[发明专利]高涡流引擎

说明书

相关申请的交叉引用

本申请案依据美国专利法35USC§119(e)主张2009年8月20日申请之第61/235,496号暂时申请案之优先权，该案名称为“High Swirl Engine”，该案的揭示内容藉由参考而被并于本文中。描述于本文中的发明主体的一或更多个态样可被实施于内燃引擎中，该内燃引擎结合一套筒阀，譬如揭示于共同系属且共同所有的美国专利第7,559,298号及美国专利申请案第12/720,457号，其揭示内容亦借此参考而被并于本文中。

技术领域

此处所述内容涉及内燃机引擎的特征。

背景技术

在内燃引擎中之油/气混合物的不一致点火会造成汽缸内燃料混合物的点火延迟及燃烧持续时间上的变动。此不一致性会导致该汽缸内高峰压力及温度的显著变动且在爆震限制式引擎中限制火花定时(spark timing)及/或压缩比，借以让靠近该爆震限度的火花定时的精确设定复杂化。在燃烧速率及燃烧持续时间上的变动亦会直接转变为在效率上的变动。指示平均有效压力(IMEP)的典型的系数(其代表汽缸的燃烧室内一整个循环的平均压力)可以是约1.5％。换言之，假设一常态分布，在相同的燃料输入下，一千个循环中最没有效率的三个循环所产出的功比该一千个循环中最有效率的三个循环产出的功少了9％(6x1.5％)。又，如果点火必需推迟以避开在最快的燃烧循环中的爆震的话，则会拖累到在其余较慢的燃烧循环中的点火定时，而这会累及扭力及效率。

慢的火焰速率亦可限制火花点火在该燃烧循环中可以多晚被开始，同时仍能达到完全燃烧。目前的高涡流引擎的有效性通常是受到汽缸内的气体与汽缸壁之间因为产生于汽缸内的高速气体运动所造成的高热传率所限制。具有高速气体运动的传统引擎的有效性还会受到诱发高气体速度所需之进气通道内的压降的冲击。此压降会限制通过该引擎的汽缸的最大流量及可输出的最大动力。而且，在额外的燃烧稳定性之下，在一给定的IMEP的变动的系数，可点燃一更稀的油气混合物。

发明内容

在一态样中，一种内燃引擎可包括一在该内燃引擎的汽缸内的燃烧容积。该燃烧容积可至少由一汽缸壁及在该汽缸内的第一活塞来界定。一涡流埠可透过一涡流埠出口将一流体输送至该燃烧容积内，使得该被输送的流体以一流体速度被引导环绕该汽缸的周边，该流体速度系以远离该汽缸壁的曲线的切线一预定角度加以配置的，用以产生一涡流运动于该燃烧容积内。此该涡流运动系发生在一用涡流数来量化的涡流率，该涡流数系表示该流体在活塞的一循环期间环绕该汽缸回转的次数。

在另一相关的态样中，一种方法包括经由一涡流埠将一流体输送至内燃引擎的汽缸的燃烧容积内。该燃烧容积至少是由一汽缸壁及在该汽缸内的第一活塞来界定。该被输送的流体以一流体速度被引导绕着该汽缸的周边，该流体速度系以远离该汽缸壁的曲线的切线一预定角度加以配置的。该被输送的流体的引导在该流体的点火之前产生一涡流运动于该燃烧容体内。该涡流运动系发生在一用涡流数来量化的涡流率，该涡流数系表示该流体在活塞的一循环期间环绕该汽缸回转的次数。

在一些变化例中，可非必要地包含下列的一或多者。该引擎可包括一火花源，其点燃该燃烧容积内的流体。该涡流埠的一个入口可具有第一截面流面积。一包含该涡流埠出口的涡流埠出口区可具有第二截面流面积，其随着远离该入口的距离而减小。该涡流埠出口的尺寸(例如，宽度)不随着离该入口的距离而改变。该引擎可包括套筒阀其包括该涡流埠。该套筒阀可被设置成至少部分围绕该汽缸。该涡流埠可包括一截面积递减的管子。涡流数可等于该流体在它离开该涡流埠出口进入该汽缸时的切线速度除以该汽缸的圆周与该引擎的曲柄轴的曲柄轴转速。该切线速度可以等于该流体通过该涡流埠出口进入该汽缸的离开角度的余弦值乘上该流体在该涡流埠内的流动速度。