專利名稱：一種內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種內(nèi)燃發(fā)動機
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機，尤其涉及直接噴射柴油發(fā)動機內(nèi)的燃燒室。背景技術(shù)：
因為柴油發(fā)動機(壓縮點火)冷起動的燃料特性和冷運轉(zhuǎn)性能為柴油發(fā)動機的 最困難的要求。這些要求使得柴油發(fā)動機使用冷起動輔助，一個這樣的輔助為要求柴油發(fā) 動機的燃燒室裝備有電熱塞以輔助冷起動性能，從而在緊接著冷起動之后的運轉(zhuǎn)期間最小 化失火和白煙(未燃燒的燃料)?，F(xiàn)實中發(fā)動機效率最高的最佳壓縮比為15 1的壓縮 比。為了進一步幫助改善冷起動性能和運轉(zhuǎn)，在過去將柴油發(fā)動機的壓縮比提高至比最佳 比15 1高得多的級別以在冷運轉(zhuǎn)期間增加汽缸內(nèi)的壓縮溫度。隨著發(fā)動機的低排放要 求的出現(xiàn)，一個能夠幫助發(fā)動機滿足這些更低要求(特別是NOx)的方法是降低壓縮比。這 增加了柴油發(fā)動機內(nèi)的電熱塞的重要性并且要求它們在更高的溫度下運轉(zhuǎn)更長時間，進一 步強調(diào)在燃燒室內(nèi)關(guān)于燃料噴霧設(shè)置的重要性。柴油發(fā)動機的燃燒室裝配有電熱塞以輔助冷起動性能。電熱塞通常安裝在汽缸蓋 內(nèi)，電熱塞的一端沿燃料噴射器噴霧羽流的包圍外側(cè)切線設(shè)置。當提供電流至電熱塞時，電 熱塞的溫度加熱并且作用為與端部接觸或鄰近端部處的燃料蒸汽的熱點或點火位置。一旦 點燃該燃料中一部分，從燃燒燃料釋放的能量導致燃燒室內(nèi)汽缸充氣內(nèi)的壓力和溫度上升 并且輔助整個燃燒室內(nèi)剩余燃料的自動點火。在確定在燃燒室內(nèi)何處放置電熱塞時考慮了多種因素。該位置必須為不存在液體 燃料滴漏(其在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的任何時間對電熱塞端部產(chǎn)生影響)的可能性或可能性很小的 位置以確保電熱塞完整的運轉(zhuǎn)壽命。電熱塞設(shè)置也包括當電熱塞沒有通電時運轉(zhuǎn)以最小化 對電熱塞周圍的空氣流的影響。同樣，電熱塞的端部設(shè)置在燃燒室內(nèi)空燃比處于合適的范 圍以使得燃料蒸汽容易點燃的區(qū)域。當然，電熱塞安裝在汽缸蓋內(nèi)未被進氣端口、排氣端 口、噴射器、傳感器或其它組件占用的區(qū)域。通常在燃燒室氣體中引起渦流以促進混合和空氣利用性。渦流能夠使得燃料射流 偏移直線軌跡。偏移量取決于工況、進入燃燒室內(nèi)的空氣流、燃料噴射壓力(即燃料噴霧動 量)和噴霧已經(jīng)從噴射器行進的距離。如上所述，將電熱塞放置在存在合適的空氣和燃料 濃度的位置處是重要的。在現(xiàn)有技術(shù)中，電熱塞緊靠燃料噴霧的一側(cè)的噴射器噴嘴放置，在 較小的半徑處，渦流對燃料噴霧位置影響較小，因此更加確定在噴射開始后燃料蒸汽與電 熱塞短暫接觸。在每個汽缸具有4個氣門的發(fā)動機中，最大氣門尺寸部分地由在相鄰氣門之間具 有足夠的材料來指定以提供所需強度經(jīng)受燃燒壓力。在帶有4氣門頭的發(fā)動機的現(xiàn)有技術(shù) 中，電熱塞靠近氣門橋接區(qū)域(相鄰氣門之間的縮小區(qū)域)內(nèi)的噴射器放置，這弱化汽缸蓋 的強度。因此，減小氣門尺寸以允許更大的橋接厚度以適應電熱塞或減小燃燒室能夠經(jīng)受 的峰值燃燒壓力，任一種情況都降低了發(fā)動機能夠產(chǎn)生的最大功率。
發(fā)明內(nèi)容在一個實施例中，汽缸蓋在每個汽缸具有兩個進氣端口和兩個排氣端口，在每個 汽缸頂部和頂內(nèi)的相鄰端口之間具有氣門橋接。汽缸頂部設(shè)有相對于進氣端口 /排氣端口 設(shè)置在中央的燃料噴射器端口和位于進氣端口和排氣端口之間的電熱塞端口。一個實施例 包括位于進氣端口和相鄰排氣端口之間的氣門橋接的外側(cè)的電熱塞。在這里，外側(cè)指的是 更遠離汽缸中央設(shè)置。本實用新型公開了由一種具有由汽缸壁、汽缸蓋和在汽缸壁內(nèi)往復運動的活塞形 成的燃燒室。汽缸蓋具有安裝在中央的噴射器。噴射器具有環(huán)繞所述噴射器端部設(shè)置的多 個噴射器噴嘴。當活塞靠近上止點位置指令噴射器打開時，燃料射流從噴嘴釋放朝向活塞 碗的壁?；钊刖哂惺沟萌剂系牡谝徊糠直幌蛏弦龑С蛩銎咨w并且隨后沿汽缸蓋返 回朝向噴射器的特征。燃料的第二部分被向下引導進活塞碗內(nèi)。燃料的第三部分被向上朝 向汽缸蓋引導并且隨后向外朝向汽缸壁引導。電熱塞安裝在汽缸蓋內(nèi)以使得所述電熱塞的 端部延伸進所述燃燒室內(nèi)蒸汽的某一區(qū)域中，在該區(qū)域內(nèi)燃料的第一部分在被汽缸碗部 件重新引導之后形成蒸汽。根據(jù)本實用新型的實施例，每缸四氣門的汽缸蓋具有兩個相鄰 的進氣端口和兩個相鄰的排氣端口。進氣端口直徑可大于排氣端口。噴射器安裝在中央。 電熱塞安裝在兩個相鄰端口之間，位于兩個相鄰端口之間的氣門橋接的最小厚度部分的外 側(cè)?；钊氲谋砻婢哂谢旧掀叫杏谄纵S線的垂直部分。電熱塞的端部位于相對于垂直 部分僅略微朝向汽缸的中央。電熱塞傾斜設(shè)置以使得其在相鄰端口之間的間隔最小位置的 外側(cè)位置處從汽缸蓋出來并且進入燃燒室同時端部位于活塞垂直部分的內(nèi)側(cè)。在一個實施 例中，電熱塞安裝在進氣端口和相鄰排氣端口之間，電熱塞略微更接近進氣門安裝，因為更 接近于進氣門的金屬溫度處于較低的溫度，因此在該區(qū)域內(nèi)金屬變形及弱化更少。在一個 實施例中，電熱塞的端部在最接近所述汽缸頂部的燃料射流的表面上鄰近或接近所述燃料 射流。在其它可替代例中，電熱塞安裝在汽缸蓋內(nèi)的氣門橋接外側(cè)。在一個實施例中，每個 汽缸壁均具有汽缸直徑并且電熱塞可安裝在汽缸頂部內(nèi)噴射器軸線的外側(cè)距離至少一半 所述直徑。根據(jù)本實用新型的實施例，通過電熱塞安裝在氣門橋接的最窄位置的外側(cè)，汽缸 蓋強度及發(fā)動機的最大壓力比不會受到弱化。帶有這種設(shè)置的電熱塞的燃燒室較具有安裝 在氣門橋接內(nèi)靠近氣門橋接的最窄位置處的電熱塞的發(fā)動機多產(chǎn)生大約10%的更高峰值 壓力。類似地，根據(jù)本實用新型設(shè)置的電熱塞相對于帶有由所需強度和電熱塞放置約束的 氣門直徑的現(xiàn)有技術(shù)配置適應更大氣門直徑。根據(jù)本實用新型，氣門尺寸和氣門橋接處的 強度不會受到弱化。本實用新型也能夠應用至具有每個缸具有兩個氣門的發(fā)動機中。燃燒 優(yōu)點以及防止在冷運轉(zhuǎn)期間的白煙均可實現(xiàn)。然而，因為帶有兩個氣門的汽缸蓋具有用于 電熱塞的空間，通過根據(jù)本實用新型的這種的電熱塞的放置這里沒有燃燒室強度的伴隨優(yōu) 點O通過將電熱塞放置在帶有特定活塞碗設(shè)計的發(fā)動機內(nèi)更外側(cè)，電熱塞與燃料接觸 兩次，而非根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一次。通過特定的活塞碗，燃料射流與燃燒碗的基本垂直表面接 觸導致一些燃料噴霧向上朝向汽缸頂部移動并且一些向下移動進碗部內(nèi)。燃料向上移動 時，一些燃料向內(nèi)返回朝向噴射器移動并且一些燃料向外朝向汽缸壁。被引導向上并且隨 后向內(nèi)的燃料部分包圍電熱塞。在公開的電熱塞中，電熱塞的端部鄰近燃料，當燃料被噴射后第一次穿過電熱塞并且隨后當其由活塞碗形狀引導回彈時再次穿過電熱塞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通 過相對于簡單的一次而與電熱塞接觸兩次的燃料能夠改善冷起動。在現(xiàn)有技術(shù)位置中，電 熱塞離開活塞碗邊緣太遠，這樣在與活塞碗邊緣接觸之后較少的燃料返回至電熱塞位置并 且回彈的混合物太稀而不能燃燒。通過允許電熱塞有兩次與可燃燃料混合接觸的機會，改 善了冷起動性能。在大多數(shù)柴油發(fā)動機中，冷起動性能要求壓縮比高于產(chǎn)生最佳效率所需 的壓縮比。通過改善冷起動性能，能夠略微減少壓縮比從而增加燃料效率。在帶有進氣渦流的螺旋形端口發(fā)動機中，需要關(guān)注的是通過將電熱塞放在氣門橋 接的最小間隔的外側(cè)，這樣前往電熱塞的燃料射流會充分轉(zhuǎn)移這樣電熱塞將不靠近燃料射 流的可燃混合物。然而，在一個應用中，這不會成為問題，甚至在一些工況下經(jīng)歷多達10度 的角旋轉(zhuǎn)(在電熱塞離開中央軸線的距離處大約僅5度的旋轉(zhuǎn))。并且，如上所述，靠近由 噴射釋放并且由活塞碗重新引導的燃料射流路徑的電熱塞的合適放置為電熱塞提供了兩 次加熱和點燃燃料的機會。通常的柴油噴射器將液體燃料以高壓力從多個噴嘴噴出并且進入燃燒室內(nèi)的熱 空氣內(nèi)。因為穿過噴射器噴嘴兩端的壓力降較高，以高速噴射液體燃料使得燃料霧化為非 常細小的液滴并且當其從噴射器朝向汽缸壁行進時攜帶空氣。因為汽缸內(nèi)的壓縮氣體溫度 較高、液滴尺寸較小并且與空氣混合，液滴快速地蒸發(fā)以使得在燃料射流行進至汽缸壁之 前，射流為燃料蒸汽與空氣的混合物而沒有液滴剩余。因此，電熱塞與現(xiàn)有技術(shù)中所習慣的 更遠離噴射器設(shè)置相比的另一優(yōu)點在于液滴更不可能影響電熱塞。美國專利US 2007/0246004A1號描述了具有安裝在周圍位置的電熱塞的發(fā)動機 燃燒系統(tǒng)。然而，該燃燒系統(tǒng)在許多方面相當不同于通常的柴油燃燒系統(tǒng)?；钊敳繛槠?的，即沒有活塞碗。燃燒室容積包含于汽缸蓋內(nèi)，該專利U. S. 2007/0246004A1具有半球形 蓋。而且，電熱塞沒有突伸進燃燒室內(nèi)并且以與汽缸軸線(或噴射器)成鈍角安裝。這與 通常的柴油燃燒系統(tǒng)的相反，通常的柴油燃燒系統(tǒng)具有主要的燃燒室容積(在活塞行進 的上止點)位于活塞碗內(nèi)，平坦的汽缸頂部，突伸進燃燒室內(nèi)的電熱塞，以及電熱塞以與汽 缸軸線成銳角安裝。

圖1為帶有依照本實用新型一個實施例的設(shè)置的電熱塞的內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室 和汽缸的截面圖。圖2A-2C為燃燒室的一半的截面圖，其顯示了在具有依照本實用新型一個實施例 設(shè)置的電熱塞的汽缸內(nèi)在膨脹沖程期間在活塞的三個位置處燃料噴霧的運動。圖3為具有依照本實用新型一個實施例設(shè)置的電熱塞的部分汽缸的平面圖。圖4A和4B為汽缸蓋的部分平面圖，顯示了在具有依照本實用新型一個實施例設(shè) 置的電熱塞的汽缸內(nèi)渦流對燃料射流的影響。圖5和6為顯示依照本實用新型一個實施例噴霧與燃燒室的關(guān)系的截面圖。
具體實施方式
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的，參考任一附圖說明并描述的實施例的多個特征可與 一個或多個其它附圖中所說明的特征相結(jié)合以得到未明確說明或描述的替代實施例。所說明的特征組合為典型應用提供了說明性實施例。然而，對于特定應用或?qū)嵤┓桨?，可能需?與本實用新型的教導相一致的特征的多種組合和修改。本說明書中使用的代表性實施例涉 及在每汽缸4氣門的發(fā)動機中電熱塞的放置，其放置在相鄰氣門之間的氣門橋接的最窄部 分的外側(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認識到與發(fā)明相一致的相似的應用或?qū)嵤┓桨福缙渲幸?稍微不同于附圖中所示的實施例的順序設(shè)置組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到本實用新型的 教導可應用至其它應用或?qū)嵤┲小Ｔ趫D1中，顯示了發(fā)動機部分的截面圖，其中燃燒室12由其內(nèi)帶有冷卻套筒的汽 缸壁14形成?；钊?6在汽缸壁14內(nèi)往復運動?；钊?6具有用于密封圈(未顯示)的多 個凹槽和穿過其的圓柱孔以容納活塞銷(未顯示)。活塞頂部具有活塞碗18。設(shè)置活塞碗 18的形狀以獲得發(fā)動機所需的燃燒特性和排放特性(其由燃料射流如何與活塞碗18相 互作用所決定)以有效地利用汽缸中的空氣并且控制燃燒。燃燒室12進一步由汽缸頂部 20 (其為汽缸蓋22的一部分)限定。在本說明書中，汽缸頂部20為汽缸蓋22形成燃燒室 12的那部分，即蓋住汽缸壁14的那部分。汽缸頂部20面向活塞的表面在本說明書中被稱 為燃燒表面。如圖1中所示，燃燒表面基本上為平坦的并且總體上與安裝在汽缸蓋22中央 的燃料噴射器24 (的軸線相垂直。燃料噴射器M具有多個環(huán)繞突出進燃燒室12內(nèi)的端部 的孔，燃料射流從其射出。它們可形成立體圓錐角X，其通常為鈍角。燃料射流的通常數(shù)目 為八個。然而，噴射器可有更多或更少的射流。通常，它們在噴射器M的端部周圍平均間 隔，盡管它們可堆疊或多個孔能夠組合在一起。電熱塞的端部設(shè)置為與燃料射流26中一個 的邊緣相切。通過至少一個進氣門為燃燒室12供應新鮮空氣并且通過至少一個排氣門將 燃燒廢氣排出燃燒室12。然而，這些在圖1中描繪的截面中并未顯示，因為從氣門之間進行 截面。燃料噴射器M將液體燃料以非常高的速度噴進燃燒室30內(nèi)使得燃料分裂為細小 液滴云。因為以非常高的速度噴射進熱壓縮氣體中，燃料帶著空氣并且迅速地蒸發(fā)。緊鄰 噴射器的燃料射流為小液滴、蒸發(fā)燃料和一些夾帶的空氣的混合物。隨著燃料射流行進穿 過燃燒室，液滴大部分分蒸發(fā)并且燃料射流含有燃料蒸汽以及更多的夾帶空氣。隨著時間 推移，燃料射流到達汽缸壁或活塞碗，燃料被完全蒸發(fā)。在本說明書中，燃料射流指的是以 高速從噴射器M離開的燃料蒸汽、燃料液滴和夾帶空氣云?，F(xiàn)參考圖2A，顯示了燃料室30的一半，其帶有沿汽缸壁32的中軸線的燃料噴射器 32和在其頂部中間(最上面)帶有緊鄰汽缸頂部38的活塞碗50的活塞16。噴射器34在 其端部周圍將燃料以霧狀噴射出噴嘴，圖2A中描繪了這樣的燃料射流36中一個。燃燒室 30由汽缸壁32、汽缸頂部38和活塞碗40限定。在圖2A中，燃料射流36具有離開噴射器 34附近的液滴(隨著燃料射流離開噴射器36更遠，液滴在尺寸和數(shù)目上有所減少)以允許 更多的時間用于蒸發(fā)。依照本實用新型的一個實施例，電熱塞37安裝在汽缸頂部38內(nèi)的 相對于汽缸軸線中央位置更外側(cè)的位置。電熱塞37足夠深地安裝至燃燒室30內(nèi)使得在從 噴射器34釋放出燃料射流36時電熱塞37的端部與燃料射流36相切。燃料流射36離噴 射器34最遠的部分與活塞碗40的表面接觸從而引導燃料的第一部分1朝向汽缸頂部38 并且引導燃料的第二部分向下進入活塞碗40內(nèi)?，F(xiàn)參考圖2B，其處于上止點之后10度處，活塞16已經(jīng)向下移動以使得燃燒室30 具有比圖2A中更大的容積。燃料射流36繼續(xù)分散，第二部分2向下進入活塞碗40內(nèi)并且以順時針方向卷回，其首先朝向活塞碗40的底部并隨后朝向噴射器34返回。燃料射流36 的第一部分(由圖2A中的箭頭1所指示，其顯示為向上朝向圖2A中的汽缸頂部38行進) 在圖2B中分離，第三部分3向外朝向汽缸壁32行進并且第四部分4沿汽缸頂部向內(nèi)行進 至噴射器34。仍然從噴射器34噴射的燃料射流36的后面階段與電熱塞37相切。參考圖2C，在上止點之后20度角位置，相較于圖2A和2B中所示活塞已經(jīng)退回并 且已經(jīng)停止從燃料噴射器34噴射燃料流?；钊?0內(nèi)移動的燃料繼續(xù)朝向燃燒室30的 中央回卷。向上移動的部分燃料更遠地朝向汽缸壁32移動從而與燃燒室的周圍內(nèi)的空氣 接觸。圖2C中顯示了燃料第四部分4首先向上移動并且隨后向內(nèi)移動包圍電熱塞37。電 熱塞37與離開噴射器34的燃料相切，并被與活塞碗40相接觸之后反彈回噴射器34的燃 料云包圍。圖2A-2C中的燃料射流的說明作為一個示例提出。當燃料噴射事件較短時，可在 燃料射流達到電熱塞的端部之前停止燃料噴射。同樣，能夠早于圖2A-C中所示地開始燃料 噴射以使得在活塞達到上止點之前噴射大部分燃料?；蛘?，如果噴射向后移相，活塞在燃料 射流達到活塞碗之前進一步后退，并且燃料射流與燃料射流的接觸與所示略有不同。在圖2A-2C中，活塞碗40具有基本上垂直的部分42。該特征有助于向上并且隨后 向內(nèi)朝向電熱塞37偏轉(zhuǎn)燃料。電熱塞37的端部為活塞碗40的垂直部分42的內(nèi)側(cè)。這確 保了活塞不會影響上在止點處的電熱塞37。在一個實施例中，電熱塞37傾斜以使得其比 電熱塞37的端部(其略微指向燃燒室30軸線的中央)安裝進汽缸頂部38更外側(cè)。如在 圖2A-2C中所示，活塞碗40的大部分包括在垂直部分42內(nèi)。其它活塞碗可為垂直部分非 常短或僅為簡單一點(如在截面圖中所示)的圓形，在該點曲線的斜率從正變換為負。在圖3中，顯示了從底側(cè)(在汽缸內(nèi))看的汽缸蓋部分的平面圖。汽缸蓋44形成 汽缸頂部的那部分由虛線指示。當組裝后，虛線圓圈位于汽缸壁上。兩個相鄰的進氣端口 48和兩個相鄰的排氣端口 50設(shè)于汽缸蓋44內(nèi)。通常將穿過汽缸蓋的通道稱為端口。然 而，在本實用新型中，端口指的是形成在汽缸頂部46內(nèi)的開口。中置的燃料噴射器端口 52 和外側(cè)電熱塞端口 M也設(shè)在汽缸蓋44內(nèi)。在每對相鄰端口之間內(nèi)為氣門橋接56。汽缸蓋 內(nèi)部具有中空部分，冷卻劑流穿過中空部分以保持金屬溫度低于它們的熔點。在相鄰氣門 之間，不能設(shè)有冷卻套，因為鑄造堅固部分以為位于該位置的氣門提供支撐十分重要。如圖 3所示，在間隔最小處測量一對相鄰端口之間的距離(米)。在現(xiàn)有技術(shù)中，電熱塞在間隔 最小處或相對于該位置內(nèi)側(cè)處安裝在氣門橋接內(nèi)。根據(jù)本實用新型，電熱塞端口 M設(shè)置在 相鄰氣門之間的氣門橋接56的最小寬度的外側(cè)。相鄰氣門之間的氣門橋接56僅沿相鄰氣 門的一定長度存在。然而，冷卻套設(shè)在氣門橋接56的兩端。在可替代配置中，電熱塞端口 54穿過氣門橋接56中一個的冷卻套。如圖3所示，以一定方向設(shè)置端口 48和50以通過單凸輪軸協(xié)助四個氣門的運轉(zhuǎn)， 四個氣門在組裝后安裝進端口 48和50內(nèi)?？商娲?，可使用雙凸輪軸汽缸蓋。電熱塞端 口 M顯示為在進氣端口 48中一個和排氣端口 50中一個之間。然而，可使用任何相鄰的一 對端口。在說明的實施例中，電熱塞端口 M更靠近于一個進氣端口固定，因為在發(fā)動機運 轉(zhuǎn)期間在該位置的金屬溫度總體上低于靠近排氣端口的金屬溫度。圖4A中(從底側(cè)，例如在汽缸內(nèi))顯示了汽缸蓋44的部分平面圖，其中進氣門58 和排氣門60分別安裝至進氣端口和排氣端口內(nèi)。在中央安裝噴射器62，而從噴射器端部內(nèi)
7的孔釋放四個燃料射流64。燃料射流64在靠近噴射器62處具有液滴，而離噴射器62更遠 處僅有氣體燃料。在圖4A中，顯示了靜止室，其中未轉(zhuǎn)移燃料射流64。燃料射流64中一個 與電熱塞66的端部成切線通過。在圖4B中，顯示了逆時針渦流從而轉(zhuǎn)移燃料射流64。相對于電熱塞66轉(zhuǎn)移燃料 射流64，特別關(guān)注具體地與電熱塞66成切線的燃料射流。已經(jīng)通過試驗發(fā)現(xiàn)燃料射流相對 于電熱塞的這種轉(zhuǎn)移不會對冷起動性能造成負面影響。取決于工況，盡管在汽缸的周圍處 以高達10度轉(zhuǎn)移燃料射流，電熱塞66位置處的最大轉(zhuǎn)移僅大約為5度，因為電熱塞66安 裝為大約從汽缸的中央(例如噴射器62位置)露出一半。在圖4B中，燃料噴霧顯示為旋 轉(zhuǎn)10度，然而，根據(jù)離開中央的距離的函數(shù)，可不同地影響燃料射流的形狀。本實用新型能夠應用至每個汽缸帶有兩個氣門的發(fā)動機。在這樣的發(fā)動機中，噴 射器總體上安裝在中央，但是略微偏離中央。同樣，在雙氣門發(fā)動機中噴射器通常以10至 30度范圍內(nèi)的角度安裝。然而，根據(jù)本實用新型的實施例，電熱塞能夠設(shè)置在比汽缸中央更 靠近汽缸的周圍的位置處以使得上述類型的活塞碗能夠?qū)е氯剂显谄鋸膰娚淦鲊娚涑霾?且從活塞碗回彈時接觸電熱塞。在圖5和6中，顯示了能夠結(jié)合根據(jù)本實用新型實施例的電熱塞放置使用的其它 活塞碗形狀。在一個示例中，這些活塞碗形狀利用了窄圓錐體燃料噴霧，例如相對于在圖1 示例中所示的150度夾角的120度夾角。在這樣的情況下，電熱塞的放置(其多于從汽缸 中央的露出一半)為每汽缸蓋4氣門提供了結(jié)構(gòu)性優(yōu)點，即將電熱塞放到氣門之間的最小 間距的外側(cè)，在該處可容納電熱塞而不會嚴重地削弱強度。然而，找出電熱塞鄰近從活塞碗 回彈的燃料以及在燃料射流離開噴射器時鄰近燃料射流的深度對于窄圓錐體角噴霧噴射 器更加困難。同樣，本實用新型的實施例通過將電熱塞旋轉(zhuǎn)放置于相對于汽缸軸線更遠的外側(cè) (離開汽缸中央朝向汽缸壁轉(zhuǎn)移)改善了冷起動性能同時使用燃料噴射器噴霧形狀與活塞 碗結(jié)合以促進每次噴射電熱塞和兩次燃料之間的接觸。特別地，本實用新型的多種實施例 公開了將電熱塞的端部放置在當燃料被噴射后第一次穿過電熱塞時以及隨后當其由活塞 碗形狀重新指向回彈時再次穿過電熱塞時的燃料附近。而且，位于氣門橋接外側(cè)的電熱塞 有助于更大的進氣端口 /排氣端口而不會削弱汽缸頂部強度，其適應更高的汽缸壓力，汽 缸壓力與改善的冷起動性能和改善的燃料效率相關(guān)。盡管已經(jīng)詳細描述了最佳實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以發(fā)現(xiàn)本實用新型的權(quán)利要 求范圍內(nèi)的多種可選設(shè)計和實施例。例如，圖2A-2C中所示的活塞碗僅是示例并且不意味 著限制。示例性活塞碗所描述的優(yōu)點在于其使得燃料朝向電熱塞回彈。甚至在活塞碗/噴 射器組合中沒有發(fā)生燃料回彈包圍電熱塞的情況下，本實用新型也是有利的。無論有沒有 渦流，都能夠在燃燒系統(tǒng)中使用本實用新型。盡管已經(jīng)描述了關(guān)于一個或多個期望特性的 多種實施例可能具有優(yōu)點或相較于其他實施例更為優(yōu)選，本領(lǐng)域技術(shù)人員應該意識到，取 決于具體應用和執(zhí)行，為了達到期望系統(tǒng)屬性可對一個或多個特性妥協(xié)。這些屬性包括，但 不限于成本、強度、耐用性、壽命周期成本、可銷售性、外觀、裝配、尺寸、適用性、重量、可制 造性、易于組裝等。這里論述的實施例在一個或多個屬性上相對于其他實施例或現(xiàn)有技術(shù) 應用不令人滿意也未超出本實用新型范圍之外，并且可滿足特殊應用。
權(quán)利要求1.一種多汽缸內(nèi)燃發(fā)動機，包含具有多個基本上平面的汽缸頂部的汽缸蓋，每個所述汽缸頂部包括基本上設(shè)置在中央 的燃料噴射器，所述燃料噴射器帶有多個噴孔；兩個進氣端口；兩個排氣端口 ；及電熱塞安裝孔，所述電熱塞安裝孔位于兩個相鄰端口之間比所述兩個相鄰端口之間間 隔最小的位置更遠離所述燃料噴射器。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述兩個相鄰端口為所述兩個進氣端口、 所述兩個排氣端口以及一個進氣端口和一個排氣端口中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述兩個進氣端口彼此相鄰，所述兩個排 氣端口彼此相鄰，所述進氣端口直徑大于所述排氣端口，所述汽缸頂部在每個相鄰端口對 之間具有氣門橋接，并且所述電熱塞孔位于比所述排氣端口和所述進氣端口之間的氣門橋 接更遠離所述燃料噴射器孔的位置。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)動機，其特征在于，所述電熱塞孔相對于所述排氣端口更接 近于所述進氣端口。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述汽缸頂部的燃燒表面適合安裝在發(fā) 動機汽缸上并且所述燃料噴射器孔垂直于所述燃燒表面。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，其特征在于，所述電熱塞孔相對于燃料噴射器孔成銳 角，穿過所述燃燒表面的所述電熱塞孔端部比所述電熱塞孔的另一端更接近于所述燃料噴 射器孔的中線。
7.一種具有由汽缸壁、固定至所述汽缸的第一端的汽缸頂部和在所述汽缸壁內(nèi)往復運 動的活塞形成的燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動機，所述活塞在面向所述汽缸頂部的活塞端上具有活塞 碗，所述內(nèi)燃發(fā)動機包含中央安裝在所述汽缸頂部的燃料噴射器，所述噴射器具有環(huán)繞所述噴射器端部設(shè)置的 多個噴射器噴孔，所述噴嘴適合向所述汽缸壁噴霧多個燃料射流，其中在所述活塞靠近上 止點時發(fā)生燃料噴射，所述燃料射流被引導朝向活塞碗的部件使得部分燃料射流被向上 引導朝向所述汽缸頂部并且隨后沿所述汽缸頂部朝向所述噴射器；及電熱塞，所述電熱塞安裝在所述汽缸頂部內(nèi)以使得所述電熱塞的端部延伸進所述燃燒 室進入一區(qū)域，在所述區(qū)域內(nèi)所述燃料射流中的一個已經(jīng)由所述活塞碗沿著所述汽缸頂部 向上引導朝向所述噴射器。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，其特征在于，另外確定所述電熱塞的安裝以使得在所 述燃料射流由所述活塞部件向上引導之前所述電熱塞的所述端部與所述燃料射流的邊緣 相切。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，其特征在于，所述電熱塞的所述端部在最接近所述汽 缸頂部的所述燃料射流的表面上鄰近或接近所述燃料射流。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機，其特征在于，每個汽缸壁均具有汽缸直徑并且所述電 熱塞安裝在所述汽缸頂部內(nèi)所述噴射器軸線的外側(cè)距離至少一半所述直徑。
專利摘要本實用新型公開了一種每汽缸四氣門發(fā)動機，其具有兩個進氣門、兩個排氣門和設(shè)置在中央的燃料噴射器。在每個相鄰氣門對之間為氣門橋接，在相鄰氣門之間具有最小厚度位置。在本實用新型中，電熱塞端口設(shè)于汽缸頂部內(nèi)的相鄰氣門之間的最小間隔外側(cè)并且在與從噴射器釋放的燃料射流的邊緣相切的深度位置。通過將電熱塞放置在比現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)現(xiàn)的更遠的外側(cè)，當燃燒從噴射器中出來時并且當其從活塞碗的部件回彈時電熱塞接觸燃料。本實用新型的優(yōu)點在于電熱塞的設(shè)置不會折衷汽缸蓋強度及發(fā)動機的最大壓力比。
文檔編號F02F3/00GK201896660SQ201020278878
公開日2011年7月13日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者B·D·奧珀曼, B·L·福爾頓, D·C·艾弗斯, E·M·庫爾茨, J·P·斯泰容, M·J·埃茨王爾格, P·B·摩根 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司