本申請要求保護于2015年12月14日提交的韓國專利申請第10-2015-0178660號的優(yōu)先權，出于所有目的，將其全部內容通過引證結合于此。

技術領域

本發(fā)明涉及一種汽油-柴油復合內燃機(gasoline-diesel complex combustion engine)，并且更具體地，涉及一種通過使用汽油燃料和柴油燃料的混合物驅動的汽油-柴油復合內燃機的結構。

背景技術：

通常，柴油發(fā)動機具有優(yōu)異的燃料效率，但是排出許多被污染物質，諸如氮氧化物(NOx)等。另一方面，汽油發(fā)動機具有相對較低的燃料效率，但是與柴油發(fā)動機相比排出較少的被污染物質，諸如氮氧化物(NOx)等。

最近，對于柴油發(fā)動機車輛的廢氣管理已更為嚴格，所以已需要開發(fā)新的柴油發(fā)動機。

作為新的柴油發(fā)動機的一實例，通過使用汽油燃料和柴油燃料的混合物驅動的汽油-柴油復合內燃機正處于研發(fā)中。

汽油-柴油復合內燃機吸入汽油燃料和空氣在進氣沖程中預混合的混合氣體并且在壓縮沖程中注入柴油燃料以控制點火。然后，柴油燃料被壓縮并且因此在點火沖程中被點燃。這時，汽油燃料同樣被點燃。最后，柴油燃料和汽油燃料在爆發(fā)沖程中燃燒，從而產(chǎn)生驅動力。然而，根據(jù)汽油燃料和柴油燃料的比例，汽油燃料和柴油燃料可以通過使用火花塞點燃。

傳統(tǒng)的汽油-柴油復合內燃機在發(fā)動機處于低負載條件或中負載條件時通過汽油燃料和柴油燃料的復合燃燒驅動，而在發(fā)動機在處于高負載條件時通過汽油燃料的單獨燃燒驅動。

因而，發(fā)動機通過復合燃燒驅動的驅動條件不同于發(fā)動機通過僅使用汽油燃料的單獨燃燒驅動的驅動條件，所以需要根據(jù)每個驅動條件適當?shù)卮_定渦流比Rs、滾流比Rt、以及充氣效率Cf。

此外，火焰從柴油燃料的點火源傳播至通過混合汽油燃料和柴油燃料獲得的總燃料的距離根據(jù)汽油噴射器、柴油噴射器等在燃燒室中的位置以及傳統(tǒng)的汽油-柴油復合內燃機中的燃燒室的形狀而增加，所以可增加爆震。

此外，在采用火花塞時，爆震可通過汽缸蓋的淬火產(chǎn)生，該淬火由通過火花塞點燃的燃料的火焰引起。

在本發(fā)明的該背景技術部分中公開的信息僅用于加深對本發(fā)明的一般背景的理解，而不應被視為承認或者以任何形式暗示該信息構成已經(jīng)為本領域技術人員所知曉的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各個方面針對提供一種汽油-柴油復合內燃機，該汽油-柴油復合內燃機具有能夠根據(jù)驅動條件優(yōu)化渦流比Rs、滾流比Rt、以及充氣效率Cf的優(yōu)點。本發(fā)明已致力于提供一種具有能夠防止燃燒操作中的爆震的優(yōu)點的汽油-柴油復合內燃機。

根據(jù)本發(fā)明的各個方面，一種汽油-柴油復合內燃機可包括：汽缸，該汽缸包括在其中形成有燃燒室以通過燃燒汽油燃料和柴油燃料產(chǎn)生驅動力的汽缸體以及形成為覆蓋汽缸體的上部部分的汽缸蓋；一對進氣口，形成在汽缸蓋中；一對排氣口，形成在汽缸蓋中并且與進氣口對稱地定位；柴油噴射器，布置在汽缸蓋的中央以將柴油燃料噴射至燃燒室中；一對火花塞，在汽缸蓋中布置在柴油噴射器的相對側上；第一進氣管和第二進氣管，安裝在進氣口中以將空氣選擇性地提供至燃燒室；排氣管，安裝在排氣口中以排出在燃燒室中產(chǎn)生的廢氣；一對進氣閥，布置在第一進氣管和第二進氣管中以選擇性地打開進氣口；以及汽油噴射器，布置在第一進氣管和第二進氣管中以將汽油燃料噴射至燃燒室中，其中第一進氣管可在汽缸蓋的向上方向上且在側視圖中在與排氣口相反的方向上以預定的角度傾斜地形成并且在平面圖中在與排氣口相反的方向上線性地延伸，并且第二進氣管可以在汽缸蓋的向上方向上且在側視圖中在與排氣口相反的方向上以預定的角度傾斜地形成并且在平面圖中在與排氣口相反的方向上線性地延伸，而第二進氣管的連接至進氣口中的一個的端部部分相對于柴油噴射器在從汽缸蓋的中央的徑向方向上以預定的角度向外傾斜地形成。

柴油噴射器可布置在汽缸蓋的中央。

火花塞可相對于柴油噴射器彼此對稱地布置。

汽缸蓋的底表面可包括：一對傾斜部分，該傾斜部分包括其中形成有進氣口的第一傾斜部分以及其中形成有排氣口的第二傾斜部分；以及邊緣部分，在該邊緣部分中傾斜部分彼此接觸，其中可通過傾斜部分和邊緣部分形成單斜屋頂(pent-roof)形狀。

進氣口和排氣口可分別形成在傾斜部分中。

柴油噴射器可布置在邊緣部分的中央。

汽油噴射器可安裝在進氣管中，使得汽油燃料從汽油噴射器噴射所沿的噴射方向直接朝著進氣閥定向。

根據(jù)本發(fā)明的上述示例性實施方式，汽油-柴油復合內燃機可被最優(yōu)地設計為具有適合于它的渦流比、滾流比、以及充氣效率。

應當理解的是，如本文中所使用的術語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他類似術語包括廣義的機動車輛，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、大巴車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種船只(boat)和船舶(ship)的水運工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛、以及其他可替代燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。如本文中所提及的，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，汽油動力和電動力車輛。

本發(fā)明的方法和設備具有其他特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點從結合于本文中的附圖以及隨后的具體實施方式中將是顯而易見的或者進行更詳細闡述，這些附圖和具體實施方式共同用于解釋本發(fā)明的某些原理。

附圖說明

圖1是示出了包括根據(jù)本發(fā)明的一示例性汽油-柴油復合內燃機的發(fā)動機系統(tǒng)的配置的示意圖。

圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的該示例性汽油-柴油復合內燃機的汽缸的立體圖。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的該示例性汽油-柴油復合內燃機的汽缸蓋的立體圖。

圖4是沿著圖3中的線A-A′截取的截面圖。

圖5是沿著圖3中的線B-B′截取的截面圖。

圖6是沿著圖3中的線C-C′截取的截面圖。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的進氣管和排氣管的配置的俯視平面圖。

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的進氣管和排氣管的配置的側視圖。

圖9、圖10、圖11、以及圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的該示例性汽油柴油復合內燃機的操作。

應當理解的是，附圖不必按比例繪制，而是呈現(xiàn)了說明本發(fā)明的基本原理的各種特征的略微簡化的表示。如本文中所公開的本發(fā)明的特定設計特征(包括，例如，特定尺寸、定向、位置、以及形狀)將部分地由具體的預期應用和使用環(huán)境來確定。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的各個實施方式，實施方式的實例在附圖中示出并且在下文中描述。雖然本發(fā)明將結合示例性實施方式進行說明，但是應理解的是，本說明并非旨在將本發(fā)明限于那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性實施方式，而且還涵蓋可包含在由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內的各種替換、修改、等同物以及其它實施方式。

圖1是示出了包括根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽油-柴油復合內燃機的發(fā)動機系統(tǒng)的配置的示意圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽油-柴油復合內燃機的汽缸的立體圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽油-柴油復合內燃機的汽缸100包括燃燒室，該燃燒室被配置為通過燃燒燃料產(chǎn)生驅動力。

汽缸100包括：汽缸體110，其中形成有燃燒室，該燃燒室被配置為通過燃燒汽油燃料和柴油燃料產(chǎn)生驅動力；以及汽缸蓋120，被配置為覆蓋汽缸體110的上部部分。

汽缸體110被配置為具有基本為圓柱體的形狀，其中形成有燃燒室，并且汽缸體110的上部部分敞開。汽缸蓋120被配置為覆蓋汽缸體110的敞開的上部部分。

被配置為將柴油燃料噴射至燃燒室中的柴油噴射器130以及被配置為將汽油燃料噴射至燃燒室中的汽油噴射器160安裝至汽缸100。

此外，火花塞140安裝至汽缸100，以點燃噴射至燃燒室中的汽油燃料和柴油燃料的燃料混合物。

在下文中，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽缸100的結構。

圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽油-柴油復合內燃機的汽缸蓋120的立體圖。圖3示出了在從底側觀看時的汽缸蓋120的形狀。

圖4是沿著圖3中的線A-A′截取的截面圖，圖5是沿著圖3中的線B-B′截取的截面圖，并且圖6是沿著圖3中的線C-C′截取的截面圖。

如圖3至圖6所示，汽缸蓋120形成為具有這樣的基本為圓盤的形狀以覆蓋汽缸體110的上部部分。汽缸蓋120的底表面包括一對傾斜部分121以及在此傾斜部分121彼此接觸的邊緣部分123。汽缸蓋120通過傾斜部分121和邊緣部分123形成為具有單斜屋頂形狀。

一對進氣口125布置在傾斜部分121的一側上，并且一對排氣口127布置在傾斜部分121的另一側上。具體地，進氣口125和排氣口127定位成相對于邊緣部分123彼此對稱。

將柴油燃料噴射至燃燒室中的柴油噴射器130可布置在汽缸蓋120的中央。例如，柴油噴射器130可布置在邊緣部分123的中央。

火花塞140可包括布置在柴油噴射器130的相對側上的一對火花塞140。在這種情況下，火花塞140可相對于柴油噴射器130彼此對稱地布置。火花塞140點燃引入至燃燒室中的汽油燃料和柴油燃料的燃料混合物。

因為火花塞140相對于柴油噴射器130彼此對稱地布置，所以可使由火花塞140產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ブ量側剂匣旌衔锏木嚯x(在下文中，稱為火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x)最小化。

在如上所述地使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最小化時，可減小汽缸蓋120的底表面被由火花塞140產(chǎn)生的火焰加熱的淬火效應，從而防止發(fā)生爆震。

用于將新鮮空氣通過進氣歧管10提供至燃燒室的進氣管150連接至進氣口125。用于排出在燃燒室中產(chǎn)生的廢氣的排氣管170連接至排氣口127。在燃燒室中產(chǎn)生的廢氣通過排氣口127和排氣管170排出，并且通過排氣歧管20向外排出。

此外，汽油噴射器160包含在進氣管150中以將汽油燃料提供至燃燒室的內部。汽油噴射器160可為用于將空氣和汽油燃料的混合物噴射至發(fā)動機的燃燒室中的汽油多點噴射器(MPI)?？商鎿Q地，汽油噴射器160可為將汽油燃料直接噴射至發(fā)動機的燃燒室中的汽油直接噴射器(GDI)。

進氣閥155安裝至進氣管150以選擇性地打開進氣口125。在這種情況下，汽油噴射器160可安裝為面對進氣閥155。具體地，汽油噴射器160可安裝至進氣管150，使得汽油燃料由此噴射的噴射方向直接朝著進氣閥155前進。

因為汽油噴射器安裝為使得汽油燃料由此噴射的噴射方向直接朝著進氣閥155前進，所以汽油噴射器160可安裝為鄰近進氣口125。

因而，由于汽油噴射器160安裝為鄰近進氣口125，從汽油噴射器160噴射的空氣和燃料用于冷卻在爆發(fā)沖程期間加熱的進氣閥155。因此，可防止發(fā)生爆震。

在下文中，將詳細描述進氣管150和排氣管170的結構。

圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的進氣管150和排氣管170的配置的俯視平面圖。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的進氣管150和排氣管170的配置的側視圖。

如圖7和圖8所示，進氣管150可包括一對進氣管150，該一對進氣管包括第一進氣管150a和第二進氣管150b。第一進氣管和第二進氣管形成為在燃燒室中主要在滾流方向上產(chǎn)生流。

如圖7所示，第一進氣管150a在汽缸蓋120的向上方向上且在側視圖中在與排氣口127相反的方向上以預定的角度傾斜地形成。此外，如圖8所示，第一進氣管150a在平面圖中在與排氣口127相反的方向上線性地延伸。

因此，因為第一進氣管150a在汽缸蓋120的向上方向上且在側視圖中在與排氣口127相反的方向上以預定的角度傾斜地形成并且在平面圖中在與排氣口127相反的方向上線性地延伸，通過第一進氣管150a引入的空氣和汽油燃料在滾流方向上產(chǎn)生流。

如圖7所示，第二進氣管150b在汽缸蓋120的向上方向上且在側視圖中在與排氣口127相反的方向上以預定的角度傾斜地形成。此外，如圖8所示，第二進氣管150b在平面圖(指的是A-A)中在與排氣口127相反的方向上基本線性地延伸。在此，第二進氣管150b的連接至進氣口125中的一個的端部部分151相對于柴油噴射器130在從汽缸蓋120的中央的徑向方向上以預定的角度‘a(chǎn)’向外傾斜地形成。

因此，因為端部部分151相對于柴油噴射器130在從汽缸蓋120的中央的徑向方向上以預定的角度向外傾斜地形成，通過第二進氣管150b引入的空氣和汽油燃料在燃燒室中在渦流方向上產(chǎn)生流。

因此，通過第一進氣管150a引入的空氣和汽油燃料主要在滾流方向上產(chǎn)生流，并且通過第二進氣管150b引入的空氣和汽油燃料主要在滾流方向上產(chǎn)生流。然而，渦流方向上的流通過端部部分151的作用而略微地產(chǎn)生。

在汽油-柴油復合內燃機的情況下，低負載條件或中負載條件是汽油燃料和柴油燃料的復合燃燒的復合燃燒條件，并且高負載條件是汽油燃料的單獨燃燒的汽油燃燒條件。

在這樣的復合內燃機中，重要的是優(yōu)化復合燃燒條件中的渦流比和充氣效率，并且重要的是優(yōu)化汽油燃燒條件中的滾流比和充氣效率。也就是說，在復合內燃機中可優(yōu)化渦流比Rs、滾流比Rt、以及充氣效率Cf中的所有的配置是十分重要的。

在此，渦流比Rs指出由渦流方向上的流產(chǎn)生的扭矩，滾流比Rt指出由滾流方向上的流產(chǎn)生的扭矩，并且充氣效率Cf指出通過進氣與排氣之間的參考壓力差引入的空氣的量。

因此，渦流比Rs、滾流比Rt、以及充氣效率Cf中的所有可通過如本發(fā)明的各個實施方式中所公開地設計復合內燃機的進氣口來優(yōu)化。

在下文中，將參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的汽油-柴油復合內燃機的操作。

圖9至圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的該示例性實施方式的汽油-柴油復合內燃機的操作。

參照圖9，安裝至進氣管150的進氣閥155打開進氣口125以將通過進氣歧管10引入的空氣和通過汽油噴射器160噴射的汽油燃料的預混合物在進氣沖程中噴射至燃燒室中。

在這種情況下，汽油噴射器160安裝為面對進氣閥155。因此，空氣和通過汽油噴射器160噴射的汽油燃料冷卻在爆發(fā)沖程期間加熱的進氣閥155，借此可抑制在燃燒操作中出現(xiàn)的爆震。

參照圖10，在活塞在壓縮沖程中向上移動時，活塞壓縮空氣和汽油燃料的預混合物，并且通過柴油噴射器130將柴油燃料噴射至燃燒室中。通過柴油噴射器130噴射的柴油燃料可用于控制汽油燃料的點火。

參照圖11，通過根據(jù)活塞的向上移動壓縮噴射的柴油燃料而發(fā)生點火。如果必要的話，點火可通過火花塞140發(fā)生。在這種情況下，火花塞140相對于布置在汽缸蓋120的中央的柴油噴射器130彼此對稱地安裝，并且因此可使由火花塞140產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑ブ寥紵抑械目側剂系幕鹧鎮(zhèn)鞑ゾ嚯x最小化。

參照圖12，燃料混合物通過點燃通過混合汽油燃料和柴油燃料獲得的總燃料而爆發(fā)，并且通過爆發(fā)的力使活塞向下移動以產(chǎn)生驅動力。然后，排氣閥175打開以將在燃燒操作中產(chǎn)生的廢氣通過排氣口127排出至排氣歧管20。

在此，因為汽缸蓋120形成為具有單斜屋頂形狀，所以點火沖程和爆發(fā)沖程中產(chǎn)生的火焰到達汽缸蓋120的距離足以使由于具有高溫的火焰而導致的汽缸蓋120的變熱最小化。因此，可防止爆震。

為了便于所附權利要求中的解釋和準確限定，術語“上部(upper)”或“下部(lower)”、“內部(inner)”或“外部(outer)”等用于參照如在圖中顯示的這樣的特征的位置來描述示例性實施例的特征。

為了說明和描述的目的，已呈現(xiàn)了本發(fā)明的具體示例性實施方式的以上描述。它們并非旨在是詳盡的或者將本發(fā)明限制于所公開的確切形式，并且顯然，根據(jù)上述教導，可具有許多修改和變化。為了解釋本發(fā)明的特定原理以及它們的實際應用而選擇和描述了示例性實施方式，從而使得本領域技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各個示例性實施方式、以及它們的各種替代及修改。旨在使本發(fā)明的范圍由所附權利要求書及其等同物限定。