本發(fā)明涉及直噴式內(nèi)燃機(jī)，尤其是壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)以及控制這種發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料噴射的方法。

本發(fā)明更具體地涉及可用于航空運(yùn)輸和公路部門的發(fā)動(dòng)機(jī)，或者諸如發(fā)電機(jī)組的靜止設(shè)備領(lǐng)域。此種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括至少一個(gè)氣缸、活塞、用于氧化劑的進(jìn)氣裝置、已燃?xì)怏w排放裝置、燃燒室以及將燃料噴射入燃燒室的噴射裝置，活塞設(shè)有布置在凹型碗狀腔體中的突起并在氣缸中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)地滑動(dòng)。

如通常被認(rèn)可的，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，燃燒室的性能、污染物排放和機(jī)械強(qiáng)度約束大大增加，而為滿足這些目標(biāo)的手段是完全相反的。

因此，性能提高通常導(dǎo)致排放物增加和更高的機(jī)械應(yīng)力。

因此，有必要克服這些應(yīng)力來(lái)確保發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)有限的污染物排放和令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是在非常高負(fù)載的情況下。具體對(duì)于污染物排放，使用燃燒室內(nèi)存在的所有氧化劑，例如包括環(huán)境壓力下的空氣的氧化劑、增壓空氣或空氣(增壓或未增壓)和再循環(huán)燃燒氣體的混合物是非常重要的。

實(shí)際上，燃燒室中的燃料混合物(氧化劑/燃料)需要盡可能均勻。

實(shí)踐中，燃料維持限制在碗狀腔體中且不能與主要包含在擠壓區(qū)(即位于由氣缸壁和氣缸頭的與活塞相對(duì)的面界定的燃燒室的上部分的容積)內(nèi)的氧化劑混合。

這包括在燃燒室中產(chǎn)生高富余區(qū)域、在該燃料混合物燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的煙灰、一氧化碳(co)和未燃碳?xì)浠衔?hc)的缺點(diǎn)。

另外，回到機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題，熱載荷聚集在活塞的重入部分，即標(biāo)記活塞碗狀腔體(bowl)與包圍擠壓區(qū)的上區(qū)域之間的過(guò)渡的碗狀腔體頸部或者直徑限制部，其在非常高載荷下可能限制機(jī)械強(qiáng)度。

背景技術(shù)：

為了克服這些缺點(diǎn)，且如申請(qǐng)人所提交的法國(guó)專利申請(qǐng)13/60,426中更好地描述的，提出了使用一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括燃料噴射裝置和活塞，該燃料噴射裝置帶有具有至少兩個(gè)流層夾角的噴頭，該活塞包括設(shè)有具有兩個(gè)燃燒區(qū)容積的結(jié)構(gòu)的碗狀腔體，具有實(shí)質(zhì)上提高燃燒質(zhì)量的內(nèi)部空氣動(dòng)力特性。

相比于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這允許使用更大量的氧化劑以及在燃燒室的更大表面面積上分布熱載荷。

在這類發(fā)動(dòng)機(jī)中，噴射燃料和氧化劑的混合，諸如環(huán)境壓力下的空氣或增壓空氣或空氣(增壓或未增壓)與再循環(huán)廢氣的混合物，分兩個(gè)階段進(jìn)入燃燒室。

首先，在燃料噴射時(shí)，位于燃料射流外圍的氧化劑沿該射流被攜帶。然后發(fā)生由于該夾帶產(chǎn)生的紊流造成的小規(guī)?；旌稀?/p>

為了改進(jìn)該燃料/氧化劑混合，在第二階段使用稱為渦流的氧化劑的渦流運(yùn)動(dòng)，這提供未混合燃料的大規(guī)?！皵嚢琛?。該渦流可以看作氧化劑繞大致平行于燃燒室的軸線或與其合并的軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該渦流可借助于特定的氧化劑入口得到，諸如特定的進(jìn)氣管幾何形狀。

但在該構(gòu)造中，應(yīng)注意，盡管在氣體噴霧中進(jìn)行小規(guī)?；旌鲜欠浅？斓?，但與渦流運(yùn)動(dòng)相關(guān)的大規(guī)?；旌细剡M(jìn)行。

發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、其燃料消耗或諸如煙灰、一氧化碳或?yàn)槿紵裏N的污染物排放取決于燃料與進(jìn)入的氧化劑的快速混合的能力。

因此通常進(jìn)行噴射系統(tǒng)和渦流水平的優(yōu)化以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

一種選擇在于2至3量級(jí)的由ns表示的相對(duì)高的渦流數(shù)，該數(shù)量等于氧化劑的渦流運(yùn)動(dòng)與曲軸的轉(zhuǎn)速比。

該選擇的一個(gè)缺點(diǎn)在于，對(duì)于某些發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)，尤其是當(dāng)燃料噴射壓力低時(shí)或當(dāng)噴射大量燃料時(shí)，燃料射流會(huì)過(guò)度周向轉(zhuǎn)向，因此造成各射流之間的相互作用或者甚至疊加。

該現(xiàn)象會(huì)顯著增加煙灰和為燃燒烴排放，同時(shí)降低燃燒效率，且因此降低功率和消耗。

本發(fā)明旨借助于允許實(shí)現(xiàn)氧化劑(氣態(tài)流體)與噴射流體的更好混合，同時(shí)使得能夠使用具有至少兩個(gè)流層夾角和輪廓允許燃燒室包括至少兩個(gè)燃燒區(qū)的活塞的燃料燃燒系統(tǒng)的方法來(lái)克服上述缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明因此涉及一種壓燃直噴式內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)包括至少一個(gè)氣缸、承載燃料噴射裝置的氣缸頭、在該氣缸中滑動(dòng)的活塞、在一側(cè)上由所述活塞的上表面界定的燃燒室，所述活塞包括突起，所述突起沿氣缸頭的方向延伸并布置在具有至少兩個(gè)混合區(qū)的凹型碗狀腔體的中心內(nèi)，所述噴射裝置包括以不同流層夾角將燃料噴射在至少兩個(gè)燃料射流層內(nèi)的至少一個(gè)噴射器，用于區(qū)域的具有噴射軸線c1的下流層和用于區(qū)域(z1)的具有噴射軸線c2的上流層，

其特點(diǎn)在于，所述燃料噴射器包括彼此上下布置的至少兩排噴射孔，且每排的孔的數(shù)量大于或等于-4.ns+14且對(duì)于上排小于或等于-4.ns+16或?qū)τ谙屡判∮诨虻扔?4.ns+18，其中ns是該發(fā)動(dòng)機(jī)的渦流數(shù)。

最小壓縮比是13.2的區(qū)域，且最大壓縮比是16.5的區(qū)域。

渦流數(shù)可較佳地小于1.5且更佳地為1的量級(jí)。

用于燃料流層的燃料射流的孔具有相對(duì)于另一燃料流層的燃料射流的孔的角度偏移。

燃料射流層各具有不同的流層夾角。

本發(fā)明還涉及一種壓燃直噴式內(nèi)燃機(jī)的噴射方法，該壓燃直噴式內(nèi)燃機(jī)包括至少一個(gè)氣缸、承載燃料噴射裝置的氣缸頭、在該氣缸中滑動(dòng)的活塞、在一側(cè)上由活塞的上表面界定的燃燒室，該活塞包括突起，突起沿氣缸頭的方向延伸并布置在凹型碗狀腔體的中心內(nèi)，所述方法包括以具有不同流層夾角的至少兩個(gè)燃料噴射流層，具有噴射軸線c1的下流層和具有噴射軸線c2的上流層中噴射燃料，其特點(diǎn)在于，包括通過(guò)彼此上下布置的至少兩排噴射孔噴射燃料，且每排的孔的數(shù)量大于或等于-4.ns+14且對(duì)于下流層小于或等于-4.ns+16或?qū)τ谏狭鲗有∮诨虻扔?4.ns+18，其中ns是該發(fā)動(dòng)機(jī)的渦流數(shù)。

附圖說(shuō)明

在閱讀下文參考附圖以非限制性示例給出的描述之后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將清楚，附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)，

圖2是圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞碗狀腔體輪廓的一半部分的放大局部視圖。

圖3是初始燃料噴射階段碗狀腔體的局部剖視圖，

圖3a和3b分別是沿圖3中的線aa和bb的剖視圖，

圖4是初始燃料噴射階段碗狀腔體的另一局部剖視圖，

圖4a和4b分別是沿圖4中的線aa和bb的剖視圖，

圖5是以初始燃料噴射階段碗狀腔體的局部剖視圖示出的圖3所示變體，

圖5a是沿圖5中的線aa的剖視圖，

圖6是初始燃料噴射階段碗狀腔體(圖5所示變體)的另一局部剖視圖，

圖6a是沿圖6中的線aa的剖視圖，以及

圖7是示出端口數(shù)量與對(duì)于兩個(gè)流層中每個(gè)渦流數(shù)ns的關(guān)系的圖表。

具體實(shí)施方式

參考圖1，范圍較佳地在13.5至16.5之間的低壓縮比的壓燃直噴式內(nèi)燃機(jī)包括至少一個(gè)氣缸10、在上部分關(guān)閉氣缸的氣缸頭12、由氣缸頭承載的燃料噴射裝置14以及活塞16，活塞16沿軸線xx’在氣缸中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)。

燃料理解為諸如柴油、煤油的液體燃料或者具有允許包含該燃料的直接噴射系統(tǒng)的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的物理化學(xué)特性的任何其它燃料。

該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括燃燒氣體排放裝置18和用于氧化劑的進(jìn)氣裝置24，燃燒氣體排放裝置18具有至少一個(gè)排放管20，可以通過(guò)諸如廢氣閥22的任何方式來(lái)控制排放管20的打開(kāi)，進(jìn)氣裝置24具有至少一個(gè)進(jìn)氣管26，可以通過(guò)諸如進(jìn)氣閥28的任何方式來(lái)控制進(jìn)氣管26的打開(kāi)。

進(jìn)氣裝置設(shè)計(jì)成進(jìn)入較佳地低于1.5的預(yù)定渦流比的氧化劑。進(jìn)氣裝置因此可包括至少一個(gè)節(jié)流裝置，且發(fā)動(dòng)機(jī)可包括用于致動(dòng)節(jié)流裝置的至少一個(gè)控制裝置，從而得到較佳地低于1.5的預(yù)定渦流比。這些進(jìn)氣裝置還可包括用于進(jìn)氣管26的特定幾何形狀。

噴射裝置包括較佳地沿活塞的軸線xx'布置的至少一個(gè)燃料噴射器30，燃料噴射器30的噴嘴32包括多個(gè)孔33，燃料通過(guò)這些孔沿發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室34方向噴射和投射。

來(lái)自這些噴射裝置，投射的燃料形成至少兩個(gè)噴射流層，這里是兩個(gè)燃料噴射40和42的流層36和38，在所示的示例中，這兩個(gè)流層具有與活塞16的軸線合并的總軸線，同時(shí)軸向重疊定位。

更精確地，更靠近活塞16的流層36此后在下面的描述中稱為下流層，而更遠(yuǎn)離該活塞的流層38稱為上流層。

如可在圖1中看到的，這兩個(gè)流層形成彼此不同的流層夾角a1和a2。流層夾角應(yīng)理解為由源自噴射器的圓錐形成的頂角，噴射器的虛周壁穿過(guò)燃料噴射40或42的所有軸線c1或c2。

有利地，下流層的流層夾角a1較佳地范圍在40°至105°之間，而上流層的流層夾角a2較佳地范圍在155°至188°之間。

為了簡(jiǎn)化，在余下的描述中，角度a1相對(duì)應(yīng)于a1/2，而角度a2相對(duì)應(yīng)于a2/2(參見(jiàn)圖2)。

較佳地，角a1與角a2之差大于或等于50°。這因此允許限制兩個(gè)流層之間的燃料噴射交疊，且因此限制諸如煙灰的污染物的形成以及諸如噴射和由于渦流的大規(guī)模攪拌的過(guò)程期間流層之間的任何相互作用。

該噴射器構(gòu)造還允許兩個(gè)流層的孔彼此上下定位，即使它們通常較佳地布置成具有角度偏移，一遍確保射流之間沒(méi)有相互作用，如申請(qǐng)人提交的法國(guó)專利申請(qǐng)第14/52,119號(hào)中更清楚描述的。

當(dāng)然，噴射裝置也可以不沿軸線xx’布置，但在該情形中，來(lái)自燃料噴射器的燃料射流層的總軸線至少基本上平行于該軸線xx’。

類似地，可以每個(gè)流層由不同的噴射器(單流層噴射器)來(lái)承載，該噴射器專用于燃燒室的不同區(qū)域。

燃燒室34由氣缸頭12的與活塞相對(duì)的內(nèi)表面、氣缸10的圓形內(nèi)壁以及活塞16的上表面44來(lái)界定。

活塞的上表面包括凹型碗狀腔體46，這里凹型碗狀腔體的軸線與氣缸的軸線合并，凹型碗狀腔體的凹腔朝向氣缸頭并容納突起48，突起48布置在碗狀腔體的大致中心并朝向氣缸頭12升起，同時(shí)較佳地與來(lái)自噴射器30的燃料流層的軸線同軸。

當(dāng)然，也可能碗狀腔體的軸線與氣缸的軸線不同軸，但主要的是布局，根據(jù)該布局，燃料射流層、突起的軸線以及碗狀腔體的軸線較佳地合并。

另外，參考圖2大致呈截頭形狀的突起48包括較佳地圓形頂部50，該頂部50在朝向活塞16外部對(duì)稱遠(yuǎn)離軸線xx’移動(dòng)的同時(shí)延伸大致線性傾斜表面52，該大致線性傾斜表面52通過(guò)傾斜側(cè)面54向下延伸至碗狀腔體的底部56。

當(dāng)然，傾斜表面52可以是不存在的(零長(zhǎng)度)且因此傾斜側(cè)面54將突起的頂部連接至碗狀腔體的底部。

在圖2的示例中，該碗狀腔體的底部是圓形的，具有半徑r1的圓弧形式的凹圓形表面58，稱為內(nèi)部圓形表面并連接到傾斜側(cè)面54的底部，并具有半徑r2的另一圓弧形式的凹圓形表面60，稱為外部圓形表面，在點(diǎn)m通過(guò)其一端連接到內(nèi)部圓形表面的下端并在點(diǎn)n處通過(guò)其另一端連接到這里基本上豎直的側(cè)壁62。

兩個(gè)圓形表面58和60因此界定環(huán)形容積的下部，這里是基本上圓柱形部分64的環(huán)并具有中心b，其目的將在以下描述中描述。

側(cè)壁62仍是在遠(yuǎn)離軸線xx’移動(dòng)的同時(shí)而延伸凸圓形表面66，該凸圓形表面66成具有半徑r3的圓弧形式，稱為再進(jìn)入部，引導(dǎo)至傾斜平面68，該傾斜平面68連接至凹拐點(diǎn)表面69，凹拐點(diǎn)表面69連接至大致平面表面。該平面表面由外凸表面72連續(xù)，該外凸表面72呈具有半徑r5的圓弧形式，其通向平面表面74，該平面表面74向上延伸至氣缸壁的附近。

由此，燃燒室包括兩個(gè)不同區(qū)域z1和z2，其中發(fā)生它們包含的氧化劑(增壓或者不增壓的空氣，或者空氣和再循環(huán)燃燒氣體的混合物)與來(lái)自噴射器的燃料的混合，以及由此形成燃料混合物的燃燒。

由突起48界定的區(qū)域z1、在碗狀腔體底部處的環(huán)面64、壁62以及凸圓形表面66形成與燃料噴射軸線c1的下流層36關(guān)聯(lián)的燃燒室的下區(qū)域。由平面68界定的區(qū)域z2、凹表面69、大致平面表面70、凸表面72、平面表面74、氣缸和氣缸頭12的內(nèi)周壁形成與燃料噴射軸線c2的上流層38關(guān)聯(lián)的該室的上區(qū)域。

在此構(gòu)造中，對(duì)于靠近頂部死點(diǎn)中心的活塞位置，該碗狀腔體包括：

-碗狀腔體底部外徑fd，具有認(rèn)為在軸線xx’與碗狀腔體的最下部點(diǎn)m之間的半徑，即在半徑為r1與r2的表面之間相交處，

-碗狀腔體開(kāi)口直徑bd，具有被認(rèn)為在碗狀腔體底部附近并相對(duì)應(yīng)于軸線xx’與外凹表面60的最遠(yuǎn)點(diǎn)之間量取的距離的半徑，

-頸部直徑gd，具有相對(duì)應(yīng)于軸線xx’與界定該碗狀腔體的外部分的垂直壁62之間的距離，

-上噴射直徑id1，具有相對(duì)應(yīng)于軸線xx’與拐點(diǎn)表面69在點(diǎn)p(點(diǎn)p在傾斜平面68與凹表面66之間)處的起始點(diǎn)之間的距離的半徑，通過(guò)界定噴射器噴嘴的軸線上的噴射軸線c2的原點(diǎn)t2與點(diǎn)p之間的噴射38的長(zhǎng)度l6，滿足公式id1/sin(a2)，

-碗狀腔體的徑向半部分cb的展開(kāi)長(zhǎng)度，包括從突起頂部與軸線xx’交叉點(diǎn)至氣缸壁的長(zhǎng)度，

-在點(diǎn)m出的碗狀腔體底部與突起的頂部之間的突起高度h，

-在點(diǎn)m處的碗狀腔體底部與平面表面74之間的碗狀腔體高度l，

-相對(duì)應(yīng)于側(cè)壁62的延伸的接合高度l3，該側(cè)壁62的延伸被認(rèn)為在外圓形表面60在點(diǎn)n處的端點(diǎn)與外圓形表面66的起點(diǎn)之間，

-被認(rèn)為在點(diǎn)p與點(diǎn)m之間的高度l4，

-傾斜表面54相對(duì)于垂直線的傾斜角度a3，

-通過(guò)界定噴嘴的軸線上噴射軸線c1的原點(diǎn)t1與點(diǎn)f之間的噴射40長(zhǎng)度l5，由撞擊環(huán)面的下流層36燃料噴射的主軸線c1與撞擊點(diǎn)f的切線形成的傾斜角a4。該長(zhǎng)度l5滿足公式id2/sin(a1)，其中id2相對(duì)應(yīng)于具有相對(duì)應(yīng)于軸線xx'與點(diǎn)f之間的距離的半徑，

-被認(rèn)為在外圓形表面60與側(cè)壁62在點(diǎn)nmd處的切線的傾斜角a5，

-水平面相對(duì)于大致平面壁70的切線的傾斜角a6，

-水平面相對(duì)于傾斜平面68在相交點(diǎn)p處的傾斜角a7。

所有這些參數(shù)關(guān)于頂部死點(diǎn)中心附近的活塞16位置來(lái)考慮，其相對(duì)應(yīng)于點(diǎn)m與噴射42的軸線c2的原點(diǎn)t2之間的距離d。

更精確地，距離d等于高度l4和高度c的和，高度c相對(duì)應(yīng)于原點(diǎn)t2和點(diǎn)p之間的軸向高度。該高度相對(duì)應(yīng)于公式id1/tan(a2)。

由此，該碗狀腔體的尺寸和角度參數(shù)滿足以下條件中的至少一個(gè)：

-角度a4大于80°，其大小將噴射燃料的一半以上通入環(huán)空64的中心b與突起之間，且更具體地，在點(diǎn)m處的下部，且因此在環(huán)空內(nèi)產(chǎn)生朝向圓柱形頂部的空氣動(dòng)力學(xué)向上運(yùn)動(dòng)，

-角度a5必須是正的且小于90°。較佳地，必須是30°至40°量級(jí)，從而將下流層36燃料噴射40朝向氧化劑容積s1引導(dǎo)，以使用該區(qū)域的氧化劑同時(shí)限制該燃料朝向上流層38向上流動(dòng)，

-定位在下流層的燃料噴射40之間的氧化劑容積s1最小，仍優(yōu)化腔室內(nèi)氧化劑使用。

-突起48的頂部的位置盡可能靠近噴射器30的噴嘴32，從而限制噴射器下方不會(huì)有燃料噴射撞擊的氧化劑的體積，其量同樣使容積s1最小。由此，比率h/l大于40％且較佳地大于60％。

-角度a3大致等于或大于下流層的角度a1(-10°<a3-a1<10°)。由此，下流層噴射的總軸線與突起的斜面54相切。下流層36的燃料噴射40可因此通過(guò)完全在撞擊活塞之前蒸發(fā)而與圓形表面58相交。

-兩個(gè)流層之間的氧化劑體積s2不為零，因?yàn)楦髁鲗又g的相互作用不利于污染物。然而，體積s2需要最小化。因此，環(huán)面與再進(jìn)入部66(半徑r3的凸圓形表面)之間的連接長(zhǎng)度l3必須使得l3/(2*r2的長(zhǎng)度)<1或者(l3/r2的長(zhǎng)度<2)，以確保上流層38與下流層36之間可用的氧化劑體積s2相對(duì)于由下流層的噴射產(chǎn)生的燃料體積是低的，

-布置在從再進(jìn)入部66起始的活塞的上部分中的第二燃燒區(qū)用于上流層38的燃料噴射42，

-區(qū)域z2的燃燒體積至少等于碗狀腔體的總?cè)莘e的十分之一。

-稱為擠壓區(qū)的該區(qū)域由傾斜平面68、凹表面69、平面表面70、凸表面72以及平面表面74形成，

-角度a6范圍在10°和75°之間，其允許燃燒燃料噴射42從而在活塞上產(chǎn)生空氣動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)并還允許在擠壓區(qū)使用氧化劑。該空氣動(dòng)力學(xué)允許在活塞上更好的燃料/氧化劑混合，尤其在膨脹時(shí)，由此促進(jìn)燃燒氣體的氧化，

-為了促進(jìn)噴射42在擠壓區(qū)的分布，在再進(jìn)入部66與表面70之間設(shè)置引導(dǎo)表面68。該引導(dǎo)表面可以在再進(jìn)入部的連接處倒圓角或者是大致平面。該引導(dǎo)表面的目的是集中燃料噴射42并將燃料噴射朝向凸表面72引導(dǎo)。由此，該引導(dǎo)表面在相交點(diǎn)p處具有角度a7，其與角度a2之間的差小于45°，

-彎曲表面69的位置使得距離l5和l5大約為相同量級(jí)(0.5<l5/l6<2)。因此，有利地，燃料噴射會(huì)分別在環(huán)空和彎曲區(qū)域同時(shí)撞擊活塞。

-直徑id1必須使得id1/gd>1且id1<(gd+(cb-gd)*2/3)。這允許燃料噴射42優(yōu)化活塞上方的空氣動(dòng)力學(xué)。

此外，

·比率bd/l小于6，較佳地小于4，

·比率r2/r1小于1，較佳地小于0.6，

·比率fd/bd小于1，

·比率cb/bd小于2，從而維持燃料的完全蒸發(fā)并防止氣缸壁潤(rùn)濕，

·為了環(huán)面的空氣動(dòng)力學(xué)和燃料噴射的向上流動(dòng)，比率gd/bd范圍在0.7與1之間，

·比率h/l大于40％，較佳地大于60％，從而最小化噴射器噴嘴與突起之間的氧化劑體積，

·比值l5/l6的范圍同時(shí)對(duì)于兩個(gè)流層的影響在0.5至2之間。

·a1范圍在40°與130°之間，其中a1＝a1/2，

·a2范圍在130°與180°之間，其中a2＝a2/2，

·a3大致等于a1，

·a4大于80°，

·a5范圍在0°和90°之間，較佳地大致在30°和40°之間，

·a6范圍在15°和75°之間，

·a7-a2小于45°，

·比率id1/gd大于1，

·id1小于(gd+(cb-gd)*2/3)。

由此，通過(guò)該碗狀腔體的參數(shù)，下流層36燃料噴射直接目標(biāo)是環(huán)面64且它們不直接撞擊再進(jìn)入部66。

因此，下燃料/氧化劑混合物的燃燒基本上發(fā)生在環(huán)空容積中，而上燃料/氧化劑混合物的燃燒基本上發(fā)生在擠壓區(qū)中并在活塞上方。

此外，限制上流層射流與下流層射流的相互作用，這允許在滿足高負(fù)載下機(jī)械強(qiáng)度限制的同時(shí)允許燃料/氧化劑混合物均質(zhì)化。

我們現(xiàn)在結(jié)合示出進(jìn)入燃燒室34的燃料噴射的示例的圖1來(lái)考慮圖3。

如已經(jīng)提到的，噴射器30在其噴嘴32的區(qū)域內(nèi)承載有燃料射流從其徑向延伸的噴射孔33(見(jiàn)圖1)。這些孔由大致彼此平行布置的至少兩個(gè)系列的徑向燃料噴射孔33a和33b組成。這些孔周向定位在噴嘴上且各系列彼此上下布置。各系列中的一個(gè)系列包括孔33a，通過(guò)形成用于混合區(qū)z1的具有軸線c1的下流流層36來(lái)通過(guò)孔33a噴射燃料。另一系列包括孔33b，用于噴射形成用于混合區(qū)z2的具有軸線c2的上射流層38的燃料。

在該構(gòu)造中，沿從噴射器開(kāi)始的徑向方向并遠(yuǎn)離噴射器朝向燃燒室的壁發(fā)生燃料射流的徑向噴射，其對(duì)應(yīng)于軸線c1和c2。

當(dāng)然，不偏離本發(fā)明的范圍，孔33a和33b的直徑可以不同。例如，孔33a的直徑可大于孔33b的直徑。由于噴射壓力在噴射器噴嘴的區(qū)域內(nèi)相等，這導(dǎo)致具有不同流率的兩個(gè)燃料射流層。

兩個(gè)燃燒區(qū)z1和z2獨(dú)立運(yùn)行的情況還允許兩個(gè)流層的孔的數(shù)量獨(dú)立進(jìn)行選擇。

已知區(qū)域z1內(nèi)的渦流比ns總是大于區(qū)域z2內(nèi)的渦流比ns，更大數(shù)量的孔可顯著地用于上流層38，因?yàn)閱瘟鲗拥纳淞?射流相互作用由于氣態(tài)流體的渦流流動(dòng)而較低。

因此，一個(gè)目的是增加各流層的孔的數(shù)量n，從而促進(jìn)混合和燃燒率。

對(duì)于下流層，提出將區(qū)域z1內(nèi)的渦流比ns與該流層的射流的孔的數(shù)量ninf相互關(guān)聯(lián)，使得-4.ns+14≤ninf≤-4.ns+16。

關(guān)于上流層38，相關(guān)性取決于用于該流層的燃料噴射的孔的數(shù)量，-4.ns+14≤nsup≤-4.ns+18。

考慮到區(qū)域z1內(nèi)的渦流比ns總是大于區(qū)域z2內(nèi)的渦流比，更大數(shù)量的孔可顯著地用于上流層，因?yàn)閱瘟鲗拥纳淞?射流相互作用由于氣態(tài)流體的渦流流動(dòng)而較低。

此外，兩個(gè)燃燒區(qū)z1和z2獨(dú)立運(yùn)行的情況還允許兩個(gè)流層的射流孔的數(shù)量獨(dú)立進(jìn)行選擇。

燃料和氧化劑的混合然后主要通過(guò)氧化劑被燃料射流夾帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，與渦流運(yùn)動(dòng)相關(guān)的貢獻(xiàn)保持較低且僅用于在活塞膨脹室用大規(guī)模攪拌完成混合過(guò)程。

另外參照以非限制實(shí)例的方式示出噴射器的圖3，噴射器包括24各噴射孔，12各孔33a和12各孔33b，流層36的射流40周向均勻分布，同時(shí)相對(duì)于其軸線c1各分開(kāi)大致等于30°的角α，且流層38的射流42也周向均勻分別，同時(shí)相對(duì)于其軸線c2各分開(kāi)大致等于30°的角β。

此外，下流層的孔33a和上流層的孔33b具有角度偏移，由b2指示，其基本上等于同一流層的兩個(gè)射流之間的半角。

該角度偏移具有降低來(lái)自下流層的燃料離開(kāi)碗狀腔體底部以在最終噴射階段流向區(qū)域z1的上部時(shí)兩個(gè)流層之間相互作用的風(fēng)險(xiǎn)。

該噴射系統(tǒng)的一個(gè)特定特征是其使用大量的端口，不一定對(duì)于每個(gè)流層相同，具有理想地低于1.5的低渦流數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)燃料和氣態(tài)流體盡可能快的混合，主要是在噴射過(guò)程期間。

燃料和氧化劑的混合然后主要通過(guò)氣態(tài)氧化劑被燃料射流夾帶來(lái)實(shí)現(xiàn)，與渦流運(yùn)動(dòng)相關(guān)的貢獻(xiàn)保持較低且僅用于在活塞膨脹室通過(guò)大規(guī)模攪拌完成混合過(guò)程。

因此，在燃料噴射期間，氧化劑以攪拌運(yùn)動(dòng)s和較佳地低于1.5的渦流比進(jìn)入燃燒室34。

借助于非限制實(shí)例，有在兩個(gè)流層之間等距分布的24個(gè)燃料射流(用于下流層的12個(gè)射流和用于上流層的12個(gè)射流)且角度b2為15°。

下流層的燃料射流40被送向區(qū)域z1中碗狀腔體46的底部(圖3a-沿圖3的線aa的剖視圖)，而上流層的射流42朝向區(qū)域z2內(nèi)碗狀腔體的頂部定向(圖3b-沿圖3的線bb的剖視圖)。

在最終噴射階段期間，可以觀察到，具有理想地?cái)?shù)量級(jí)為1的適當(dāng)渦流數(shù)ns的情況下，兩個(gè)流層的燃料射流不交疊(圖4)，且燃燒用掉了區(qū)域z1(圖4a沿圖4的線aa的剖視圖)和區(qū)域z2(圖4b-沿圖4的線bb的剖視圖)內(nèi)存在的氧化劑。

圖5、5a、6和6a的變體與圖3和4的不同在于兩個(gè)流層的孔33a和33b彼此上下定位(圖5，零偏移b2)。

在該構(gòu)造中，下流層的燃料射流40被送向區(qū)域z1中碗狀腔體46的底部，而上流層的射流42朝向區(qū)域z2內(nèi)碗狀腔體的頂部定向而沒(méi)有射流交疊(圖5a-沿圖5的線bb的剖視圖)。

類似地，在最終噴射階段期間，可以觀察到，具有理想地?cái)?shù)量級(jí)為1的適當(dāng)渦流數(shù)ns的情況下，兩個(gè)流層的燃料射流不交疊(圖5)，且燃料用掉了區(qū)域z1和區(qū)域z2(圖6a-沿圖6的線aa的剖視圖)內(nèi)存在的幾乎所有氧化劑。

因此，使用具有大量端口的噴射系統(tǒng)有利于噴射燃料與氧化劑之間通過(guò)射流的機(jī)械夾帶的快速混合。但是，端口的數(shù)量需要在每個(gè)區(qū)域(z1和z2)內(nèi)適應(yīng)渦流數(shù)量ns(經(jīng)由所提供的兩個(gè)選擇，參見(jiàn)圖7)和活塞的形狀(相關(guān)的流層夾角)。

該快速混合機(jī)構(gòu)允許更高的均質(zhì)化，因此限制燃燒期間諸如高富燃料區(qū)域的煙灰或貧燃料區(qū)域內(nèi)nox的污染物的產(chǎn)生。不產(chǎn)生污染物允許燃燒效率增加且因此該類發(fā)動(dòng)機(jī)的特定消耗降低。