CN113374570A - 发动机混合结构 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于发动机的燃料和气体混合结构。该混合结构包括被构造成定位在燃料喷射器和发动机的汽缸之间的主体。主体限定内部容积，该内部容积被构造成从主体外部接收气体(例如，空气)，并在内部容积中接收来自燃料喷射器的一股或多股燃料流。主体还包括一个或多个上部通道和一个或多个下部通道，其被构造成向内部容积提供相对于彼此基本相近的量的流。主体还限定一个或多个混合物管道，其被构造成在将燃料和气体混合的同时将燃料和气体的羽流从内部容积引导到一个或多个出口端口，并穿过所述混合物管道到达汽缸。

Description

发动机混合结构

技术领域

本文描述的主题涉及减少发动机中碳烟形成的结构和组件。

背景技术

在压燃式发动机中，燃料可以被直接喷射到被压缩的热气体中，诸如空气或空气与再循环废气的混合物。燃料在燃料喷射到发动机汽缸中的位置附近与这些缸内气体混合。当相对较冷的燃料与较高温气体混合时，所得混合物达到足以点火的温度。这可以是动态事件，并且燃料可以被点燃且可以在燃料喷雾羽流的最前端燃烧，同时燃料继续被喷射到喷雾羽流的另一端。

由于夹带到喷射的燃料中的气体的温度保持较高，因此可以减小燃料喷射与汽缸中的燃料-空气混合物的点火之间的延迟。这可导致在初始点火之前燃料喷雾羽流具有次优的燃料-空气混合比，这可能会产生碳烟。碳烟的产生和相应的堆积会降低发动机的性能，并最终导致需要对发动机进行清洁或其他维修。另外，某些法规或法律可能会限制发动机可产生颗粒物或其他排放物的量。

发明内容

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，所述主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括一个或多个管道表面，该管道表面限定从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个燃料-空气混合物管道。所述主体还包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个上部空气通道。靠近所述中央容积处，所述一个或多个上部空气通道比所述一个或多个燃料-空气混合物管道更靠近喷射器侧设置。所述主体还包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个下部空气通道。靠近所述中央容积处，所述一个或多个下部空气通道比所述一个或多个燃料-空气混合物管道更靠近活塞侧设置。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，并从所述一个或多个上部空气通道接收一股或多股空气流，以及从所述一个或多个下部空气通道接收一股或多股空气流。所述一个或多个上部空气通道和所述一个或多个下部空气通道被构造成向所述中央容积提供相对于彼此基本相近的量的流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述一个或多个上部空气通道的一股或多股空气流和来自所述一个或多个下部空气通道的一股或多股空气流混合，以形成具有指定的空燃比的燃料-空气混合物。所述燃料-空气混合物管道被构造成将燃料-空气混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，该主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括限定一系列燃料-空气混合物管道的管道表面，所述燃料-空气混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述中央容积延伸穿过所述主体。每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述上部空气通道比所述燃料-空气混合物管道更靠近喷射器侧设置。另外，所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列下部通道，每个下部通道具有相应的下部开口，所述下部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述下部空气通道比所述燃料-空气混合物管道更靠近活塞侧设置。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，并从所述上部空气通道接收一股或多股空气流，以及从所述下部空气通道接收一股或多股空气流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述上部空气通道的一股或多股空气流和来自所述下部空气通道的一股或多股空气流混合，以形成具有指定的空燃比的燃料-空气混合物。所述燃料-空气混合物管道被构造成将燃料-空气混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，该主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括限定一系列燃料-空气混合物管道的一个或多个管道表面，所述燃料-空气混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。另外，所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述一个或多个上部空气通道比所述一个或多个燃料-空气混合物管道更靠近喷射器侧设置。另外，所述主体包括单个下部空气通道，所述下部空气通道包括开口，所述开口穿过活塞侧延伸到所述中央容积。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，还从所述上部空气通道接收一股或多股空气流，以及从所述下部空气通道接收一股或多股空气流，所述上部空气通道的组合以及所述下部空气通道被构造成向所述中央容积提供相对于彼此基本相近的量的流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述上部空气通道的一股或多股空气流和来自所述下部空气通道的一股或多股空气流混合，以形成具有指定的空燃比的燃料-空气混合物。所述燃料-空气混合物管道被构造成将燃料-空气混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

附图说明

通过参考附图阅读下面的非限制性实施例的描述，可以理解本发明的主题，其中：

图1是用于发动机汽缸的混合结构的一个实施例的透视图；

图2是图1所示的混合结构的局部剖视图；

图3示出了根据一个实施例的图1和图2所示的混合结构结合至发动机中的发动机汽缸的汽缸盖的剖视图；

图4示出了根据一个实施例的图1和图2所示的混合结构结合至图3所示的汽缸的汽缸盖的另一剖视图；

图5是用于发动机汽缸的混合结构的另一实施例的透视图；

图6是用于发动机汽缸的混合结构的另一实施例的透视图；

图7是用于发动机汽缸的混合结构的另一实施例的透视图；

图8是用于发动机汽缸的混合结构的另一实施例的透视图；

图9示出了混合结构的另一实施例的侧视图；

图10示出了图9所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图11示出了混合结构沿着图9所示的11-11线的剖视图；

图12示出了混合结构沿着图9中的12-12线的另一剖视图；

图13示出了混合结构的另一实施例的侧视图；

图14示出了图13所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图15示出了混合结构的另一实施例的侧视图；

图16示出了图15所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图17示出了混合结构的另一实施例的侧部视图；

图18示出了图17所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图19示出了混合结构的另一实施例的侧视图；

图20示出了图19所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图21示出了混合结构的另一实施例的侧视图；

图22示出了图21所示的混合结构的喷射器侧的透视图；

图23示出了图9至图12所示的混合结构的活塞侧的替代实施例的透视图；

图24示出了混合结构的另一实施例的透视图；

图25提供了用于发动机汽缸的混合结构的一个实施例的示意性框图；

图26示出了混合结构的实施例的俯视透视图；

图27提供了图26的混合结构的仰视透视图；

图28提供了图26的混合结构的剖视图；

图29提供了混合结构的实施例的侧视图；

图30提供了图29的混合结构的剖视图；和

图31提供了穿过实施例中的混合结构的主体的剖视图。

具体实施方式

本文描述的发明主题的一个或多个实施例提供了混合结构或总成。混合结构或总成可以是设置在发动机中的汽缸的燃料喷射器处或附近的机械结构。混合结构可以影响和/或控制燃料的点火延迟(例如，通过相对于喷射时间延迟点火)。点火控制可以允许在燃料-空气混合物到达燃烧区域点燃或燃烧之前实现不同的(例如，较稀的)燃料-空气混合物。这里描述了有助于燃料燃烧事件的这种修正的几种构思。尽管在一些总成中可以使用管和导管，但是另一些混合结构和总成限定通道、流动路径、管道等，并且在汽缸的燃烧室内不包括管结构，也不包括导管结构。已经表明，具有管或导管的一些总成遭受灾难性故障，例如在管内发生爆炸。

参照这样的构思中的一些，混合结构或总成可以在燃料喷射器和活塞之间被置于汽缸盖中，或者可以被设置在活塞的顶部。这样的总成可以控制(例如，减少)被夹带到喷射的燃料流中的热气体的量。燃料喷射器可以喷射燃料并且可以具有形成多股燃料流的喷嘴。

通过添加这些混合结构，燃料和空气可以在点火之前有更多的时间混合。燃料与气体/空气的比例可以被控制。可以对燃料和气体/空气的混合过程进行控制。事实是，控制燃料和气体/空气的混合可以减少或消除燃烧过程中某些排气产物(例如，碳烟、NOx)的产生。

通过添加这些混合结构，该结构可以接触热气体和空气以充当散热器。这样，当先前的热气体/空气随燃料流羽流一起被引入、夹带和/或被吹扫时，所述结构可以局部冷却所述热气体/空气。混合结构可以冷却可被夹带到喷射到汽缸中的燃料流中的气体。较冷的混合物可使点火延迟，从而减少产生的碳烟量或完全防止碳烟的产生。混合结构的各种实施例可以被称为碳烟减少总成或发动机总成。如本文所使用的，术语“气体”包括空气、空气和再循环废气(EGR)的组合、空气和其他稀释剂(例如，水蒸气、CO2和/或N2等)的组合、修正为用于改变氧浓度的空气以及上述任何一种与吸气天然气的组合。

图1是构造成用于发动机的汽缸中的混合结构100的一个实施例的透视图。图2是图1所示的混合结构的局部剖视图。混合结构可以由主体102形成，主体102具有围绕中央轴线ZC设置的一个或多个内部或中央容积124。主体沿着中央轴线ZC从燃料喷射器侧104延伸到相对的活塞侧106。当处于安装和操作状态时，燃料喷射器侧可以面对燃料喷射器，使得燃料喷射器与插入件总成配合将燃料喷射到汽缸中。活塞侧可以面对同一汽缸的顶冠或活塞头。

混合结构可以附接或结合至活塞顶或汽缸盖。主体可以附接或结合至汽缸盖，并且在汽缸中的活塞相对于混合结构、燃料喷射器和汽缸盖运动时保持静止。在一个实施例中，主体可以附接至活塞的顶冠(例如，活塞的最靠近燃料喷射器的端部)，并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。

在一个实施例中，主体可以包括在沿着中央轴线ZC的方向上延伸的台阶部分108和第二部分110。在所示的实施例中，上部台阶的外周长小于下部的外周长。所述台阶可以从内表面112(相对于中央轴线ZC)径向地延伸到相对的远侧外表面114，并且第二部分可以限定环并且从内表面116(相对于中央轴线ZC)径向地延伸到相对的远侧外表面118。第二部分的外表面可以定位成比上部台阶的外表面更远离中央轴线ZC。在其他实施例中，上部台阶和/或第二部分的外表面可以位于与中央轴线ZC不同的距离处；或者，第二部分的内表面可以定位成比上部台阶的内表面更远离中央轴线ZC。台阶部分和第二部分之间的过渡部可以是平滑的或者可以具有纹理或表面轮廓；并且，所述过渡部相对于台阶部分或第二部分中的至少一个可以成大约90度角，或者可以具有线性轮廓并且朝向或远离外周成大约45度角；并且，所述过渡部可以具有非线性轮廓并且以凸或凹的方式弯曲或起伏。在一个实施例中，台阶部分的表面的至少一部分可被构造成将排气从汽缸内部引导至邻近的排气门。在一个实施例中，台阶部分的表面的至少另一部分可被构造成影响或控制进入汽缸中的进气气体(或者针对多燃料发动机的进气气体和天然气)流。这些以及其他方面的拓扑结构的配置对许多性能因素的影响程度各不相同。因此，配置因素的选择和组合可以参考发动机类型、燃料类型、汽缸/活塞尺寸、发动机占空比、排放法规、燃料消耗率、EGR水平、多燃料系统的使用等来进行选择。虽然本文举例说明了特征的一些特定组合，但是其他组合可以与本发明装置外部的特征结合使用，以在特定应用中实现期望的结果。

台阶部分和第二部分可以通过一个或多个气体通道101连接。在所示的实施例中，气体通道可以由一个或多个冷却翅片120的表面一体地形成或由其限定。翅片可以沿围绕中央轴线ZC的圆周方向彼此间隔开。翅片从上部台阶的内表面径向地延伸到上部台阶的外表面。在所示的实施例中，翅片均具有起伏的或波浪形的形状或构造。如本文所述，这种形状可增加翅片的表面面积(例如，相对于平坦或没有起伏的翅片)，并在热气体与翅片的表面之间产生更多的相互作用以使气体更多地传递热。

在另一实施例中，其他翅片可以具有不同的形状、大小或厚度。例如，一些其他翅片可以具有大致平坦的形状并具有光滑的表面(smooth finish)。光滑的表面可以有助于减小整个翅片长度上的压降。在其他实施例中，翅片表面可以限定远离翅片表面延伸到气体通道中的多个突起，和/或可以限定远离气体通道向内延伸到翅片表面中的凹坑或凹槽。翅片的形状，突起和/或凹坑和/或凹槽的数量、间隔、布置尺寸和轮廓，以及每个翅片的角度、光洁度和表面特性可影响从混合结构的外部通过气体通道进入混合结构的中央容积中的气体的行为和流动路径。

主体的第二部分可以包括多个燃料-气体混合物管道122。这些混合物管道从第二部分的内表面延伸到第二部分的外表面。混合物管道可以相对于中央轴线ZC以横向角度定向。例如，混合物管道的中央轴线可以相对于中央轴线ZC以可大于0度且小于90度的锐角定向，并且混合物管道远离上部台阶成角度。在一个实施例中，其他混合物管道的中央轴线可以相对于中央轴线ZC以另一角度定向，例如90度角或钝角。图1和图2中示出了多个混合物管道(尽管只有两个被标记)。混合物管道可以围绕中央轴线ZC对称地分布或布置。在其他实施例中，可以提供不同数量的混合物管道，例如，可使用单个混合物管道。所示的混合物管道具有圆柱形状，但是替代的合适形状可以包括扇形形状、圆锥形形状、多边形形状、正方形截面形状、矩形截面形状、另一多边形截面形状、椭圆形截面形状等。

在本文的任何实施例中，气体通道和/或燃料-气体混合物管道可围绕中央轴线ZC并相对于中央轴线ZC径向对称地分布，使得在相邻的每对通道或管道之间具有均匀的径向间距(即，一个通道或管道和其两侧最近的两个相邻通道或管道之间的径向间距与所有其他通道或管道和其各自两侧最近的两个相邻通道或管道之间的径向间距相同)。此外，在任何实施例中，通道的总数可以与管道的总数相同或不同。而且，相邻通道之间的径向间距可以与相邻管道之间的径向间距相同或不同。在一个实施例中，气体通道的总数大于燃料-气体混合物管道的总数，并且气体通道比燃料-气体混合物管道在径向上彼此间隔更近。

在一个实施例中，主体可以包括台阶部分，从而增加混合物管道与燃料喷射器之间的距离，同时避免主体与燃料喷射器的一个或多个阀之间的接触。没有台阶部分，主体的最靠近燃料喷射器的周向尺寸将大得多。这可能会导致插入件接触或干扰汽缸盖气门的操作。

在一个实施例中，可以使用增材制造来形成混合结构。例如，至少冷却总成的翅片可以使用三维打印系统形成。在一个实施例中，混合结构可以从更大的主体上切下或以另一种方式机加工。用于混合结构的合适材料可以是导热材料。在一个实施例中，混合结构可以由金属或金属合金形成。在不同的实施例中，混合结构可以是陶瓷或金属陶瓷(例如，一种或多种陶瓷与一种或多种金属的混合物)或陶瓷基质复合材料。混合结构可以不是均质材料。在一个实施例中，表面材料与内部材料不同。这可以在制造过程中实现，或者可以通过涂覆或处理混合结构的表面来实现。涂层可以包括耐磨材料(例如，类金刚石涂层，DLC)或者可以是活性的(例如，催化剂)以影响燃烧事件本身。

图3示出了根据本发明主题的一个实施例的图1和图2所示的混合结构结合至发动机中的发动机汽缸302的汽缸盖300的剖视图。图4示出了根据本发明主题的一个实施例的图1和图2所示的混合结构结合至图3所示的汽缸的汽缸盖的另一剖视图。

混合结构可以在燃料喷射器304与汽缸中的活塞308的顶冠306之间的位置处固定至汽缸盖。在发动机操作期间，活塞朝向和远离燃料喷射器运动，或者在图3和图4的视角中上下运动。在所示的实施例中，因为混合结构可被安装或以其他方式固定到汽缸盖，所以混合结构可以是静止的。活塞朝向和远离燃料喷射器和静止的混合结构两者运动。在一个实施例中，混合结构或冷却总成可以被固定或以其他方式结合到或并入到活塞的顶冠，使得混合结构随活塞一起朝向和远离燃料喷射器运动。

在操作中，燃料喷射器将一股或多股燃料流400喷射到混合结构主体的中央容积中。在操作期间，燃料流从燃料喷射器流经混合结构的中央容积(在图1中示出)。提供给燃料喷射器的压力可以使所有或基本上所有(例如，至少90％)的燃料(在与气体混合之后，如本文所述)经过混合物管道。

随着燃料流入主体的内部容积中，运动的燃料通过混合结构抽吸气体402。可能相对热的气体可通过翅片之间的气体通道被抽吸，从而热气体从混合结构的外部向内运动，穿过翅片(例如，在翅片之间)，并进入混合结构的中央容积。翅片允许热气体从混合结构的主体的外部传到台阶部分和第二部分的内部(例如，沿着朝向中央轴线ZC的径向方向)。在一个实施例中，被吸入到主体的间隔容积中的所有或基本上所有气体都通过翅片之间的气体通道，而没有或几乎没有(例如，不超过10％)气体通过混合结构的活塞侧或喷射器侧被吸入到中央容积中。

每个翅片可以用作散热器以传递热能。在一个实施例中，热能可从热气体向外传递。然后，至少部分冷却的气体被夹带在中央容积内的燃料流中，以在主体的中央容积内部形成燃料-气体混合物401。这种燃料-气体混合物可以在燃料或气体进入汽缸的燃烧室之前形成。燃料与气体混合以形成燃料-气体混合物，该燃料-气体混合物经由混合物管道中的一个或多个从混合结构流出。然后，燃料-气体混合物流入汽缸的燃烧室中。该燃料-气体混合物可以比没有流经混合结构或没有在混合结构内混合的燃料-气体混合物更冷，这可以使汽缸室内的点火延迟并防止或减少碳烟的形成，如本文所述。

可选地，混合物管道可以定向成将燃料-气体混合物更远地引导到汽缸的燃烧室中，使得燃料-气体混合物进一步深入到燃烧室中(例如，与在不使用混合结构混合燃料和气体的情况下将燃料和气体引导到燃烧室中相比)。例如，相对于没有在混合结构中预先混合燃料和气体的情况下燃料和气体射流将分别具有的质量和速度而言，将燃料和气体在主体中混合然后使用管道将燃料-气体混合物引导到燃烧室中可改变混合物射流的质量和速度的组合。例如，利用混合结构的射流可比没有利用混合结构的射流更受限制(例如，更窄)。此外，相对于没有利用混合结构的射流而言，该射流的初始质量夹带(massentrainment)较低，但速度较高。在没有混合结构的情况下，射流可以在流动路径中更早地夹带更多的气体，从而在喷雾区域内会具有高的质量并使喷雾扩散，导致速度较低和深入汽缸的程度较低。该结构使混合物的浓度更高，速度更高，导致混合物更远地进入燃烧室中，到达可能距离该结构更远的位置(相对于不使用该结构而言)。随着混合物深入燃烧室中的程度增加，燃烧室内的碳烟氧化可被增强，这可消除或减少发动机汽缸中碳烟的量。

管道可被示出为具有连续壁的通路，该通路可以仅在管道的相对两端开口。在一个实施例中，管道中的一个或多个(或全部)可包括沿管道的长度分布的穿孔、孔或狭缝。这些穿孔或孔可沿管道的长度径向分布，使得穿孔或孔与轴线ZC的径向距离可不同。孔或穿孔可以使得额外的气体被吸入管道中，与燃料混合，并在被引导至汽缸之前被冷却。孔或穿孔的布置、位置、大小和角度可经由添加的气体量而影响混合物的燃料-气体比，经由流入气体流的冲击所引起的混合效应而影响混合物的均匀性水平，并通过沿管道内壁形成缓冲层而影响混合物相对于管道内壁的定向(即，混合物流可以同心地运动通过管道而不接触侧部)。气体的层流可以与混合物流一起流动，并朝向管道的中心推动混合物流。

在一个实施例中，混合物管道可由延伸穿过主体的一个或多个暴露的内表面限定。这些内表面在图1和图2中可以是圆柱形表面，但是在其他实施例中可以具有另一形状。可以至少部分地基于特定于应用的参数来选择所述形状。例如，这些表面可以具有圆锥形形状，使得外表面上的管道开口的尺寸可以大于内表面上的管道开口的尺寸。作为另一合适的构造示例，这些表面可以具有圆锥形形状，使得外表面上的管道开口的尺寸小于内表面上的管道开口的尺寸。在各种实施例中，这些表面可以是光滑表面，或者可以具有突起或凹坑。所述突起或凹坑可以改变通过管道的燃料-气体混合物的流动路径，以控制流动的特征，例如燃料-气体混合物深入发动机汽缸的燃烧室的距离或者湍流和/或混合程度。这可以改变存在混合物的湍流而不是层流或塞流的程度。可选地，凹坑或突起可以通过引起更湍流的气体流和/或燃料流来促进气体和燃料的混合，这增加了气体和燃料在混合物中更加均匀地混合的程度。

合适的管道还可以具有线性圆柱形状。例如，每个管道可以围绕或沿着线性轴线居中。在一个实施例中，管道中的一个或多个可具有弯曲形状。例如，管道可以具有弯曲形状，使得管道可以围绕具有相同或不同曲率半径的弯曲轴线居中。

管道的形状、管道的尺寸、管道的线性或弯曲路径、管道中突起和/或凹坑的存在、和/或延伸到管道的穿孔或孔可影响燃料-气体混合物从混合结构离开的动量和/或方向和/或角动量。对于用于不同类型的燃料、用于不同温度的气体、用于不同的发动机、用于不同的汽缸等的混合结构，可以改变或变更这些参数中的一个或多个，以控制燃料-气体混合物深入发动机汽缸的燃烧室的距离。

图5是用于发动机汽缸的混合结构500的另一实施例的透视图。可选地，混合结构可被称为碳烟减少总成，这是因为混合结构对可夹带到喷射到汽缸中的燃料中的气体进行冷却，从而使点火延迟并减少了产生的碳烟量或防止碳烟的产生。另外，混合结构可以将燃料-气体混合物更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中。这可使更多的碳烟氧化。

图5所示的混合结构具有与图1和图2所示的混合结构相似或相同的一些特征。混合结构可以由主体502形成，主体502具有围绕处于中央容积的中心的中央轴线ZC延伸的形状。尽管各个混合结构可以被示出为具有单个中央容积，但是在一个实施例中，混合结构可以包括一个或多个内壁，其将中央容积分成两个或更多个较小的中央容积。

上面所描述地，主体沿着中央轴线ZC从燃料喷射器侧104延伸到相对的活塞侧。混合结构的主体可以附接到汽缸盖，或者可以附接到活塞的顶冠并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。

主体可以包括上部台阶和第二部分。与混合结构相比，该混合结构的主体不包括位于台阶部分与部分之间的任何翅片，或者径向延伸穿过台阶部分的任何空气通道。相反，上部台阶部分和第二部分可以通过实心壁526连接。如上所述，第二部分可以包括一个或多个混合物管道。

在操作期间，燃料喷射器将燃料喷射到混合结构的中央容积中。运动的燃料通过混合结构抽吸热气体。热气体可以被吸入到中央容积中并与中央容积内部的燃料混合以形成燃料-气体混合物。该混合物可通过混合物管道从混合结构中引出并被引入到汽缸的燃烧室中。混合结构的主体可以用作散热器以从热气体中吸收热能，并在气体与中央容积内部的燃料混合之前、期间和/或之后冷却气体。然后，至少部分冷却的气体被夹带在中央容积中的燃料流中，并作为燃料-气体混合物通过管道中的一个或多个从混合结构中流出。然后，燃料-气体混合物流入到汽缸的燃烧室中。该燃料-气体混合物可以比没有流经混合结构或没有在混合结构内混合的燃料-气体混合物更冷，这可以使汽缸室内的点火延迟。如本文所述，延迟点火可以防止或减少碳烟的形成。

图6是用于发动机汽缸的混合结构600的另一实施例的透视图。如本文所述，混合结构的实施例可被可选地称为碳烟减少总成。在这样的实施例中，混合结构可以冷却可夹带到喷射到汽缸中的燃料中的气体，从而使点火延迟并减少产生的碳烟量或防止碳烟的产生。另外，混合结构可以将燃料-气体混合物更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中以使更多的碳烟氧化。

混合结构可以由主体602形成，主体602具有围绕一个或多个中央容积(在图6中不可见，但是形状与中央容积相同或相似)的中央轴线ZC延伸的形状。主体沿着中央轴线ZC从燃料喷射器侧604延伸到相对的活塞侧606。燃料喷射器侧面对燃料喷射器，该燃料喷射器将燃料喷射到与所述混合结构相关联的汽缸中。活塞侧面对同一汽缸中的活塞的顶冠。

主体可以是单件式主体，诸如可以被打印为单个连续主体的主体。例如，主体可以是由单个材料体形成的整体式主体，而不是由连接在一起的两个或更多个部件形成。单件式主体不会具有在主体由连接在一起的两个或更多个部件形成的情况下将会存在的接缝或界面，其中，所述接缝或界面存在于这些部件连接在一起的位置处。可替代地，主体可以由两个或更多个分开的部件形成。

混合结构的主体可以附接到汽缸盖(燃料喷射器也附接到汽缸盖)并且在汽缸中的活塞相对于混合结构、燃料喷射器和汽缸盖运动时保持静止。在一个实施例中，主体可以附接到活塞的顶冠(例如，活塞的最靠近燃料喷射器的端部)，并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。在替代实施例中，主体可以由两个或更多个分开的(例如，未结合的)部分形成，其中，一部分与活塞的顶部结合，而另一部分与汽缸盖结合。

主体可以包括沿着中央轴线ZC彼此间隔开的上部部分608(具有台阶)和第二部分610。上部部分可包括圆柱台或圆柱部分628(例如，台阶)和圆锥台或圆锥部分630。圆柱台具有外表面614，外表面614与中央轴线ZC的径向距离可相同或近似相同(例如，在制造或打印公差之内)。圆锥台具有在可更加远离圆柱台的位置处更加远离中央轴线ZC延伸的圆锥形状。圆锥台向外张开或远离中央轴线ZC张开。例如，主体的外表面在圆锥台的与圆柱台相交的端部处比在圆锥台的相对的端部处可以更靠近中央轴线ZC。

第二部分也具有远离中央轴线ZC张开的圆锥形状。上部部分的圆锥台和该圆锥部分形成同心的圆锥或圆锥部分，其可以以中央轴线ZC为中心或沿着中央轴线ZC居中。所述同心的圆锥部分可以由一个或多个间隔件620连接。在所示的实施例中，间隔件可以是从上部部分的圆锥台的底表面638延伸到相对的圆锥部分的上表面640的柱。

上部部分的圆柱台可以包括多个翅片，这些翅片可以在围绕中央轴线ZC的圆周方向上彼此间隔开以形成气体通道或通路。翅片从上部部分的圆柱台的内表面径向延伸到上部部分的圆柱台的相对的外表面。

在操作中，燃料喷射器将燃料喷射到混合结构的内部容积中。运动的燃料将热气体通过气体通道吸入到混合结构中。在一个实施例中，被吸入到中央容积中的所有或基本上所有气体可通过气体通道被抽吸。可通过燃料流将热气体经由翅片之间的气体通道吸入到中央容积中。

类似于以上结合图1至图4所示的混合结构的实施例所描述的，翅片用作散热器以从热气体中吸收热能并冷却热气体。然后，至少部分冷却的气体被夹带在中央开口处的燃料流中，从而在混合结构的中央容积内部形成燃料-气体混合物。然后，该混合物经由上部部分的圆锥台的底表面与圆锥部分的上表面之间的空间601从混合结构流出。在一个实施例中，一些混合物可以从中央孔603(在图8中示出)流出，中央孔603可以与中央容积流体地连接并且圆锥部分环绕中央孔603。可替代地，流入中央孔的夹带有燃料而形成燃料-气体混合物的气体中的一些可以从混合结构的外部通过中央孔进入中央孔。

然后，燃料-气体混合物流入汽缸的燃烧室中。该燃料-气体混合物可以比没有流经混合结构或没有在混合结构内混合的燃料-气体混合物更冷，这可以使汽缸室内的点火延迟并防止或减少碳烟的形成，如本文所述。

在一个实施例中，混合结构可以具有出口，燃料-气体混合物通过该出口离开混合结构的主体，该出口可以是连续或接近连续的圆。相比之下，一些其他实施例使燃料-气体混合物通过单独且间隔开的管道离开混合结构，结果，几股燃料-气体混合物在沿着结构的第二部分的外周边或外圆周的离散位置处从混合结构中出来。混合结构的主体中的同心圆锥引导燃料-气体混合物沿着圆锥部分的全部或基本上全部(例如，至少90％)的外周边或外圆周离开主体。间隔件620可在相应位置处干扰或部分地阻止燃料-气体混合物从主体流出。但是，燃料-气体混合物可在圆锥部分的其余外周边或外圆周上流动。这可以使燃料-气体混合物在进入发动机汽缸的燃烧室之前散布在较大的体积上，可以进一步冷却燃料-气体混合物以减少或消除碳烟的产生。

在一个实施例中，上部部分和下部部分(例如，圆锥部分)可以是分开的主体。例如，间隔件、柱或连接件可以与上部部分或圆锥部分之一固定，而不是与两者都固定。替代地，间隔件可以固定到上部部分或圆锥部分，而不固定到圆锥部分或上部部分中的另一个。上部部分可以与汽缸盖结合，而圆锥部分可以与活塞的顶冠结合。当活塞朝向燃料喷射器运动(并且燃料喷射器将燃料喷射到混合结构中)时，部分608、610可以彼此接触或紧密接近。当活塞运动远离燃料喷射器时，部分608、606可以彼此分离。

图7是用于发动机汽缸的混合结构700的另一实施例的透视图。该混合结构可被称为碳烟减少总成，这是因为混合结构对可夹带到喷射到汽缸中的燃料中的气体进行冷却，从而使点火延迟并减少了产生的碳烟量或防止碳烟的产生。另外，混合结构可以将燃料-气体混合物更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中以使更多的碳烟氧化。

混合结构可以由主体702形成，主体702具有围绕中央容积的中央轴线ZC延伸的形状。以上结合混合结构所描述地，主体沿着中央轴线ZC从燃料喷射器侧延伸到相对的活塞侧。燃料喷射器侧面对燃料喷射器，该燃料喷射器将燃料喷射到与所述混合结构相关联的汽缸中。活塞侧面对同一汽缸中的活塞的顶冠。

混合结构的主体可以附接到汽缸盖(燃料喷射器也附接到汽缸盖)并且在汽缸中的活塞相对于混合结构、燃料喷射器和汽缸盖运动时保持静止。在一个实施例中，主体可以附接到活塞的顶冠(例如，活塞的最靠近燃料喷射器的端部)，并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。

主体可以包括上部部分708，上部部分708可以基于图5所示的混合结构的上部台阶和图6所示的混合结构的上部部分的组合。上部部分可以包括实心环部分或实心环台728(例如，类似于可包括实心壁526的混合结构的上部台阶的上部)和圆锥台。

主体可包括结合其他实施例在此描述的多个组件。例如，主体可以包括上面结合图5所示的混合结构描述的实心壁(而不是空气通道和翅片)、可以与壁结合(并且与壁形成上部部分的一部分)的圆锥台和下部圆锥部分。

所述混合结构的主体与图6所示的混合结构的主体之间的一个不同之处可以是主体中的间隔件的数量和布置。主体可以包括形成间隔件的多个细柱。间隔件的数量、尺寸、厚度、长度、轮廓和材料在实施例之间可能不同。数量增加和形状更薄的间隔件可以在燃料-气体混合物在圆锥台和圆锥部分之间的空间中流动时帮助混合该燃料-气体混合物，并且还可以增加与燃料-气体混合物接触的表面面积。即，间隔件可以用作散热器，并且可以类似于本文所述的翅片的方式从燃料-气体混合物散发热能。

在操作中，燃料喷射器将燃料喷射到混合结构的中央容积中。运动的燃料通过混合结构抽吸热气体。与热气体可被吸入到混合结构的主体中的方式类似，热气体可以在主体的燃料喷射器侧与燃料喷射器之间被吸入到中央容积中。

然后，气体被夹带在中央容积中的燃料流中，并作为燃料-气体混合物经由上部部分的圆锥台630与圆锥部分之间的空间从混合结构中流出。燃料-气体混合物可在间隔件之间流动，并且间隔件可以用作散热器以对燃料-气体混合物进行冷却。然后，燃料-气体混合物流入到汽缸的燃烧室中。该燃料-气体混合物可以比没有流经混合结构或没有在混合结构内混合的燃料-气体混合物更冷，这可以使汽缸室内的点火延迟并防止或减少碳烟的形成，如本文所述。

类似于混合结构，燃料-气体混合物通过出口离开混合结构的主体，该出口可以是连续或基本上连续的圆。混合结构的主体中的同心圆锥引导燃料-气体混合物沿着圆锥台630的全部或基本上全部(例如，至少90％)的外周边或外圆周离开主体。间隔件可在相应位置处干扰或部分地阻止燃料-气体混合物从主体流出。但是，燃料-气体混合物可在圆锥部分的其余外周边或外圆周上流动。这可以使燃料-气体混合物散布在较大的体积上，可以进一步冷却燃料-气体混合物以减少或消除碳烟的产生。

图8是用于发动机汽缸的混合结构800的另一实施例的透视图。该混合结构可被可选地称为碳烟减少总成，这是因为混合结构对可夹带到喷射到汽缸中的燃料中的气体进行冷却，从而使点火延迟并减少了产生的碳烟量或防止碳烟的产生。另外，混合结构可以将燃料-气体混合物更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中以使更多的碳烟氧化。

混合结构可以由主体802形成，主体802具有围绕中央容积的中央轴线ZC延伸的形状。以上结合其他冷却总成所描述地，该主体沿着中央轴线ZC从燃料喷射器侧延伸到相对的活塞侧。燃料喷射器侧面对燃料喷射器，该燃料喷射器将燃料喷射到与所述混合结构相关联的汽缸中。汽缸侧面对同一汽缸中的活塞的顶冠。

混合结构的主体可以附接到汽缸盖(燃料喷射器也附接到汽缸盖)并且在汽缸中的活塞相对于混合结构、燃料喷射器和汽缸盖运动时保持静止。在一个实施例中，主体可以附接到活塞的顶冠(例如，活塞的最靠近燃料喷射器的端部)，并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。

主体可以包括结合其他实施例在此描述的多个组件。主体可以包括上部部分，该上部部分可以基于图5所示的混合结构的上部台阶和图6所示的混合结构的上部部分的组合，并且可以结合以上图7所示的混合结构进行描述。上部部分可包括实心环部分或实心环台和圆锥台。主体可包括上述实心壁、可与壁结合的圆锥台和下部圆锥部分。主体还可包括连接圆锥台和圆锥部分的一个或多个间隔件。

在操作中，燃料喷射器将燃料喷射到主体的中央容积中。运动的燃料通过混合结构抽吸热气体。热气体可以在燃料喷射器侧与燃料喷射器之间被吸入到中央开口中。

气体被夹带在中央容积中的燃料流中，并作为燃料-气体混合物经由上部部分的圆锥台与圆锥部分之间的空间从混合结构中流出。一些混合物可经由孔离开混合结构。燃料-气体混合物可在该空间内与主体接触并将热能传递给主体以冷却燃料-气体混合物。然后，燃料-气体混合物流入到汽缸的燃烧室中。该燃料-气体混合物可以比没有流经混合结构或没有在混合结构内混合的燃料-气体混合物更冷，这可以使汽缸室内的点火延迟并防止或减少碳烟的形成，如本文所述。

此外，如上所述，燃料-气体混合物通过出口离开混合结构的主体，该出口可以是连续或基本上连续的圆。燃料-气体混合物可以散布在较大的体积上，这可以进一步冷却燃料-气体混合物以减少或消除碳烟的产生。

本文所描述的冷却总成可以是单件式主体，其中所有部件和组件彼此固定并且具有共同的其他部件(例如，混合结构的整个主体可以固定至汽缸盖或活塞，而不是固定至汽缸盖和活塞两者)。在一个实施例中，一个或多个所述冷却总成可以由多件式主体形成，其中主体的一部分(例如，上部部分或台阶)与汽缸盖结合，而主体的另一部分(例如，下部部分)与活塞的顶冠结合。这些部分可以在活塞朝向燃料喷射器运动(并且燃料可以通过燃料喷射器喷射到主体中)时彼此接触或紧密接近，并且可以在活塞运动远离燃料喷射器时分开。

在一个实施例中，可以提供一种用于发动机中的汽缸的混合结构。混合结构可以包括环绕中央开口和中央轴线的环形主体。环形主体可以被成形为置于汽缸的燃料喷射器和汽缸的燃烧室内的活塞之间。环形主体可以被成形为沿着中央轴线将来自燃料喷射器的燃料接收到环形主体的中央开口中。环形主体还可以被成形为将热气体吸入到中央开口中，以被从燃料喷射器流入中央开口中的燃料夹带。环形主体可以被成形为引导热气体和燃料的混合物，该混合物可以被喷射到整个环形主体，以在将热气体和燃料的混合物引导到汽缸的燃烧室中之前降低热气体和燃料的混合物的温度。

可选地，环形主体可以包括彼此结合的上环和下环；上环的外周可以比下环的外周更靠近中央轴线；下环远离上环和中央轴线向外张开；当环形主体可被置于汽缸的燃料喷射器和汽缸的燃烧室内的活塞之间时，上环可以被定位成比下环更加靠近燃料喷射器；上环可包括多个翅片，所述多个翅片沿径向方向朝向中央轴线定向并且在可平行于所述上环的外周的方向上彼此间隔开；翅片可以位于上环中，从而可以通过中央开口中的燃料流将热气体从翅片之间吸入到中央开口中。当热气体在翅片之间流动时，翅片可以冷却热气体；环形主体的上环可以包括远离中央轴线张开的圆锥台；环形主体的下环具有远离中央轴线张开的圆锥形状；环形主体的上环可包括远离中央轴线张开的圆锥台。环形主体的下环可以具有远离中央轴线张开的圆锥形状；上环的圆锥台和下环可以在可平行于中央轴线的方向上彼此间隔开；环形主体可以被成形为使得热气体和燃料的混合物通过上环的圆锥台和下环之间的容积从环形主体流出；总成还可以包括间隔柱，所述间隔柱可以结合到上环的圆锥台和下环并连接上环的圆锥台和下环；环形主体可以包括多个管道，所述多个管道将中央开口与环形主体外部的位置流体地连接；管道可以在可横向于中央轴线的方向上伸长；管道可以在引导热气体和燃料的混合物远离中央轴线的方向上伸长；环形主体沿平行于中央轴线的方向从燃料喷射器侧延伸到相对的汽缸侧，燃料喷射器侧可以定位成面对燃料喷射器，汽缸侧可以定位成面对汽缸的燃烧室中的活塞；环形主体可以被成形为在主体的燃料喷射器侧与燃料喷射器之间将热气体吸入到中央开口中；环形主体可以被构造成与汽缸的汽缸盖结合；环形主体可以被构造成结合到活塞的顶侧；环形主体具有面对燃料喷射器的开口，燃料可以通过所述开口从燃料喷射器喷射到环形主体中；环形主体可以由第一环和第二环形成。第一环可被构造成与汽缸的汽缸盖结合，汽缸盖还可与燃料喷射器结合或可包括燃料喷射器。第二环可与活塞结合。

图9示出了混合结构900的另一实施例的侧视图。图10示出了图9所示的混合结构的喷射器侧908的透视图。图11示出了混合结构沿着图10所示的11-11线的剖视图。图12示出了混合结构沿着图9中的12-12线的另一剖视图。在此描述的混合结构可被可选地称为发动机总成。

混合结构可以包括主体904，该主体904限定轴线906并且沿着该轴线从喷射器侧908朝向相对的活塞侧910延伸。主体可以包括汽缸盖接口结构或部分926和热管理结构914。汽缸盖接口结构与汽缸盖结合，而热管理结构面对活塞的顶冠。主体的接口结构收缩配合到位。例如，主体可以由在安装和/或使用之后尺寸缩小的一种或多种材料形成。主体可以被形成为具有这样的尺寸：在主体收缩之后，该尺寸匹配或适合要与之结合的一个或多个组件。在其他实施例中，结构可以被压配合、焊接、螺栓连接、螺纹连接(例如，旋拧)到发动机汽缸的汽缸盖上或者在各种其他实施例中形成为发动机汽缸的汽缸盖的一部分。

在一个实施例中，主体围绕其对称地延伸或环绕其的轴线可以是中央轴线。在一个实施例中，轴线可以不沿着主体的中央延伸和/或主体可以不围绕或关于轴线对称。主体的喷射器侧面对发动机汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧面对发动机汽缸的活塞头。

主体具有靠近轴线的相对的面向内的表面1000。该面向内的表面在主体内部限定一个或多个中央容积1002。尽管在图10和图11中可以仅示出单个中央容积1002，但是在一个实施例中，主体可以包括一个或多个内壁或将单个中央容积分成两个或更多个较小容积的其他结构。该容积可以被称为喷射室。喷射室可具有在可距离主体的喷射器侧更远的位置处横截面尺寸减小的形状。例如，喷射室的直径可分段，使得喷射室的可以沿着轴线更靠近活塞侧的不同位置的直径可以小于可以沿着轴线更靠近喷射器侧的位置的直径。可选地，喷射室可以是圆柱形的，使得在沿着轴线的不同位置处横截面尺寸保持相同。在其他实施例中，喷射室可以是圆锥形的或带凹槽的，使得喷射室的可以沿着轴线更靠近活塞侧的不同位置的直径可以小于可以沿着轴线更靠近喷射器侧的位置的直径。

主体还可以包括可以远离轴线的面向外的表面916。例如，面向内的表面可以邻近轴线而面向外的表面可以远离轴线，即，面向内的表面可以比面向外的表面更靠近轴线。

主体具有多个通道表面918，其可以限定位于主体的喷射器侧和活塞侧之间的两个或更多个气体通道912、920。气体通道可从面向外的表面穿过面向内的表面而延伸穿过主体。在各种实施例中，一些通道表面形成穿过主体的线性狭槽作为气体通道，而其他一些通道表面形成穿过主体的圆形通道作为气体通道。狭槽可以沿从一侧或朝向相对侧延伸的方向伸长。在其他实施例中，狭槽可以沿其他方向伸长和/或可以具有另一种形状。例如，狭槽可以是弯曲的，可以是拱形的，可以由两个或更多个不同取向的线性部分形成，等等。在一个实施例中，通道表面和/或气体通道可具有另一尺寸和/或形状。例如，如图12所示，表面可以是起伏的表面。由于通道沿图11中向下倾斜的方向延伸，因此这些通道在图12中似乎未延伸到主体的面向外的表面。方向和形状的选择可以基于所需的最终用途、发动机和燃料的类型以及其他特定应用。

在所示的实施例中，混合物管道922可以由气体通道限定或设置在气体通道之间。混合物管道922包括在总成900的主体内部的内部通道表面924。气体通道920可以设置在混合物管道922和喷射器表面908之间，并且气体通道912可以设置在混合物管道922和活塞表面910之间。

在一些实施例中，一个或多个所述表面可具有催化涂层、耐磨涂层或抗积碳涂层。另外地或可替代地，可以对表面进行处理。合适的处理可包括等离子体处理、热处理、激光熔覆、氮化、碳化等。

每个所述管道或通道从入口端口或开口延伸到相对的出口端口或开口。气体管道或通道的入口端口可以沿着主体的面向外的表面定位，因为气体可以通过面向外的表面中的端口被接收到管道或通道中。气体管道或通道的出口端口可以沿着主体的面向内的表面定位，因为气体通过面向内的表面中的端口从管道或通道离开。混合物管道的入口端口可沿着主体的面向内的表面定位，因为混合物可通过面向内的表面中的端口被接收到管道中。混合物管道的出口端口可以沿着主体的面向外的表面定位，因为混合物通过面向外的表面中的端口从管道离开。

例如，如图9和图11所示，通道和/或管道的入口和/或出口的入口端口和/或出口端口可以沿着通道或管道的由限定表面和面向外的表面之间的界面限定的边缘具有圆滑形状。在一个实施例中，这些边缘可以具有非圆滑形状，例如限定表面和面向外的表面之间的90度界面。圆滑边缘可允许更多的气体流入通道和/或可在主体与气体之间提供增加的表面相互作用(并因此实现更多的热传递)。可选地，通道的入口端口和/或出口端口可具有在通道中的可距离面向外的表面更远的位置处横截面积减小的圆锥形状。可选地，通道的入口端口和/或出口端口可具有在通道中的可距离面向外的表面更远的位置处横截面积增加的带凹槽的形状。在一个实施例中，出口端口被构造成将火焰锋锚定在确定的位置。作为示例，火焰稳定器可以设置在出口端口处。火焰稳定器可以在燃烧期间将火焰锋锚定在确定的位置。

可选地，通道可以包括改变气体在通道中的流动的一个或多个结构或特征。例如，通道表面可以是起伏表面，该起伏表面限定在空气通道的内部从主体延伸出来或延伸到主体中的一个或多个突起和/或凹坑。在一个实施例中，通道表面可以是不包括突起或凹坑的光滑或平坦表面。表面的起伏形状形成非线性(例如，起伏)路径，作为气体流入主体的喷射室中的通道。非线性路径可以是弯曲的，可具有锯齿形或之字形形状等。气体流入内部腔室的非线性路径可增加主体的与气体接触的表面面积和/或可增加气体可在通道内部与主体接触的停留时间。这可增加从气体到主体的热传递(相对于线性路径通道而言)。主体具有管道表面，该管道表面限定延伸穿过主体的燃料-气体混合物管道。这些管道表面可以在与中央轴线成锐角的方向上伸长，如图11所示。例如，一个或多个所述通道可以在一个或多个所述入口端口处具有湍流器、湍流叶片或导向叶片，以改变进入通道中的气体的流动。这些结构可以用于实现进入通道中的期望的流动分布。也可以在流动通道的内部包含诸如突起和凹坑的特征，以增加混合和/或增强热传递。

在所示的实施例中，每个所述管道或通道可以在相对于轴线成非正交角度的方向上伸长。例如，气体通道的入口或入口端口可以定位成更靠近主体的活塞侧而非主体的喷射器侧，并且气体通道的出口端口可以定位成更靠近主体的喷射器侧而非主体的活塞侧。混合物管道的入口端口可以定位成更靠近主体的喷射器侧而非主体的活塞侧，并且混合物管道的出口端口可以定位成更靠近主体的活塞侧而非主体的喷射器侧。通道可以与正在喷射的燃料的中央轴线对齐。

在操作中，燃料喷射器可经由上部孔或开口1004将一股或多股燃料流喷射到中央容积中。进入中央容积的燃料流将气体经由气体通道吸入中央容积中。气体流入中央容积中并与中央容积中的燃料混合，以形成具有限定比例(燃料-空气比)的燃料-气体混合物。在一个实施例中，与燃料混合以形成燃料-气体混合物的所有或基本上所有气体经由通道而不是通过中央容积的上部孔流入中央容积中。然后，燃料-气体混合物通过管道从中央容积流出并流入发动机汽缸的燃烧室中。

可以在不同的主体中改变管道可相对于中央轴线的定向角度，以控制混合物深入发动机汽缸的燃烧室中的距离。例如，如果流经管道的混合物喷雾被引导成撞击在通道的一个或多个表面上，则在混合结构和混合物喷雾之间可发生动量交换。这会减小混合物喷雾的动量并减小混合物深入到发动机汽缸的燃烧室的距离。在一个实施例中，管道可以沿着与燃料流可以被燃料喷射器引导到中央容积中的方向一致(例如，可以与之线性对齐)的方向伸长。例如，管道的出口或出口端口可以与燃料喷射器的可引导燃料流的孔对齐。这可以用于维持(作为混合物)进入和通过管道以及进入燃烧室中的燃料流(例如，燃料)的更多动量。另外，这可以使混合物流在可沿管道的中央轴线更居中的位置处流经管道(与管道未与燃料喷射器孔对齐的情况相比)。可选地，管道的入口端口可包括限制结构，例如唇缘、环等，该限制结构使得管道的入口端口的横截面积相对于同一管道中其他位置处的横截面积减小。该限制结构可以有助于使混合物流在管道中居中。

使混合物流在管道中居中可以用于维持离开管道的混合物的更多动量(与管道未与燃料喷射器孔对齐的情况相比)。在一个实施例中，管道可以在可以与燃料流可以被喷射到中央容积中的方向成角度(例如，不平行)的方向上伸长。这可以减小进入管道的燃料的动量和/或减小从管道中出来的混合物的动量。因为从管道引出的混合物的动量可以控制或影响燃烧室中碳烟可以被氧化的量，所以改变不同主体中的管道的角度可以控制碳烟可以被氧化的量。

管道和/或管道的出口端口的各个方面可以相对于图9至图11所示的实施例进行修改。例如，管道的横截面形状或尺寸在沿管道长度的不同位置处可以不同。例如，管道可以具有圆锥形状(而不是图示的圆柱形状)，该圆锥形状的横截面积在可以距离主体的面向内的表面更远的位置处减小。管道的出口端口可具有湍流叶片或其他结构，以改变离开管道的混合物的流动。这可以有助于使混合物集中或将混合物更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中。管道的出口端口可具有限制结构(例如，唇缘)，该限制结构将燃料-气体混合物流更加紧密地推挤或集中在一起。可选地，管道的出口端口可具有凹坑，以改变从管道流出的混合物流和/或减小管道在出口端口处堵塞的可能性。例如，凹坑可提供可在出口端口堵塞之前被碳烟等填充的容积。这可以延长管道的使用寿命。

在一个实施例中，混合物管道的表面可以是光滑的并且不具有突起或凹坑。这可以允许经由混合物管道从主体离开的燃料-气体混合物在离开主体时流动更快和/或动量更大(相比于混合物管道可不光滑或具有起伏的情况而言)。混合结构将燃料-气体混合物引导到燃烧室内的期望位置以促进碳烟氧化。

气体通道的不光滑表面可导致气体的流动改变并变得更加湍流。湍流可以增加流经的混合物的均匀性。例如，起伏的表面可在气体流中产生自旋、涡流和/或湍流，这也可在中央容积中的混合物流中产生自旋、涡流和/或湍流。当气体和/或混合物主要围绕中央轴线或方向运动时，例如当气体和/或混合物的大部分质量和/或流量围绕相同的轴线或方向旋转时，气体和/或混合物会自旋。当气体和/或混合物主要(例如，大部分的质量和/或流量)围绕轴线或方向以螺旋形式运动时，气体和/或混合物会回旋。当气体和/或混合物不是主要沿相同方向运动时，无论该方向是回旋运动、自旋运动还是线性运动，运动的气体和/或混合物都会具有湍流。气体流入中央容积中并与中央容积中的燃料混合，以形成具有限定比例(燃料-气体比)的燃料-气体混合物。相对于在气体通道周围具有光滑表面的情况而言，气体的不均匀流动可有助于燃料的混合。

可选地，当气体流入中央容积中时，表面的起伏形状增加了进入的气体与主体接触的表面面积。相对于平坦或光滑的表面而言，增加与气体接触的表面面积可以增加从气体向主体引导或传递的热能的量。结果，气体可以被冷却更大的量。主体的面向内的表面可限定起伏表面、突起和/或凹坑，以在中央容积中的气体、燃料和/或混合物的流动中产生旋转。

对于给定工况下的给定发动机汽缸，管道和/或中央容积的尺寸(例如，直径或表面面积)、管道和/或中央容积的形状、管道的长度、是否存在表面起伏、管道的数量和/或管道可相对于轴线的定向角度可被修改，以改变可从混合结构输出的混合物的燃料-气体比或燃料-气体的均匀性和分散性的程度。改变这些参数中的一个或多个可改变混合物中可存在的燃料的量、混合物中可存在的气体的量、混合物离开混合结构的速度、混合物深入到汽缸的燃烧室中的距离、出流的方向或角度等。

主体的喷射器表面可包括一个或多个对准孔或键控特征902，以将混合物管道与燃料流可被引导到主体的中央容积中的方向对准。这些键控特征可以是孔或容纳与汽缸盖连接的互补键控特征(例如，销)的其他插孔。将销置于孔中可确保来自燃料喷射器的燃料流可被引导到混合物管道中。特别地，可以确保喷射器的喷嘴与相应的混合物管道的中心对准。

可选地，主体的面向内的表面可以包括一个或多个纹理化的或起伏的表面、突起和/或凹坑。这些起伏或纹理化的表面、突起和/或凹坑可有助于改变燃料和/或气体流动的方向，并可将燃料和气体混合至限定的混合水平和/或比例。面向内的表面可以具有圆锥形状或带凹槽的形状，以有助于燃料与气体在中央容积中混合。例如，中央容积的在可垂直于轴线的平面中的横截面积在喷射器侧附近可较大而在活塞侧附近可较小。中央容积的这种减小的横截面积可以在混合物经由管道从中央容积中流出之前将燃料混合并集中在混合物中。

在一个实施例中，形成主体的一个或多个结构可以包括延伸穿过所述结构的内部的冷却管道。这些冷却管道可以与冷却或工作流体(诸如冷却空气、液体冷却剂等)源流体地连接。合适的冷却剂可以包括空气、水、油等。这些冷却管道可以不与气体通道或混合物管道流体连接，以防止污染燃料、气体和/或混合物。根据混合结构的安装位置，可以使用来自汽缸盖或活塞的冷却剂对混合结构进行液体冷却。可选地，可以通过传导到混合结构所安装到的组件来冷却混合结构。冷却或工作流体可流经冷却管道以帮助冷却主体并增加气体与主体之间的热传递。

图13示出了混合结构1300的另一实施例的侧视图。混合结构可以包括主体1304，该主体1304限定轴线1306，并且沿着该轴线从喷射器侧1308朝向相对的活塞侧1310延伸。主体可包括汽缸盖接口结构或部分1326和热管理结构1314。汽缸盖接口结构与汽缸盖结合，而热管理结构面对活塞的顶冠。主体的接口结构在汽缸盖的容纳腔中被压装到位。其他合适的结合方法可包括使插入件焊接、螺栓连接到发动机汽缸的汽缸盖或形成为发动机汽缸的汽缸盖的一部分。图14示出了图13所示的混合结构的喷射器侧的透视图。

在一个实施例中，主体围绕中央轴线对称地延伸或环绕中央轴线。在另一实施例中，轴线可以不沿着主体的中央延伸和/或主体可以不围绕或关于轴线对称。主体的喷射器侧面对发动机汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧面对发动机汽缸的活塞头。

主体具有靠近中央轴线的面向内的表面1400。该面向内的表面在主体内部限定一个或多个中央容积1402。尽管在图13和图14中可以仅示出单个中央容积，但是在一个实施例中，主体可以包括一个或多个内壁或将单个中央容积分成两个或更多个较小容积的其他结构。该容积可以被称为喷射室。喷射室容积可具有在可距离主体的喷射器侧更远的位置处横截面尺寸减小的形状。可选地，喷射室容积可以是圆柱形的使得在沿着中央轴线的不同位置处横截面尺寸保持相同，或者可以是圆锥形的或带凹槽的。

主体还可以包括可以远离中央轴线的面向外的表面1316。主体具有通道表面1318，该通道表面限定位于主体的喷射器侧和活塞侧之间的气体通道1320。气体通道从面向外的表面穿过面向内的表面而延伸穿过主体。在所示的实施例中，气体通道表面形成穿过主体的线性狭槽作为气体通道。狭槽可以沿从一侧或朝向相对侧延伸的方向伸长。在其他实施例中，狭槽可以沿其他方向伸长和/或可以具有另一种形状。例如，狭槽可以是弯曲的，可以是拱形的，可以由两个或更多个不同取向的线性部分形成，等等。所述表面可以是起伏表面、平坦表面、其他弯曲表面等。

在所示的实施例中，混合物管道可设置在气体通道之间。例如，气体通道可以散布在混合物管道之内，使得在相邻的混合物管道对之间可以存在一个气体通道。

主体具有管道表面，该管道表面限定延伸穿过主体的燃料-气体混合物管道。这些管道表面可以在与中央轴线成锐角的方向上伸长。管道表面可以是不包括起伏、突起或凹坑的光滑表面。在另一实施例中，管道表面可具有起伏、突起和/或凹坑。

每个所述管道或通道从入口端口或开口延伸到相对的出口端口或开口，如上面结合混合结构所描述的。通道的入口端口和/或出口端口可沿通道的边缘具有圆滑形状。在一个实施例中，这些边缘可具有非圆滑形状。圆滑边缘可允许更多的气体流入通道和/或可在主体与气体之间提供增加的表面相互作用(并因此实现更多的热传递)。可选地，通道的入口端口和/或出口端口可具有圆锥形状或带凹槽的形状。

在所示的实施例中，每个所述管道或通道可以在相对于中央轴线成非正交角度的方向上伸长。例如，气体通道的入口或入口端口可以定位成更靠近主体的活塞侧而非主体的喷射器侧，并且气体通道的出口端口可以定位成更靠近主体的喷射器侧而非主体的活塞侧。混合物管道的入口端口可以定位成更靠近主体的喷射器侧而非主体的活塞侧，并且混合物管道的出口端口可以定位成更靠近主体的活塞侧而非主体的喷射器侧。

在操作中，燃料喷射器可经由上部孔或开口1404将一股或多股燃料流喷射到中央容积中。进入中央容积的燃料流将气体经由气体通道吸入中央容积中。气体流入中央容积中并与中央容积中的燃料混合，以形成具有限定比例的燃料-气体混合物。在一个实施例中，与燃料混合以形成燃料-气体混合物的所有或基本上所有气体经由通道而不是通过中央容积的上部孔流入中央容积中。燃料-气体混合物通过管道从中央容积流出并流入发动机汽缸的燃烧室中。

如上所述，可以在不同的主体中改变管道可相对于中央轴线的定向角度，以控制混合物深入发动机汽缸的燃烧室中的距离。在一个实施例中，管道可以沿着与燃料流可以被燃料喷射器引导到中央容积中的方向一致的方向伸长。可选地，管道的入口端口可包括限制结构，该限制结构使得管道的入口端口的横截面积相对于同一管道中其他位置处的横截面积减小，如上所述。

在一个实施例中，管道可以在可以与燃料流可以被喷射到中央容积中的方向成角度(例如，不平行)的方向上伸长。这可以减小作为混合物进入管道的燃料的动量和/或减小从管道中出来的混合物的动量。

管道和/或管道的出口端口的各个方面可以相对于示出的实施例进行修改。例如，管道的横截面形状或尺寸在沿管道长度的不同位置处可以不同。例如，管道可以具有圆锥形状(而不是图示的圆柱形状)，该圆锥形状的横截面积在可以距离主体的面向内的表面更远的位置处减小。这可以有助于将混合物引导到发动机汽缸的燃烧室内的期望位置。管道的出口端口可具有限制结构(例如，唇缘)，该限制结构将混合物流更加紧密地推挤或混合在一起。可选地，其他管道出口端口可具有凹坑、凹槽或纹理，其可改变从管道流出的混合物流和/或减小管道在出口端口处堵塞的可能性。

在一个实施例中，混合物管道的表面可以是光滑的并且不具有突起或凹坑。在另一实施例中，表面可包括突起和/或凹坑。主体的面向内的表面可包括起伏表面、突起和/或凹坑，以在中央容积中的气体、燃料和/或混合物的流动中产生湍流。如上所述，管道和/或中央容积的尺寸(例如，直径或表面面积)、管道和/或中央容积的形状、管道的长度、是否存在表面起伏、管道的数量和/或管道可相对于轴线的定向角度可被修改，以改变可从混合结构输出的混合物的燃料-气体比。

可选地，主体的面向内的表面可以包括一个或多个起伏表面、突起和/或凹坑，如上所述。面向内的表面可以具有圆锥形状或带凹槽的形状，以有助于燃料与气体在中央容积中混合，如上所述。在一个实施例中，形成主体的一个或多个结构可以包括延伸穿过所述结构的内部的冷却管道，如上所述。

图15示出了混合结构1500的另一实施例的侧视图。由主体1504限定的中央轴线与围绕轴线1506对称地延伸或环绕轴线1506的主体同心。在另一实施例中，该轴线不沿着主体的中央延伸，而是相对于轴线不对称。主体的喷射器侧面对发动机汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧面对发动机汽缸的活塞头。图16示出了图15所示的混合结构的喷射器侧1508的透视图。

混合结构可以包括主体，该主体限定中央轴线，并且沿着该轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧1510延伸。主体可包括汽缸盖接口结构或部分1526。汽缸盖接口结构与汽缸盖结合，而热管理结构面对活塞的顶冠。在各种实施例中，主体的接口结构可焊接或以其他方式附接到发动机汽缸的汽缸盖。主体具有可远离轴线的面向外的表面1516。主体具有通道表面1518，该通道表面限定位于主体的喷射器侧和活塞侧之间的气体通道1520。气体通道从面向外的表面穿过面向内的表面而延伸穿过主体。主体还具有热管理结构1514。在各种其他实施例中，主体的面向内的表面可以如上所述包括起伏表面、突起和/或凹坑，或者可以是光滑的。

主体具有靠近轴线的面向内的表面1400。该面向内的表面在主体内限定一个或多个中央容积1602，喷射器将液体燃料喷射到该中央容积中。在该实施例中，主体可包括一个或多个内壁或将单个中央容积分成两个或更多个较小容积的其他结构。喷射容积可被可选地称为喷射室。喷射容积可具有在可距离主体的喷射器侧更远的位置处横截面尺寸减小的形状。在其他实施例中，喷射容积可以是圆柱形的使得在沿着轴线的不同位置处横截面尺寸保持相同，或者可以是圆锥形的或带凹槽的。

在所示的实施例中，通道表面1518和面向外的表面1516之间的界面形成拱形边缘1501，每个拱形边缘的端部由直边缘1503连接。形成气体通道的通道表面的尺寸从主体的面向外的表面到面向内的表面减小。在各种实施例中，气体通道的在主体的面向外的表面1516处的入口端口可以比气体通道的在主体的面向内的表面处的出口端口明显更大。如在所示的示例中，气体通道可以是漏斗形的，其中气体通道的尺寸从较大的入口端口到三角形的出口端口迅速减小。可以基于特定应用需求来选择通道表面，通道表面因此可以是起伏表面、平坦表面、其他弯曲表面等。

在所示的实施例中，混合物管道可介于气体通道之间。例如，气体通道可以散布在混合物管道之内，使得在相邻的混合物管道对之间可以存在一个气体通道。这些管道表面可以在与中央轴线形成锐角的方向上伸长。一个或多个所述表面可以具有催化涂层或抗积碳涂层。在各种实施例中，通道可以可选地包括改变通道中的气体流动的一个或多个结构。

在发动机操作期间，燃料喷射器可经由上部孔或开口1604将一股或多股燃料流喷射到中央喷射容积中。进入中央喷射容积的燃料流将气体经由气体通道吸入中央喷射容积中。气体流入中央喷射容积中并与中央喷射容积中的燃料混合以形成燃料-气体混合物。在一个实施例中，与燃料混合以形成燃料-气体混合物的所有或基本上所有气体经由通道而不是通过中央喷射容积的上部孔流入中央喷射容积中。然后，燃料-气体混合物通过混合物管道从中央喷射容积流出并流入发动机汽缸的燃烧室中。

管道和/或管道的出口端口的各个方面可以相对于这里示出的实施例进行修改。例如，管道的横截面形状或尺寸在沿管道长度的不同位置处可以不同。合适的管道可以具有圆锥形状(而不是图示的圆柱形状)，该圆锥形状的横截面积在可以距离混合结构主体的面向内的表面更远的位置处减小。这可以帮助控制流入发动机汽缸的燃烧室中的混合物的分布。

如上所述，管道和/或中央喷射容积的尺寸(例如，直径或表面面积)、管道和/或中央喷射容积的形状、管道的长度、是否存在表面起伏、管道的数量和/或管道可相对于轴线的定向角度可以基于可从混合结构输出的混合物的期望燃料-气体比进行选择。

图17示出了混合结构1700的另一实施例的侧视图。混合结构可以包括主体1704，该主体1704限定轴线1706，并且沿着该轴线从喷射器侧1708朝向相对的活塞侧1710延伸。主体可包括汽缸盖接口结构或部分1726和热管理结构1714。汽缸盖接口结构与汽缸盖结合，而热管理结构面对活塞的顶冠。

在一个实施例中，轴线可以是主体围绕其对称地延伸或环绕其的中央轴线。在一个实施例中，轴线可以不沿着主体的中央延伸和/或主体可以不围绕或关于轴线对称。主体的喷射器侧面对发动机汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧面对发动机汽缸的活塞头。主体还可以包括可以远离轴线的面向外的表面1716。主体具有通道表面1718，该通道表面限定位于主体的喷射器侧和活塞侧之间的气体通道1720。

通道表面1722形成混合物管道1724，其尺寸从主体的面向内的表面到主体的面向外的表面增加。在所示的实施例中，混合物管道可设置在气体通道之间。单个混合物管道可以设置在一对气体通道与另一对气体通道之间。在另一实施例中，每个混合物管道的每一侧可以有单个气体通道或两个以上的气体通道。每个混合物管道可以明显大于每个气体通道和/或两个气体通道的组合。

图18示出了图17中所示的混合结构的喷射器侧的透视图。尽管在图17和图18中仅示出了单个中央容积，但是在其他实施例中，主体可以包括一个或多个内壁或将单个中央容积分成两个或更多个较小容积的其他结构。主体具有靠近轴线的面向内的表面1800。该面向内的表面在主体内限定一个或多个中央容积1802。单个中央容积可以被称为喷射室。单个中央容积可以具有在可距离主体的喷射器侧更远的位置处横截面尺寸减小的形状。另外，在其他实施例中，单个中央容积可以是圆柱形的使得在沿着轴线的不同位置处横截面尺寸保持相同，或者可以是圆锥形的或带凹槽的。

通道表面和面向外的表面之间的界面形成细长狭槽作为气体通道。通道表面可以是形成起伏气体通道的起伏表面，类似于图9所示的气体通道。

在操作中，燃料喷射器可经由上部孔或开口1704将一股或多股燃料流喷射到中央容积1802中。进入中央容积的燃料流将气体经由气体通道吸入中央容积中。气体流入中央容积中并与中央容积中的燃料混合以形成具有限定比例的燃料-气体混合物。在一个实施例中，与燃料混合以形成燃料-气体混合物的所有或基本上所有气体经由通道而不是通过中央容积的上部孔流入中央容积中。然后，燃料-气体混合物通过管道从中央容积流出并流入发动机汽缸的燃烧室中。

图19示出了混合结构1900的另一实施例的侧视图。混合结构具有主体1904，主体1904限定气体通道和混合物管道。该混合结构与其他混合结构的不同之处在于，它不包括诸如图9所示的额外的气体通道。

图20示出了图19所示的混合结构的喷射器侧1908的透视图。

混合结构1900与混合结构900的不同之处还在于，混合结构1900可以包括从主体1904向上突出(例如，当混合结构1900可被安装时朝向燃料喷射器突出)的台阶部分特征1901。台阶部分特征1901可包括在主体1904的汽缸盖接口结构1914中的主体1904的朝向燃料喷射器延伸的部分。台阶部分特征1901可接合汽缸盖，以进一步将混合物管道与燃料喷射器分开，而不会干扰汽缸盖气门的操作(例如，不与气门接触)。

图21示出了混合结构2100的另一实施例的侧视图。图22示出了图21所示的混合结构2100的喷射器侧2108的透视图。混合结构2100与混合结构1900的相似之处可以在于，混合结构2100可以包括具有气体通道和混合物管道的主体2104。

混合结构2100与混合结构1900的不同之处在于，混合结构2100可以包括从主体2104向上突出的台阶部分特征2101。台阶部分特征2101的外周或横截面积大于台阶部分特征1901的外周或横截面积。台阶部分特征2101可接合汽缸盖，以进一步将混合物管道2124与燃料喷射器分开，而不会干扰汽缸盖气门的操作(例如，不与气门接触)。

混合结构2100与混合结构900的不同之处还在于，混合结构2100中的混合物管道2124具有较大的直径或横截面尺寸，和/或可具有较短的长度。混合物管道2124可以将燃料-气体混合物引导到发动机汽缸的燃烧室中，但是可以更大以控制混合物可以被输送到燃烧室中的方式。

上述混合结构可具有密封的活塞侧，该活塞侧不包括用于使燃料离开内部容积、使气体进入内部容积或使混合物离开内部容积的任何开口。上述混合结构的一个或多个实施例中，唯一的开口可以位于混合结构的面向外的侧部和喷射器侧中。

在一个实施例中，上述混合结构中的一个或多个可以在活塞侧具有开口或孔。图23示出了图9至图12所示的混合结构900的活塞侧的替代实施例的透视图。如图所示，活塞侧可以具有穿过活塞侧的孔2300。该孔2300可以允许气体通过混合结构900的活塞侧进入混合结构1002的中央容积中。允许气体以这种方式进入可以使通过气体通道进入中央容积的气体与通过孔2300向内流入中央容积的气体平衡。这种平衡可以有助于将燃料-气体混合物流集中在混合物管道的中央。例如，在气体仅经由气体通道进入中央容积的情况下，会在中央容积中产生湍流，这会阻止或干扰混合物流经混合物管道的中央路径。提供孔2300可以平衡气体的流动并使混合物流在混合物管道中居中。

气体通道、混合物管道、入口端口和/或出口端口的各个方面可以根据本文所示的实施例进行修改。例如，通道、管道和/或端口的横截面形状或尺寸可以与所示的实施例不同，以产生期望的或预定的混合物的燃料-气体比。作为一个示例，混合物管道可具有圆锥形状(而不是图示的圆柱形状)，该圆锥形状的横截面积在可以距离混合结构主体的面向内的表面更远的位置处减小。这可以有助于将混合物流更远地引导到发动机汽缸的燃烧室中。

混合结构的各种实施例可以接收后喷射燃料，并且经由混合物管道将该后喷射燃料引导到发动机汽缸的燃烧室中。后喷射燃料可以在先前的燃料喷射之后由燃料喷射器提供，该先前的燃料喷射可以用于发动机汽缸中的燃烧。后喷射燃料可以在混合结构的中央容积中与气体混合以形成混合物，然后可以通过混合结构的混合物管道将该混合物引导到发动机汽缸的燃烧室中。该附加的混合物可使发动机汽缸的燃烧室内部的碳烟进一步氧化。

在一个实施例中，在燃料喷射器和活塞顶之间安装有一个或多个所述混合结构的发动机的控制系统可以自动检测混合结构的气体通道和/或混合物管道是否被堵塞和/或混合结构是否可能未对准(例如，混合物管道可能未与来自燃料喷射器的燃料流对准)。该控制系统可以包括一个或多个处理器(例如，一个或多个微处理器、现场可编程门阵列、集成电路等)，该处理器监测由发动机和/或发动机的每个汽缸输出的功率或排放物。响应于确定发动机汽缸可能失火、爆震或比同一发动机中的其他汽缸产生更少的马力，控制系统可以确定与该汽缸关联的混合结构的气体通道和/或混合物管道可能被堵塞，或者混合结构可能未对准。控制系统可向包括发动机的动力系统(例如，车辆)的操作者提供输出，例如视觉通知、听觉通知或混合结构可能需要维修、更换或进一步检查的其他通知。

一个或多个实施例的混合结构的存在可以减少对发动机的跳跃点火操作(skipfiring operation)的需要。跳跃点火可涉及燃料喷射器向发动机汽缸的一些但不是全部燃烧循环提供燃料。例如，燃料喷射器可以仅在每隔一转发动机旋转期间(而不是针对每个发动机旋转)将燃料引导到混合结构的中央容积中。在发动机中使用混合结构可以减少某些发动机对跳跃点火的需要。例如，将混合结构添加到发动机可以消除先前使用跳跃点火来操作发动机的需要。一个或多个实施例的混合结构的存在可以减少在更高的燃料喷射压力下进行操作的需要、使用后处理系统的需要和/或使用多次燃料喷射来控制排放物的需要。

车辆的控制系统可以响应于混合结构被定位在发动机汽缸的燃料喷射器和活塞顶之间并基于施加在发动机上的负荷来调节(base)发动机运行的正时。例如，随着发动机负荷增加(例如，响应于节气门被更大地打开)，可以将增加量的燃料喷射到混合结构的中央容积中。因此，可能需要将增加量的气体吸入混合结构的中央容积中以与燃料进行预混合，从而保持混合物的燃料-气体比。控制系统可以响应于发动机负荷的增加而改变发动机汽缸正时，以允许更长的时间来使更多的气体进入中央容积。例如，控制系统可以指示燃料喷射器在发动机循环中的较早时间开始将燃料喷射到中央容积中。相反，控制系统可以响应于发动机负荷的减少而改变发动机汽缸正时以减少气体进入中央容积的时间。

图24示出了混合结构2400的另一实施例的一部分的透视图。如上所述，混合结构具有主体，该主体可定位在燃料喷射器和活塞头之间。同样如上所述，该主体可以包括中央孔或腔，气体和燃料在被引导到发动机汽缸的燃烧室中之前在该中央孔中被混合。图24所示的混合结构与其他混合结构之间的一个不同之处在于，图24中的混合结构包括与气体通道2404重叠的混合物管道2402。类似于上述气体通道，图24中的气体通道可以是这样的通道：气体经由该通道被吸入混合结构的主体内部，以与通过一个或多个燃料喷射器喷射到主体内部的燃料混合。该气体被夹带到来自燃料喷射器的燃料喷雾中，以形成燃料-气体混合物。图24所示的混合物管道将燃料-气体混合物的喷雾从混合结构中引出，并将其引入发动机汽缸的燃烧室中。如图24所示，混合物管道与气体通道重叠，即，一个或多个所述气体通道的至少一部分2406延伸穿过混合物管道。

在实施例中，混合结构(例如，用于混合发动机中的燃料和气体)包括限定轴线的主体，该主体沿该轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。主体具有靠近轴线的面向内的表面和远离轴线的面向外的表面，该面向内的表面限定中央容积。主体的喷射器侧构造成面对发动机的汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧构造成面对发动机汽缸的活塞头。主体具有一个或多个通道表面，该通道表面限定一个或多个气体通道，该气体通道从中央容积延伸穿过主体。主体具有一个或多个管道表面，该管道表面限定从中央容积延伸穿过主体的一个或多个燃料-气体混合物管道。可以存在多个管道和多个通道，两者均围绕轴线径向对称地分布。中央容积被构造成从燃料喷射器接收一股或多股燃料流，以及从一个或多个气体通道接收一股或多股气体流。中央容积、通道和/或管道被构造成使得在发动机操作期间，至少一股燃料流与一股或多股气体流混合以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。燃料-气体混合物管道构造成将燃料-气体混合物从主体中引出并引入发动机汽缸的燃烧室中。

在实施例中，发动机包括限定具有燃烧室的汽缸的发动机缸体、可操作地设置在汽缸中的活塞、燃料喷射器和混合结构。燃料喷射器位于汽缸的汽缸盖侧。活塞具有带顶冠的活塞头，该顶冠面对燃烧室和燃料喷射器。混合结构设置在活塞和燃料喷射器之间。混合结构包括限定轴线的主体，该主体沿该轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。主体具有靠近轴线的面向内的表面和远离轴线的面向外的表面，该面向内的表面限定中央容积。主体的喷射器侧面对燃料喷射器，而主体的活塞侧面对活塞头。主体具有一个或多个通道表面，该通道表面限定一个或多个气体通道，该气体通道从中央容积延伸穿过主体。主体具有一个或多个管道表面，该管道表面限定从中央容积延伸穿过主体的一个或多个燃料-气体混合物管道。可以存在多个管道和多个通道，两者均围绕轴线径向对称地分布。中央容积被构造成从燃料喷射器接收一股或多股燃料流，以及从一个或多个气体通道接收一股或多股气体流(例如，从燃烧室接收的气体)。中央容积、通道和/或管道被构造成使得在发动机操作期间，至少一股燃料流与一股或多股气体流混合以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。燃料-气体混合物管道构造成将燃料-气体混合物从主体中引出并引入发动机汽缸的燃烧室中。因此，在操作中，通过喷射的燃料流经由气体通道将气体从燃烧室夹带到主体的中央容积中；通过气体与通道表面(其限定气体通道)之间的相互作用，热能从气体传递到主体(即，气体的温度降低)。气体和燃料从中央容积经过燃料-气体混合物管道进入燃烧室；燃料-气体混合物管道用于在气体和燃料被引入燃烧室之前促进气体和燃料的混合。技术效果是：在燃料和气体被引入燃烧室(例如，压燃式发动机的燃烧室)之前，改善燃料和气体的混合，并降低混合的燃料和气体的温度，从而减少碳烟和其他排放物。在实施例中，燃料包括柴油，气体包括环境空气。气体还可包括混合有EGR的环境空气。在一个实施例中，发动机在气体仅是环境空气的第一模式下操作，并且在气体是环境空气和EGR的混合物的不同的第二模式下操作。EGR的量可以是静态的，或者可以被控制以基于各种发动机和/或车辆运行参数而变化。

在本文的任何实施例中，混合结构的主体可以是大致盘状的，即，相对于中央轴线为大致圆形或环形的结构。在实施例中，主体的喷射器侧具有第一直径(由喷射器侧的相对于正交于轴线的平面的外周限定)，并且主体的活塞侧具有比喷射器侧大的第二直径(由活塞侧的相对于正交于轴线的平面的外周限定)，两者同心地定向，使得在喷射器侧和活塞侧之间限定台阶。

在本文阐述的任何实施例中，具有一个或多个混合结构的发动机可以定位在交通工具上，例如，所述交通工具具有底盘、船体或其他支撑平台，以及用于使交通工具运动的推进系统(包括发动机)。例如，发动机可以驱动机械变速器，或者发动机可以驱动交流发电机或发电机以产生电力用于向例如一个或多个牵引马达提供动力以推进车辆。可替代地，发动机可以被部署为固定或半固定机器的一部分，例如永久安装或便携式的发电机。在任何一种情况下，发动机都可能相对较大，例如，它可以具有10-18个汽缸或更多。在一个实施例中，具有一个或多个混合结构的发动机位于运输卡车或其他采矿设备、机车或其他轨道车辆或其他非公路车辆上；这样的车辆可能要遵守与碳烟和其他发动机排放物的产生有关的特定政府法规，在这种情况下，可能希望发动机具有一个或多个本文所述的混合结构以帮助满足政府法规。

在一个实施例中，成套部件包括在本文的任何实施例中阐述的混合结构，以及被配置用于在发动机汽缸内部署混合结构的一个或多个五金配件(hardware parts)(例如，粘合剂、紧固件、适配器等)。成套部件还可以包括一组说明(例如，印刷在纸上或诸如在网站上以电子方式提供)，其包括图片、图表和/或文本或其他书面标记，用于向技术人员说明如何装备具有混合结构的发动机汽缸，使得混合结构按本文所述地操作。在另一实施例中，一种改装发动机的方法包括：移除汽缸盖、燃料喷射器和/或发动机汽缸的其他部分或与发动机汽缸相关联的其他部分以暴露汽缸内部，将如本文任一实施例所述的混合结构(例如，通过焊接)可操作地附接至燃料喷射器、汽缸或活塞(如果适用的话)，并重新连接任何移除的发动机部件(例如，燃料喷射器或汽缸盖)，以使发动机可用于燃烧燃料。该方法可以进一步包括：直接(例如，通过操作者访问车载计算机)或通过远程无线下载或其他方式来更新发动机的操作软件，以修改发动机的操作从而将混合结构的存在考虑在内。例如，相对于没有混合结构的发动机的先前操作而言，发动机可以以更稀的或更浓的燃料-气体混合物操作。多缸发动机的每个汽缸可配备有其自己的相应的混合结构。然而，在一个实施例中，多个发动机汽缸中仅有一个子集(即，少于发动机的所有汽缸)配备有各自的混合结构。例如，取决于所讨论的发动机的操作以及取决于最需要或期望减少碳烟产生的位置，例如可期望仅在供体汽缸(donor cylinder)中或仅在非供体汽缸(non-donor cylinder)中部署混合结构。(供体汽缸是指其排气被再循环至发动机进气口的汽缸。)

在另一实施例中，一种方法包括：利用具有一个或多个处理器的发动机控制器，控制发动机以选择性地单独启用和停用发动机的一个或多个第一汽缸，其中，一个或多个第一汽缸配备有如本文所述的各自的混合结构，并且其中发动机的至少一个或多个第二汽缸(不同于第一汽缸)未配备有混合结构。例如，如果一些汽缸具有混合结构而一些汽缸没有混合结构，则在不需要满足指定的发动机排放水平的操作时间内，可以停用具有混合结构的汽缸并启用没有混合结构的汽缸，而在需要满足指定的发动机排放水平的操作时间内可以启用具有混合结构的汽缸并停用没有混合结构的汽缸。或者，选择性操作可基于例如环境空气温度(例如，当空气温度低于指定阈值时，可能不需要或不希望使用具有混合结构的汽缸)。

在一个实施例中，提供一种混合结构，包括限定轴线的主体，该主体沿该轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。主体具有靠近轴线的面向内的表面和远离轴线的面向外的表面，该面向内的表面限定中央容积。主体的喷射器侧构造成面对发动机的汽缸的燃料喷射器，而主体的活塞侧构造成面对发动机汽缸的活塞头。主体具有一个或多个通道表面，该通道表面限定一个或多个气体通道，该气体通道从中央容积延伸穿过主体。主体还具有一个或多个管道表面，该管道表面限定从中央容积延伸穿过主体的一个或多个燃料-气体混合物管道。中央容积被构造成从燃料喷射器接收一股或多股燃料流，以及从一个或多个气体通道接收一股或多股气体流。在操作期间，至少一股燃料流与一股或多股气体流混合以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。燃料-气体混合物管道构造成将燃料-气体混合物从主体中引出并引入发动机汽缸的燃烧室中。

可选地，主体可以是单个整体式无缝结构。一个或多个气体通道可延伸穿过主体，使得气体从主体外部被吸入到主体的中央容积中。可以基于一个或多个所述气体通道或混合物管道的数量、形状、位置和大小中的至少之一来控制燃料-气体混合物的指定比。例如，为了在不同混合结构之间改变指定比，混合结构的制造商或修改者可以相对于以另一不同的指定燃料-气体比提供燃料-气体混合物的另一混合物管道改变一个或多个气体通道和/或混合结构的数量、形状、位置和/或大小。

可选地，气体通道在主体的面向外的表面和面向内的表面之间在主体中可以具有起伏的形状。每个混合物管道可构造成在流过其中的燃料-气体混合物中产生自旋、涡流和/或湍流。混合物管道可以从轴线径向向外延伸，并且被构造为使得每股燃料-气体混合物流在其相应的混合物管道中居中。

主体的喷射器侧可限定台阶部分，以避免在发动机运行期间主体与发动机汽缸的一个或多个进气门或排气门之间的接触。主体的至少一部分可以进行表面处理或涂覆。

在一个实施例中，提供了另一种混合结构。该混合结构包括主体，该主体构造成定位在燃料喷射器和发动机的汽缸之间。主体限定内部容积，该内部容积构造成从主体外部接收气体并且在内部容积中从燃料喷射器接收一股或多股燃料流。主体还限定一个或多个混合物管道，其被构造成在将燃料和气体混合的同时将燃料和气体的羽流从内部容积引导到一个或多个出口端口，并穿过所述混合物管道到达汽缸。

可选地，主体可以被构造为在内部容积以及一个或多个混合物管道中混合气体和燃料之前或期间冷却该气体。主体可以具有限定至少一个对准孔或对准销的接口结构。该接口结构可以有助于使混合物管道与燃料喷射器的喷嘴对准。接口结构可以被收缩配合、压配合、焊接、螺栓连接、螺纹连接到发动机汽缸的汽缸盖或形成为发动机汽缸的汽缸盖的一部分。

混合物管道可限定一个或多个孔，该孔连接到一个或多个气体通道，并可构造成在汽缸操作期间将气体流从一个或多个气体通道引导到混合物管道中。每个混合物管道可包括一个或多个凹坑、纹理表面、凹槽或突起，以促进流过混合物管道的燃料和气体羽流的混合。混合物管道可构造成在羽流在汽缸中燃烧之前将燃料和气体混合至均匀状态。混合物管道可被构造成将羽流引导到汽缸中，使得相对于没有将燃料和气体混合到均匀状态时汽缸中的燃烧而言，汽缸中产生的碳烟、一氧化二氮或碳烟和一氧化二氮两者的量相对减少或没有产生。

主体可具有台阶部分，以延长一个或多个混合物管道的路径长度，同时避免主体与发动机汽缸的一个或多个气门接触。

在一个实施例中，另一种混合结构包括：用于分开地接收来自燃料喷射器的燃料以及接收气体的装置；用于将燃料和气体混合成具有指定比的燃料-气体混合物的装置；以及用于将燃料-气体混合物引入发动机汽缸的燃烧室中的装置。

可选地，用于接收气体和燃料的装置在气体与燃料混合之前或同时冷却气体。用于将燃料和气体混合成燃料-气体混合物的装置可包括：混合物管道，具有内壁和用于将湍流引入燃料-气体流中以提高燃料-气体混合物的均匀性的装置；以及用于使燃料-气体混合物流在混合物管道中居中并使燃料-气体混合物流与混合物管道的内壁分开的装置。

可选地，用于将燃料-气体混合物引入燃烧室中的装置在燃料-气体混合物燃烧之前引导燃料-气体混合物深入到发动机汽缸的燃烧室中、延迟燃料-气体混合物的燃烧，或在燃料-气体混合物燃烧之前将燃料-气体混合物引入发动机汽缸的燃烧室中同时延迟燃料-气体混合物的燃烧。

各种实施例采用上部通道和下部通道的布置，用于向燃料-气体混合物提供气体(例如，来自发动机周围的大气中的空气以及一种或多种其他气体，例如氢气)以减少碳烟的形成。图25提供了包括主体2502的混合结构2500的示意性框图。可以注意到，各个实施例中的混合结构2500就本文所讨论的混合结构(例如，混合结构100)而言可以大体上相似或包含这些混合结构的各个方面。

如图25所示，主体2502沿轴线从喷射器侧2506朝向相对的活塞侧2508延伸。主体2502的喷射器侧2506构造成面对发动机的汽缸的燃料喷射器2507，而活塞侧2508构造成面对发动机汽缸的活塞头2509。例如，当处于安装和操作状态时，燃料喷射器侧可以面对燃料喷射器，从而将燃料喷射到汽缸中。活塞侧可以面对同一汽缸的顶盖或活塞头。在一个实施例中，主体可以附接到活塞的顶冠(例如，活塞的最靠近燃料喷射器的端部)，并且可以在活塞操作期间朝向和远离燃料喷射器和汽缸盖运动。

主体2502包括一个或多个燃料-气体混合物管道2522，其从主体的中央容积2514延伸穿过主体2502。主体2502还包括一个或多个上部通道2530，其从中央容积延伸穿过主体2502。如图25中示意性地描绘的，在靠近主体2502的中央容积处，上部通道2530比燃料-气体混合物管道2522更靠近喷射器侧2506设置。

此外，主体2502包括一个或多个下部通道2540。与上部通道2530相似，一个或多个下部通道2540从中央容积延伸穿过主体2502；然而，在靠近中央容积处，下部通道2540比燃料-气体混合物管道2522更靠近活塞侧2508设置(并因此，在靠近中央容积处，下部通道2540比上部通道2530更靠近活塞侧2508设置)。

因此，从喷射器侧2506沿着中央容积朝向活塞侧2508行进，首先将遇到上部通道2530。从上部通道2530朝向活塞侧2508行进，接下来将遇到燃料-气体混合物管道2522。最后，从燃料-气体混合物管道2522沿着中央容积朝向活塞侧2508行进，遇到下部通道2540。

来自上部通道2530和下部通道2540的气体(例如，空气)在中央容积中与来自燃料喷射器2507的燃料混合。在所述示例中，中央容积2514从燃料喷射器2507接收一股或多股燃料流2550。此外，中央容积2514从上部通道2530接收一股或多股气体流2552，以及从下部通道2540接收一股或多股气体流2554。上部通道2530和下部通道2540构造成向中央容积提供相对于彼此基本相近(例如，在彼此的10％以内)的量的气体流。例如，如果来自上部通道2530的气流2552向中央容积提供的气体的量为X，则来自下部通道2540的气流2554可以提供的气体的量为X±(0.1*X)。在各个实施例中，从上部通道2530和下部通道2540提供相似的流量提供了改善的混合，同时减少了碳烟的形成。

在发动机操作期间，燃料流2550中的至少一股与来自上部通道2530的气体流2552以及还与来自下部通道2540的气体流2554混合以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物2560。燃料-气体混合物管道2522将燃料-气体混合物2560从主体2502中引出并引入发动机汽缸的燃烧室中。

可以注意到，在各种实施例中，可以利用上下通道的不同布置。例如，在一些实施例中，多个上部通道与多个下部通道结合使用。在其他实施例中，多个上部通道与单个下部通道结合使用。还应当注意，在各种实施例中，可以使用不同尺寸、形状和定向的通道。例如，在一些实施例中，上部通道和下部通道两者横穿主体的侧部延伸，而在其他实施例中，一个或多个下部通道可延伸穿过主体的底部(例如，活塞侧)。

例如，图26提供了一示例的俯视透视图(或从喷射器侧2506观看的视图)，其中，主体2502包括相对于从喷射器侧2506朝向活塞侧2508延伸的轴线2504横穿主体2502延伸的多个上部通道和下部通道。图27提供了图26的主体2502的仰视透视图(或从活塞侧2508观看的视图)，图28提供了图26的主体2502的剖视图。

如图26至图28所示，示出的示例主体2502限定轴线2504，该轴线从喷射器侧2506朝着活塞侧2508延伸，其中活塞侧2508与喷射器侧2506相对。主体2502包括靠近轴线2504的面向内的表面2512和远离轴线2504的面向外的表面2516。主体2502还包括一个或多个管道表面2520，该管道表面2520限定燃料-气体混合物管道2522。燃料-气体混合物管道2522从中央容积2514延伸穿过主体2502。在所示的示例中，燃料-气体混合物管道2522在面向内的表面2512和面向外的表面2516之间横穿主体2502延伸。

主体2502还包括从中央容积2514延伸穿过主体2502(例如，在面向内的表面2512和面向外的表面2516之间横穿主体2502)的上部通道2530。在靠近中央容积2514处，上部通道2530比燃料-气体混合物管道2522更靠近喷射器侧2506设置。如图28中最佳所示，上部通道2530在位置2830处与中央容积2514相交，燃料-气体混合物管道2522在位置2822处与中央容积2514相交，位置2830比位置2822更靠近喷射器侧2506。换句话说，位置2822比位置2830更靠近活塞侧2508。

图26至图28的示例的主体2502还包括下部通道2540，其从中央容积2514延伸穿过主体2502(例如，在面向内的表面2512和面向外的表面2516之间横穿主体2502)。在靠近中央容积2514处，下部通道2540比燃料-气体混合物管道2522更靠近活塞侧2508设置。如图28中最佳所示，下部通道2540在位置2840处与中央容积2514相交，燃料-气体混合物管道2522在位置2822处与中央容积2514相交，位置2840比位置2822更靠近活塞侧2508。换句话说，位置2822比位置2840更靠近喷射器侧2506。

在图26至图28的示例中，燃料-气体混合物管道2522包括管道2522的系列2820，其围绕主体2502的圆周2802设置。该系列2820中的每个管道从面向外的表面2516延伸到中央容积2514。另外，上部通道2530包括上部通道2530的系列2831，其从面向外的表面2516延伸到中央容积2514。系列2831中的每个上部通道具有相应的上部开口2832。如在图26和图27中最佳示出的，上部开口2832沿着主体2502的圆周2802与管道2522交替地布置。

同样，在图26至图28的示例中，下部通道2540包括下部通道2540的系列2841，其从面向外的表面2516延伸到中央容积2514。该系列2841中的每个下部通道具有相应的下部开口2842。如在图26和图27中最佳示出的，下部开口2842沿着主体2502的圆周2802与管道2522交替地布置。在所示的示例中，上部开口2832和下部开口2842沿轴线2504所限定的方向彼此对齐(例如，沿轴线2504所限定的方向，每个上部开口2832的中心在相应的下部开口2842的中心的正上方)。

在各种示例中，主体2502包括共同数量的上部通道2530和下部通道2540。例如，主体2502可以包括八个上部通道2530和八个下部通道2540。此外，上部开口2832和下部开口2842可各自限定基本相近(例如，在彼此的10％以内)的相应的上部横截面积和下部横截面积。例如，在所示的示例中，上部开口2832限定上部开口形状2833，下部开口2842可限定下部开口形状2843，上部开口形状2833和下部开口形状2843基本相似。在图26至图28的示例中，上部开口形状2833和下部开口形状2843各自限定为尺寸相近的月牙形。在各个实施例中，利用各自具有相似的横截面和形状的相似数量的上部通道和下部通道有助于从上部通道2530和下部通道2540提供相对于彼此相近的流量。

在各种替代实施例中，可以利用上部通道和下部通道的其他布置。例如，图29提供了一示例的侧面，其中，主体2502包括多个上部通道和单个下部通道，所述上部通道相对于从喷射器侧2506朝向活塞侧2508延伸的轴线2504横穿主体2502延伸，所述单个下部通道从活塞侧2508向上延伸到主体2502中。图30提供了图29的主体2502的剖视图。

如图29和图30所示，示出的示例主体2502限定轴线2504，该轴线从喷射器侧2506朝着活塞侧2508延伸，其中活塞侧2508与喷射器侧2506相对。主体2502包括靠近轴线2504的面向内的表面2512和远离轴线2504的面向外的表面2516。与图26至图28的示例类似，主体2502还包括一个或多个管道表面2520，该管道表面2520限定燃料-气体混合物管道2522。燃料-气体混合物管道2522从中央容积2514延伸穿过主体2502。在所示的示例中，燃料-气体混合物管道2522在面向内的表面2512和面向外的表面2516之间横穿主体2502延伸。

同样大体上类似于图26至图28的示例，图29和图30的示例的主体2502包括从中央容积延伸穿过主体2502(例如，在面向内的表面2512和面向外的表面2516之间横穿主体2502)的上部通道2530。在靠近中央容积2514处，上部通道2530比燃料-气体混合物管道2522更靠近喷射器侧2506设置。如图30中最佳所示，上部通道2530在位置3030处与中央容积2514相交，燃料-气体混合物管道2522在位置3022处与中央容积2514相交，位置3030比位置3022更靠近喷射器侧2506。换句话说，位置3022比位置3030更靠近活塞侧2508。可以注意到，在图29和图30的示例中，用于一个或多个上部通道2530的外部开口可以在面向外的表面2516上位于燃料-气体混合物管道2522的两侧(例如，延伸得比燃料-气体混合物管道2522更靠近活塞侧2508和喷射器侧2506)，但是在位置3030靠近中央容积2514处，上部通道2530比燃料-气体混合物管道2522更靠近喷射器侧2506。此外，在图29和图30的示例中，燃料-气体混合物管道2522包括管道2522的系列2920，其围绕主体2502的圆周2902设置。该系列2920中的每个管道从面向外的表面2516延伸到中央容积2514。另外，上部通道2530包括上部通道2530的系列2931，其从面向外的表面2516延伸到中央容积2514。系列2931中的每个通道具有相应的上部开口2932。如在图29中最佳示出的，上部开口2932沿着主体2502的圆周2902与管道2522交替地布置。

然而，与图26至图28的示例不同，图29和图30的示例的主体2502包括单个下部通道2540，该下部通道具有单个下部开口3041，该下部开口3041穿过主体2502的活塞侧2508延伸到中央容积2514。在所示的示例中，主体2502仅具有单个下部通道，并且没有任何额外的下部通道。可以注意到，在其他实施例中，具有穿过活塞侧2508的下部开口3041的下部通道可以与从面向外的表面2516横穿主体2502延伸的额外的下部通道结合使用。在示出的示例中，单个下部开口3041的横截面大致是圆形的，并且单个下部开口3041以轴线2504为中心。此外，所示的上部开口2932限定了月牙形状2933(例如，在面向外的表面2516上的马蹄形状在顶部具有月牙形状)。可以注意到，虽然在所示实施例中提供了圆形和月牙形作为示例，但是在其他实施例中可以附加地或替代地利用其他形状。

继续参考以上讨论的各个示例，可以注意到，可以针对特定应用选择各种开口、通道和/或管道的布置、大小和形状，以减少碳烟的形成。在各种实施例中，可利用大约140毫米和大约400毫米之间的孔尺寸。例如，在各种实施例中，燃料-气体混合物管道2522可具有从面向外的表面2516延伸到中央容积2514的大致圆形的横截面，该横截面的直径大于2毫米。在一些示例中，直径d(参见图31)为2.8毫米或更小(例如，在2毫米和2.8毫米之间)。此外，在一些示例中，管道2522具有大约15毫米的长度(例如，从管道接触面向内的表面的点到管道接触面向外的表面的点的距离)。此外，在一些示例中，如图31所示，上部通道2530与燃料-气体混合物管道2522之间的最小距离3100在大约1.75毫米和2.25毫米之间。

因此，各种实施例用于减少发动机中碳烟的形成。如本文所讨论的，可以选择插入件总成(例如，包括诸如主体2502的主体)的包括燃料和气体通道的数量、大小和位置的各个方面，以改善混合物的形成，从而能够减少碳烟而不会对动力或其他污染物的产生有负面影响。例如，可以选择上部通道和下部通道的构造以向中央容积提供气流对称性(例如，来自上部通道的气体流与来自下部通道的气体流基本相近)。

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，所述主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括一个或多个管道表面，该管道表面限定从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个燃料-气体混合物管道。所述主体还包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个上部通道。靠近所述中央容积处，所述一个或多个上部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近喷射器侧设置。所述主体还包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个下部通道。靠近所述中央容积处，所述一个或多个下部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近活塞侧设置。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，并从所述一个或多个上部通道接收一股或多股气体流，以及从所述一个或多个下部通道接收一股或多股气体流。所述一个或多个上部通道和所述一个或多个下部通道被构造成向所述中央容积提供相对于彼此基本相近的量的流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述一个或多个上部通道的一股或多股气体流和来自所述一个或多个下部通道的一股或多股气体流混合，以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。所述燃料-气体混合物管道被构造成将燃料-气体混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

可选地，从所述中央容积延伸穿过所述主体的所述一个或多个燃料-气体混合物管道包括围绕所述主体的圆周设置的一系列管道，每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。另外，所述一个或多个上部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。进一步地，所述一个或多个下部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列下部通道，每个下部通道具有相应的下部开口，所述下部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。

可选地，所述上部开口和所述下部开口沿着由所述轴线限定的方向彼此对齐。

可替代地或另外地，所述主体包括共同数量的上部通道和下部通道，所述上部开口和所述下部开口限定基本相似的相应的上部横截面积和下部横截面积。在一个示例中，所述上部开口限定上部开口形状，所述下部开口限定下部开口形状，所述上部开口形状和所述下部开口形状基本相似。例如，在一个示例中，所述上部开口形状和所述下部开口形状均限定为月牙形。

可选地，从所述中央容积延伸穿过所述主体的所述一个或多个燃料-气体混合物管道包括围绕所述主体的圆周设置的一系列管道，每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。另外，所述一个或多个上部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。进一步地，所述一个或多个下部通道包括穿过所述活塞侧延伸到所述中央容积的单个下部开口。在一个示例中，所述单个下部开口的横截面大致为圆形，并且所述单个下部开口以所述轴线为中心。在另一示例中，另外地或可替代地，所述上部开口限定上部开口形状，所述上部开口形状限定为月牙形。

可选地，所述一个或多个燃料-气体混合物管道各自具有大致圆形的横截面，所述横截面从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，并具有大于2毫米的直径。在一个示例中，所述直径为2.8毫米或更小。在另一示例中，另外地或可替代地，每个燃料-气体混合物管道具有大约15毫米的长度。

可选地，所述一个或多个上部通道之一与所述一个或多个燃料-气体混合物管道之一之间的最小距离在大约1.75毫米和2.25毫米之间。

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，该主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括限定一系列燃料-气体混合物管道的管道表面，所述燃料-气体混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述中央容积延伸穿过所述主体。每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述上部通道比所述燃料-气体混合物管道更靠近喷射器侧设置。另外，所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列下部通道，每个下部通道具有相应的下部开口，所述下部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述下部通道比所述燃料-气体混合物管道更靠近活塞侧设置。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，并从所述上部通道接收一股或多股气体流，以及从所述下部通道接收一股或多股气体流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述上部通道的一股或多股气体流和来自所述下部通道的一股或多股气体流混合，以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。所述燃料-气体混合物管道被构造成将燃料-气体混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

可选地，所述上部开口和所述下部开口沿着由所述轴线限定的方向彼此对齐。

可选地，所述主体包括共同数量的上部通道和下部通道，所述上部开口和所述下部开口限定基本相似的相应的上部横截面积和下部横截面积。

可选地，所述上部开口限定上部开口形状，所述下部开口限定下部开口形状，所述上部开口形状和所述下部开口形状基本相似。在一个示例中，所述上部开口形状和所述下部开口形状均限定为月牙形。

可选地，所述燃料-气体混合物管道各自具有大致圆形的横截面，所述横截面具有大于2毫米的直径。在一个示例中，所述直径为2.8毫米或更小。

可选地，每个燃料-气体混合物管道具有大约15毫米的长度。

在一个实施例中，一种混合结构包括限定轴线的主体，该主体沿所述轴线从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸。所述主体具有靠近所述轴线的面向内的表面和远离所述轴线的面向外的表面，所述面向内的表面限定中央容积。所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头。所述主体包括限定一系列燃料-气体混合物管道的一个或多个管道表面，所述燃料-气体混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述面向外的表面延伸到所述中央容积。另外，所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。靠近所述中央容积处，所述一个或多个上部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近喷射器侧设置。另外，所述主体包括单个下部通道，所述下部通道包括开口，所述开口穿过活塞侧延伸到所述中央容积。所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，还从所述上部通道接收一股或多股气体流，以及从所述下部通道接收一股或多股气体流，所述上部通道的组合以及所述下部通道被构造成向所述中央容积提供相对于彼此基本相近的量的流。在运行期间，至少一股所述燃料流与来自所述上部通道的一股或多股气体流和来自所述下部通道的一股或多股气体流混合，以形成具有指定的燃料-气体比的燃料-气体混合物。所述燃料-气体混合物管道被构造成将燃料-气体混合物从所述主体中引出并引入到发动机汽缸的燃烧室中。

可选地，所述单个下部开口的横截面大致为圆形，并且所述单个下部开口以所述轴线为中心。

可选地，所述上部开口限定上部开口形状，所述上部开口形状限定为月牙形。

可选地，所述上部通道之一与所述燃料-气体混合物管道之一之间的最小距离在大约1.75毫米和2.25毫米之间。

如在此所使用的，以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”开头的元件或台阶部分应被理解为不排除多个所述元件或台阶，除非可以明确地指出这种排除。此外，对当前描述的主题的“一个实施例”的引用可能不意在被解释为排除也包含所叙述的特征的另外的实施例的存在。此外，除非有相反的明确说明，否则“包括”或“具有”具有特定特性的一个或多个元件的实施例可包括不具有该特性的其他此类元件。

应该理解的是，以上描述可以意在是说明性的，而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其各方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本文中阐述的主题的教导。尽管本文描述的材料的尺寸和类型可能旨在限定所公开主题的参数，但它们绝不是限制性的，并且可以是示例性实施例。因此，应当参考所附权利要求以及可以赋予这些权利要求的等同物的全部范围，来确定本文所述主题的范围。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”可以用作相应术语“包括”和“其中”的简明英语等效词。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等可以仅用作标签，并不意在对其对象施加数字要求。另外，以下权利要求的未明确以装置加功能形式书写的任何限制都不应基于35U.S.C.§112(f)进行解释，明确使用词组“用于……的装置”后接功能说明的权利要求限制调用35U.S.C.§112。

该书面描述使用示例来公开本文阐述的主题的若干实施例，包括最佳实施方式，并且还使本领域普通技术人员能够实践所公开的主题的实施例，包括制造和使用设备或系统以及执行方法。本文所述主题的专利范围可以由权利要求书限定，并且可以包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则可以认为这样的其他示例在权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种混合结构,包括主体，所述主体从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸，并具有面向内的表面和相对的面向外的表面，所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头，

所述主体具有一个或多个燃料-气体混合物管道，所述一个或多个燃料-气体混合物管道穿过所述主体延伸到至少部分地由所述面向内的表面界定的中央容积，

所述主体包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个上部通道，所述一个或多个上部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近所述喷射器侧设置，

所述主体包括从所述中央容积延伸穿过所述主体的一个或多个下部通道，所述一个或多个下部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近所述活塞侧设置，

所述中央容积被构造成接收一股或多股燃料流，并从所述一个或多个上部通道和所述一个或多个下部通道接收一股或多股气体流，所述一个或多个上部通道和所述一个或多个下部通道被构造成向所述中央容积提供基本相近的量的气体流。

2.根据权利要求1所述的混合结构，其中：

从所述中央容积延伸穿过所述主体的所述一个或多个燃料-气体混合物管道包括围绕所述主体的圆周设置的一系列管道，每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，

所述一个或多个上部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置，

所述一个或多个下部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列下部通道，每个下部通道具有相应的下部开口，所述下部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置。

3.根据权利要求2所述的混合结构，其中，所述上部开口和所述下部开口沿着由所述轴线限定的方向彼此对齐。

4.根据权利要求2所述的混合结构，其中，所述主体包括共同数量的上部通道和下部通道，所述上部开口和所述下部开口限定基本相似的相应的上部横截面积和下部横截面积。

5.根据权利要求4所述的混合结构，其中，所述上部开口限定上部开口形状，所述下部开口限定下部开口形状，所述上部开口形状和所述下部开口形状基本相似。

6.根据权利要求5所述的混合结构，其中，所述上部开口形状和所述下部开口形状均限定为月牙形。

7.根据权利要求1所述的混合结构，其中：

从所述中央容积延伸穿过所述主体的所述一个或多个燃料-气体混合物管道包括围绕所述主体的圆周设置的一系列管道，每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，

所述一个或多个上部通道包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置，

所述一个或多个下部通道包括穿过所述活塞侧延伸到所述中央容积的单个下部开口。

8.根据权利要求7所述的混合结构，其中，所述单个下部开口的横截面大致为圆形，并且所述单个下部开口以所述轴线为中心。

9.根据权利要求7所述的混合结构，其中，所述上部开口限定上部开口形状，所述上部开口形状限定为月牙形。

10.根据权利要求1所述的混合结构，其中，所述一个或多个燃料-气体混合物管道各自具有大致圆形的横截面，所述横截面从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，并具有大于2毫米的直径。

11.根据权利要求10所述的混合结构，其中，所述直径为2.8毫米或更小。

12.根据权利要求10所述的混合结构，其中，每个燃料-气体混合物管道具有大约15毫米的长度。

13.根据权利要求1所述的混合结构，其中，所述一个或多个上部通道之一与所述一个或多个燃料-气体混合物管道之一之间的最小距离在大约1.75毫米和2.25毫米之间。

14.一种混合结构,包括主体，所述主体从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸，并具有面向内的表面和相对的面向外的表面，所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头，

所述主体具有一系列燃料-气体混合物管道，所述燃料-气体混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述中央容积延伸穿过所述主体，每个管道从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，

所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置，所述上部通道比所述燃料-气体混合物管道更靠近所述喷射器侧设置，

所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列下部通道，每个下部通道具有相应的下部开口，所述下部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置，所述下部通道比所述燃料-气体混合物管道更靠近所述活塞侧设置，

所述中央容积被构造成接收一股或多股燃料流，并从所述上部通道和所述下部通道接收一股或多股气体流。

15.根据权利要求14所述的混合结构，其中，所述上部开口和所述下部开口沿着由所述轴线限定的方向彼此对齐。

16.根据权利要求14所述的混合结构，其中，所述主体包括共同数量的上部通道和下部通道，所述上部开口和所述下部开口限定基本相似的相应的上部横截面积和下部横截面积。

17.根据权利要求14所述的混合结构，其中，所述上部开口限定上部开口形状，所述下部开口限定下部开口形状，所述上部开口形状和所述下部开口形状基本相似。

18.根据权利要求17所述的混合结构，其中，所述上部开口形状和所述下部开口形状均限定为月牙形。

19.根据权利要求14所述的混合结构，其中，所述燃料-气体混合物管道各自具有大致圆形的横截面，所述横截面具有大于2毫米的直径。

20.根据权利要求19所述的混合结构，其中，所述直径为2.8毫米或更小。

21.根据权利要求14所述的混合结构，其中，每个燃料-气体混合物管道具有大约15毫米的长度。

22.一种混合结构,包括主体，所述主体从喷射器侧朝向相对的活塞侧延伸，并具有面向内的表面和相对的面向外的表面，所述主体的喷射器侧被构造成面对发动机汽缸的燃料喷射器，而所述主体的活塞侧被构造成面对发动机汽缸的活塞头，

所述主体具有一系列燃料-气体混合物管道，所述燃料-气体混合物管道围绕所述主体的圆周设置并从所述面向外的表面延伸到所述中央容积，

所述主体包括从所述面向外的表面延伸到所述中央容积的一系列上部通道，每个上部通道具有相应的上部开口，所述上部开口沿着所述主体的圆周与所述管道交替地布置，靠近所述中央容积处，所述一个或多个上部通道比所述一个或多个燃料-气体混合物管道更靠近所述喷射器侧设置，

所述主体包括单个下部通道，所述下部通道包括开口，所述开口穿过所述活塞侧延伸到所述中央容积，

所述中央容积被构造成从所述燃料喷射器接收一股或多股燃料流，并从所述上部通道和所述下部通道接收一股或多股气体流，其中，所述上部通道的组合以及所述下部通道被构造成向所述中央容积提供相对于彼此基本相近的量的流。

23.根据权利要求22所述的混合结构，其中，所述单个下部开口的横截面大致为圆形，并且所述单个下部开口以所述轴线为中心。

24.根据权利要求22所述的混合结构，其中，所述上部开口限定上部开口形状，所述上部开口形状限定为月牙形。

25.根据权利要求22所述的混合结构，其中，所述上部通道之一与所述燃料-气体混合物管道之一之间的最小距离在大约1.75毫米和2.25毫米之间。

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