CN115217616A - 用于可调预燃室的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于可调预燃室的系统和方法”。在一个示例中，预燃室包括可移动元件，所述可移动元件被配置为响应于状况而调整预燃室的孔口开口面积。

Description

用于可调预燃室的系统和方法
技术领域
本说明书总体上涉及用于响应于状况而调整预燃室的孔口开口大小的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可以在气缸内燃烧空气-燃料混合物以产生扭矩，所述扭矩可以用于推进车辆。在一些此类发动机中，点火源可以用于在压缩冲程期间点燃每个气缸内的空气-燃料混合物。例如，在火花点火发动机中，每个气缸可以包括用于直接点燃气缸内的空气-燃料混合物的火花塞。在其他示例中，气缸内的空气-燃料混合物可以被来自预燃烧室(在本文中称为预燃室)的热气体和火焰射流点燃。
被动预燃室可以是位于气缸的余隙容积中的壁围腔室，并且可以包括火花塞。在发动机操作期间，将空气-燃料混合物引入气缸中，并且在气缸的压缩冲程期间将空气-燃料混合物的一部分经由被动预燃室与气缸之间的压力差引入被动预燃室中。当请求点火时，致动预燃室中的火花塞，从而点燃预燃室中的空气-燃料混合物的一部分。在点燃预燃室中的空气-燃料混合物的一部分之后，火焰和热气体射流可以离开预燃室并经由预燃室壁中的一个或多个孔进入气缸。这些射流点燃气缸中的空气-燃料混合物以产生扭矩。
在一些发动机工况期间，预燃室点火可以提供优于传统的火花点火发动机的性能和效率益处。例如，与传统的火花点火发动机的类似气缸相比，具有预燃室点火的气缸可以在更稀的情况下(例如，较多排气再循环或较稀空燃比)操作，这可以导致燃料消耗和排放较少。在其他示例中，具有预燃室点火的气缸可产生比由火花塞点火的气缸更多的动力，这是由于气缸中燃烧率增大，这可以减少发生爆震燃烧的时间量，由此允许点火正时进一步朝向最大制动扭矩(MBT)提前。
在预燃室的一些示例中，串联间隙点火器可以布置在其中。串联间隙点火器可以包括在第一体积中的第一火花间隙和在第二体积中的第二火花间隙。预燃室外部的第二火花间隙可以在宽范围的条件下提供点火。
发明内容
然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，没有串联间隙点火器的被动预燃室可能无法在整个发动机工况范围内提供可靠点火。因此，具有被动预燃室的发动机可能需要第二火花塞，这增加了成本并减少了可用于气门、燃料喷射器、冷却通道等的空间。作为另一个示例，串联间隙点火器的电极可能在一些发动机状况期间升温。先前示例的电极在较高的功率发动机状况期间可能无法充分消散热量，从而导致热点。热点可能导致不期望的提前点火，这可能降低发动机功率输出和燃烧稳定性。热点的重复出现可能会缩短火花塞的剩余使用寿命。此外，预燃室中的串联间隙点火器的封装大小可能大于具有仅包括单个火花间隙的点火装置的预燃室。
在一个示例中，上述问题可以通过一种系统来解决，所述系统包括：预燃室，所述预燃室包括多个第一开口和多个第二开口；以及多个百叶窗，所述多个百叶窗被配置为调整仅所述多个第二开口的开口面积。通过这种方式，可以在多个发动机状况下增强燃烧状况。
作为一个示例，响应于发动机负荷而调整多个百叶窗或其他可移动元件。多个百叶窗可以响应于低发动机负荷而调整到第二位置以增加预燃室的孔口开口面积并且响应于高发动机负荷而调整到第一位置以减小孔口开口面积。多个百叶窗还可以被配置为致动到第一位置与第二位置之间的位置，以进一步提供对燃烧状况的更大控制。通过这样做，燃料经济性可以提高并且预燃室的点火装置的寿命也可以延长。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了车辆的发动机系统中的气缸配置的示意图。
图2A示意性地示出了可调预燃室盖处于第一位置的第一预燃室系统的详细视图。
图2B示意性地示出了可调预燃室盖处于第二位置的第一预燃室系统的详细视图。
图3A示意性地示出了百叶窗处于第一位置的第二预燃室系统的详细视图。
图3B示意性地示出了百叶窗处于第二位置的第二预燃室系统的详细视图。
图4A示意性地示出了旋转气缸的窗口处于第一位置的第三预燃室系统的详细视图。
图4B示意性地示出了旋转气缸的窗口处于第二位置的第三预燃室系统的详细视图。
图4C示意性地示出了旋转气缸处于第一位置的第三预燃室系统的半透明视图。
图5A示意性地示出了提升阀处于第一位置的第四预燃室系统的详细视图。
图5B示意性地示出了提升阀处于第二位置的第四预燃室系统的详细视图。
图6A示意性地示出了百叶窗处于第一位置的第五预燃室系统的详细视图。
图6B示意性地示出了百叶窗处于第二位置的第五预燃室系统的详细视图。
图7A示出了具有上部开口和下部开口的示例性预燃室。
图7B示出了具有竖直狭缝开口的示例性预燃室。
图7C示出了水平开口连接到竖直开口的示例性预燃室。
图7D示出了具有三角形开口的示例性预燃室。
图7E示出了具有水平狭缝开口的示例性预燃室。
图7F示出了具有圆形开口的示例性预燃室。
图8示出了用于操作可调预燃室的方法。
图9示出了示出基于发动机负荷调整预燃室的可调部分的图形。
具体实施方式
以下描述涉及用于预燃室的系统和方法。在一个示例中，预燃室位于混合动力车辆的发动机的主燃烧室中，如图1所示。预燃室可以是可调预燃室，其中预燃室的一个或多个部分可以被致动以调整其开口的孔口大小。通过这样做，可以在更宽范围的发动机工况下维持主燃烧室的可靠点火，而无需第二火花塞并且没有串联间隙点火器出现热点的风险。预燃室的各种实施例在图2A至图7F中示出。图8示出了用于响应于发动机负荷而调整预燃室的孔口大小的方法。图9示出了与发动机负荷相关的孔口大小的图示。
现在参考附图，图1示出了可以包括在车辆5中的内燃发动机10的单个气缸130的局部视图。内燃发动机10可以是多缸发动机。气缸(例如，燃烧室)130包括冷却剂套筒114和气缸壁132，活塞136定位在所述气缸壁中并连接到曲轴140。气缸130被示出为经由进气门4与进气道22和进气歧管44连通并且经由排气门8与排气道86和排气歧管48连通。包括节流板64的节气门62可设在进气歧管44上游的进气通道中，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流率和/或压力。
在所描绘的视图中，进气门4和排气门8位于气缸130的上部区域处，并且可以联接到气缸盖18。可以由控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应的凸轮致动系统来控制进气门4和排气门8。凸轮致动系统可以利用可变排量发动机(VDE)系统、凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者来改变气门操作。在所示的示例中，进气门4由进气凸轮151控制，并且排气门8由排气凸轮153控制。分别根据设置的进气门和排气门正时，可以经由进气门正时致动器101来致动进气凸轮151，并且可以经由排气门正时致动器103来致动排气凸轮153。在一些示例中，可以分别经由进气门正时致动器101和排气门正时致动器103来停用进气门和排气门。进气凸轮151和排气凸轮153的位置可以分别由凸轮轴位置传感器155和157确定。
在一些示例中，进气门和/或排气门可通过电动气门致动来控制。例如，气缸130可选地可包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在另外的其他示例中，可由共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统来控制进气门和排气门。各种气门控制系统可以用于改变进气门4和排气门8的正时、打开持续时间和升程。
除了气缸130之外，排气通道135还可以从发动机10的其他气缸接收排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气通道135。例如，排气传感器128可以从用于提供排气空燃比(AFR)的指示的各种合适的传感器中选择，例如，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或者它们的组合。
外部排气再循环(EGR)可经由高压EGR系统83提供给发动机，从而经由EGR通道81将排气从排气通道135中的较高压力区输送到在节气门62下游的进气歧管44的较低压力区。可以通过控制器12经由EGR阀80改变提供给进气歧管44的EGR量。例如，控制器12可被配置为致动和调整EGR阀80的位置以调整流过EGR通道81的排气量。EGR阀80可以在其中通过EGR通道81的排气流动被阻挡的完全关闭位置和其中通过EGR通道的排气流动被允许的完全打开位置之间进行调整。作为一个示例，EGR阀80可以在完全关闭位置与完全打开位置之间连续地变化。因而，控制器可以增大EGR阀80的打开程度以增加提供给进气歧管44的EGR量，以及减小EGR阀80的打开程度以减少提供给进气歧管44的EGR量。作为一个示例，EGR阀80可以是电子致动的电磁阀。在其他示例中，EGR阀80可以由内置的步进马达定位，所述步进马达可以由控制器12致动以通过一系列离散步长(例如，52步)调整EGR阀80的位置，或者EGR阀80可以是另一种类型的流量控制阀。此外，EGR可以经由穿过EGR通道81内的EGR冷却器85来冷却。例如，EGR冷却器85可以将来自EGR气体的热量排出到发动机冷却剂。
在一些状况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。此外，可能需要EGR以获得期望的发动机稀释，由此提高燃料效率和排放品质，诸如氮氧化合物的排放。作为一个示例，可以在低到中等发动机负荷下请求EGR。因此，可能期望测量或估计EGR质量流量。EGR传感器可以布置在EGR通道81内，并且可以提供例如排气的质量流量、压力和温度中的一者或多者的指示。另外，在排放控制装置178达到其起燃温度之后，可能需要EGR。所请求的EGR量可以基于发动机工况，所述发动机工况包括发动机负荷、发动机转速、发动机温度等。例如，控制器12可以参考查找表，所述查找表以发动机转速和负荷作为输入并输出与输入的发动机转速-负荷相对应的期望的EGR量。在另一示例中，控制器12可通过直接考虑诸如发动机负荷、发动机转速、发动机温度等的参数的逻辑规则来确定期望的EGR量(例如，期望的EGR流率)。在其他示例中，控制器12可依赖于一种模型，所述模型使发动机负荷的变化与稀释要求的变化相关并进一步使稀释要求的变化与请求的EGR量的变化相关。例如，在发动机负荷从低负荷增加到中等负荷时，所请求的EGR量可能会增加，然后在发动机负荷从中等负荷增加到高负荷时，所请求的EGR量可能会减少。控制器12还可通过考虑针对期望的稀释率的最佳燃料经济性映射来确定所请求的EGR量。在确定所请求的EGR量之后，控制器12可以参考查找表，所述查找表以所请求的EGR量作为输入并以与要施加到EGR阀的打开程度相对应(例如，如发送到步进马达或其他阀致动装置)的信号作为输出。
气缸130可以具有一定压缩比，所述压缩比是在活塞136处于下止点与上止点时的容积的比率。常规地，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时可能会出现这种情况。如果使用直接喷射，则由于直接喷射对发动机爆震的影响，压缩比也可能会增大。如果预燃室点火由于更快的燃烧而增加抗爆震性能，则压缩比也可以增加。
作为非限制性示例，气缸130被示出为包括燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出为直接联接到气缸130以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向气缸中直接喷射燃料。通过这种方式，燃料喷射器66提供被认为是将燃料直接喷射(在下文中也被称为“DI”)到气缸130中的燃料喷射。在另一个示例中，燃料喷射器66可以是将燃料提供到在气缸130上游的进气道中的进气道喷射器。此外，虽然图1示出了燃料经由单个喷射器喷射到气缸，但是发动机可以替代地通过经由多个喷射器(诸如一个直接喷射器和一个进气道喷射器)喷射燃料来操作。例如，进气道喷射器和直接喷射器两者都可以包括在称为进气道燃料和直接喷射(PFDI)的配置中。在这种配置中，控制器12可以改变来自每个喷射器的相对喷射量。
可以从包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统180将燃料输送到燃料喷射器66。替代地，可以通过单级燃料泵在较低压力下输送燃料。此外，尽管未示出，但是燃料箱可以包括向控制器12提供信号的压力传感器。燃料系统180中的燃料箱可保持具有不同燃料品质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物和/或它们的组合等。具有不同的汽化热的燃料的一个示例包括作为具有较低汽化热的第一燃料类型的汽油和作为具有较高汽化热的第二燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型并且使用含醇燃料共混物(诸如E85(其为约85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其为约85％的甲醇和15％的汽油))作为第二燃料类型。其他可行物质包括水、甲醇、乙醇与水的混合物、水与甲醇的混合物、醇的混合物等。通过这种方式，空气和燃料被输送到气缸130，其可产生可燃空气-燃料混合物。
在气缸的单个循环期间，燃料可由燃料喷射器66输送到气缸130。此外，从燃料喷射器66输送的燃料的分配和/或相对量可随工况而变化。此外，对于单个燃烧事件，每次循环可执行输送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或者它们的任何适当组合期间执行多次喷射。
在图1所示的示例中，气缸130包括联接到气缸盖18用于引发燃烧的预燃室点火器192。在一些示例中，预燃室点火器192可以联接到不同于气缸盖18的安装表面，诸如气缸体或气缸的其他部分。预燃室点火器192包括具有火花间隙的火花塞，并且还可以包括可调预燃室盖和内腔体，所述内腔体在本文中被称为预燃室188。预燃室188可以在多个实施例中进行配置，如图2A至图7F中所示。此外，封闭预燃室点火器192的预燃室188的壁可以包括多个开口。在一个示例中，预燃室点火器192是气缸130的唯一点火装置。因而，除了预燃室点火器192之外，发动机10中没有其他点火装置。
每个开口可以在预燃室188与气缸130之间提供流体联接，从而将预燃室188的内部流体地联接到气缸130的内部。在一个示例中，预燃室188可以包括致动器，所述致动器被配置为基于发动机10的状况来调整多个开口的开口大小。因此，在一些状况期间，气体可以在预燃室188与气缸130的内部之间流动。例如，气体(例如，空气、燃料和/或残余燃烧气体)可以流过每个开口，其方向性和速率基于跨开口(例如，预燃室188与气缸130的内部之间)的压力差。此外，每个开口都可以向气缸130喷出点火火焰(或射流)，如将关于图2A至图7F详细描述的。
点火系统88可以在选定的操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA而在预燃室点火器192中产生点火火花。信号SA的正时可以基于发动机工况和驾驶员扭矩需求来调整。例如，可以在最大制动扭矩(MBT)正时提供火花以最大化发动机功率和效率。控制器12可以将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气AFR)输入到查找表中，所述查找表可以输出用于输入的发动机工况的对应的MBT正时。在其他示例中，火花可以从MBT延迟以防止爆震的发生。在另外的其他示例中，诸如由于驾驶员需求扭矩的减小或变速器换挡事件，火花可以从MBT延迟以减小发动机扭矩，或者提供扭矩储备。当预燃室点火器192产生火花时，预燃室内的空气-燃料混合物可以燃烧，增加的燃烧压力经由预燃室壁中的多个孔口开口将火焰射流发送到气缸130中。多个开口可以被布置成使得火焰射流均匀地分布在气缸130中。火焰射流可以点燃气缸130中的空气-燃料混合物，从而引起气缸130中的燃烧。另外或替代地，可以调整多个预燃室开口的大小，使得在更宽范围的发动机工况下可靠地发生火焰射流。另外或替代地，可以调整多个预燃室开口的大小，使得在一些状况下，预燃室点火器192内部的燃烧可以传播到气缸130内的空气-燃料混合物中而不产生火焰射流。
发动机10可以至少部分地由控制器12以及来自车辆操作员113的经由加速踏板116和加速踏板位置传感器118以及经由制动踏板117和制动踏板位置传感器119实现的输入控制。加速踏板位置传感器118可以向控制器12发送与加速踏板116的位置相对应的踏板位置信号(PP)，并且制动踏板位置传感器119可以向控制器12发送与制动踏板117的位置相对应的制动踏板位置(BPP)信号。控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在该特定示例中被示出为只读存储器106的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。存储介质只读存储器106可以被编程有计算机可读数据，所述计算机可读数据表示可由微处理器单元102执行以用于执行本文中所述的方法和程序以及预期但未具体地列出的其他变体的指令。
控制器12除了先前讨论的那些信号之外还可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自质量空气流量传感器46的进气质量空气流量(MAF)的测量结果；来自联接到冷却剂套筒114的ECT传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自排气传感器128的信号UEGO，所述信号UEGO可以由控制器12使用来确定排气的AFR；来自联接到排气通道135的温度传感器158的排气温度信号(EGT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自联接到节气门62的节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自联接到进气歧管44的歧管绝对压力(MAP)传感器122的MAP信号。可以由控制器12根据信号PIP产生发动机转速信号RPM。可以使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP来提供对进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自上文提及的传感器中的一个或多个的输入，控制器12可以调整一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66、节气门62、预燃室点火器192、进气门/排气门和凸轮等。控制器可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且基于被编程在控制器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码，响应于处理后的输入数据而触发所述致动器，其示例关于图8进行了描述。
在一些示例中，车辆5可以为具有可用于一个或多个车轮160的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆。在图1所示的示例中，车辆包括发动机10和电机161。电机161可以为马达或马达/发电机，并且因此也可以在本文中被称为电动马达。电机161从牵引电池170接收电力以将扭矩提供给车轮160。电机161还可例如在制动操作期间操作为发电机以提供电力来对电池170进行充电。
当接合一个或多个离合器166时，发动机10的曲轴140以及电机161经由变速器167连接到车轮160。在所示示例中，在曲轴140与电机161之间提供第一离合器166，并且在电机161与变速器167之间提供第二离合器166。控制器12可以将信号发送到每个离合器166的致动器以使离合器接合或脱离，以便使曲轴140与电机161以及与所述电机连接的部件连接或断开，和/或使电机161与变速器167以及与所述变速器连接的部件连接或断开。变速器167可以为齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括被配置为并联、串联或混联式混合动力车辆。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个气缸。因而，每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、一个或多个燃料喷射器、点火器等。应当理解，发动机10可以包括任何合适数量的气缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。此外，这些气缸中的每一者可以包括参考气缸130通过图1描述和描绘的各种部件中的一些或全部部件。
接下来，图2A和图2B示出了第一预燃室系统200的对称横截面视图，所述第一预燃室系统可以是图1中介绍的预燃室188的一个示例。因而，先前在图1中介绍的部件在该图和随后的图中具有相同的编号。此外，图2A和图2B基本上是相同的，不同的是预燃室盖234的位置，并且将被共同地描述。具体地，图2A示出了预燃室盖234处于第一位置205的第一预燃室系统200，其中第一预燃室系统200的内部容积203较小，而图2B示出了预燃室盖234处于第二位置215的第一预燃室系统200，其中第一预燃室系统200的内部容积203较大。图2A和图2B在本文中被一前一后地描述。
轴线系统290包括三个轴线，即，平行于水平方向的x轴、平行于竖直方向的y轴和平行于横向方向并垂直于x轴和y轴的z轴。轴线系统290仅是说明性的，并且不建议预燃室188的限制性取向。在一些示例中，另外或替代地，在不脱离本公开的范围的情况下，y轴可以平行于水平方向(例如，水平对置发动机)或与水平方向和竖直方向成角度(例如，V取向发动机)。可以沿着x轴测量预燃室188的元件的厚度。可以沿着z轴测量预燃室188的元件的宽度。可以沿着y轴测量预燃室188的元件的长度。
如图2A和图2B所示以及上面关于图1进行的详细描述，气缸130至少部分地由气缸盖18限定。此外，第一预燃室系统200包括预燃室主体202，所述预燃室主体可以形成具有中心轴线299的基本上圆柱形管。具体地，预燃室主体202可以包括外表面230和内表面231。外表面230的一些部分可以联接到气缸盖18。作为一个示例，预燃室主体202可以螺纹连接到气缸盖18中。因而，相对于其他联接方式(例如，焊接、熔合等)简化了预燃室188的维护和/或更换。此外，预燃室主体202的一部分可以从气缸盖18延伸到气缸130中。预燃室主体202、预燃室盖234和预燃室套筒235可以一起提供将预燃室188的内部容积203与气缸130分开(例如，分离)的壁。可以如图2A和图2B所示调整预燃室188的孔口开口大小。在第一预燃室系统200的示例中，独立于气缸130的容积，随着调整预燃室188的孔口开口大小，调整内部容积203的容积。
例如，中心轴线299可以垂直于活塞136的表面(图2A和图2B中仅示出了其一部分)并且平行于图1所示的气缸壁132。在一个示例中，中心轴线299对应于活塞136围绕其振荡的轴线。预燃室主体202可以直接或间接地联接到电接地。
在一个示例中，预燃室主体202包括管状形状。预燃室主体202可以在其最末端处打开，其中壁(例如，外表面230和内表面231)延伸到气缸盖空间和气缸130中。在替代实施例中，预燃室主体202可以不是管状的，而是可以包括金字塔形、球形、矩形棱柱或其端部打开的其他三维形状。
预燃室盖234可以包括沿朝向活塞136并远离预燃室点火器192的方向突出的圆顶圆盘形状。在一些示例中，另外或替代地，预燃室盖234可以是平坦的或朝向预燃室点火器192突出。预燃室盖234包括内表面236和外表面237。外表面237是预燃室盖234的最靠近活塞136的表面。当预燃室盖234处于图2A的第一(缩回)位置205时，活塞136的顶表面与外表面237之间的距离可以更大，而当预燃室盖234处于图2B的第二(延伸)位置215时，所述距离可以更小。因此，预燃室盖234在第一位置205从活塞136(并朝向气缸盖18)缩回，并且在第二位置215朝向活塞136(并远离气缸盖18)延伸。预燃室套筒235可以包括管状形状，其中中心轴线299穿过其几何中心。预燃室套筒235可以与预燃室盖234一体地制造为单件。在其他示例中，预燃室盖234和预燃室套筒235可以是经由焊接、熔合、粘合剂、螺纹连接、一个或多个互锁特征等联接在一起的单独件。在所示示例中，预燃室套筒235的上部由预燃室主体202环绕，其中预燃室套筒235的外表面的直径小于预燃室主体202的内表面231。
预燃室盖234和/或预燃室套筒235的材料可以是铸铁、不锈钢、铝、碳纤维、镁等。预燃室盖234和/或预燃室套筒235的材料可以与预燃室主体202的材料类似或不同。
预燃室套筒235可以包括靠近预燃室盖234的多个第一开口242。在本文中，多个第一开口242可互换地称为多个下部开口242。多个下部开口242可以包括多种形状，包括圆形、长圆形、三角形、矩形等。多个下部开口242可以是延伸穿过预燃室套筒235的整个厚度的圆形开口。另外或替代地，多个下部开口242可以是狭缝。例如，狭缝可以具有类似于预燃室套筒235的厚度的高度和是高度的2至5倍大的宽度(例如，垂直于中心轴线299的尺寸)。
第一预燃室系统200还包括包封在绝缘体206中的电极204。电极204可以是被定位成与中心轴线299同轴的圆柱形电极，并且绝缘体206可以是与中心轴线299同轴的中空圆柱体。此外，绝缘体206的内半径可以大约等于电极204的外半径，使得绝缘体206的内表面与电极204的外表面直接接触。绝缘体206的外径可以小于预燃室套筒235的内径，从而在绝缘体206与预燃室套筒235之间产生径向间隙。预燃室主体202与绝缘体206之间的径向间隙可以至少部分地限定中空环形腔体，内部容积203布置在所述环形腔体中，从而形成预燃室188。
此外，如图2A和图2B所示，第一预燃室系统200包括预燃室点火器192，所述预燃室点火器具有联接到预燃室主体202的内表面231的接地电极246。因而，接地电极246经由预燃室主体202联接到电接地。此外，在所示示例中，接地电极246延伸到预燃室188中并与中心电极244的水平位置重叠。接地电极246与中心电极244之间的竖直间隙形成完全位于内部容积203内的火花间隙240。当在第一位置205与第二位置215之间调整预燃室188的位置时，火花间隙240的大小可能不会增加。在所示示例中，接地电极246经由预燃室套筒235中的狭槽250延伸到预燃室188的内部容积230中。例如，狭槽250的大小可以被设计成使得预燃室套筒235和预燃室盖235能够在不接触接地电极246的情况下在第一位置205与第二位置215之间移动。此外，狭槽250可以被致动到足够的量值以使气缸气体流过其中并进入内部容积203。因此，预燃室188的内部容积203可以不经由狭槽250流体地联接到气缸130。
预燃室盖234和预燃室套筒235可以经由致动器225沿着中心轴线299在第一位置205(图2A)与第二位置215(图2B)之间移动。例如，致动器225可以沿平行于中心轴线299进出气缸130的方向调整预燃室盖234和预燃室套筒235的位置。致动器225可以是螺线管、电动马达、气动致动器、真空致动器、液压致动器等。致动器225可以直接联接到预燃室套筒235，并且由此可以直接作用在预燃室套筒235上，或者可以经由连杆、凸轮等间接地联接。在所示示例中，预燃室套筒235经由连杆227联接到致动器225，并且因此，连杆的移动可以被传递到预燃室套筒235。在第一预燃室系统200的示例中，致动器225可以在包括第一位置205和第二位置215的两个或更多个不同位置之间调整预燃室套筒235以调整孔口开口大小。在一些示例中，致动器225可以基于发动机状况(诸如发动机负荷)在第一位置205与第二位置215之间连续地改变预燃室套筒235的位置，以调整孔口开口大小。致动器225可以使预燃室套筒235在图2A和图2B中所示的取向平行于中心轴线299线性地移动(例如，滑动)。在替代实施例中，预燃室盖234可以以非线性方式移动。例如，预燃室套筒235可以在两个或更多个位置之间枢转、旋转、折叠、盘绕等，如下面更详细描述的。
在第一预燃室系统200的示例中，当预燃室188处于第一位置205时，内部容积203可以较小，而当预燃室188处于第二位置215时，所述内部容积可以更大。例如，当预燃室188处于第一位置205(其可以是预燃室188的完全缩回位置)时，内部容积203可以是最小的，而当预燃室188处于第二位置215(其可以是预燃室188的完全延伸位置)时，所述内部容积可以是最大的。因而，预燃室盖234的内表面236与接地电极246(例如，在沿着中心轴线299的位置处)之间的距离282在第一位置205(图2A)处较小(例如，最小)并且在第二位置215(图2B)较大(例如，最大)。
多个第二开口238可以布置在预燃室套筒235上。在本文中，多个第二开口238可互换地称为多个上部开口238。多个上部开口238可以在大小和形状中的一个或多个方面类似于下部开口242。多个上部开口238的形状可以与多个下部开口242类似或不同。在一个示例中，多个上部开口238的大小可以大于、小于或等于多个下部开口242的大小。在一个示例中，多个下部开口242和/或多个上部开口238的横截面流通区域可以是不均匀的，使得限制部布置在其中。限制部可以产生真空，所述真空在一些状况下可以促进气体流入或流出预燃室188的内部容积203。在一个示例中，限制部可以类似于文氏管形状。
多个上部开口238位于多个下部开口242上方，更靠近气缸盖18。多个上部开口238可以被内表面231阻挡，并且可能无法通过预燃室盖234处于第一位置205而将预燃室188的内部容积203流体地联接到气缸130。由于预燃室盖234和预燃室套筒235的致动使多个上部开口238远离气缸盖18移动离开内表面231的边界，因此多个上部开口238可以在第二位置215中暴露。
多个下部开口242和多个上部开口238中的每个开口可以在预燃室188的内部容积203与气缸130之间提供流体连接。因此，在压缩冲程期间，可能包括进气、排气再循环(EGR)、燃料和燃烧副产物中的一者或多者的混合物可以经由多个下部开口242和/或多个上部开口238(例如，由于跨多个下部开口242和多个上部开口238的压力差)从气缸130流入预燃室188中，其中所述混合物可以经由火花间隙240处的火花点燃。然后，热气体/火焰射流可以经由多个下部开口242和多个上部开口238从预燃室188流出而进入气缸130。具体地，处于第一位置205(参见图2A)的预燃室188的较小孔口开口大小可以在较高负荷下提供增强的点火。因而，第一位置205可以在较高负荷下为气缸130中的燃烧提供更稳健的点火，这可以导致增加气缸功率和燃料节省。然而，处于第一位置205的预燃室188的较小孔口开口大小可能无法在较低负荷下提供增强的燃烧特性。因此，在较低负荷期间可能期望第二位置215的预燃室188的较大的孔口开口大小，因为较大的孔口开口大小可以提供增强的点火。
此外，通过调整孔口开口大小，可以针对各种发动机状况提高进入内部容积203的流率，同时维持燃烧稳定性。例如，在较高负荷期间，更多的空气和燃料可以布置在气缸130中。因而，可以使用较小的孔口开口面积，同时仍然向预燃室188的内部容积203提供期望量的空气和燃料以产生期望的火焰喷射。在较低负荷期间，更少的空气和燃料可以布置在气缸130中。此外，可以减小预燃室点火器192上的热应力。因而，可以使用较大的孔口开口面积以向预燃室188的内部容积203提供期望量的空气和燃料。
另外，在较低负荷下，由于预燃室188的内部容积203内的残余已燃烧气体的量增加，因此由预燃室点火器192产生的火焰核心可能不稳定。如果孔口开口大小为小(例如，当预燃室盖234处于第二位置215时)，则当火焰核心通过小的孔口开口时，火焰核心可能被淬灭(例如，熄灭)。然而，随着孔口开口大小的增大(例如，当预燃室盖234处于第一位置205时)，在四冲程发动机循环的压缩冲程期间来自气缸130的增加的新鲜空气量可以进入预燃室188的内部容积203。因此，火焰核心可以在预燃室188的内部容积203内具有提高的稳定性。此外，当火焰流过孔口时，增大的孔口开口大小降低了火焰核心熄灭的可能性。在较高负荷下，由于气体压力增加和温度升高，因此火焰内核的稳定性提高。随着预燃室盖234和预燃室套筒235的材料(例如，金属)的温度升高，淬灭的可能性也降低。小孔口大小可以进一步有助于在较高负荷下产生更稳健的火焰射流，这可以促进气缸130中的燃烧。
转向图3A和图3B，它们示出了第二预燃室系统300的对称横截面视图，所述第二预燃室系统可以是图1中介绍的预燃室188的一个示例。图3A和图3B介绍了可以改变现有部分的功能并且将在下文一前一后地描述的新部分。例如，预燃室盖234和预燃室套筒235可以固定在第二预燃室系统300中。与图2A和图2B的第一预燃室系统200不同，预燃室点火器192与预燃室盖234之间的距离可以是固定的，使得预燃室188的内部容积203是固定的。
第二预燃室系统300可以包括多个百叶窗302，所述多个百叶窗被配置为调整多个上部开口238的开口大小。具体地，图3A示出了具有处于第一位置305的多个百叶窗302的第二预燃室系统300，其中多个上部开口238被多个百叶窗302密封，而图3B示出了具有处于第二位置315的多个百叶窗302的第二预燃室系统300，其中多个百叶窗302在百叶窗壳体304内并且多个上部开口238流体地联接到气缸130。在一个示例中，第一位置305包括经由多个百叶窗302气密地密封多个上部开口238的位置。
例如，多个百叶窗302可以为矩形并且具有小于预燃室套筒235的厚度的厚度。因此，多个百叶窗302可以装配在预燃室套筒235的壁内。预燃室套筒235包括外表面308和内表面306，多个百叶窗302布置在所述外表面与所述内表面之间。作为一个示例，外表面308可以是预燃室套筒235的暴露于气缸130的容积或接触预燃室主体202的内表面231的表面。内表面306可以是预燃室套筒235的暴露于预燃室188的内部容积203的表面。多个百叶窗302的长度和宽度大于多个上部开口238。因此，当多个百叶窗302处于图3A的第一位置305时，多个百叶窗302完全阻挡多个上部开口238，使得多个上部开口238可能无法将预燃室188流体地联接到气缸130。即，当多个百叶窗302处于第一位置时，多个上部开口238被密封。
多个百叶窗302可以经由致动器225沿着中心轴线299在第一位置305(图3A)与第二位置315(图3B)之间线性移动。例如，致动器225可以通过将多个百叶窗302沿平行于中心轴线299的方向滑动来调整多个百叶窗302的位置。在所示示例中，多个百叶窗302可以经由连杆227联接到致动器225，并且因此，致动器225可以通过致动连杆227来使多个百叶窗302移动。例如，连杆227可以横穿或邻近预燃室套筒235。在其他示例中，连杆227可以沿着预燃室套筒235的内表面306平行于中心轴线299行进。致动器225可以在包括第一位置305和第二位置315的两个或更多个不同位置之间调整多个百叶窗302。在一些示例中，致动器225可以在第一位置305与第二位置315之间连续地改变多个百叶窗302的位置，以在完全打开位置、完全关闭位置或其间的位置之间调整多个上部开口238的开度。在一个示例中，连杆是单个连杆，使得多个百叶窗302中的每个百叶窗被一前一后地调整。作为另一个示例，连杆可以是多个连杆中的单个连杆，使得可以单独地调整多个百叶窗302中的每个百叶窗。
当多个百叶窗302处于第二位置315(图3B)时，多个百叶窗302容纳在图3A所示的百叶窗壳体304内。百叶窗壳体304可以是预燃室套筒235内的孔(例如，切口)，其厚度小于预燃室套筒235的厚度。当多个百叶窗302至少部分地移出百叶窗壳体304并进入下部凹部303时，多个百叶窗302的表面可以阻挡多个上部开口238。多个百叶窗302可以被成形为基于第一位置305和第二位置315与百叶窗壳体304和/或下部凹部303的内表面共面接触。通过紧密地装配在百叶窗壳体304和下部凹部303内，多个百叶窗302在处于第一位置305时可以充当在气缸130与预燃室188之间流动的空气、气体、火焰等的屏障。例如，当处于第一位置205时，多个百叶窗302的一部分在百叶窗壳体304内，多个百叶窗302的一部分被暴露，并且另一部分位于下部凹部303中，如图3B所示。下部凹部303在形状上类似于百叶窗壳体304，但是长度较小，由此仅容纳多个百叶窗302中的每一者的一部分。通过这种方式，在百叶窗处于第一位置305的情况下，百叶窗壳体304和下部凹部303可以与多个百叶窗302形成紧密密封，以阻止气缸130与预燃室188之间的流体联接。
控制器12如图1所示，可以取决于发动机负荷而向致动器225发信号通知调整孔口开口大小。例如，控制器12可以参考具有发动机转速和负荷作为输入的查找表并且输出多个百叶窗302中的一者或多者的期望位置。例如，控制器12可以确定存在低发动机负荷并且可以向致动器225发信号通知将多个百叶窗302移动到第二位置315，这可以增加孔口开口大小并提高燃烧性能。替代地，控制器12可以在高负荷期间向致动器225发信号通知将多个百叶窗302移动到第一位置305，以增强燃烧性能。
现在转向图4A和图4B，示出了第三预燃室系统400的对称横截面视图，所述第三预燃室系统可以是图1中介绍的预燃室188的一个示例。图4A和图4B介绍了可以改变现有部分的功能并将在下文描述的新部分。例如，预燃室盖234可以不在第三预燃室系统400中线性移动来调整孔口开口大小。第三预燃室系统400可以包括可旋转管402，所述可旋转管被配置为通过调整位于可旋转管402上的多个开口404与多个上部开口238的对准来调整多个上部开口238的开口大小。此外，图4A和图4B基本上是相同的，不同的是可旋转管402的位置，其中图4A示出了可旋转管402处于第一位置405的第三预燃室系统400，而图4B示出了可旋转管402处于第二位置415的第三预燃室系统400。第一位置405可以包括多个上部开口238不与可旋转管402的多个开口404对准的位置，由此减小多个上部开口238的开口面积。另外或替代地，第一位置405可以包括由于与多个开口404完全不对准而可以完全密封多个上部开口238的位置。第二位置415可以包括可旋转管402上的多个开口404与多个上部开口238对准的位置，由此增加多个上部开口238的开口面积。
可旋转管402的大小可以被设计成调整多个上部开口238的开口面积。在一个示例中，开口面积对应于多个上部开口的流通区域。因此，如果开口面积减小，则多个上部开口的流通区域也减小。在一个示例中，可旋转管402可以从预燃室套筒235的在多个上部开口238上方的区域延伸到预燃室套筒235的介于多个下部开口242与多个上部开口238之间的区域。通过这种方式，可旋转管402可以不调整多个下部开口242的开口大小。在一个示例中，可能期望减小可旋转管402的大小(例如，长度和厚度)以减小预燃室188的包装大小。可旋转管402可以接触预燃室套筒235的内表面306。通过接触内表面306，可旋转管402可以与预燃室套筒235形成密封，使得空气、气体、火焰等可以不在可旋转管402的接触表面与内表面306之间。
可旋转管402可以如箭头410所描绘围绕中心轴线299旋转地移动。致动器225可以响应于来自控制器(例如，图1的控制器12)的信号而经由联接到可旋转管402的连杆227使可旋转管402旋转。在图4A和图4B中所示的示例中，从气缸的俯视图(例如，从预燃室188的顶部朝向活塞136)观察，箭头410逆时针旋转。在其他示例中，箭头410可以如从俯视图观察顺时针移动，或者可能能够顺时针和逆时针旋转(例如，枢转)。
多个开口404可以比预燃室套筒235上的多个上部开口238大(例如，在直径、长度和/或宽度上更大)，并且可以是正方形、矩形或圆形孔口。在第一位置405(图4A)中，多个开口404和多个上部开口238未对准。当多个开口404和多个上部开口238未对准时(其另外的示例在图4C中示出)，可旋转管402阻挡多个上部开口238，使得多个上部开口238不会将气缸130流体地联接到预燃室188。在第二位置415(图4B)中，多个开口404和多个上部开口238彼此对准。当多个开口404和多个上部开口238对准时，在预燃室188与气缸130之间形成开口，从而将预燃室188流体地联接到气缸130。另外，多个开口404和多个上部开口238可以处于对准与未对准之间的任何位置，使得在气缸130与预燃室188之间形成开口，但是开口的面积小于多个开口404和多个上部开口238完全对准时的面积。
现在继续到4C，以半透明示意图示出了第三预燃室系统400的示例。图4C还示出了在第一位置435中多个上部开口238与多个开口404之间的未对准。虚线指示在该视图中不可见的表面，而实线指示可见部分。在第一位置405中，多个开口404(在图4C中示出为虚线正方形)与多个上部开口238(示出为圆圈)不对准。尽管未示出，但是当处于第二位置415时，多个上部开口238和多个开口404可以重叠(虚线正方形上的小圆圈)。如图所示，多个开口404所沿着定位的直径可以高于多个下部开口242，使得多个开口404和可旋转管402可以不调整多个下部开口242的开口大小。
通过这种方式，图4A至图4C示出了预燃室的实施例，其中可旋转元件同心地布置在预燃室内。可旋转元件包括可以基于状况来调整预燃室的开口大小的特征。可旋转元件可以旋转以将其特征(例如，开口)与预燃室的一组开口对准以增加预燃室的开口大小，由此允许更大量的空气和燃料在其中流动。作为另一个示例，可旋转元件可以旋转以将其特征与该组开口不对准以减小预燃室的开口大小，由此减少在其中流动的空气和燃料量。在一些示例中，可旋转元件可以被调整到特征与该组开口部分地对准/不对准的位置，以进一步改变进入预燃室的空气和燃料流。
现在移至图5A和图5B，示出了第四预燃室系统500的对称横截面视图，所述第四预燃室系统可以是图1中介绍的具有内部容积203的预燃室188的一个示例。图5A和图5B介绍了可以改变现有部分的功能和/或更换现有部分并将在下文描述的新部分。例如，预燃室盖234可以固定在第四预燃室系统500中。阀502可以被配置为调整第四预燃室系统500的孔口开口大小。在一个示例中，阀502是提升阀并且可以调整预燃室盖234的开口504(在图5B中示出)。此外，图5A和图5B基本上是相同的，不同的是阀502的位置，并且将被共同地描述。具体地，图5A示出了阀502处于第一位置505的第四预燃室系统500，其中开口504被阀502密封，而图5B示出了阀502处于第二位置515的第四预燃室系统500，其中开口504流体地联接气缸130和预燃室188。在一个示例中，阀502是第四预燃室系统500的唯一可移动部分。
阀502包括杆524和头部526。杆524的形状可以为圆柱形、矩形等。杆524可以平行于预燃室套筒235和中心轴线299，并且当杆524从致动器225连接到头部526时，杆524的长度可以类似于预燃室套筒235的长度，所述头部可以在处于第一位置505时嵌入在预燃室盖234内。头部526可以具有边缘520，所述边缘相对于杆524成角度并且被配置为在处于第一位置505时与阀座共面接触。例如，边缘520可以成角度，使得边缘520与杆524成40度至45度、50度至55度或60度至65度。通过这种方式，头部526可能无法进入预燃室188的内部容积203。
另外或替代地，开口504可以包括当阀502处于第一位置505时压靠在阀502的头部526上的阀座或其他保持机构。保持机构可以包括小于头部526的直径的直径，使得头部526可以不穿过保持机构并进入预燃室188的内部容积203。头部526联接到杆524并且可以为圆形、矩形、长圆形、正方形等。在替代实施例中，头部526可以与所示方向相反地移动，使得其朝向预燃室的内部打开。
杆524可以机械地联接到致动器225(例如，连杆227可以不包括在第四预燃室系统500内)，从而允许致动器225将阀502移动到包括第一位置505、第二位置515或其间的位置的位置。在第一位置505之外，开口504可以完全打开。然而，开口504与头部526之间的距离可以对应于开口504的有效开口大小。例如，当阀502处于更关闭位置时，头部526可以比在第二位置515中更靠近开口504。因而，处于更关闭位置的头部526仍可能阻挡一定量的混合物进入内部容积203。
通过这种方式，图5A和图5B示出了包括其中一体地布置有阀的预燃室的示例性实施例。阀的位置可以从完全关闭位置调整到完全打开位置或其间的位置。在一个示例中，随着阀进一步远离阀座，预燃室的开口面积增大，其中当阀处于完全打开位置时，开口面积是最大开口面积。
现在转向图6A和图6B，示出了第五预燃室系统600的对称横截面视图，所述第五预燃室系统可以是图1中介绍的具有内部容积203的预燃室188的一个示例。在一个示例中，第五预燃室系统600与图3A和图3B的第二预燃室系统300基本上相同，不同的是第五预燃室系统600的百叶窗被布置在预燃室套筒235的外部。图6A和图6B可以介绍可以改变现有部分的功能和/或更换现有部分并将在下文描述的新部分。例如，预燃室盖234可以固定在第五预燃室系统600中。第五预燃室系统600可以包括百叶窗602，所述百叶窗可以相对于中心轴线299线性移动以调整多个上部开口238的开口大小。百叶窗602可以包括管形状。此外，图6A和图6B基本上是相同的，不同的是百叶窗602的位置，并且将被共同地描述。具体地，图6A示出了百叶窗602处于第一位置605的第五预燃室系统600，其中多个上部开口238被百叶窗602阻挡。图6B示出了百叶窗602处于第二位置615的第五预燃室系统600，其中多个上部开口238将气缸130流体地联接到内部容积203。
百叶窗602可以与内表面306齐平。因此，当百叶窗602处于第一位置605时，多个上部开口238不允许空气、气体、燃料等从气缸130流入内部容积203。百叶窗602的材料可以是铁、不锈钢、铝、碳纤维、镁等。例如，百叶窗602的厚度可以类似于预燃室套筒235的厚度，或者作为另一个示例，百叶窗602的厚度可以小于预燃室套筒235的厚度。百叶窗602的长度可以小于预燃室套筒235的长度。例如，百叶窗602的长度可以是预燃室套筒235的长度的1/2.5至1/3、1/3至1/3.5或1/3至1/4。百叶窗602的长度可以大于多个上部开口238的长度，使得百叶窗602在处于第一位置605时可以完全阻挡多个开口238。通过使百叶窗602的厚度类似于或小于预燃室套筒235的厚度并且使百叶窗602的长度小于预燃室套筒235的长度，百叶窗602可以在内部容积203内占据更少容积，从而减小预燃室188的封装大小。
当处于图6B所示的第二位置615时，百叶窗602不阻挡多个上部开口238。当处于第二位置615时，百叶窗602可以在多个上部开口238上方，使得百叶窗602的面向活塞136的表面在多个上部开口238上方，因此上部开口完全被百叶窗602解除阻挡。当被解除阻挡时，多个上部开口238将内部容积203流体地联接到气缸130。
百叶窗602可以通过致动器225在第一位置605与第二位置615之间移动。例如，致动器225可以使百叶窗602相对于中心轴线299直接向上朝致动器225移动以实现第二位置615。在其他示例中，连杆227可以在连杆227被致动器225致动之后移动百叶窗602。为了从第二位置615或第一位置605与第二位置615之间的位置实现第一位置605，致动器225可以激活连杆227以使百叶窗602朝向活塞136向下移动。
现在转向图7A至图7F，示出了预燃室套筒235上的各种示例性开口。先前在图1至图6B中介绍的部件在图7A至图7F中被相同地编号，并且将不会重新介绍。图7A至图7D的实施例与图6A和图6B的类似之处可以在于，它们具有百叶窗602。图7E和图7F的实施例与图4A和图4B的类似之处可以在于，它们包括可旋转特征。原本将被遮挡的部分经由虚线示出，而可见部分由实线标记。作为一个示例，百叶窗602在图7A至图7D中被示出为虚线，因为百叶窗602在内部容积203内。
从图7A开始，开口是与图6A和图6B中描述的实施例类似的实施例。在该示例中，多个上部开口238为圆形，其直径是预燃室套筒235的厚度的1/1.25至1/1.5、1/1.5至1/1.75或1/1.75至1/2。多个下部开口242的直径可以类似于多个上部开口238的直径。另外，在图7A的示例中示出，百叶窗602处于覆盖多个上部开口238的位置。百叶窗602可以如箭头704所指示远离和朝向预燃室盖移动。百叶窗602可以基于发动机负荷部分地阻挡、完全阻挡或不阻挡多个上部开口238。例如，对于低到中等负荷，百叶窗602可以完全露出或部分地覆盖多个上部开口238。作为另一个示例，在中等到高发动机负荷下，百叶窗602可以部分地(例如，覆盖多个上部开口238的直径的一半或更多)或完全覆盖(例如，图6A中所示的第一位置605)多个上部开口238。
现在继续到图7B，示出了具有狭缝开口702的示例性预燃室套筒235。例如，狭缝开口702的长度可以是百叶窗602的直径的1/2.5至1/3、1/3至1/3.5或1/3.5至1/4。作为另一个示例，狭缝开口702的宽度可以是狭缝开口702的长度的1/6至1/6.5、1/6.5至1/7或1/7至1/7.5。当百叶窗602移动时，狭缝开口702的开度可以变化。作为一个示例，在图7B中所示的位置中，狭缝开口702被百叶窗602阻挡一半(例如，狭缝开口702的一半长度被百叶窗阻挡)，从而减少预燃室188的内部容积203与气缸130之间的流量。百叶窗602可以取决于发动机负荷而上下移动。例如，随着发动机负荷的增加，百叶窗602可以沿着y轴向下移动，如轴线系统290上所示。当百叶窗602向下移动时，百叶窗602覆盖狭缝开口702并减少预燃室188与气缸130之间的流量。作为另一个示例，当百叶窗602的下表面(例如，最靠近预燃室盖234的表面)完全位于狭缝开口702上方时，百叶窗602可以不阻挡狭缝开口702。因此，气缸130与预燃室188的内部容积203之间的流动不受阻碍，并且可以类似于图6B所示的第二位置615起作用。在一个示例中，可以限制百叶窗602的运动，使得它可以不阻挡整个狭缝开口702。经由箭头704示出了百叶窗的移动。
现在移至图7C，示出了具有开口712的示例性预燃室套筒235。开口712可以包括T形，其中T形被限定为第一主体与第二主体以90度角相交。在本文中，开口712被称为T形开口712。T形开口712可以是水平(例如，平行于x轴)狭缝，其中竖直(例如，平行于y轴)狭缝连接到水平狭缝。可以致动百叶窗602以覆盖T形开口712中的一个或多个开口。如图所示，T形开口712可以沿着不同的直径布置，使得百叶窗602可以在到达第二组T形开口之前阻挡第一组T形开口的一部分。在一个示例中，百叶窗602可以被配置为仅阻挡第一组T形开口而不阻挡第二组T形开口。因而，第一组T形开口和第二组T形开口所沿着布置的直径可以不重叠。
现在转向图7D，示出了具有三角形开口710的示例性预燃室套筒235。三角形开口710可以是等腰三角形，其中三角形开口710的顶点向下指向预燃室盖234，并且三角形开口710的底部平行于x轴。例如，三角形开口710的长度可以是百叶窗602的直径的1/4.5至1/5或1/5至1/5.5。作为另一个示例，三角形开口710的底部的宽度可以是三角形开口710的长度的1/3至1/3.5或1/2.5至1/4。三角形开口710的宽度的大小从三角形开口710的底部到三角形开口710的顶点减小。图7D示出了百叶窗602完全解除对三角形开口710的阻挡，这可以是百叶窗602用于低负荷发动机状况的位置。百叶窗602可以部分地阻挡三角形开口710，这取决于发动机负荷。例如，发动机在低到中等负荷范围下操作可以使致动器225将百叶窗602定位在不阻挡三角形开口710的一半长度与阻挡三角形开口的一半长度之间的任何位置，其中百叶窗602随着发动机负荷的增加而越来越多地阻挡三角形开口710。中等到高发动机负荷可以使致动器225将百叶窗602定位在从三角形开口710的长度的一半到例如三角形开口710的长度的四分之三、五分之四或五分之五的任何位置。类似于图7B和图7C中所示的先前示例，百叶窗602可以不完全阻挡三角形开口710，以便不完全中断在预燃室188与气缸130之间发生的空气、气体、燃料等的流动。
继续到图7E，示出了具有水平狭缝708的示例性预燃室套筒235。当被可旋转管402解除阻挡时，水平狭缝708将预燃室188和气缸130流体地联接。例如，水平狭缝708的宽度可以是可旋转管402的直径的1/3.5至1/4或1/4至1/4.5。作为另一个示例，水平狭缝的长度可以是水平狭缝708的长度的1/6至1/7或1/7至1/8。水平狭缝可以位于预燃室套筒235上略高于预燃室盖234和预燃室套筒235连接的位置。可旋转管402上的多个开口404可以是具有较大长度但宽度与水平狭缝708类似的矩形。当多个开口404和水平狭缝708彼此对准时，如图7E所示，水平狭缝708完全被解除阻挡，并且气缸130与预燃室188的内部容积203之间的流动不受阻碍地通过水平狭缝708。可旋转管402在图7E中的位置类似于图4B中的可旋转管402的定位，并且因而，当发动机负荷为低时，可以由致动器225致动到该位置。随着发动机负荷的增加，可旋转管402可以如箭头410所指示旋转，并且越来越多地阻挡水平狭缝708，直到水平狭缝仅略微被解除阻挡为止。作为一个示例，从低到中等发动机负荷，可旋转管可以不阻挡水平狭缝708至阻挡水平狭缝的宽度的一半。作为另一个示例，从中等到高发动机负荷，可旋转管402可以阻挡水平狭缝708的宽度的一半至四分之三、五分之四或五分之五。水平狭缝可以不与多个开口404完全不对准，因为这可能不允许预燃室188点燃内部容积203和气缸130内的空气-燃料混合物。例如，从一个水平狭缝到另一个水平狭缝的宽度可以小于开口404的宽度，以允许多个开口404的一部分与水平狭缝708部分地对准。作为另一个示例，可旋转管402可以顺时针和逆时针旋转，使得当发动机负荷改变时，多个开口404可以不与水平狭缝708完全对准。
现在移至图7F，示出了具有单一组圆形开口706的预燃室套筒235的示例。例如，圆形开口706的大小和位置可以类似于图4A和图4B中所示的多个下部开口242。然而，与图4A和图4B中所示的示例不同，不存在多个上部开口238。另外，在圆形开口706的一些示例中，圆形开口706中的一些圆形开口可以具有比其他圆形开口706更大的直径。如图7E所示，可旋转管402处于使得可旋转管402上的多个开口404中的每一者完全解除对圆形开口706中的至少两个圆形开口的阻挡的位置，所述至少两个圆形开口可以被称为一组圆形开口706。图7E中所示的可旋转管402的位置与图4B中所示的第二位置415类似之处可以在于，该位置可以用于低负荷发动机操作。例如，在低到中等发动机负荷操作中，可旋转管402可以部分地至完全阻挡该组圆形开口706中的圆形开口中的一个圆形开口。作为另一个示例，对于中等到高发动机负荷，该组圆形开口706中的圆形开口中的一个圆形开口可以被完全覆盖，而其他圆形开口露出以部分地被可旋转管402覆盖。
通过这种方式，预燃室188可以包括用于调整其孔口大小的多个实施例。尽管实施例被示出为不同的实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以组合实施例中的两者或更多者。例如，预燃室188可以包括用于调整第一组开口的孔口大小的百叶窗，同时还包括用于调整另一个不同开口的孔口大小的提升阀。作为另一个示例，百叶窗可以布置在预燃室盖主体的壁中以用于调整第一组开口的孔口大小，而在预燃室盖外部的百叶窗可以被配置为调整与第一组不同的第二组开口的孔口大小。
图2A至图7F示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为直接彼此接触或直接联接，则此类元件可分别称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。作为一个示例，呈彼此共面接触搁置的部件可被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，仅在其间具有空间并且没有其他部件的彼此相隔定位的元件可被称作如此。作为又一示例，被示出为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的两侧或在彼此的左侧/右侧的元件可被称为相对于彼此如此。此外，如图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶点可被称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底点可被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的竖直轴线而言的，并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因而，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件位于其他元件的正上方。作为另一个示例，附图内描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直线的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此交叉的元件可被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，被示出为在另一元件内或被示出为在另一元件外部的元件可被称作如此。
现在转向图8，示出了用于操作发动机中的预燃室的方法800。作为一个示例，发动机可以是图1所示的车辆5内部的发动机10。作为另一个示例，预燃室可以是图1中所示的预燃室188，并且可以是图2A至图6B中描述的任何预燃室系统。预燃室的一部分可能能够移动以增大或减小多个开口的大小。用于执行方法800的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据以下描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。方法800的执行可以应用于发动机的一个或多个预燃室。
在802处，方法800包括估计和/或测量工况。工况可以包括例如发动机转速、发动机负荷、气缸AFR、排气AFR、发动机温度、进气温度、加速踏板位置、制动踏板位置、歧管真空、EGR速率、凸轮轴正时以及排气温度。所述工况可由通信地联接到控制器的一个或多个传感器来测量，或者可基于可用数据来推断。例如，控制器可以通过将节气门位置和质量空气流量(MAF)传感器读数输入到一个或多个查找表、映射图或函数中来估计发动机负荷，所述一个或多个查找表、映射图或函数可以输出发动机负荷。作为另一个示例，发动机负荷可以响应于歧管真空而确定，经由压力传感器确定，或者基于发动机转速和质量空气流量来估计。作为另一个示例，发动机温度可以由发动机冷却剂温度传感器(诸如图1的ECT传感器112)来测量。作为又一示例，加速踏板位置可以由加速踏板位置传感器(诸如图1的加速踏板位置传感器118)来测量，而制动踏板位置可以由制动踏板位置传感器(诸如图1的制动踏板位置传感器119)来测量。加速踏板位置和制动踏板位置一起可以指示期望的发动机扭矩量。
在804处，方法800包括确定是否请求点火。在一些示例中，如果为发动机加燃料，则可能请求点火。响应于发动机停机、滑行事件和/或起动/停止，可能不请求点火。燃烧循环(例如，气缸循环)可以指气缸的活塞的四冲程移动，四个冲程包括进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程。当请求点火时，经由点火装置的致动提供的火花可能在压缩冲程的上止点(TDC)附近发生。此外，点火装置可以是火花塞，所述火花塞可以点燃预燃室内的空气-燃料混合物，所述空气-燃料混合物可以将热气体和火焰射流从预燃室发送到气缸。
如果控制器在804处确定未请求点火，则方法800可以前进到806，其包括维持预燃室位置。可以不致动预燃室的可移动元件来调整其孔口开口大小。另外，可以不致动预燃室的点火装置来提供火花。
方法800可以结束。例如，可以在发动机操作期间以预定频率重复方法800，以确定在各种工况下是否期望对气缸进行预燃室点火。
返回到804，如果请求点火，则方法800可以前进到在808处确定发动机负荷是否为高。如果来自MAF传感器的反馈指示相对较高的空气流量，则发动机负荷可能是高负荷。另外或替代地，可以将MAF传感器反馈与存储在控制器的存储器上的查找表中的值进行比较，其中所述值对应于发动机的变化负荷。在一个示例中，所述值按怠速负荷、低负荷、中等负荷和高负荷分类，其中查找的输出直接提供发动机的当前负荷。所述分类可以基于各种阈值，其中小于下限阈值负荷的值被分类为低负荷或怠速负荷，而高于上限阈值负荷的值被分类为高负荷。因此，大于或等于下限阈值负荷且小于或等于上限阈值负荷的值可以被分类为中等负荷。下限阈值负荷和上限阈值负荷可以是非零正值。如果在808处发动机负荷为高，则方法800包括在810处操作处于第一位置的预燃室。例如，第一位置可以是预燃室的孔口开口大小减小的位置。在一个示例中，孔口开口大小减小到最小值，并且预燃室的一个或多个开口被完全阻挡，如图2A、图3A、图4A和图6A所示，其中多个上部开口被密封在第一位置中。另外或替代地，可以经由阀阻挡单个开口，如图5A所示。
在812处，方法800可以包括致动预燃室的一部分。致动预燃室的部分可以包括旋转、滑动或其他类型的致动。控制器可以向致动器(例如，图2A至图6B中所示的致动器225)发信号通知致动预燃室的一个或多个可移动部分。例如，致动器可以致动可调部分，使得预燃室的孔口开口大小减小。在一个示例中，这可以包括完全阻挡(例如，密封)预燃室的一个或多个开口。
在第一位置操作预燃室还可以包括在814处以期望正时致动火花塞。确定期望的火花正时(以及因此致动正时)可以包括确定何时相对于气缸的活塞的位置点燃预燃室中的空气-燃料混合物。例如，期望正时可以是在四冲程发动机循环期间活塞位置可能接近压缩冲程的上止点(TDC)的时间。在压缩冲程期间，活塞朝向TDC移动，从而使气缸中的空气-燃料混合物压缩并通过将预燃室与气缸流体地联接的开口(例如，图2A至图6B中所示的多个下部开口242)流入预燃室中。在预燃室内有空气-燃料混合物的情况下，被致动的火花塞可以在火花塞上的火花间隙处产生火花，所述火花点燃空气-燃料混合物并通过下部开口(例如，2A至图6B中所示的多个下部开口242)将火焰射流发送到气缸中。火焰射流可以快速地燃烧气缸内的其余空气-燃料混合物，从而使活塞向下推动到气缸的下止点(BDC)并因此为车辆提供动力。
方法800可以结束。例如，可以在发动机操作期间以预定频率重复方法800，以在发动机中的参数(诸如发动机负荷)可能改变时移动可调部分。
返回到方法800中的808，如果发动机负荷不为高，则方法800在816处确定发动机负荷是否为低。可以如上所述在808处确定发动机负荷。
如果发动机负荷是低负荷，则方法800继续到818，其包括在第二位置中操作预燃室。例如，在第二位置操作预燃室包括增大孔口开口大小。在一个示例中，多个开口可以完全打开，如图2B、图3B、图4B、图5B和图6B中的不同预燃室实施例所示。另外或替代地，单个开口可以被解除阻挡，如图5A所示。
在820处，方法800可以包括致动预燃室的一部分，类似于方法800中的812。例如，控制器可以向致动器发信号通知致动预燃室的一个或多个可移动部分，使得预燃室的孔口开口大小增大。在一个示例中，这可以包括完全解除对预燃室的一个或多个开口的阻挡。
在822处，方法800包括与方法800的814类似地在期望正时处致动火花塞。例如，期望的火花塞正时可以在压缩冲程期间靠近TDC附近。如果孔口开口足够大而不会在致动火花塞时使火焰射流射入气缸，则在第二位置中操作可以允许预燃室更像常规的火花塞起作用。通过这种方式，预燃室可以在较低的发动机负荷状况下使用，从而避免在车辆怠速时发生失火。
然后，方法800可以结束。例如，可以在发动机操作期间以预定频率重复方法800，以在发动机负荷增加或减小时移动可调部分，从而允许预燃室在各种不同的发动机负荷下起作用。
返回到方法800的816，如果发动机负荷不为低，则所述方法前进到824，其包括以可变位置模式操作预燃室。当发动机在中等负荷下操作时，可以选择可变位置模式。控制器可以基于发动机负荷诸如通过将发动机负荷输入到存储在存储器中的查找表、算法或映射图中来确定可调部分的位置。查找表、算法或映射图可以输出可调部分的对应位置，所述对应位置可以是第一位置与第二位置之间的任何位置。
在826处，方法800可以任选地包括调整预燃室的可移动部分。可以通过致动器将可调部分移动到由控制器在方法800中在824处确定的位置。例如，发动机负荷的期望位置可以是上述第一位置与第二位置之间的中间位置。因而，可调部分可以由致动器移动，使得附加开口一半打开或者一半被解除阻挡。在一个示例中，如果负荷更接近上限负荷阈值，则期望位置可以更接近类似于第一位置而非第二位置，使得多个上部开口打开较少。作为另一个示例，如果负荷更接近下限负荷阈值，则期望位置可以更接近类似于第二位置而非第一位置，使得多个上部开口打开较多。
另外或替代地，可以响应于发动机转速、发动机温度、排气再循环(EGR)流率、气门正时等中的一者或多者来调整孔口开口大小。作为一个示例，随着发动机转速的增加和/或随着发动机温度的升高，孔口开口大小可以减小。作为另一个示例，孔口开口大小可以随着EGR流率的增加而减小。另外或替代地，将气门正时提前可以包括减小孔口开口大小、调整进气门正时、调整排气门正时等。在一个示例中，随着进气门正时延迟，可以减小孔口开口大小。
通过这种方式，可以将开口调整到打开更多或关闭更多的位置。打开更多的位置可以更接近地类似于第二位置，其中孔口开口大小相对较大。因而，发动机负荷可能更接近下限阈值负荷而非上限阈值负荷。作为另一个示例，关闭更多的位置可以更接近地类似于第一位置，其中孔口开口大小可以相对较小。因而，发动机负荷可能更接近上限阈值负荷而非下限阈值负荷。
在828处，方法800包括与方法800的814和822类似地在期望正时处致动火花塞。例如，可以在压缩冲程的TDC附近致动火花塞以点燃预燃室内的空气-燃料混合物。在较低负荷但负荷高于较低负荷阈值的情况下，如果附加开口足够大并且可调部分略微阻挡或关闭附加开口，则这可能导致预燃室中的火花塞充当常规火花塞。在较高负荷下，火焰射流可以从附加开口和下部开口两者流出，然而，火焰射流的速度和强度可能低于在第一位置中操作预燃室时的速度和强度。
现在移至图9，示例性图形900示出了发动机负荷与预燃室(例如，图1至图7F的预燃室188)的孔口开口大小之间的关系。可调部分可以指代可调预燃室盖(例如，图2A和图2B中所示的预燃室盖234)、百叶窗(例如，图3A和图3B中所示的多个百叶窗302)、可移动管(例如，图4A和图4B中所示的可旋转管402)、提升阀(例如，图5A和图5B中所示的阀502)或管状百叶窗(例如，图6A和图6B中所示的百叶窗602)。可以移动可调部分以调整预燃室的孔口开口大小。图形900包括孔口开口大小曲线图902、上限负荷阈值904和下限负荷阈值906。
发动机负荷沿着横坐标增加，并且孔口开口大小沿着纵坐标增加。当发动机负荷小于下限负荷阈值906时，可调部分移动到完全打开位置。作为一个示例，完全打开位置可以是参考图8描述的第二位置，并且可以在图2B、图3B、图4B、图5B和图6B中的上述预燃室实施例中可见。下限负荷阈值906可以是存储在存储器中的预定值，控制器可以将所述预定值与测量的发动机负荷进行比较并相应地调整发动机操作。在开口完全无阻碍的情况下，预燃室与气缸之间的流量增加，从而允许预燃室提供期望的火焰喷射，尽管被输送到气缸的氧气和燃料较少。
当发动机负荷高于上限负荷阈值904时，发动机负荷被认为是高的，并且可调部分被调整到完全关闭位置。例如，完全关闭位置可以是参考图8描述的第一位置，并且可以在图2A、图3A、图4A、图5A和图6A中的上述预燃室实施例中可见。上限负荷阈值904可以是存储在存储器中的预定值，控制器可以将所述预定值与测量的发动机负荷进行比较并相应地调整发动机操作。在开口关闭的情况下，预燃室与气缸之间的流动减少但不会停止，因为下部开口(例如，多个下部开口242)保持被解除阻挡。因此，当在预燃室内点燃空气-燃料混合物时，从预燃室流出而进入气缸的火焰射流可能更有力，并且在较高的发动机负荷下提高气缸中的燃烧速率并提高发动机效率。
为了在中等负荷(例如，大于下限负荷阈值906且小于上限负荷阈值904的负荷)下有效地操作预燃室，可调部分的位置可以随发动机负荷成比例地变化。例如，随着负荷增加，可调部分可以移动，使得开口更加关闭，或者随着发动机负荷减小，开口更加打开。当发动机在中等负荷下操作时，预燃室可以在图8的方法800内描述的可变预燃室模式下操作。作为另一示例，可调部分可以被示为部分地阻碍图7A至图7F内的开口。
在低中负荷发动机操作下，开口可能仅被可调部分略微阻挡或关闭。因此，从气缸到预燃室的空气、气体等的流量相对于开口完全打开的低发动机负荷状况下发生的流量减少。在中等负荷发动机操作下，开口可以一半打开或者一半被解除阻挡。在一些实施例中，开口的一半可以被预燃室的可调部分阻挡和/或关闭，而另一半被其完全打开和/或解除阻挡。例如，致动器可以阻挡沿着共用直径布置的一组开口的一部分，同时允许其余部分保持完全打开。在较高的中等负荷下，调整可调部分可以相对于中等负荷和较低的中等负荷进一步关闭开口。作为另一个示例，实施例的一些可调部分可以完全关闭和/或阻挡开口，而其他可调部分维持略微打开以允许空气在预燃室与气缸之间流动。
尽管图9被示出为关于发动机负荷调整孔口开口大小，但是可以另外或替代地关于发动机转速、发动机温度、EGR流率和气门正时来调整孔口开口大小。随着发动机转速的增加、随着发动机温度的升高、随着EGR流率的增加和/或随着气门正时提前，孔口开口大小可以减小。
通过这种方式，可以响应于发动机负荷而调整预燃室的孔口开口大小。孔口开口大小可以与发动机负荷成反比，使得孔口开口大小随着发动机负荷的增加而减小，反之亦然。调整预燃室的孔口开口大小的技术效果是在比具有不可变孔口开口大小的预燃室更宽的发动机工况范围内增强燃烧条件。
一种系统的实施例包括预燃室，所述预燃室布置在气缸中，其中所述预燃室包括可移动元件，所述可移动元件被配置为调整所述预燃室的孔口开口面积。所述系统的第一示例还包括其中所述可移动元件是可旋转的。所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述可移动元件被可滑动地致动。所述系统的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述可移动元件是阀。所述系统的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述孔口开口面积等于多个第一开口和多个第二开口的开口面积之和。所述系统的第五示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个第二开口比所述第一多个开口更靠近气缸盖布置。所述发动机系统的第六示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中仅所述多个第二开口的所述开口面积是可调的。
一种发动机系统的实施例包括：气缸；预燃室，所述预燃室布置在所述气缸中；点火装置，所述点火装置布置在所述预燃室中，其中所述点火装置是所述发动机系统的唯一点火装置；以及可移动元件，所述可移动元件被配置为调整布置在所述预燃室的壁中的一个或多个开口的孔口开口面积。所述发动机系统的第一示例还包括其中所述点火装置仅包括一个火花间隙。所述发动机系统的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述点火装置包含在所述预燃室的壁内并且被配置为在所述预燃室的内部容积内提供火花。所述发动机系统的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述一个或多个开口包括多个第一开口，其中所述多个第一开口包括固定的孔口开口面积。所述发动机系统的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括至少一个第二开口，其中所述至少一个第二开口的所述孔口开口面积可经由所述可移动元件进行调整。所述发动机系统的第五示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述可移动元件是布置在所述预燃室内的阀，并且其中所述阀被配置为调整所述至少一个第二开口的所述孔口开口面积。所述发动机系统的第六示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述可移动元件包括多个百叶窗，还包括其中所述至少一个第二开口是多个第二开口中的一者，并且其中所述多个百叶窗中的每一者被配置为调整所述多个第二开口中的一者的所述孔口开口面积。所述发动机系统的第七示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述预燃室的内部容积的大小随着所述可移动元件被致动而固定。
一种系统的实施例包括：预燃室，所述预燃室布置在气缸中，所述预燃室包括多个下部开口和多个上部开口，其中所述多个下部开口被布置成比所述多个上部开口更靠近所述气缸的活塞；点火装置，所述点火装置被定位成直接向仅所述预燃室的内部容积提供火花；以及预燃室盖，所述预燃室盖将所述预燃室的所述内部容积与所述气缸分离，其中所述预燃室盖是可移动的。所述系统的第一示例还包括控制器，所述控制器具有存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器能够响应于发动机负荷而调整所述预燃室盖的位置以调整所述多个上部开口的孔口开口面积。所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述指令还使得所述控制器能够响应于所述发动机负荷是低负荷而将所述预燃室盖的所述位置调整到第一位置，其中所述第一位置包括其中所述预燃室的所述内部容积减小并且其中所述多个上部开口经由预燃室主体密封的位置。所述系统的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述指令还使得所述控制器能够响应于所述发动机负荷是高负荷而将所述预燃室盖的所述位置调整到第二位置，其中所述第二位置包括其中所述预燃室的所述内部容积增大并且其中所述多个上部开口完全暴露并在所述预燃室主体的边界之外的位置。所述系统的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述预燃室除了所述多个下部开口和所述多个上部开口之外不包括其他入口或附加出口。
一种系统的实施例包括：预燃室，所述预燃室包括多个第一开口和多个第二开口；以及多个百叶窗，所述多个百叶窗被配置为调整仅所述多个第二开口的开口面积。所述系统的第一示例还包括其中所述预燃室布置在燃烧室中，还包括点火装置，所述点火装置被定位成仅在所述预燃室的内部容积中提供火花。所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述点火装置仅包括一个火花间隙，还包括其中在所述燃烧室和所述预燃室中除了所述点火装置之外不存在其他点火源。所述系统的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个百叶窗被一前一后地致动。所述系统的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个百叶窗中的每一者被单独地致动。所述系统的第五示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个百叶窗平行于所述预燃室的中心轴线而滑动地致动。所述系统的第六示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述预燃室的内部容积在所述多个百叶窗的致动期间是固定的。所述系统的第七示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个百叶窗布置在所述预燃室的壁内。所述系统的第八示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个百叶窗被布置成与所述预燃室的内表面共面接触。
一种发动机系统的实施例包括：预燃室，所述预燃室包括经由预燃室盖和预燃室套筒的壁与燃烧室分离的内部容积；多个第一开口和多个第二开口，所述多个第一开口和多个第二开口布置在所述预燃室套筒中；以及可旋转元件，所述可旋转元件被配置为调整仅所述多个第二开口的开口面积，其中所述多个第一开口的开口面积是固定的。所述发动机系统的第一示例还包括其中所述可旋转元件包括多个开口，并且其中所述多个第二开口的所述开口面积基于所述多个第二开口与所述多个开口之间的对准。所述发动机系统的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述多个开口的形状不同于所述多个第二开口的形状。所述发动机系统的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个开口的形状与所述多个第二开口的形状相同。所述发动机系统的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述可旋转元件包括所述预燃室盖和所述预燃室套筒，其中致动器经由连杆联接到所述可旋转元件。所述发动机系统的第五示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述内部容积的大小不会随着所述可旋转元件经由致动器被致动而改变。
一种用于发动机系统的方法的实施例包括预燃室，所述预燃室布置在气缸中，所述预燃室包括多个开口和可移动元件，所述发动机系统还包括控制器，所述控制器具有存储在其非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够执行所述方法，所述方法包括响应于发动机负荷、发动机转速、发动机温度、排气再循环(EGR)流率和气门正时而调整所述多个开口的开口大小。所述方法的第一示例还包括其中所述调整包括响应于所述发动机负荷高于上限阈值负荷而将所述多个开口的所述开口大小减小到完全关闭大小，其中减小所述开口大小还包括将所述可移动元件致动到第一位置，所述第一位置被配置为至少部分地密封所述多个开口。所述方法的第二示例(任选地包括第一示例)还包括其中所述调整包括响应于所述发动机负荷小于下限阈值负荷而将所述多个开口的所述开口大小增大到完全打开大小，其中增大所述开口大小还包括将所述可移动元件致动到第二位置，所述第二位置被配置为完全打开所述多个开口。所述方法的第三示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述调整还包括响应于所述发动机负荷大于或等于所述下限阈值负荷并且小于或等于所述上限阈值负荷而将所述可移动元件致动到所述第一位置与所述第二位置之间的位置。所述方法的第四示例(任选地包括一个或多个前述示例)还包括其中所述多个开口包括圆形形状、正方形形状、三角形形状或T形形状。
应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实施。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因而，示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当理解，本文中公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性含义，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸、对置4缸和其他发动机类型。此外，除非明确地相反指出，否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性，而是仅用作标记以区分一个元件与另一个元件。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5％。
所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种系统，其包括：
预燃室，所述预燃室包括多个第一开口和多个第二开口；以及
多个百叶窗，所述多个百叶窗被配置为调整仅所述多个第二开口的开口面积。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预燃室布置在燃烧室中，所述系统还包括点火装置，所述点火装置被定位成仅在所述预燃室的内部容积中提供火花。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述点火装置仅包括一个火花间隙，所述系统还包括其中在所述燃烧室和所述预燃室中除了所述点火装置之外不存在其他点火源。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个百叶窗被一前一后地致动。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个百叶窗中的每一者被单独地致动。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个百叶窗平行于所述预燃室的中心轴线而滑动地致动。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述预燃室的内部容积在所述多个百叶窗的致动期间是固定的。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个百叶窗布置在所述预燃室的壁内。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个百叶窗被布置成与所述预燃室的内表面共面接触。
10.一种发动机系统，其包括：
预燃室，所述预燃室包括经由预燃室盖和预燃室套筒的壁与燃烧室分离的内部容积；
多个第一开口和多个第二开口，所述多个第一开口和所述多个第二开口布置在所述预燃室套筒中；以及
可旋转元件，所述可旋转元件被配置为调整仅所述多个第二开口的开口面积，其中所述多个第一开口的开口面积是固定的。
11.根据权利要求10所述的发动机系统，其中所述可旋转元件包括多个开口，并且其中所述多个第二开口的所述开口面积基于所述多个第二开口与所述多个开口之间的对准。
12.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述多个开口的形状不同于所述多个第二开口的形状。
13.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述多个开口的形状与所述多个第二开口的形状相同。
14.根据权利要求11所述的发动机系统，其中所述可旋转元件包括所述预燃室盖和所述预燃室套筒，其中致动器经由连杆联接到所述可旋转元件。
15.根据权利要求10所述的发动机系统，其中所述内部容积的大小不会随着所述可旋转元件经由致动器被致动而改变。
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