用于对置活塞发动机的非对称形状的燃烧室制造技术

用于对置活塞发动机的燃烧室具有在纵向部分中的细长的非对称形状，该纵向部分沿腔室中心线在燃烧室的直径相对的开口之间延伸，燃料通过这些开口喷射。该非对称性分配燃烧室体积以在腔室中心线的一侧上提供额外的间隙，涡流朝向该腔室中心线的一侧被引导，由此产生燃料羽流空间，以响应于涡流而无阻碍地摆动。

An asymmetrical combustor used for a piston engine

The combustion chamber for opposed piston engine has a slender asymmetric shape in the longitudinal part. The longitudinal part extends along the center line of the chamber in the opening relative to the diameter of the combustion chamber, and the fuel is ejected through these openings. The asymmetrical distribution of the volume of the combustion chamber provides additional clearance on the side of the center line of the chamber, and the eddy is directed towards one side of the center line of the chamber, thereby generating the fuel plume space, and unswinging in response to the eddy current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对置活塞发动机的非对称形状的燃烧室优先权本申请要求于2015年3月31日在美国专利商标局提交的美国申请序列No.14/675,407的优先权。相关申请本申请包含的主题涉及以下共有申请的主题：US13/066,589，现为美国专利8,800,528；US13/136,954，现为美国专利8,820,294；US14/117,831，公布为US2014/0083396；US13/843,686，公布为US2013/0213342；US14/026,931，公布为US2014/0014063；以及US14/074,580。
该领域包括对置活塞发动机，其中燃烧室被限定在在气缸的孔中相对设置的活塞的端部表面之间。更具体地，该领域包括具有燃烧室的对置活塞发动机，该燃烧室具有促进增压空气的复杂的湍流整体(bulk)运动的形状。
技术介绍
相关的专利申请描述了两冲程对置活塞发动机，其中成对的活塞在装有气门的气缸的孔中相对移动。在压缩冲程期间，当两个对置的活塞在气缸孔中朝向彼此移动时，在活塞的端部表面之间在孔中形成燃烧室。当活塞在孔中处于或靠近相应的上止点(“TC”)位置时，燃料直接喷射到燃烧室的体积中。当端部表面彼此最接近时，接近压缩冲程的结束，出现最小燃烧室体积(“最小体积”)。燃料通过定位在直径相对的开口中的燃料喷射器喷嘴喷射通过气缸的侧壁。燃料与允许进入孔中的增压空气混合。当空气-燃料混合物在活塞端部表面之间被压缩时，压缩空气达到导致燃料点燃的温度和压力水平；随后燃烧。燃烧正时通常参考最小体积。在某些情况下，喷射发生在最小体积或靠近最小体积；在其他情况下，喷射可发生在最小体积之前。在任何情况下，响应于燃烧，活塞反向并且经历做功冲程。在做功冲程期间，活塞在孔中朝向下止点(“BC”)位置彼此远离移动。当活塞在上止点位置和下止点位置之间往复运动时，它们以定时顺序打开和关闭在气缸的相应进气位置和排气位置中形成的端口，其控制增压空气流进入气缸和从气缸排出。在两冲程对置活塞发动机的活塞构造的许多方面，期望利用具有活塞头/冠部(crown)的活塞，活塞头具有与气缸中的涡流以及与来自燃烧室的周边的挤流相互作用的具有轮廓的端部表面。相互作用产生复杂的湍流增压空气运动，其促进空气/燃料混合。相关的应用涉及对置活塞应用，其中活塞端部表面限定具有促进湍流的特定形状的燃烧室。在这些应用中，燃烧室被限定在相对的脊部之间，该相对的脊部在腔室中心线的相对侧上延伸，该中心线在燃烧室中的直径相对的开口之间延伸，燃料通过该开口喷射；因此腔室中心线对应于开口之间的活塞直径D。在一些情况下，脊部相对于腔室中心线对称地弯曲，以便引导空气流和燃料羽流(plume)。在纵向截面中，这些燃烧室具有以中心线为中心的非循环简单闭曲线的形状，该形状从中心部分朝向任一开口在面积上减小。在最小体积处，对称的脊部形状计划使得燃烧室空间具有细长的，大致对称的形状，其具有相对的弯曲侧并且沿中心线延伸。燃烧室的最宽部分出现在或靠近气缸的纵向轴线(其与活塞的纵向轴线共线并且横切于腔室中心线)。从那里，燃烧室空间在与燃烧室中的开口相对的方向上对称地逐渐变细。这种形状符合燃料羽流的配置，并且在它们展开时引导它们，同时朝向燃烧室的中心部分行进。参见例如美国专利8,800,528中描述的燃烧室的椭圆形状。燃烧室对称性可在某些情况下降低燃烧效率。增压空气的涡流分量倾向于将燃料的羽流推向限定燃烧室侧面的相应的脊部，从而降低空气利用率并且因此降低热效率。如果涡流推动羽流与燃烧室的侧面接触，燃烧室对称性也可妨碍有效的排放控制，这可以导致部分火焰淬熄和产生烟灰。如果羽流在与侧面接触时点燃，则能够出现对称性的另一个可能的缺点，这可能导致对活塞活塞头的热传递增加和活塞头氧化的风险。
技术实现思路
通过为具有响应于涡流适应燃料羽流展开和燃料羽流运动二者的形状的对置活塞发动机提供燃烧室，(如果未消除，则)降低关于燃料效率、排放减少和活塞耐久性的缺点。在该方面，燃烧室在纵向截面中具有细长的非对称形状，其沿腔室中心线在燃烧室的直径相对的开口之间延伸，其中燃料通过开口喷射。非对称性分配燃烧室，以便在腔室中心线的一侧上提供额外的间隙，涡流朝向该腔室中心线的一侧被引导，由此产生燃料羽流空间以在涡流存在时充分地夹带空气。非对称形状包括中心区域和端部区域，该端部区域沿腔室中心线延伸并且从中心区域非对称地逐渐变细到通向中心区域的相应的燃料喷射开口。非对称的逐渐变细使端部区域中的燃烧室空间朝向腔室中心线的相应侧偏移。燃烧室形成为沿中心线延伸的非对称体积，该中心线在直径相对的开口之间延伸，燃料通过该开口喷射到燃烧室中。存在从腔室中心线到燃烧室的一侧的最大径向距离R1。R1由非对称性参数L定位，该非对称性参数L限定沿腔室中心线从相应的开口到中心线中点的任一侧上的点的距离。对置活塞发动机包括至少一个气缸，其具有孔以及机械加工或形成在气缸中靠近其相应端部的纵向地布置的进气端口和排气端口。孔中设置两个活塞，其端部表面彼此相对。当活塞在孔中靠近上止点位置时，在端部表面之间形成具有用于允许燃料进入的直径相对的开口的燃烧室。该体积具有细长的非对称形状，其包含腔室中心线并且从直径相对的开口中的一个延伸到另一个。在一些方面，燃烧室体积的非对称形状由具有相对于腔室中心线在燃烧室的平面中非对称弯曲的内壁的活塞端部表面脊部限定。此外，内壁的形状被约束为相对于气缸的纵向轴线与腔室中心线相交的点极性对称。用于对置活塞发动机的活塞具有以纵向轴线为中心的圆柱形侧壁和具有包括周边边缘的端部表面的活塞头，其中侧壁与端部表面交会。端部表面包括弯曲的脊部，其被周边边缘包围并且远离活塞头突出穿过横切于活塞的纵向轴线并且包含周边边缘的参考平面。弯曲的脊部包括内壁，该内壁过渡到端部表面中的细长裂隙(或沟槽)，其沿活塞头的直径在相对的槽口之间延伸，该相对的槽口与活塞头的直径对准，并且通过周边边缘通向裂隙的相应端部。沟槽相对于直径具有非对称形状，该直径包括从直径到内壁的最大正交距离R1，其中R1沿直径在纵向轴线的任一侧上以距离L定位。附图说明图1是现有技术的对置活塞发动机的示意图。图2是现有技术的对称形状的燃烧室的剖面图。图3是根据本公开的非对称形状的燃烧室的示意图。图4是根据本公开的示出燃烧室非对称性参数化的燃烧室的示意图。图5和图6是根据本公开的具有成形为形成非对称形状的燃烧室的端部表面的活塞的透视图。图7和图8是形成在图5和图6的活塞的端部表面之间的非对称形状的燃烧室的横截面图。图9是图6的活塞的端部表面在气缸中的燃烧室最小容积位置处的平面图。图10是标记为示出各种燃烧凹钵(bowl)参数的图6的活塞的活塞头的横截面图。图11是对应于图8的横截面图，示出到燃烧室中的多孔喷雾模式的喷射。图12是对应于图9的平面图，示出沿燃烧室的中心线喷射的相对的多孔喷雾模式的喷射。图13是根据本公开的具有成形为形成非对称形状的燃烧室的相同端部表面的两个活塞的透视图。图14是图13的一个活塞的端部表面在气缸中的燃烧室最小容积位置处的平面图。具体实施方式根据图1，对置活塞两冲程发动机8包括至少一个气缸10，气缸10具有孔12，以及机械加工或形成在气缸中靠近其相应端部的纵向地布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对置活塞发动机，其包括具有孔的至少一个气缸、靠近所述气缸的相应端部的活塞控制的排气端口和进气端口、以及相对设置在所述孔中的一对活塞，其中：每个活塞具有活塞头，所述活塞头具有端部表面，当所述活塞在所述孔中靠近上止点位置时，所述端部表面与另一个活塞的端部面限定所述气缸孔中的燃烧室；以及，所述燃烧室相对于在所述燃烧室的直径相对的开口之间延伸的腔室中心线具有非对称形状，其中燃料通过所述直径相对的开口喷射；其中，所述非对称形状包括从所述腔室中心线到所述燃烧室的一侧的最大距离R1；R1沿所述腔室中心线在所述中心线的中点的任一侧上以距离L定位；以及，所述非对称形状相对于所述中点极性对称。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 US 14/675,4071.一种对置活塞发动机，其包括具有孔的至少一个气缸、靠近所述气缸的相应端部的活塞控制的排气端口和进气端口、以及相对设置在所述孔中的一对活塞，其中：每个活塞具有活塞头，所述活塞头具有端部表面，当所述活塞在所述孔中靠近上止点位置时，所述端部表面与另一个活塞的端部面限定所述气缸孔中的燃烧室；以及，所述燃烧室相对于在所述燃烧室的直径相对的开口之间延伸的腔室中心线具有非对称形状，其中燃料通过所述直径相对的开口喷射；其中，所述非对称形状包括从所述腔室中心线到所述燃烧室的一侧的最大距离R1；R1沿所述腔室中心线在所述中心线的中点的任一侧上以距离L定位；以及，所述非对称形状相对于所述中点极性对称。2.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中，所述气缸包括一对直径相对的燃料喷射器端口，当所述活塞接近所述相应的上止点位置时，所述燃烧室的所述相对开口与所述燃料喷射器端口对准。3.根据权利要求2所述的对置活塞发动机，其中，所述相对开口在所述燃料喷射器端口之间提供视线，所述视线无阻碍地延伸通过所述燃烧室。4.根据权利要求3所述的对置活塞发动机，其还包括具有安装在每个燃料喷射器端口中的多孔喷嘴的燃料喷射器。5.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中，所述燃烧室被限定在所述一对活塞的第一活塞的所述端部表面中的凹钵和从所述一对活塞的第二活塞的所述端部表面突出的脊部的内壁之间。6.根据权利要求5所述的对置活塞发动机，其中，所述气缸包括一对直径相对的燃料喷射器端口，当所述活塞接近所述相应的上止点位置时，所述燃烧室的所述相对开口与所述燃料喷射器端口对准。7.根据权利要求6所述的对置活塞发动机，其中，所述相对开口在所述燃料喷射器端口之间提供视线，所述视线无阻碍地延伸通过所述燃烧室。8.根据权利要求7所述的对置活塞发动机，还包括具有安装在每个燃料喷射器端口中的多孔喷嘴的燃料喷射器。9.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中，所述燃烧室被限定在包括具有过渡到细长凹钵的内壁的脊部的第一活塞端部表面和包括具有过渡到细长凹钵的内壁的脊部的第二活塞端部表面之间。10.根据权利要求9所述的对置活塞发动机，其中，所述气缸包括一对直径相对的燃料喷射器端口，当所述活塞接近所述相应的上止点位置时，所述燃烧室的所述相对开口与所述燃料喷射器端口对准。11.根据权利要求10所述的对置活塞发动机，其中，所述相对开口在所述燃料喷射器端口之间提供视线，所述视线无阻碍地延伸通过所述燃烧室。12.根据权利要求11所述的对置活塞发动机，其还包括具有安装在每个燃料喷射器端口中的多孔喷嘴的燃料喷射器。13.一种两冲程直喷式对置活塞发动机，其包括具有孔的气缸、靠近所述气缸的相应端部的活塞受控的排气端口和进气端口、以及相对设置在所述孔中的一对活塞，其中每个活塞具有活塞头，所述活塞头具有端部表面和侧壁，所述端部表面和侧壁在以所述活塞的轴线为中心的圆形周边边缘处交会，并且当所述活塞在所述孔中靠近上止点位置时，所述端部表面与另一个活塞的端部面限定所述气缸孔中的燃烧室；其中，所述燃烧室具有限定在定位在腔室中心线的任一侧上的第一端部表面脊部和第二端部表面脊部之间的非对称形状，所述腔室中心线在所述孔的直径相对的点之间延伸；所述非对称形状包括从所述腔室中心线到所述燃烧室的一侧的最大距离R1；R1沿所述腔室中心线在中心线中点的任一侧上以距离L定位；以及，所述非对称形状相对于在横切于所述纵向轴线并且平分所述燃烧室的平面中的所述孔的纵向轴线上的点极性对称。14.根据权利要求13所述的两冲程直喷式对置活塞发动机，其中，所述燃烧室被限定在所述一对活塞的第一活塞的所述端部表面中的凹钵和从所述一对活塞的第二活塞的所述端部表面突出的脊部的内壁之间。15.根据权利要求13所述的两冲程直喷式对置活塞发动机，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·阿巴尼，R·G·麦肯齐，R·温格帕尔，
申请(专利权)人：阿凯提兹动力公司，
类型：发明
国别省市：美国,US