CN1966949A - 具有副燃烧室的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机，该内燃机主要包括气缸体、气缸盖、活塞、副室隔壁和火花塞。副室隔壁连接于气缸盖并伸向主室以在由副室隔壁包围的区域内形成副燃烧室。副室隔壁具有至少一个喷射孔，副燃烧室通过该孔和主燃烧室流体连通。副室隔壁的面向活塞的顶部具有比副室隔壁的其它部分较小的壁厚。

Description

具有副燃烧室的内燃机

技术领域

本发明涉及一种具有副燃烧室的内燃机。更具体地，本发明涉及一种带有用以防止发生点火提前的副燃烧室的内燃机。

背景技术

在设置有副燃烧室的传统内燃机中，存在的问题是，当燃烧室内的温度升高时很可能发生发动机爆震和不能进行有效的燃烧控制。因此，在这种传统的内燃机中，最大输出功率和燃烧效率的提高受到限制。日本公开专利公出版物2002-349265公开了一种解决上述问题的带有副燃烧室的传统内燃机的例子。更具体地说，该文献公开了具有副燃烧室的传统内燃机，用以通过提供具有凹陷部分的气缸盖以在燃烧室内建立燃烧气密度和温度的均匀分布，来防止爆震的发生并且获高输出和高效率。

鉴于上述，从这些公开内容对于本领域技术人员来说显而易见的是，存在改进带有副燃烧室的内燃机的需求。本发明致力于该领域的这个以及其它需求，从本公开内容这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

发明内容

在上面提到的参考文献所描述的传统内燃机中，限定副燃烧室的隔壁的顶部处的厚度比隔壁的基部处的厚度厚，隔壁借助于该基部连接于主燃烧室的一个壁上(气缸盖)。当以高发动机载荷的驱动持续时，伸入主燃烧室中的副燃烧室的顶部持续地暴露于高温燃烧气体。然而，对于带有上面提到的参考文献中描述的副燃烧室的传统内燃机，热量迅速地积聚在隔壁的顶部，因为具有相对大的壁厚的顶部具有相对大的热容量，阻止了新的进气和隔壁顶部之间的有效热交换。结果，因为受热和冷却不能达到平衡，隔壁顶部的温度升高。

所以，当在传统内燃机中继续高载荷驱动条件时，存在发生异常燃烧的危险，因为隔壁的特别是顶部的温度变高，并且主燃烧室内的空气-燃料混合物发生点火提前。

因此，本发明的一个目的是提供具有副燃烧室的内燃机，用以防止在高载荷驱动区域由点火提前和类似情况引起的异常燃烧。

为了实现上述目的，本发明提供了一种内燃机，主要包括气缸体、气缸盖、活塞、副室隔壁和火花塞。气缸盖设置在气缸体的上部。活塞设置在气缸体内，使得主燃烧室由气缸盖、气缸体和活塞限定。副室隔壁连接于气缸盖并且伸向主室，以在由副室隔壁包围的区域内形成副燃烧室，副室隔壁的面向活塞的至少一部分具有比副室隔壁的其它部分小的壁厚。副室隔壁具有至少一个喷射孔，副燃烧室通过该孔和主燃烧室流体连通。火花塞用以点燃副燃烧室内的空气-燃料混合物。

根据结合附图公开本发明优选实施例的下面的详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

现在参考形成原始公开内容一部分的附图：

图1是本发明第一实施例的具有副燃烧室的内燃机的局部垂直剖面视图；

图2A是沿图2C中的剖面线II-II截取的本发明第一实施例的内燃机的局部放大垂直剖面视图，显示了由副室隔壁限定的副燃烧室的形状以及从多个喷射孔喷射出的燃料火焰的形状；

图2B是本发明第一实施例的副室隔壁的底视平面图；

图2C是沿图2A的剖面线I-I截取的本发明第一实施例的副燃烧室的横向剖面视图；

图3A是本发明第二实施例的内燃机的局部放大垂直剖面视图，显示了由副室隔壁限定的副燃烧室的形状以及从多个喷射孔喷射出的燃料火焰的形状；

图3B是本发明第二实施例的副室隔壁的底视平面图；

图3C是沿图3A的剖面线III-III截取的本发明第二实施例的副燃烧室的横向剖面视图；

图4A是本发明第三实施例的内燃机的局部放大垂直剖面视图，显示了由副室隔壁限定的副燃烧室的形状以及从多个喷射孔喷射出的燃料火焰的形状；

图4B是本发明第三实施例的副室隔壁的底视平面图；

图4C是沿图4A的剖面线IV-IV截取的本发明第三实施例的副燃烧室的横向剖面视图；

图5A是本发明第四实施例的内燃机的局部放大垂直剖面视图，显示了由副室隔壁限定的副燃烧室的形状以及从多个喷射孔喷射出的燃料火焰的形状；

图5B是本发明第四实施例的副室隔壁的底视平面图；

图5C是沿图5A的剖面线V-V截取的本发明第四实施例的副燃烧室的横向剖面视图；

图6A是副室隔壁的底视平面图，显示了多个喷射孔的第一种替换配置；以及

图6B是副室隔壁的底视平面图，显示了多个喷射孔的第二种替换配置。

具体实施方式

现在将参考附图说明本发明的选择实施例。本领域技术人员从所公开的内容显而易见的是，本发明下面对实施例的描述只是用于阐述发明，而不是用于限制由所附权利要求和其等同物限定的本发明。

首先参看图1和2A-2C，图示了根据本发明第一实施例的内燃机1。图1是第一实施例内燃机1的局部垂直剖面视图。在该实施例中，内燃机1配置为例如使用汽油作为燃料的汽油机。虽然这里只图示了内燃机1的一个气缸，对本领域技术人员来说是显而易见的是，内燃机1具有多个类似结构的气缸。如图1所示，内燃机1的每个气缸基本包括进气口2、燃料喷射阀3、进气凸轮4、进气门5、主燃烧室6、活塞7、火花塞8、排气凸轮11和排气门12、排气口13。气缸盖15被固定安装到气缸体16上以限定各气缸(图1中只示出了一个气缸)，气缸盖15具有相应于每个气缸的本发明第一实施例的副燃烧室19(以下称作“副室”)。各活塞7(在图1只示出一个)往复移动地安装在气缸体16中。燃料喷射阀3(在图1只示出一个)用以将燃料喷入进气口2。进气门5和排气门12分别被进气凸轮4和排气凸轮11驱动。从排气口13排出废气。

而且，如图1所示，内燃机1的主燃烧室6(以下称作“主室”)是主燃烧发生的地方，而副室19是初始燃烧发生的地方。主室6由气缸体16、活塞7和气缸盖15限定。副室19由副室隔壁9限定。如图1所示，副室隔壁9设置成使得副室19的体积或容量小于主室6的体积或容量。火花塞8设置在副室19的上部，与气缸盖15相邻并且相对于副室19的纵向中心轴线C(图2A)基本上同轴对准。火花塞8用以点燃副室19内的空气-燃料混合物。在点燃副室19内的空气-燃料混合物时，副室19内的空气-燃料混合物的燃烧引起燃料火焰在主室6中产生。更具体地说，副室隔壁9具有多个流体连通主室6和副室19的喷射孔10。换句话说，在副室隔壁9上提供喷射孔10，使得副室19和主室6通过喷射孔10流体连通。这样，由于通过火花塞8使副室19内的空气-燃料混合物点火而发生燃料火焰，使得燃料火焰通过喷射孔10从副室19喷入主室6中。

而且，副室隔壁9具有顶部9a和基部9b。顶部9a朝向活塞7突出并且面对活塞7。如图1所示，基部9b连接到气缸盖15。本发明的第一实施例中，副室隔壁9的顶部9a比副室隔壁9的基部9b具有更小的厚度。通过形成与基部9b相比具有相对薄厚度的副室隔壁9的顶部9a，可使顶部9a的热容量相对较小。因此，顶部9a与周围区域的热交换能很容易地发生以冷却顶部9a，这样，可以消除由于点火提前等引起的异常燃烧。包括顶部9a和基部9b的副室隔壁9的结构将在稍后进行更详细地描述。

内燃机1还包括内燃机控制单元14(ECU)。内燃机控制单元14用以接收由空气流量计探测的空气流量计信号、由油门位置传感器探测的油门位置信号、由曲柄角传感器探测的曲柄角传感器信号、以及由冷却剂温度传感器探测的冷却剂温度传感器信号等(这些传感器没有在图中显示)。内燃机控制单元14整体上构作成用以控制内燃机1，并且根据各输入信号确定燃料喷射正时和燃料喷射量。而且，内燃机控制单元14用以根据计算的燃料喷射正时和燃料喷射量控制燃料喷射阀3和火花塞8的操作。

现在参考图2A到2C，对副室隔壁9的结构进行详细说明。图2A是沿图2C的剖面线II-II截取的内燃机1的局部放大垂直剖面视图，显示了由副室隔壁9限定的副室19的形状，以及从喷射孔10喷出的燃料火焰的形状。如这里所使用的，术语“燃料火焰”指的是从副室19中被喷出或者射出以引发主室6中的燃烧的火炬形热流或者燃烧火焰。更具体地说，在火花塞8点燃副室19中的空气-燃料混合物以引发燃烧之后，迅即发生火焰传播，引起燃烧火焰通过在副室隔壁9中形成的喷射孔10从副室19迅速喷射入主室6中。随即，火炬形的热流或者火焰(燃料火焰)从副室19的射出以及由该射出产生的湍流两者引发和促进主室6中的燃烧。

如图2B和2C所示，第一实施例中的副室隔壁9包括六个喷射孔10，所述六个喷射孔沿着中心与副室19的中心轴线C对齐的圆周开口，并且喷射孔10以预定的间距(60度)彼此等距间隔开。此外，各喷射孔10从副室19的中心轴线C在径向上延伸。每个喷射孔10形成副室隔壁9内的基本上圆筒形状，并且具有基本相同的长度和直径。

如上所述，副室隔壁9包括朝向主室6突出的顶部9a和与气缸盖15连接的基部9b。如图2A所示，副室隔壁9的顶部9a具有壁厚L2，该壁厚L2小于或薄于副室隔壁9的基部9b的壁厚L1(即L2＜L1)。此外，副室隔壁9设置成从基部9b到顶部9a的过渡是平滑的(即，副室隔壁9的厚度从基部9b到顶部9a逐渐减小)。

每个喷射孔10的轴向长度或者纵向长度等于形成喷射孔10处的副室隔壁9的厚度。此外，从喷射孔10喷射的燃料火焰的最远距离由喷射孔10的半径和长度之间的比值确定。所以，对副室隔壁9的厚度进行确定，使得可以获得燃料火焰的适宜的最远距离。换句话说，对副室隔壁9的形成喷射孔10的部位处的厚度进行确定，使得喷射的燃料火焰具有的最远距离相对于主室6的尺寸足够长，但燃料火焰不达到(触及)气缸体16和活塞7的边壁。

在图2A所示的例子中，在副室隔壁9的与基部9b相邻的部位处形成喷射孔10，并因此，每个喷射孔10的纵向长度大于顶部9a的壁厚L2。因此，燃料火焰的透射力变得相对较强，而且燃料火焰可以到达与气缸体16的边壁相邻的区域，而如果喷射孔形成在具有较薄壁厚L2的顶部9a上并且燃料火焰从顶部9a喷射出，则其不能充分地到达这些区域。虽然燃料火焰的最远距离相对较长，但是副室隔壁9于喷射孔10处的壁厚设置为，燃料火焰不触及气缸体16和活塞7。由于所有六个喷射孔10具有相同的长度和直径，因此从每个喷射孔10喷射出的燃料火焰的流量和最远距离都基本相同。

因此，采用具有本发明第一实施例的副室19的内燃机1，副室隔壁9的顶部9a的壁厚L2小于或薄于副室隔壁9的基部9b的壁厚L1。所以，顶部9a的热容量比基部9b相邻部分的热容量小，并因此，顶部9a与新鲜进入空气的热交换可以很容易地进行，以将顶部9a冷却到规定的平衡温度。其结果是，可以防止顶部9a的温度升高到恒定温度(规定的平衡温度)以上，并且，即使在当于高载荷区域操作持续一段较长的时间而顶部9a持续暴露于高温燃烧气体的情况下，也可以消除由于点火提前引起的异常燃烧。

此外，由于副室隔壁9的基部9b的壁厚L1大于副室隔壁9的顶部9a的壁厚L2(L1＞L2)，即使副室隔壁9的壁厚在副室隔壁9的相对宽的范围内被减薄以获得上述导热效果，也可以维持具有相对较强要求的基部9b的足够强度。

而且，由于顶部9a的热容量和基部9b的热容量不同，从顶部9a到基部9b的热传导有效地进行。因此，异常燃烧可以被进一步抑制。

并且，在第一实施例中，副室隔壁9的顶部9a和基部9b之间的过渡被平滑地设置，使得副室隔壁9的壁厚逐渐和连续地改变。副室隔壁9的这种表面形状不只仅能避免热局部集中，而且能降低副室19的S/V(面积/体积)比。所以，可以减小由于副室隔壁9夺取燃烧气的热量而导致的热损失。

如图2A所示，该实施例中副室隔壁9构作成使得喷射孔10布置在相对靠近副室隔壁9的基部9b的部位处。所以，可以从每个喷射孔10喷射具有相对高的透射力和进入主室6的长最远距离的燃料火焰。这样，燃料火焰可以达到主室6的外圆周即气缸体16的边壁的邻近区域。其结果是，可以促进位于气缸体16边壁的邻近区域中的燃料部分的燃烧，因此，总体上在主室6中实现具有高燃烧效率和减少了的未燃烧HC的排放的燃烧。

此外，在第一实施例中，副室隔壁9包括若干(六个)喷射孔10，所述喷射孔沿着具有与副室19的中心轴线C对齐的中心的圆周等距间隔开。所以，相对于副室19的中心轴线C沿圆周方向等间距间隔开的燃料火焰可以喷射到主室6中。这样，可以实现具有高燃烧效率的燃烧并且可以减少未燃烧燃料的排放。

                      第二实施例

现在参看图3A到3C，说明具有第二实施例的副燃烧室19′的内燃机1′。除了限定副室19′的副室隔壁9′的结构之外，第二实施例的内燃机1′的结构与第一实施例内燃机1的结构相同。鉴于第一和第二实施例之间的相似性，第二实施例的与第一实施例相同的部分将被给出与第一实施例的部分相同的附图标记。而且，为了简洁，第二实施例内燃机1′的除副室隔壁9′外的与第一实施例相同的部分的描述将被省略。第二实施例不同于第一实施例的部分将用一个单撇(′)标记。

图3A是沿着图3C显示的相对的一对喷射孔10B截取的带有副室隔壁9′的内燃机1′的局部垂直剖面视图。图3A分别显示了按照本发明第二实施例的由副室隔壁9′形成的副室19′的形状，以及从多个喷射孔10A和10B喷出的燃料火焰A和B的形状。图3C是沿图3A的剖面线III-III截取的副室隔壁9′的水平剖面视图。

第二实施例的副室隔壁9′包括第一组喷射孔10A和第二组喷射孔10B，所述第二组喷射孔10B布置在相对于副室19′的纵向中心轴线C与喷射孔10A径向间隔开的位置处。更具体地说，如图3B所示，第一组包括沿着中心与副室19′的纵向中心轴线C对齐的半径为r1的圆周以预定间隔(90度)等间距间隔开的四个喷射孔10A。类似地，第二组包括沿着中心与副室19′的纵向中心轴线C对齐的半径为r2的圆周以预定间隔(90度)等间距间隔开的四个喷射孔10B。为了防止从喷射孔10A和10B射出的燃料火焰A和B的喷出方向彼此成一条直线，将第一组喷射孔10A和第二组喷射孔10B布置成为如图3C所示的相邻的一对喷射孔10A和10B在圆周方向以预定间隔(45度)错移开。换句话说，通过使喷射孔10A和10B的中心轴线延伸经过副室19′的纵向中心轴线C得到的假想径向线在于垂直于副室19′的纵向中心轴线C的平面看时沿周向彼此错移开，如图3C所示。如图3B所示，喷射孔10A相对于喷射孔10B如此布置，使得喷射孔10A在喷射孔10B通向主燃烧室6的位置的径向靠内的位置通向主室6。

第一组和第二组的每一个喷射孔10A和10B具有相同的直径。然而，第一组喷射孔10A的纵向长度不同于第二组喷射孔10B的纵向长度，因为类似于第一实施例，副室隔壁9配置成其壁厚从基部9b′到顶部9a′逐渐减小。由于喷射孔10A形成在与喷射孔10B径向间隔开的部位，副室隔壁9′的形成喷射孔10A的部位具有与形成喷射孔10B的部位具有不同的壁厚。在本发明的第二实施例中，喷射孔10A的纵向长度短于喷射孔10B的纵向长度，因为喷射孔10A设置在比设置喷射孔10B的位置更靠近顶部9a′的位置处。所以，燃料火焰B以比从喷射孔10A喷射的燃料火焰A更强的透射力从喷射孔10B喷出，并因此，燃料火焰B具有更长的最远距离。更具体地说，副室隔壁9′的厚度如此确定使得喷射孔10B设置成以喷出的燃料火焰B类似于第一实施例的燃料火焰那样到达邻近气缸体16侧壁的区域。副室隔壁9′的厚度如此确定使得喷射孔10A设置成喷出具有相对弱透射力的燃料火焰A，以防止燃料火焰A到达(触及)活塞7的冠顶表面。

如图3A所示，采用第二实施例的内燃机，由于喷射孔10A设置在更靠近副室19′的顶部9a′的位置处，喷射孔10A的纵向长度相对较短。这样，从喷射孔10A喷出的燃料火焰A具有相对弱的透射力，并因此，不会撞击活塞7的冠顶表面。因此，采用这样的布置，既可以避免由于燃料火焰A撞击活塞7的冠顶表面导致的冷却损失，又可以促进主室6中心部分中的空气-燃料混合物的燃烧。

此外，由于喷射孔10A和喷射孔10B形成在副室隔壁9′的径向间隔开的具有不同壁厚的位置处，因此具有不同透射力的燃料火焰A和B可以分别从喷射孔10A和喷射孔10B喷出。所以，可以在主室6中实现预期的燃烧。

更具体地说，在第二实施例中，在副室隔壁9′的具有这样厚度的位置处设置喷射孔10A，使得燃料火焰A以相对弱的透射力从喷射孔10A喷出，以防止燃料火焰A撞击活塞7的冠顶表面。另一方面，在副室隔壁9′的具有这样厚度的位置处设置喷射孔10B，使得燃料火焰B以相对强的透射力从喷射孔10B喷出，使得燃料火焰B达到气缸体16的侧壁的邻近区域而不撞击气缸体16的侧壁。所以，可以在整个主室6内部获得空气-燃料混合物的均匀燃烧。

而且，在第二实施例中，通过将喷射孔10A的纵向距离设置为不同于喷射孔10B的纵向距离，使得从喷射孔10A喷出的燃料火焰A的最远距离不同于从喷射孔10B喷出的燃料火焰B的最远距离。所以，喷射孔10A和喷射孔10B可以采用相同的直径。这样，喷射孔10A和10B的加工(生产)得以简化，这对生产过程是有利的。

而且，四个喷射孔10A和四个喷射孔10B这样设置，使得相邻的喷射孔10A和10B在圆周方向错移开预定角度。因此，燃料火焰A和B的喷射方向可以在圆周方向以及相对于副燃烧室19′的中心轴线C的径向方向均匀地分布。所以，可以在主室6内在宽泛的三维范围内分布所喷射的燃料火焰A和B。

                       第三实施例

现在参看图4A到4C，说明具有按照第三实施例的副燃烧室19″的内燃机1″。除了限定副室19″的副室隔壁9″的结构之外，第三实施例的内燃机1″的结构与第一实施例的内燃机1的结构相同。鉴于第一、第二和第三实施例之间的相似性，第三实施例的与第一、第二实施例相同的部分将被给予与第一实施例的部分相同的附图标记。而且，为了简洁，第三实施例内燃机1″的除副室隔壁9″、与第一和第二实施例相同的部分的描述将被省略。第三实施例不同于第一和第二实施例的部分将用一个双撇(″)标记。

图4A是沿着图4C显示的相对的一对喷射孔10D截取的带有副室隔壁9″的内燃机1″的局部垂直剖面视图。图4A分别显示了按照本发明第三实施例的由副室隔壁9″形成的副室19″的形状，以及从多个喷射孔10C和10D喷出的燃料火焰C和D的形状。图4C是沿图4A的剖面线IV-IV截取的副室隔壁9″的横向剖面视图。

如图4A所示，第三实施例的副室隔壁9″包括处于顶部9a″和基部9b″之间的位置、位于面对主室6的外表面上的台阶部分9c。更具体地说，提供台阶部分9c使得顶部9a″的壁厚L3比基部9b″的壁厚L4薄(或者小)。在第三实施例中，顶部9a″和台阶部分9c之间的区域具有均匀的壁厚(壁厚L3)，而台阶部分9c和基部9b″之间的区域具有均匀的壁厚(壁厚L4)。这样，台阶部分9c在壁厚L3和壁厚L4之间形成台阶式过渡。所以，在第三实施例中，与具有相对薄壁厚(L3)的顶部9a″相邻的区域可以在副室隔壁9″的相对宽的范围内扩展。可以通过，例如在形成具有均匀壁厚L4的副室隔壁9″之后，在面对主室6的副室隔壁9″的表面上切除与顶部9a″相邻的区域，来获得顶部9a″、基部9b″和台阶部分9c的结构。

此外，第三实施例的副室隔壁9″包括第一组喷射孔10C和第二组喷射孔10D。第一组包括沿着中心与副室19″的纵向中心轴线C对齐的半径为r3的圆周以预定间隔(180度)等间距间隔开的二个喷射孔10C。第二组包括沿着中心与副室19″的纵向中心轴线C对齐的半径为r4的圆周以预定间隔(60度)等间距间隔开的六个喷射孔10D。在第三实施例中，台阶部分9c设置在第一组喷射孔10C和第二组喷射孔10D之间。所以，喷射孔10C的纵向长度与喷射孔10D的纵向长度不同，因为形成喷射孔10C的部分的壁厚L3不同于形成喷射孔10D的部分的壁厚L4。

在本发明的第三实施例中，喷射孔10C和10D布置成使得相邻的喷射孔10C和10D在圆周方向以预定间隔(30度)错移开。这样，可以防止分别从喷射孔10C和10D射出的燃料火焰C和D的喷射方向彼此叠置。每个喷射孔10C和10D具有相同的直径。而且，喷射孔10C设置成从喷射孔10C射出的燃料火焰C基本上分别指向进气口2和排气口13(图1)。

副室隔壁9″设置成，使得从邻近副室隔壁9″顶部9a″形成的喷射孔10C喷射出燃料火焰C具有相对弱的透射力，并因此，燃料火焰C不会撞击活塞7的冠顶表面触。另一方面，副室隔壁9″设置成，使得从邻近基部9b″形成的喷射孔10D喷射出燃料火焰D具有相对强的透射力，并因此，燃料火焰D可以达到气缸体16的侧壁的邻近区域。燃料火焰C和D之间的关系与第二实施例中燃料火焰A和B之间的关系类似。

因此，在本发明第三实施例中的内燃机1″中，在基部9b″和顶部9a″之间提供台阶部分9c，以将基部9b″的壁厚L4变化到顶部9a″的壁厚L3。所以，包括具有相对薄壁厚(L3)的顶部9a″的区域可以在副室隔壁9″的相对大的区域内延伸。这样，可以进一步减小副室隔壁9″的在顶部9a″区域中的热容量。

由于在面对主室6的副室隔壁9″的表面上提供台阶部分9c，包括基部9b″和顶部9a″的副室隔壁9″的生产过程可以相对的简单。换句话说，可以通过从副室隔壁9″的外侧切除副室隔壁9″的适当部分来形成顶部9a″。还有，通过在面对主室6的副室隔壁9″的表面上形成台阶部分9c，可以将副室隔壁9″的内表面(限定副室19″的表面)设置为平滑表面。所以，燃料火焰C和D可以有效地从副室19″喷出。

如图4A所示，第三实施例的副室隔壁9″包括设置在顶部9a″中的喷射孔10C。这样，从具有相对短纵向距离的喷射孔10C射出的燃料火焰C的透射力相对较弱，并因此，可以防止燃料火焰C撞击活塞7的冠顶表面。所以，既可以避免由于燃料火焰C撞击活塞7的冠顶表面导致的冷却损失，又可以促进主室6中心部分中的空气-燃料混合物的燃烧。

此外，由于第三实施例的副室隔壁9″包括设置在基部9b″中的喷射孔10D，燃料火焰D以相对强的透射力从喷射孔10D射出。所以，燃料火焰D可以达到邻近气缸体16侧壁的区域。

而且，由于喷射孔10D形成在邻近基部9b″的区域中而喷射孔10C形成在邻近顶部9a″的区域中，因此副室隔壁9″设置有贯穿从顶部9a″到基部9b″的区域的喷射孔10C和10D。所以，主室6中空气-燃料混合物作为整体的燃烧可以有效地进行。

与第二实施例相似，在第三实施例中，通过将喷射孔10C的纵向长度设置为不同于喷射孔10D的纵向长度，从喷射孔10C喷出的燃料火焰C的最远距离不同于从喷射孔10D喷出的燃料火焰D的最远距离。所以，喷射孔10C和喷射孔10D可以采用相同的直径。这样，喷射孔10C和10D的加工(生产)得以简化，这对生产过程是有利的。

而且，喷射孔10C设置成，使得燃料火焰C基本上沿朝向进气口2和排气口13的方向喷出。所以，喷射的燃料火焰C可以有效燃烧从进气口2引入到主室6中的新鲜空气。

                     第四实施例

现在参看图5A到5C，说明具有按照第四实施例的副燃烧室的内燃机1。除了限定副室19的副室隔壁9的结构外，第四实施例的内燃机1的结构与第一实施例的内燃机1的结构相同。鉴于第一至第四实施例之间的相似性，除了第四实施例的副室隔壁9外，内燃机1的与第一至第三实施例相同的部分将被给予与第一至第三实施例的部分相同的附图标记。而且，为了简洁，第四实施例与第一至第三实施例相同的部分的描述将被省略。第四实施例不同于第一至第三实施例的部分将用一个三撇()标记。

图5A是沿着图5C显示的相对的一对喷射孔10F截取的带有副室隔壁9的内燃机1的局部垂直剖面视图。图5A分别显示了按照本发明第四实施例的由副室隔壁9形成的副室19的形状，以及从多个喷射孔10E和10F喷出的燃料火焰E和F的形状。图5C是沿图5A的剖面线V-V截取的副室隔壁9的横向剖面视图。

类似于第三实施例，第四实施例的副室隔壁9包括在顶部9a和基部9b之间的台阶部分9d。而且，如第三实施例，在包括具有均匀壁厚L6的基部9b的区域和包括具有均匀壁厚L5的顶部9a的区域之间，台阶部分9d形成台阶式过渡。然而，本发明的第四实施例不同于第三实施例之处在于，第四实施例的台阶部分9d形成在面对副室19的副室隔壁9的内表面上。

而且，在第四实施例中，副室隔壁9包括第一组喷射孔10E和第二组喷射孔10F。第一组包括沿着中心与副室19的纵向中心轴线C对齐的半径为r6的圆周以预定间隔(60度)等间距间隔开的六个喷射孔10E。第二组包括沿着中心与副室19的纵向中心轴线C对齐的半径为r5的圆周以预定间隔(180度)等间距间隔开的一对喷射孔10F。

类似于第三实施例，在第四实施例中，台阶部分9d设置在第一组喷射孔10E和第二组喷射孔10F之间。所以，喷射孔10E的纵向长度与喷射孔10F的纵向长度不同，因为形成喷射孔10E的部分的壁厚L5不同于形成喷射孔10F的部分的壁厚L6。

而且，本发明的第四实施例中，喷射孔10E和10F布置成使得相邻的喷射孔10E和10F在圆周方向以预定间隔(30度)错移开。这样，可以防止分别从喷射孔10E和10F射出的燃料火焰E和F的喷射方向彼此叠置。每个喷射孔10E和10F具有相同的直径。而且，喷射孔10F设置成从喷射孔10F射出的燃料火焰F基本上分别指向进气口2和排气口13(图1)。

副室隔壁9设置成，使得从形成得与副室隔壁9的顶部9a相邻的喷射孔10E喷射出的燃料火焰E具有相对弱的透射力，这样，燃料火焰E不会撞击活塞7的冠顶表面。另一方面，副室隔壁9设置成，使得从形成得邻近基部9b相邻的喷射孔10F喷射出的燃料火焰F具有相对强的透射力，这样，燃料火焰F可以达到气缸体16侧壁的邻近区域。燃料火焰E和F之间的关系与第二实施例中燃料火焰C和D之间的关系类似。

因此，在本发明第四实施例的内燃机1中，在基部9b和顶部9a之间提供台阶部分9d，以将基部9b的壁厚L6变化到顶部9a的壁厚L5。所以，包括具有相对薄的壁厚(L5)的顶部9a的区域可以在副室隔壁9的相对大的区域内延伸。这样，可以进一步减小副室隔壁9顶部9a区域中的热容量。

还有，通过在面对副室19的副室隔壁9的内表面上形成台阶部分9d，可将面对主室6的副室隔壁9的外表面设置为平滑表面。所以，可以避免主室6中的燃烧产生的热集中，并且也可以避免主室6中的气流的扰动。

此外，通过在面对副室19的副室隔壁9的内表面上形成台阶部分9d，可以扩展副室19的体积或容量。这样，与传统的具有相同直径的副室19相比，燃料火焰E和F可以以相对强的透射力喷出。

而且，喷射孔10F设置成，使得燃料火焰F基本上分别沿朝向进气口2和排气口13的方向喷出。所以，喷出的燃料火焰F可以有效燃烧从进气口2引入到主室6中的新鲜空气。

虽然上面的第一到第四实施例中解释了几种喷射孔的布置，但是喷射孔的布置不局限于此。更具体地说，当以不同的方式布置喷射孔时，例如如图6A或图6B所示者，也可以获得本发明的效果。

更具体地说，在图6A中示出的喷射孔10G和10H的变形布置中，通过在邻近具有较大壁厚的副室隔壁109的基部形成喷射孔10G和在邻近具有较小壁厚的副室隔壁109的顶部形成喷射孔10H，喷射孔10G的纵向长度比喷射孔10H的纵向长度长。类似地，在图6B中示出的喷射孔10I和10J的变形布置中，通过在邻近具有较大壁厚的副室隔壁209的基部形成喷射孔10I和在邻近具有较小壁厚的副室隔壁209的顶部形成喷射孔10J，喷射孔10I的纵向长度设定成比喷射孔10J的纵向长度长。

因此，可以通过改变副室隔壁109或者209的壁厚而改变喷射孔10H和10G或者10I和10J的纵向长度(以及喷出的燃料火焰的透射力)。这样，在本发明中可以同时获得：具有相对强的透射力以达到邻近气缸体16侧壁的区域的燃料火焰，以及具有相对弱的透射力以避免撞击活塞7的冠顶表面的燃料火焰。因此，本发明的具有副燃烧室的内燃机在低负载区域和高负载区域都可以实现空气-燃料混合物的有效燃烧，在所述低负载区域燃料喷射量小并且火焰燃烧是有效的，在所述高负载区域燃料喷射总量大而有时引起点火提前。

在第一至第四实施例中，燃料喷射阀3设置在进气口2中以喷射燃料到进气口2中(所谓的MPI方法)。然而，当将本发明应用于燃料喷射阀设置在气缸中的燃料直接喷射式发动机中时，也可以获得本发明的效果。在这种情况下，燃料喷射阀通常设置在主燃烧室的基本上上中心部分，但是可替代低，可以将燃料喷射阀设置成与主燃烧室的周边侧壁相邻。

此外，当除了空气-燃料混合物之外还将诸如氢等改进燃料或者改进气体引入副室19以便增大燃料火焰的透射力并且提高主室内的燃烧速度时，也可以获得本发明的效果。

                       术语的总体解释

在理解本发明的范围时，这里所使用的术语“包括”和它的派生词指的是表明所述的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在的开放式术语，但是不排除其它未表述的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。前述的解释也适用于诸如词汇“包含”、“具有”和它们的派生词的具有类似含义的术语。而且，以单数形式使用的术语“部分”、“段”、“部”、“构件”或“元件”可以具有单个部分或者多个部分的双重含义。如在这里描述上述实施例所使用的，下列方向词汇“前、后、上、下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其它的类似的方向术语指的是装备本发明的车辆的那些方向。因此，用于描述本发明的这些术语应该相对于装备本发明的车辆进行解释。这里所使用的例如“基本上”、“大约”和“近似”的程度术语，意味着使最终结果不发生明显改变的所修饰术语的合理偏差量。

虽然只是以选定的实施例来阐述本发明，但是根据本公开内容对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离所附的权利要求限定的本发明范围的情况下进行各种变化和修改。例如，可以根据需求和/或需要改变各部件的尺寸、形状、位置或者方位。所显示彼此直接连接或者彼此之间接触的部件可以在其间设置中间结构。一个部件的功能可以通过两个部件来执行，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以应用在另一个实施例中。不必使全部优点同时在一个特定实施例中存在。与现有技术不同的每一特征，单独或者与其它特征的组合，应该认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这些特征体现的结构和/或功能概念。因此，本发明实施例的上述描述只是用来阐述，而不是限制由所附的权利要求及其等同物限定的本发明。

Claims (18)

1、一种内燃机，包括：

气缸体；

设置在所述气缸体上部的气缸盖；

设置在所述气缸体内的活塞，使得主燃烧室由所述气缸盖、所述气缸体和所述活塞限定；

副室隔壁，该副室隔壁连接于所述气缸盖并朝向所述主室延伸、以在由所述副室隔壁包罩的区域内形成副燃烧室，所述副室隔壁的面向所述活塞的至少一部分具有比所述副室隔壁的其它部分小的壁厚，所述副室隔壁具有至少一个喷射孔，所述副燃烧室经由所述喷射孔与所述主燃烧室流体连通；以及

用以点燃所述副燃烧室内的空气-燃料混合物的火花塞。

2、如权利要求1所述的内燃机，其中，所述副室隔壁包括伸向所述活塞的顶部，所述顶部的壁厚小于所述副室隔壁的所述顶部以外的部分的壁厚。

3、如权利要求1所述的内燃机，其中，所述副室隔壁包括连接于所述气缸盖的基部和从该基部伸向所述活塞的顶部，该顶部的壁厚小于所述基部的壁厚。

4、如权利要求3所述的内燃机，其中，所述副室隔壁设置成所述副室隔壁的壁厚从所述基部到所述顶部逐渐减小。

5、如权利要求3所述的内燃机，其中，所述副室隔壁还包括设置在所述顶部和所述基部之间的台阶部分。

6、如权利要求5所述的内燃机，其中，所述副室隔壁的所述台阶部分设置在所述副室隔壁的面对所述主燃烧室的外表面上。

7、如权利要求5所述的内燃机，其中，所述副室隔壁的所述台阶部分设置在所述副室隔壁的面对所述副燃烧室的内表面上。

8、如权利要求3所述的内燃机，其中，所述喷射孔形成在邻近所述基部的所述副室隔壁上。

9、如权利要求4所述的内燃机，其中，所述喷射孔形成在邻近所述顶部的所述副室隔壁上。

10、如权利要求5所述的内燃机，其中，所述喷射孔相对于所述台阶部分形成在所述副室隔壁的所述基部一侧。

11、如权利要求5所述的内燃机，其中，所述喷射孔相对于所述台阶部分形成在所述副室隔壁的所述顶部一侧。

12、如权利要求1所述的内燃机，其中，所述至少一个喷射孔包括分别设置在所述副室隔壁的具有不同壁厚的第一位置处和第二位置处的第一喷射孔和第二喷射孔。

13、如权利要求5所述的内燃机，其中，所述至少一个喷射孔包括第一喷射孔和第二喷射孔，各第一喷射孔相对于所述台阶部分设置在所述顶部一侧而各第二喷射孔相对于所述台阶部分设置在所述基部一侧。

14、如权利要求1所述的内燃机，其中，所述副室隔壁设置成使得所述副燃烧室形成在所述主燃烧室的上中心部，以及

所述至少一个喷射孔包括多个在所述副室隔壁上形成的喷射孔，使得所述各喷射孔在中心与所述副燃烧室的纵向轴线对齐的圆周上等距间隔开。

15、如权利要求13所述的内燃机，其中，所述副室隔壁设置成使得所述副燃烧室形成在所述主燃烧室的上中心部，以及

所述至少一个喷射孔包括在所述副室隔壁上形成的至少一个第一喷射孔和至少一个第二喷射孔，使得所述第一喷射孔设置在中心与所述副燃烧室的纵向轴线对齐的第一圆周上，而所述第二喷射孔设置在中心与所述副燃烧室的纵向轴线对齐的第二圆周上，所述第二圆周与所述第一圆周径向错移开。

16、如权利要求15所述的内燃机，其中，所述至少一个第一喷射孔包括在所述第一圆周上等距间隔开的多个第一喷射孔，以及所述至少一个第二喷射孔包括在所述第二圆周上等距间隔开的多个第二喷射孔，所述第一喷射孔在相对于所述副燃烧室的所述纵向中心轴线的圆周方向上与所述第二喷射孔错移开。

17、一种内燃机，包括：

气缸体；

设置在所述气缸体上部的气缸盖；

设置在所述气缸体内的活塞，使得主燃烧室由所述气缸盖、所述气缸体和所述活塞限定；

副室隔壁，该副室隔壁连接于所述气缸盖并伸向所述主室以在由所述副室隔壁包罩的区域内形成副燃烧室；以及

用以点燃所述副燃烧室内的空气-燃料混合物的点火部分，

所述副室隔壁具有带有多个第一喷射孔的第一部分和带有多个第二喷射孔的第二部分，当所述副燃烧室内的燃料由所述点火部分点燃时，所述多个第一喷射孔用以朝向所述活塞喷出多个第一燃料火焰，而所述多个第二喷射孔用以朝向所述气缸体喷出多个第二燃料火焰，所述副室隔壁的所述第一部分的壁厚小于所述副室隔壁的所述第二部分的壁厚。

18、一种内燃机，包括：

燃烧室装置，该燃烧室装置用于产生新鲜空气-燃料混合物的主燃烧；以及

副燃烧室装置，该副燃烧室装置用于产生所述新鲜空气-燃料混合物的初始预燃以便用火焰点燃所述主燃烧室装置中的所述新鲜空气-燃料混合物，所述副燃烧室装置的面对活塞的顶部比所述副燃烧室装置的其它部分具有更小的热容量。

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