專利名稱：副燃燒室式柴油機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種副燃燒室式柴油機。
副燃燒室式柴油機一般呈下述結(jié)構(gòu)氣缸蓋中設有一分隔室而在氣缸內(nèi)形成主燃燒室，在氣缸蓋中還相對于氣缸中心軸線偏心地形成一朝此中心軸線傾斜的噴射孔。
在這種柴油機中，在活塞的頂面內(nèi)順凹向形成有一對氣門凹腔，這樣，當柴油機中的活塞接近上止點時，由于該氣門凹腔相對于主燃燒室整個容積的容積比會變得較大，便希望能有效地混合局部地聚積于此氣門凹腔中的大量空氣與從噴射孔噴入的燃燒膨脹氣體，以便改進燃燒性能。但在實際上，同沒有氣門凹腔的柴油機相比，燃燒性能并無多大改進。可以認為，原因就在于氣門凹腔內(nèi)的空氣與燃燒膨脹氣體兩者之間并未實現(xiàn)有效地混合。
本發(fā)明的目的即是在副燃燒室式柴油機中使氣門凹腔內(nèi)的空氣同燃燒膨脹氣體有效混合。
本發(fā)明的目的即是在副燃燒室式柴油機中使氣門凹腔內(nèi)的空氣同燃燒膨脹氣體有效混合。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明取如下結(jié)構(gòu)形式。
例如在與本發(fā)明第一實施例相對應的

圖1中，于氣缸蓋23中設有一副燃燒室1，而在氣缸22內(nèi)形成有一主燃燒室5。在氣缸蓋23內(nèi)，還相對于氣缸22的中心軸線3，偏心地形成有一朝此氣缸22-中心部分傾斜的噴射孔4。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明人等業(yè)已證實，從噴射孔4噴出的燃燒膨脹氣體，給出了一股沿噴射孔4的噴射軸線12直進的氣流27，同時給出了一對從平行于氣缸22中心軸線3方向看去位于此噴射軸線12相對兩側(cè)的渦旋氣流6、7。
為此，在面向主燃燒室5的氣缸蓋表面9以及活塞頂面8此二者的至少一個之中，順凹向形成有至少一對氣門凹腔10、11，使之從平行于氣缸22的中心軸線3的方向上觀察時，配置在噴射孔4的噴射軸線12的相對兩側(cè)。
這時，此對渦旋氣流6、7的各渦流中心14、15，從氣缸22的中心軸線3的平行方向觀察時，即分別位于這對氣門凹腔10、11之中。
通過本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)，可以獲得以下種種效益。
如圖1(A)所例示，氣門凹腔10、11中的空氣為外來的渦旋氣流6、7環(huán)圍，并被它們拖曳到一起，按箭頭18、19所示的渦旋氣流6、7的相同轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)。此時，由于此種空氣的比重較渦旋氣流6、7的比重大，就會因其間的離心力差，如箭頭20、21所示，擴散進入渦旋氣流6、7之中，使它們能有效地混合，提高主燃燒室5中的空氣利用效率。這樣，燃燒性能得到了改進，從而可提高輸出性能并減少廢氣中尚未燃燒的有害成分的排出量。
順便指出，由于過去并未斷定，從噴射孔噴出的燃燒膨脹氣體在主燃燒室內(nèi)是取何種流動狀態(tài)，就沒有可能象本發(fā)明那樣，提出使渦旋氣流的渦流中心處于氣門凹腔之內(nèi)的概念。
現(xiàn)在，本發(fā)明人等已用下述方式確定了燃燒膨脹氣體在主燃燒室內(nèi)的流動狀態(tài)。將活塞的頂面涂以一層混合有二硫化鉬粉末的凡士林，然后以開動汽車的方式來運轉(zhuǎn)此柴油機。在活塞的上升行程中，由于主燃燒室中產(chǎn)生的壓縮熱使凡士林熔化。此時，當活塞從上止點開始下行時，由于副燃燒室與主燃燒室間產(chǎn)生的壓力，便有空氣通過噴射孔噴入主燃燒室內(nèi)，而此空氣即沿活塞的頂面流動。上述凡士林也隨此空氣的流動而流動，使得二硫化鉬粉末沿此流動路徑描出痕跡。
這樣，當發(fā)動汽車作業(yè)歷經(jīng)一段預定時間將活塞拆下后，用眼睛觀察二硫化鉬粉末在活塞頂面的走向，就能斷定空氣在主燃燒室內(nèi)的流動狀態(tài)。結(jié)果，本發(fā)明人便得以判定，上述空氣形成了一股沿噴射孔噴射軸線的直進流，以及沿平行于氣缸中心軸線看去時，位于此噴射軸線相對兩側(cè)的一對渦旋氣流。根據(jù)這一認識，本發(fā)明人等推測從噴射孔噴出的燃燒膨脹氣體所表現(xiàn)的流動狀態(tài)，會與柴油機實際工作時的上述空氣在主燃燒室中的流動狀態(tài)相同。
然后，根據(jù)上述推測，本發(fā)明人等詳細觀察了從運行過一預定時間后的柴油機上卸下的活塞的頂面上所附著的碳，得以斷定所附著的碳基本上是與上述二硫化鉬有相同取向，從而證明了上述推測的正確性。此外還斷定了，這對渦旋氣流的渦流中心位置在同一柴油機中基本上是恒定的，即使是當柴油機的轉(zhuǎn)速改變或是噴入副燃燒室內(nèi)的燃料量改變了時。
另外，采用與上述類似的判斷方式，本發(fā)明人等研究了帶氣門凹腔的傳統(tǒng)柴油機中氣門凹腔與渦旋氣流間的位置關系，并且斷定從與氣缸中心軸線相平行的方向看去時上述渦旋氣流的渦流中心是偏離氣門凹腔的。
結(jié)果，本發(fā)明人等推測，當從平行于氣缸中心軸線方向觀察，渦旋氣流的中心位于氣門凹腔內(nèi)時，氣門凹腔內(nèi)的空氣就可能同渦旋氣流有效地混合，而燃燒性能便得到大大改進，據(jù)此本發(fā)明人等便提出了本項發(fā)明。
下面簡述本發(fā)明的附圖。
圖1用來說明本發(fā)明的第一實施例，圖1(A)是安裝于一氣缸內(nèi)的活塞的平面圖，圖1(B)是沿圖1(A)中B-B線截取的剖面圖，圖1(C)是沿圖1(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖1(D)是沿圖1(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖2是本發(fā)明第一實施例中采用的噴射孔的示意圖，圖2(A)是此噴射孔從橫向觀察時的透視圖，圖2(B)是此噴射孔從前向觀察時的透視圖;
圖3是本發(fā)明第一實施例中所用氣缸蓋的說明圖，圖3(A)是水平剖面圖，圖3(B)是沿圖3(A)中B-B線截取的剖面圖;
圖4是本發(fā)明第二實施例中所用氣缸蓋的垂直剖面圖;
圖5是本發(fā)明第三實施例中所用活塞的說明圖，圖5(A)是此活塞的平面圖，圖5(B)是沿圖5(A)中B-B線截取的剖面圖，圖5(C)是沿圖5(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖5(D)是沿圖5(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖6是本發(fā)明第四實施例中所用活塞的說明圖，圖6(A)是此活塞的平面圖，圖6(B)是沿圖6(A)中B-B線截取的剖面圖，圖6(C)是沿圖6(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖6(D)是沿圖6(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖7是本發(fā)明第五實施例中所用活塞說明圖，圖7(A)是此活塞的平面圖，圖7(B)是沿圖7(A)中B-B線截取的剖面圖，圖7(C)是沿圖7(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖7(D)是沿圖7(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖8是本發(fā)明第六實施例中所用活塞的說明圖，圖8(A)是此活塞的平面圖，圖8(B)是沿圖8(A)中B-B線截取的剖面圖，圖8(C)是沿圖8(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖8(D)是沿圖8(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖9是本發(fā)明第七實施例中所用活塞的說明圖，圖9(A)是此活塞的平面圖，圖9(A)是沿圖9(A)中B-B線截取的剖面圖，圖9(C)是沿圖9(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖9(D)是沿圖9(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖10是本發(fā)明第八實施例中所用活塞的說明圖，圖10(A)是此活塞的平面圖，圖10(B)是沿圖10(A)中B-B線截取的剖面圖，圖10(C)是沿圖10(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖10(D)是沿圖10(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖11是本發(fā)明的第九實施例中所用活塞的說明圖，圖11(A)是此活塞的平面圖，圖11(B)是沿圖11(A)中B-B線截取的剖面圖，圖11(C)是沿圖11(A)中C-C線截取的剖面圖，而圖11(D)是沿圖11(A)中D-D線截取的剖面圖;
圖12是本發(fā)明的第十實施例中所用活塞的平面圖;
圖13是本發(fā)明的第十一實施例中所用活塞的平面圖;
圖14是本發(fā)明的第十二實施例中所用活塞的平面圖。
下面描述本發(fā)明的最佳實施例。
首先對照圖1至圖3闡述本發(fā)明的第一實施例。在此第一實施例中，配置有副室式燃燒室的一臺立式多缸柴油機具備下述結(jié)構(gòu)。也即如圖1(B)所示，有一氣缸蓋23安裝在氣缸22的上側(cè)，同時有一活塞24安裝于氣缸22之內(nèi)，以在此氣缸22內(nèi)形成一主燃燒室5。氣缸蓋23中形成有一基本上呈球形的渦流室式的副燃燒室1，后者面對著一燃料噴嘴2。此副燃燒室1經(jīng)一噴射孔4與主燃燒室5通連。
如圖1(A)所示，噴射孔4設置在氣缸22的內(nèi)周面附近，即相對于氣缸中心3呈偏心關系。如圖2所示，噴射孔4包括一主噴射孔25和配置于后者相對在右側(cè)處的一對左側(cè)與右側(cè)的噴射孔26、26。
主噴射孔25取斜置的柱形構(gòu)型，令其軸線25a相對于作為基準平面的氣缸蓋面9成一傾斜約45度的仰角，且使其面對主燃燒室5并取氣缸的中心軸線的方向。這只需讓此軸線25a朝向氣缸22的一中心部分即可，且此軸線25a可距此氣缸中心軸線3偏移某種程度。
兩側(cè)的噴射孔26、26取朝下擴大的平截錐形構(gòu)型，如圖2(A)所示，當從側(cè)向觀察時，軸線26a、26a與主噴射孔25的軸線25a類似，傾斜一約45度的仰角，并且使其傾斜成從前向看去時如圖2(B)所示，這兩個噴射孔的下部朝外擴張。對主噴射孔25的軸線25a的仰角以及側(cè)向噴射孔的軸線26a的仰角的度數(shù)并無特別規(guī)定，但最好取為約40-50°。
在這種副室式燃燒室中，來自副燃燒室1中的燃燒膨脹氣體經(jīng)噴射孔4噴出，依下述方式在主燃燒室5內(nèi)流動。也即如圖1(A)所示，從噴射孔4噴出的燃燒膨脹氣體形成一股沿噴射孔4的噴射軸線12直進的氣流27，同時形成一對從與氣缸中心軸線3平行方向看去位于噴射孔4噴射軸線12相對兩側(cè)處的渦旋氣流6、7。噴射孔4的噴射軸線12位于主噴射孔25的軸線25a的延長線上。
這對渦旋氣流6、7的各自渦流中心14、15的生成位置如下。亦即當設想在氣缸22的徑向有一條垂直于噴射孔4的噴射軸線12的假想橫斷線13時，上述各渦流中心14、15即形成在由此假想橫斷線13至噴射孔4這一側(cè)的偏心位置中。順便指出，當此噴射孔4只包括主噴射孔25時，這對渦旋氣流6、7的渦流半徑會變得較小，而各個渦流中心14、15即形成在大致與本實施例中相同的位置處。
如圖1(B)、(C)所示，在氣缸蓋23中形成有一進氣口28和一排氣口29，同時在此進氣口28的中間進氣閥孔30與端部進氣閥孔31之間分別設置有開閉自如的進氣閥32、44，而在排氣口29的排氣閥孔14則設有一開閉自如的排氣閥35，形成一種所謂的三閥裝置。上述進氣與排氣閥32、33、35，適合用包括推桿36等在內(nèi)的閥門啟動裝置依預定的定時關系開閉。如圖1(A)所示，在一活塞頂面8中朝凹向形成有一對左、右凹腔10、11以及一前側(cè)氣門凹腔37，使之分別與上述進氣與排氣閥32、33以及35相對。氣門凹腔10、11各自的凹腔中心16、17設定成與噴射孔4基本上等距。
為了使這對氣門凹腔10、11中的空氣與該對渦旋氣流6、7作有效地混合，如圖1(A)所示，此對渦旋氣流6、7各自的渦流中心14、15從平行于氣缸中心軸線看去即位于氣門凹腔對10、11的各相應凹腔中心16、17。只要求各凹腔中心16、17與渦流中心基本上相互重合即可。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，氣門凹腔對10、11中的空氣在外部分別為渦旋氣流16、17環(huán)繞，并受到它們的拖曳，按照與渦旋氣流6、7相同的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，如箭頭18、19所示。此時，由于空氣的比重較燃燒膨脹氣體的大，此種空氣由于箭頭20、21所示的離心力差而擴散進入渦旋氣流6、7之中，使它們有效地進行混合。
如圖1(A)所示，從平行于氣缸中心軸線3看去，前側(cè)氣門凹腔37配置在噴射孔4的噴射軸線12上。因此，前側(cè)氣門凹腔37中的空氣同直進氣流27也能有效地混合。此氣門凹腔37的凹腔中心38基本上重合到噴射軸線12上。
此外，在活塞頂面8中順凹向形成有一扇形的氣體通過槽40。當從平行于氣缸中心軸線3的方向觀察時，此氣體通過槽40的進口部41形成為搭疊到噴射孔4上，且隨著它沿噴射孔4的噴射軸線12離開噴射孔4的程度越遠，它的寬度也漸漸加寬，而它的深度則愈益變淺。氣體通過槽40的左、右部分則搭疊到左、右氣門凹腔10、11的左、右部分上，而更為接近噴射孔4，同時，此氣體通過槽40的端頭中央部分則在氣門凹腔37的部分44上搭疊成更為接近假想橫斷線13。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于噴射孔4噴出的燃燒膨脹氣體能夠在較低的阻力下流經(jīng)上述氣體通過槽40，這對左、右渦旋氣流6、7與直進氣流27的流速就加大，得以進一步促進各個氣門凹腔10、11、37中的空氣同燃燒膨脹氣體的混合。
下面將要詳細闡明第一實施例的氣缸蓋的結(jié)構(gòu)。如圖3(A)所示，當設想在氣缸22的徑向上有一與氣缸中的軸線3和一曲柄軸線70垂直的第二假想橫斷線56時，從平行于氣缸中心軸線13的方向觀察，就為此第二假想橫斷線分出一前側(cè)區(qū)54和一后側(cè)區(qū)57，而前述進氣口28則位于此后側(cè)區(qū)57中。此進氣口28形成在氣缸蓋23的右壁53中，可由此順左向延伸。在進氣口28的一進口側(cè)上，與第二假想橫斷線相平行地形成有一吸入空氣進口部58。只需此吸入空氣進口部58大致與此第二假想橫斷線56作平行伸延即可。在進氣口28的中間部分與端部上分別設有一中間進氣閥孔30與一端部進氣閥孔31，它們分別配置在曲柄軸線70的左側(cè)與右側(cè)。
由于此端部進氣閥孔31的中心60要比中間進氣閥孔30的中心59，設置得更接近第二假想橫斷線56，通過這兩個中心59、60的一條中心連線61便相對于吸入空氣進口部58的軸線62傾斜。由于位于兩中心59、60之間的氣門口間孔部63是與此中心連線61相平行地形成，此氣門口間孔部63便相對于吸入空氣進口部58的取向傾斜。只需使此氣門口間孔部63基本上沿平行于中心連線61的方向延伸即可。順便指出，上述圖中符號θ指此中心連線61相對于吸入空氣進口部58的傾角。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過氣門口間孔部63的吸入的空氣67在其為吸入空氣進口部58所導向時，由于它的慣性而常要取直進形式。由于此氣門口間孔部63的取向是相對于吸入空氣進口部58的取向傾斜，此吸入的空氣67即為氣門口間孔部63之周壁64的外部65所引導而到達端口部68，然后沿其弧形壁流動，而得以從端部進氣閥孔31吸入到氣缸22內(nèi)。在此，由于此從端部進氣閥孔31吸入到氣缸22內(nèi)的吸入的空氣67被導引或沿著氣缸22的內(nèi)周面流動，從而便防止了湍流作為一種進氣阻力生成于端部進氣閥孔31的鄰近，得以保持著吸入空氣的充氣效率。
當從氣缸中心軸線的平行方向觀察，上述氣門口間孔部63的周壁64的遠距第二假想橫斷線56的外部65，則彎曲成為朝外鼓脹的構(gòu)型。于是，由于為此外部65所導引的吸入空氣67是由上述彎曲形狀所均勻地導引，就可以降低此吸入空氣67的導引阻力，這同將外部65形成筆直的構(gòu)型相比，就可保持較高的吸入空氣的充氣效率。
此外，前述吸入空氣進口部58的直徑從其入口部分到其端部的區(qū)域內(nèi)是漸減的。因此，此吸入空氣從進口部58進入氣門口間孔部63的流速便加大，使得此吸入空氣被吸入到氣缸22中的流速也加大，從而就增加了氣缸22內(nèi)的渦旋速度。
順便指出，排氣口29形成在第二假想橫斷線56的前側(cè)區(qū)域54，從曲柄軸線70向左方延伸。在此排氣口29的進口部分設有一排氣閥孔34。副燃燒室1設置于曲柄軸線70的右側(cè)，并且是在第二假想橫斷線56的右側(cè)。在曲柄軸線70的左側(cè)，第二假想橫斷線56上設有一推桿室71。圖中的字符72指氣缸蓋螺栓的插入孔，它們環(huán)繞著氣缸22按60°間隔排列，總數(shù)有6個。
圖4至圖14表示第二實施例至第十二實施例，其中的部件與前述第一實施例中的相同者，一概以相同字符標明，而其中未作具體描述和未具體示明于相應圖中的那些部件，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，是與第一實施例中的相應部件具有相同的結(jié)構(gòu)的。
圖4所示的第二實施例是圖1所示第一實施例的變型例，其中的左、右氣門凹腔對10、11是形成在面朝主燃燒室的氣缸蓋面9之中。這兩個氣門凹腔10、11是同排氣閥孔34與中間進氣閥孔30同心形成的。
圖5所示的第三實施例是圖1所示實施例的變型例，其中在活塞頂面8內(nèi)還形成有一隆起部66。當從平行于氣缸中心軸線3的方向觀察，此隆起部66位于這對左、右氣門凹腔10、11之間，在噴射孔4的噴射軸線72之上，并自氣體通過槽40的內(nèi)底面45鼓脹出來。當從平行于氣缸軸線3的方向觀察，此隆起部66的面向噴射孔4邊棱46呈弧形，并自氣體通過槽40的內(nèi)底面隆起。此氣體通過槽40則因隆起的邊棱46分成兩支。隆起部66的上表面47則形成傾斜形式，類似于一個相對此氣體通過槽40的內(nèi)底面45的一個臺階。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，直進氣流27的一部分即為隆起部66的邊棱46所阻，而朝左與右轉(zhuǎn)向，使得渦旋氣流6、7的流速加大，進一步促進左、右氣門凹腔對10、11中的空氣與渦旋氣流6、7的混合。
圖6所示第四實施例是圖1中實施例的變型例，其中的氣體通過槽40的長度較短，同時形成有這樣一條直進氣流偏轉(zhuǎn)槽48，可以從其端部52延伸并得以沿切向與前側(cè)氣門凹腔37相連。根據(jù)此種結(jié)構(gòu)，直進氣流27通過直進氣流偏轉(zhuǎn)槽48被轉(zhuǎn)向，使之沿切向引入前側(cè)氣門凹腔37之中，于此形成一股新的渦旋氣流49，進一步促進了保持在前側(cè)氣門凹腔37中的空氣與直進氣流27的混合。
圖7所示第五實施例乃是圖6所示第四實施例的變型例，它已用于四閥型發(fā)動機中。其中，在活塞頂面8中形成有成對的前側(cè)氣門凹腔37，并從氣體導向槽40的端部52延伸出兩條直進氣流轉(zhuǎn)向槽48、48，使之沿切向與兩個前側(cè)氣門凹腔37、37相通連。
圖8所示第六實施例是圖1中第一實施例的變型例，其中的氣體導向槽40的形狀變更成取矩形剖面形式。此氣體通過槽40所取的具體形狀是，隨著它沿噴射孔4的噴射軸線距噴射孔4越遠，它的深度從進口部4算起也越來越淺。氣體通過槽40的左、右部分則分別連接左、右氣門凹腔對10、11的較接近噴射軸線的相應部分42、43。
圖9所示的第七實施例是圖8所示第六實施例的變型例，其中還另形成有類似圖5所示第三實施例中的那種隆起部66。
圖10所示的第八實施例是圖8所示第六實施例的一種變型例，其中的直進氣流偏轉(zhuǎn)槽48是從氣體通過槽40的端部52延伸出，得以沿切向與前側(cè)氣門凹腔通連。
圖11所示的第九實施例是圖10所示第八實施例的變型例，它已應用于四閥型發(fā)動機，其中于活塞頂面8中有成對的前側(cè)氣門凹腔37，同時有兩個直進氣流偏轉(zhuǎn)槽48、48從氣體通過槽40的端部52延伸出，沿切向與上述兩個前側(cè)氣門凹腔37、37相連通。
圖12所示的第十實施例是圖1所示第一實施例的變型例，其中省除了氣體通過槽40。即使是在此第10實施例中以及在后面所述的第十一和第十二實施例同樣省去了氣體通過槽40，但那種渦旋氣流6、7的渦流中心，仍然基本上形成于存在氣體通過槽40時所取的位置處。
圖13中所示的第十一實施例是圖12所示第10實施例的變型例，其中只是一對氣門凹腔10、11形成在此雙閥型發(fā)動機中活塞頂面8中。
圖14中所示的第十二實施例是圖12所示第10實施例的變型例，它已應用于四閥型發(fā)動機，其中有一對前側(cè)氣門凹腔37、37，而它們各自的凹腔中心38、38則相對于假想橫斷線13，與氣門凹腔10、11的各自凹腔中心16、17呈對稱配置。根據(jù)此種結(jié)構(gòu)，直進氣流27碰撞著氣缸22的內(nèi)周面，反向流入形成新的渦旋氣流39、39的前側(cè)氣門凹腔37、37，這同樣使得各氣門凹腔37、37中的空氣能與直進氣流27進行有效地混合。
本發(fā)明并不局限于上述各實施例。例如，前述的柴油發(fā)動機型式并不僅僅限于直立式發(fā)動機，也可以是臥式的或傾斜式的。副燃燒室1并不局限于渦室，也可以是預燃燒室。所述成對的左、右氣門凹腔10、11也不局限形成在面向主燃燒室的活塞頂面8與氣缸蓋面9中的一個之內(nèi)，也可以形成在兩個上。
前面參照圖3所示第一實施例中進氣口28的結(jié)構(gòu)，在不脫離其本質(zhì)前提下，也可用于其它實施例中。
此外，一對氣門凹腔10、11各自的凹腔中心16、17不僅可以設在偏離假想橫斷線13朝向噴射孔4的某個位置，還可設在此假想橫斷線13上，或設在偏離假想橫斷線13但朝向與噴射孔4相對一側(cè)的某個位置上。此時，必須使渦旋氣流6、7的生成位置通過下述方式而遠離開噴射孔4，那就是使噴射孔4具有一小的仰角，而讓這對渦旋氣流的各渦流中心14、15與氣門凹腔對10、11的各凹腔中心16、17基本上相重合。
最好是將氣門凹腔10、11的各凹腔中心16、17設定在類似前述一些實施例中那樣，從假想橫斷線13偏向噴射孔4的位置。這樣，由于氣門凹腔10、11以及渦旋氣流6、7的位置較接近噴射孔4，這兩股渦旋氣流就能以較高的流速同凹腔10、11內(nèi)的空氣碰觸，使它們得以更有效地混合。
從與氣缸中心軸線3平行的方向觀察，渦旋氣流對6、7的各渦流中心14、15并不局限于定位氣門凹腔10、11的各個凹腔中心16、17處，只要位于這對氣門凹腔10、11之內(nèi)即可。順便指出，當各渦流中心14、15更接近各相應凹腔中心16、17時，氣門凹腔對10、11中的空氣常能同渦旋氣流對6、7混合得更為有效，因此，最好將各渦流中心14、15定位于相應的設想的圓所環(huán)繞的各區(qū)域中，這些區(qū)域的中心與各凹腔中心16、17重合，而其半徑等于各氣門凹腔10、11之半徑的2/3。
此外，更好是把各渦流中心14、15定位于相應的設想的圓所環(huán)繞的各區(qū)域中，這些圓域的中心與各凹腔中心16、17重合，而其半徑則等于各氣門凹腔10、11之半徑的1/2、1/4或1/5、只要各渦流中心14、15是定位于氣門凹腔10、11之中或定位于上述設想之圓所環(huán)繞的區(qū)域之內(nèi)，從噴射孔4至各凹腔中心16、17的各個距離通常不會是相等的。
本發(fā)明上述的各實施例具有這樣的特點，即當從噴射孔4所噴出的燃燒膨脹氣體沿活塞頂面8自然流動時，使得上述這對渦旋氣流6、7的各渦流中心14、15即處于氣門凹腔對10、11之內(nèi)。這就是說，以上各實施例并不具有這樣的結(jié)構(gòu)借助氣體通過槽與類似部件，使燃燒膨脹氣流強行轉(zhuǎn)向那對氣門凹腔。要是利用氣體通過槽與類似部件使燃燒膨脹氣流強制轉(zhuǎn)向，則在其到達這對氣門凹腔之前，絕大部分就將從這種氣體通過槽中溢流出去，而只有很少的燃燒膨脹氣體能導引入該對氣門凹腔中。
順便指出，上述一些實施例中所述的氣體通過槽40，僅僅是用來減小面向主燃燒室5的活塞頂面8與氣缸蓋面9之間的限流阻力，而并非是用來使燃燒膨脹氣體強制轉(zhuǎn)向到這對氣門凹腔10、11的。正如前面所闡明的，考慮到渦旋氣流對6、7的各渦流中心14、15不論在是否存在有氣體通過槽40的條件下都能基本上定位于相同的位置，就可以理解到，燃燒膨脹氣體是不會為氣體通過槽40強制轉(zhuǎn)向這對氣門凹腔10、11的。
由于本發(fā)明的許多不同實施例易為熟悉本項工藝的人所理解，而其中的某些個實施例已在此公開并涉及到，故應認識到，上面給出的本發(fā)明的若干具體實施例是僅僅用于例釋目的，而不是為了限制本發(fā)明，還應認識到，在不脫離本發(fā)明后附權(quán)利要求書所述及的精神與范圍的前提下，是可以就這類實施例作出變動或更改的。
權(quán)利要求
1.一種副燃燒室式柴油機，其特征在于在氣缸蓋(23)上設置副燃燒室(1)，在氣缸(22)內(nèi)設置主燃燒室(5)，在此氣缸蓋(23)中相對于氣缸中心軸線(3)的一偏心位置處形成有一噴射孔(4)，使該噴射孔(4)指向氣缸(22)的中心部，使得從平行于此氣缸中心軸線觀察時，由此噴射孔(4)噴出的燃燒膨脹氣體形成為沿噴射孔(4)噴射軸線(12)的一股直進氣流(27)以及位于此噴射軸線兩相對側(cè)的一對渦旋氣流(6)、(7)；在面朝主燃燒室(5)的氣缸蓋面(9)與活塞頂面(9)二者中的至少一個之內(nèi)，取凹向形成有一對氣門凹腔(10)、(11)，當從平行于氣缸中心軸線(3)的方向看過去時，它們分別設定于噴射軸線(12)的兩相對側(cè)；上述一對渦旋氣流(6)、(7)的各渦流中心(14)、(15)，若從平行于氣缸中心軸線(13)看過去時，則分別位于上述一對氣門凹腔(10)、(11)之中。
2.如權(quán)利要求1所述的柴油機，其特征在于總共設有三個閥，包括進氣閥(32)、(33)與一排氣閥(35)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的柴油機，其特征在于在所述活塞頂面(8)中順凹向形成有一氣體通過槽(40)，當從與氣缸中心軸線(3)平行的方向觀察時，使此氣體通過槽(40)的進口部(41)設置在與噴射孔(4)搭疊的位置上，且此氣體通過槽(40)形成為從所述出口部(41)至少延伸到氣門凹腔(10)、(11)內(nèi)鄰近各噴射軸線(12)部分(42)、(43)處。
4.如權(quán)利要求3所述的柴油機，其特征在于在面向所述主燃燒室(5)的氣缸蓋面(9)與活塞頂面(8)二者的至少一個之中，形成有一隆起部(66)，當從平行于氣缸中心軸線(3)的方向看過去時，此隆起部(66)位于那對氣門凹腔(10)、(11)之間，同時處于噴射孔(4)的噴射軸線(12)之上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的柴油機，其特征在于另外的氣門凹座(37)取凹向形成于活塞頂面(8)中，此氣門凹座(37)比那對氣門凹座(10)、(11)距噴射孔(4)更遠;同時從氣體通過槽(40)一端部(42)上延伸出一直進氣流偏轉(zhuǎn)槽(48)，后者是沿切向與該另外的氣門凹座(37)相連通。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的柴油機，其特征在于所述進氣口(28)是形成在氣缸蓋(23)中，同時有一中間進氣閥孔(30)和一端部進氣閥孔(31)分別形成在該進氣口(28)的中間部與端部之中;當設想在氣缸(22)的徑向有一與氣缸中心軸線(3)垂直的假想橫斷線(56)時，則當從平行于氣缸中心軸線(3)看過去時，前述進氣口(28)則位于此假想橫斷線(56)兩相對側(cè)的兩個區(qū)域(54)、(57)的一個區(qū)域(57)之中;此進氣口(28)在其進口側(cè)形成有一吸入空氣進口部(58)，后者大體上與該假想橫斷線(56)平行;通過將所述端部進氣閥孔(31)的中心(60)設置成較所述中間進氣閥孔(30)的中心點(59)更接近于假想橫斷線(56)，經(jīng)此兩中心(59)與(60)的一條中心連線(61)就相對于上述吸入空氣進口部(58)的軸線(62)傾斜;上述兩中心點(59)、(60)之間形成一大體上與該中心連線相平行的氣門間孔口部(63)，后者所取的方向則相對于前述吸入空氣進口部(58)的方向傾斜。
7.如權(quán)利要求6所述的柴油機，其特征在于當從平行于氣缸中心軸線3的方向觀察時，前述氣門口間孔部63之周壁64的一個遠距前述第二假想橫斷線(56)的外部65，彎曲成朝外鼓脹的構(gòu)型。
8.如權(quán)利要求6或7所述的柴油機，其中所說的吸入空氣進口部(58)的直徑是從該進口部(58)的入口部分至其端部部分的方向上縮減。
全文摘要
在一種副燃燒室式柴油機中，在氣缸內(nèi)形成有主燃燒室，而于氣缸蓋內(nèi)設有一副燃燒室，同時還相對于氣缸之中心軸線偏心地形成一朝此氣缸22中心部分傾斜的噴射孔。在噴射孔的噴射軸線相對兩側(cè)形成有一對氣門凹腔，且這對氣門凹腔是順凹向形成于氣缸頂面之中的。一對渦旋氣流的相應的各渦流中心分別位于一對氣門凹腔內(nèi)。
文檔編號F02B3/06GK1097841SQ93108540
公開日1995年1月25日 申請日期1993年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月17日
發(fā)明者森本洋介, 田浦潔, 鐮田保一 申請人:久保田鐵工株式會社