估计车辆操作员132所请求的期望的发动机扭矩。
在一些示例中，车辆5可以是混合动力车辆，所述混合动力车辆具有可用于一个或多个车轮59的多个扭矩源。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当接合一个或多个离合器56时，发动机10的曲轴40以及电机52经由变速器54而连接到车轮59。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴40与电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可向每个离合器56的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置，包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。
电机52从牵引电池61接收电力以向车轮59提供扭矩。电机52还可例如在制动操作期间作为发电机操作以提供电力来给电池61充电。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，可基于来自预燃室和/或其冷却剂回路的至少一个温度传感器的反馈来调整流到主燃烧室30和下面关于图2所描述的预燃室的冷却剂流。
现在转向图2，其示出了发动机200的单个气缸的示例。在一个示例中，发动机200可以是图1的发动机10的非限制性示例。因此，发动机200可包括在混合动力车辆(诸如图1的车辆6)的实施例内。
发动机200包括主燃烧室201。主燃烧室201可以是图1的燃烧室30的非限制性示例。主燃烧室201可经由气缸盖202、第一内部气缸壁228、第二内部气缸壁230和活塞表面231来限定。应当理解，第一内部气缸壁228和第二内部气缸壁230可为单个连续壁。然而，在图2的示例中，横截面将壁分成两部分。以这种方式，主燃烧室容积可由气缸盖202、第一内部气缸壁228、第二内部气缸壁230和活塞表面231限定。可经由活塞234的振荡来调整主燃烧室容积。
活塞表面231对应于活塞234的上表面，其中活塞234可被配置为经由曲轴232在主燃烧室201内振荡。随着主燃烧室201内的燃料空气混合物燃烧并且压靠活塞表面231并向下推动活塞234，曲轴可旋转。该动作可导致车辆运动。
为了增强燃烧性质诸如燃烧分布，预燃室244经由包括多个侧开口246和底孔248的多个通道流体地联接到主燃烧室201。预燃室244可包括圆柱形形状，其中多个侧开口246布置在预燃室的弯曲表面上并且底孔248布置在预燃室244的底平面上。
预燃室244还包括点火装置258，所述点火装置沿着预燃室244的中心轴线299布置。在一个示例中，中心轴线299也为主燃烧室201的中心轴线，其中活塞231沿着中心轴线299振荡以调整主燃烧室201的容积而不调整预燃室244的容积。
在一个示例中，主燃烧室201无点火装置，但包括其自己的燃料喷射器，诸如图1的燃料喷射器66或燃料喷射器260。另外地或替代地，主燃烧室201可被配置为接收进气道喷射，其中燃料喷射器布置在进气门238上游的进气道中。在一个示例中，主燃烧室201可包括进气道喷射器和直接喷射器。燃料喷射器260仅仅是被定位成直接喷射到主燃烧室201中的燃料喷射器的一个示例定位。如图所示，燃料喷射器260与预燃室244直接相邻，同时被定位成喷射到主燃烧室201的与预燃室244相邻的部分中。以这种方式，预燃室244可容纳点火装置258的一部分，使得点火装置258向预燃室244的内部容积提供火花，同时主燃烧室201被配置为直接接收来自燃料喷射器260的喷射。因此，在图2的示例中，预燃室244为被动预燃室。
当进气门238处于打开位置时，主燃烧室201可从进气通道236接收气流。预燃室244可经由多个空气路径248和金属丝网250中的一个或多个从主燃烧室201接收空气。当排气门242处于打开位置时，主燃烧室201可流体地联接到排气通道240。排气以及其他燃烧后生物(例如，空气、未燃尽的燃料等)可从主燃烧室201排出到排气通道240。当进气门238和排气门242处于关闭位置(诸如所示位置)时，主燃烧室201和预燃室244可相对进气通道236和排气通道240流体地密封。
以这种方式，主燃烧室201是相对于预燃室244的单独的空间容积，其中主燃烧室201的容积大于预燃室244的容积。预燃室244可从主燃烧室201接收进气，并且将至少部分点燃的燃料/空气混合物释放到主燃烧室201以在主燃烧室201内引发燃烧。
如图所示，预燃室244被布置在主燃烧室201的容积内。更具体地，虚线206示出了气缸盖202与气缸体204之间的分界线。箭头208示出了气缸盖侧，并且箭头210示出了气缸体侧。点火装置258从气缸盖侧延伸，并且延伸到气缸体侧上的预燃室244的容积中。预燃室244被布置在接纳点火装置258的最末端的位置，使得其在预燃室244的容积内发出火花。在一个示例中，预燃室244的整个容积被布置在发动机201的气缸体侧上。然而，预燃室244的容积是固定的并且与主燃烧室201的容积分开，使得活塞234的振荡不会导致预燃室244的容积发生变化。
现在转向图3a，其示出了多个进气道310相对于预燃室244的位置的实施例300。多个进气道310包括第一进气道312和第二进气道314。第一进气道312和第二进气道314可从进气通道302接收进气。进气通道302可从单个通道分叉为第一进气道312和第二进气道314，使得流过进气通道302的进气320可到达第一进气道312和第二进气道314中的每一个。
第一进气道312可将第一流322引导到主燃烧室201中，并且第二进气道314可将第二流324引导到主燃烧室201中。第一流322可平行于第一轴线(所述第一轴线为切向轴线316)，然后再遵循主燃烧室201的壁的曲率。在一个示例中，第一流322为涡流。第一进气道312可被配置为供应阈值涡流比，其中阈值涡流比基于经由预燃室244增强的燃烧稳定性。因此，可基于预燃室244增强燃烧稳定性所需的期望涡流量来针对不同的操作调整第一进气道312的尺寸和/或形状。
切向轴线316平行于主燃烧室201的切线。另外地或替代地，切向轴线316可平行于第二轴线或与第二轴线略成角度，所述第二轴线为气缸盖中心线轴线318。气缸盖中心线轴线318可平行于气缸盖(例如，图2的气缸盖202)的中心轴线并在其正下方。第二进气道314可被配置为在平行于气缸盖中心线轴线318的方向上将第二流324排出到主燃烧室201中。第二流324可为滚流，其中第二进气道314被配置为提供阈值量的滚流以促进增强的燃烧效率和低排放。以这种方式，第一进气道312和第二进气道314中的每一个被成形和定位成沿着主燃烧室201的不同路径排出进气320，以提供期望量的旋涡和翻滚气流，从而促进有效且稳健的燃烧。
如图所示，第二流324可直接朝向预燃室244流动并且流到第一流322的远离第一轴线316的一部分，然后再转向并沿着气缸盖中心线轴线318回流。也就是说，第二流324在其沿原始方向离开第二进气道314时平行于气缸盖中心线轴线318流动，接触第一流322并且转向以再次平行于气缸盖中心线轴线318流动，其中转向之后的流动方向与第二流324离开第二进气道314的原始方向相反。因此，第一流322和第二流324可至少部分地混合。
转向图3b，其示出了预燃室244的视图350。预燃室244包括切入其表面以增强气体交换和气流的一个或多个特征部(例如，狭槽)。如图3b的实施例中所示，预燃室244仅包括火花塞258。这样，预燃室258可为无燃料喷射器的被动预燃室。预燃室244的特征部结合进气道的布置和配置可允许来自主燃烧室内的空气/燃料混合物流入预燃室244的容积，其中火花塞258可使所述混合物燃烧。
预燃室244包括保护管360，所述保护管包括周向壁362、底壁364和顶壁366。顶壁366可与底壁364相对并且经由周向壁362与所述底壁分离。火花塞258可延伸穿过顶壁366并进入预燃室244的内部容积。周向壁362可包括一个或多个狭槽372。在一个示例中，一个或多个狭槽372为多个狭槽372，包括至少两个狭槽。如图所示，多个狭槽372围绕周向壁362对称地布置。然而，应当理解，多个狭槽372可不对称地布置，而不脱离本公开的范围。多个狭槽372的形状和尺寸可彼此相同。另外地或替代地，虽然在图3b的实施例中示出了多个狭槽372中的四个，但可存在少至两个和多达20个狭槽，而不脱离本公开的范围。
多个狭槽372中的每个狭槽包括基本上矩形形状。在一个示例中，为了使每个狭槽成形，将矩形的三条边切入周向壁362中，其中所述三条边包括矩形的两条短边和一条长边。可将周向壁362的表面远离预燃室244的内部容积向外按压，并压入主燃烧室的容积中。因此，可形成多个翼板374，每个翼板包括对应的狭槽。以这种方式，每个翼板表示气流不可透过的固体表面，使得气体不能流过翼板，而多个狭槽372中的每个狭槽表示气体可流过的开口。因此，多个狭槽372可将预燃室244的内部容积流体地联接到主燃烧室容积。
预燃室244还包括布置在底壁364上的底孔376。底孔376可定位成使得其几何中心与火花塞258和预燃室244中的每一个的几何中心对准，如经由中心轴线399所示。底孔376的尺寸可小于多个狭槽372中的每个狭槽的尺寸。底孔382可包括圆形形状。以这种方式，底孔382的形状不同于多个狭槽372的形状。可基于通过预燃室244的期望量的残余气体输出流来调整底孔372的尺寸，如本文中将更详细描述的。
如图所示，多个狭槽372延伸穿过周向壁362的整个厚度。多个狭槽372被示为线性的，其中线性狭槽平行于沿着三轴系统(诸如轴系统390)的单个平面。另外地或替代地，多个狭槽372可以是弯曲的，如图5b所示，使得螺旋形或旋涡形湍流射流可离开预燃室244以增强火焰传播。
经由箭头示出了流过预燃室244的流。如图所示，第一流322(例如，涡流322)可由多个翼板374捕获，其中涡流被引导通过多个狭槽372并进入预燃室244的内部容积，如经由箭头392所示。随着涡流进入预燃室244的内部容积，经由虚线箭头394示出的残余气体可离开预燃室244的内部容积并进入主燃烧室容积。在一个示例中，随着残余气体离开底孔382，残余气体可与滚流(例如，图3a的第二流324)混合。随着残余气体的离开，燃料喷射器可将燃料喷射到主燃烧室容积中，其中旋涡和翻滚进气可与燃料混合。预燃室244可经由翼板374捕获主燃烧室中的空气/燃料混合物的一部分，其中可激活火花塞258以点燃混合物并推进燃烧。
在一个示例中，随着进气门打开并且进气流过第一进气道和第二进气道，进气可经由多个狭槽372流入预燃室244的内部容积中。该第一交换可导致残余气体经由底孔382被推出预燃室244的内部容积并进入主燃烧室。随着燃烧循环的进行以及主燃烧室内的燃料喷射已发生，空气/燃料混合物可流入预燃室244，所述预燃室可经由滚流和涡流来增强并经由点火装置258来点燃，所述点火装置被定位成在预燃室244的内部容积内提供火花。所述混合物可燃烧并经由多个狭槽372中的一个或多个和底孔382喷射(例如，排出)到主燃烧室中。
现在转向图4，其示出了主燃烧室201的第一实施例400。主燃烧室201包括多个进气道404和多个排气道406。在一个示例中，进气道404可类似于图3a的进气道310。第一实施例400包括在进气道404和排气道406之间等距地布置的预燃室244。在第一实施例400的示例中，预燃室244为第一预燃室244，其中第一实施例400还包括第二预燃室442和第三预燃室444。第二预燃室442可布置在多个排气道406中的相邻排气道之间。第三预燃室444可布置在多个进气道404中的相邻进气道之间。因此，第一预燃室244可布置在沿着公共轴线490对准的第二预燃室442和第三预燃室444之间。
第一预燃室244、第二预燃室442和第三预燃室444的形状可彼此基本上相同，类似于图3b中所示的预燃室244。然而，第一预燃室、第二预燃室和第三预燃室中的相邻预燃室可不同地取向以促进增强的火焰传播，从而在整个主燃烧室中实现更均匀且更快的燃烧。更具体地，第一预燃室244以第一取向进行取向，并且第二预燃室442和第三预燃室444以不同于第一取向的第二取向进行取向。如图所示，第一预燃室244可平行于并且垂直于公共轴线490排出燃烧气体。第二预燃室442和第三预燃室444可与公共轴线490成角度并且不垂直或平行于所述公共轴线排出燃烧气体。因此，气体可能不会彼此重叠。
在第一实施例400的一些示例中，可仅存在两个预燃室或者四个或更多个预燃室。在仅存在两个预燃室的一个示例中，可包括第二预燃室和第三预燃室，并且可省略第一预燃室244。
现在转向图5a，其示出了包括主燃烧室501的第二实施例500，所述主燃烧室可以是图2的主燃烧室201的非限制性示例。主燃烧室501包括多个进气道504和多个排气道506。主燃烧室501还包括与多个进气道504和多个排气道506中的每一个等距地布置的预燃室544。预燃室544被配置为排出流546，其中每个流均被引导到不同的进气道或排气道。如图所示，流546包括月牙形形状，然而，应当理解，流可包括c形、j形、d形和其他类似形状，而不脱离本公开的范围。
转向图5b，其示出了预燃室544的横截面550，其中通道554被成形为预燃室544的保护管552。通道554可包括弯曲形状，其中弯曲形状引导流546以使其包括月牙形形状。因此，通道554(其为弯曲的)将预燃室544的内部容积流体地联接到主燃烧室容积，并且调整通过其中的流以使其沿着第一轴线进入并沿着不同于第一轴线的第二轴线离开，使得流546呈旋涡形和/或螺旋形以增强燃烧。在一个示例中，预燃室544类似于图3b的预燃室244，其中使用通道554代替狭槽372。因此，预燃室544仍可包括底孔。
以这种方式，预燃室(其可为被动预燃室)可包括多个开口，所述多个开口用于排出残余排气，同时将燃烧空气和燃料射流以多个角度喷射回到主燃烧室。所述开口可包括底孔和多个狭槽，所述多个狭槽包括用于捕获主燃烧室气体的对应翼板。布置预燃室的技术效果是相对于被动预燃室的先前示例，在火焰接触主燃烧室的表面之前增强火焰传播并增加燃烧速率，同时还排出增加量的残余气体。通过这样做，可提高效率。
图1至图5b示出了在各种部件的相对定位的情况下的示例配置。如果被示为直接彼此接触或直接联接，则至少在一个示例中，此类元件可分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。作为一个示例，彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，彼此相隔定位的元件仅在其间具有空间并且没有其他部件的情况下可被称作如此。作为又一示例，被示为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的两侧或在彼此的左侧/右侧的元件可被称为相对于彼此如此。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的竖直轴而言，并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件竖直定位在其他元件上方。作为又一示例，附图中描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可称为相交元件或彼此相交。再此外，在一个示例中，被示为在另一元件内或被示出为在另一元件外的元件可称作如此。应当理解，被称作“基本上类似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％至5％的偏差内)而彼此不同。
一种系统的一个示例包括预燃室，所述预燃室布置在主燃烧室的容积中，其中所述预燃室包括多个狭槽和与所述多个狭槽形状相同的多个翼板。
所述系统的第一示例还包括其中所述多个狭槽和所述多个翼板中的每一个包括矩形形状。
所述系统的第二示例，其任选地包括所述第一示例，还包括其中所述多个翼板中的每个翼板从所述多个狭槽中的狭槽的长边延伸。
所述系统的第三示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述多个翼板和所述多个狭槽关于所述主燃烧室的保护管对称地布置。
所述系统的第四示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述多个狭槽延伸穿过所述保护管的整个厚度。
所述系统的第五示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述多个狭槽是线性的或弯曲的。
所述系统的第六示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述预燃室还包括布置在所述预燃室的底表面上的孔，所述孔与所述多个狭槽中的每个狭槽等距，并且其中在所述预燃室中除了所述多个狭槽和所述孔之外没有其他入口或出口。
所述系统的第七示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述多个狭槽将所述预燃室的内部容积流体地联接到所述主燃烧室。
所述系统的第八示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述预燃室包括点火装置并且无燃料喷射器。
一种发动机的示例包括主燃烧室，所述主燃烧室包括活塞和预燃室，其中所述活塞被配置为仅调整所述主燃烧室的容积，其中所述预燃室包括多个狭槽和底孔，所述多个狭槽和所述底孔将所述预燃室的内部容积流体地联接到所述主燃烧室的所述容积。
所述发动机的第一示例还包括其中第一进气道被配置为提供涡流，并且第二进气道被配置为提供滚流，其中所述涡流被配置为沿着所述主燃烧室的圆周行进并经由所述多个狭槽进入所述预燃室。
所述发动机的第二示例，其任选地包括所述第一示例，还包括其中所述滚流被配置为沿着气缸盖中心线轴线行进，然后再接触所述涡流并且转向以沿相对于原始行进方向的相反方向而沿着所述气缸盖中心线轴线流动。
所述发动机的第三示例，其任选包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述预燃室被配置为随着所述涡流经由所述多个狭槽进入所述内部容积而从所述内部容积排出残余气体。
所述发动机的第四示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述预燃室为第一预燃室，所述发动机还包括与所述第一预燃室相同的第二预燃室。
所述发动机的第五示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述第一预燃室以第一取向进行取向，并且所述第二预燃室以第二取向进行取向，其中所述第二取向与所述第一取向相同或不同。
一种系统的示例包括：主燃烧室，所述主燃烧室包括被配置为在其中振荡的活塞；多个进气道，所述多个进气道被配置为使进气流入所述主燃烧室中，其中所述多个进气道包括被配置为平行于横向轴线排出进气的第一进气道和被配置为平行于气缸盖中心线轴线排出进气的第二进气道；以及预燃室，所述预燃室布置在所述主燃烧室的容积内，所述预燃室包括圆柱形形状，其中底孔布置在底部圆形表面上，并且多个狭槽布置在周向壁上。
所述系统的第一示例还包括其中所述多个狭槽中的每一个包括翼板，其中所述翼板被配置为将气体引导到所述多个狭槽中。
所述系统的第二示例，其任选地包括所述第一示例，还包括其中所述预燃室无喷射器，还包括其中点火装置被定位成在所述预燃室的内部容积内提供火花，其中所述点火装置沿着中心轴线与所述底孔对准。
所述系统的第三示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述预燃室为被动预燃室。
所述系统的第四示例，其任选地包括先前示例中的一个或多个，还包括其中所述多个狭槽是弯曲的并且被配置为将月牙形流从所述预燃室排出到所述主燃烧室。
应注意，本文所包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件的控制系统来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据所使用的特定策略来反复地执行。此外，所述的动作、操作和/或功能可图形地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当理解，本文中公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。
1.一种系统，其包括：
预燃室，所述预燃室布置在主燃烧室的容积中，其中所述预燃室包括多个狭槽和与所述多个狭槽形状相同的多个翼板。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个狭槽和所述多个翼板中的每一个包括矩形形状。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个翼板中的每个翼板从所述多个狭槽中的狭槽的长边延伸。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述多个翼板和所述多个狭槽关于所述主燃烧室的保护管对称地布置。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述多个狭槽延伸穿过所述保护管的整个厚度。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述多个狭槽是线性的或弯曲的。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述预燃室还包括布置在所述预燃室的底表面上的孔，所述孔与所述多个狭槽中的每个狭槽等距，并且其中在所述预燃室中除了所述多个狭槽和所述孔之外没有其他入口或出口。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述多个狭槽将所述预燃室的内部容积流体地联接到所述主燃烧室。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述预燃室包括点火装置并且无燃料喷射器。
10.一种发动机，其包括：
主燃烧室，所述主燃烧室包括活塞和预燃室，其中所述活塞被配置为仅调整所述主燃烧室的容积，其中所述预燃室包括多个狭槽和底孔，所述多个狭槽和所述底孔将所述预燃室的内部容积流体地联接到所述主燃烧室的所述容积。
11.如权利要求10所述的发动机，其中第一进气道被配置为提供涡流，并且第二进气道被配置为提供滚流，其中所述涡流被配置为沿着所述主燃烧室的圆周行进并经由所述多个狭槽进入所述预燃室。
12.如权利要求11所述的发动机，其中所述滚流被配置为沿着气缸盖中心线轴线行进，然后再接触所述涡流并且转向以沿相对于原始行进方向的相反方向而沿着所述气缸盖中心线轴线流动。
13.如权利要求11所述的发动机，其中所述预燃室被配置为随着所述涡流经由所述多个狭槽进入所述内部容积而从所述内部容积排出残余气体。
14.如权利要求10所述的发动机，其中所述预燃室为第一预燃室，所述发动机还包括与所述第一预燃室相同的第二预燃室。
15.如权利要求14所述的发动机，其中所述第一预燃室以第一取向进行取向，并且所述第二预燃室以第二取向进行取向，其中所述第二取向与所述第一取向相同或不同。
技术总结