JP6320509B2 - 対向ピストン機関の燃焼室構造を画定するピストンクラウンボウル - Google Patents
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Description
本出願は、2011年4月18日に提出された米国特許出願第13/066,589号の部分継続出願であり、2010年4月27日に提出された米国仮出願第61/343,308号、2010年5月18日に提出された米国仮出願第61/395,845号、2010年8月16日に提出された米国仮出願第61/401,598号の優先権を主張する。
本出願は、2011年8月15日に提出され、2012年3月29日にUS2012/0073541として公開された米国特許出願第13/136,954号と2011年8月15日に提出され、2012年3月29日にUS20120073526として公開された米国特許出願第13/136,955号とに関連する材料を含む。
分野は内燃機関用の燃焼室である。特に、分野は対向ピストン機関の構造を含み、燃焼室がポート式シリンダのボア内に対向して配置されるピストンのクラウンボウル間に画定される。
図1によると、従来技術の対向ピストン機関は、ボア12付きの少なくとも1つのシリンダ10と、内部に機械加工または形成された長手方向に変位された(longitudinally-displaced)吸気ポート14および排気ポート16とを含む。いくつかの態様では、シリンダ10の構造はボアを画定するシリンダライナ(またはスリーブ)を含む。燃料インジェクタ17は、シリンダの側面を通じて開放されるインジェクタポート(インジェクタが配置されるポート)に固定される。閉鎖端領域(「クラウン」)20c、22cを有する2つのピストン20、22は、相互に対面するクラウンの端面20e、22eがボア内に配置される。便宜上、ピストン20は吸気ポート14に近接するために「吸気」ピストンと称する。同様に、ピストン22は排気ポート16に近接するために「排気」ピストンと称する。
略細長楕円体形としてのみ特定される対向ピストン機関の燃焼室構造は、機関の設計柔軟性を高め、対向ピストン機関性能の具体的な目的および要件を達成するために個別にまたは共同で変更することのできる「一般的形状」の特徴や寸法を考慮に入れていないことは自明である。したがって、対向ピストン機関構造の分野では、系統的な容積モデルを用いて、燃焼室素子の特徴および寸法の関係によって燃焼室構造を画定する必要がある。
端面にボウルを有する2つの対向ピストンのクラウン間で形成される燃焼室の3次元形状は、楕円体形またはフットボール形状として既に説明されている。本明細書では、燃焼室の3次元形状は、燃焼室の主容積を定義する形状パラメータを含む2次元断面の観点で説明する。燃焼室の主容積は、ピストンを含むシリンダの軸に最も近い中央領域を含む。いくつかの態様では、中央領域の一部が略球状である。2次元断面は、燃焼室の接線方向に向くスキッシュ流によりタンブルを生成させる3次元燃焼室形状を画定する。その他の平行断面は、隆起部高さがゼロに近づき、タイミングエッジとスキッシュ領域が融合して水平スキッシュ領域を形成する近インジェクタ領域を除いては同様の形状を有する。望ましくは、燃焼室の形状および次元パラメータを燃料噴射軸に沿った距離の関数として特定することによって、フル3次元ピストン端面を構築することができる。
Claims (6)
- クラウンを有するピストン(80)であって、対向するピストンの前記クラウン(80)で燃焼室(100)を画定し、前記クラウンがピストンの前記縦軸を中心とする縁部(84)と、前記縁部に形成された一対の整列した切欠き(94,94)を有する、ピストンであって、
前記縁部内のボウル(86)であって、前記ピストンの前記縦軸(87)に直交し前記縁部に接触する面から前記ピストンの内部に向かって内側に湾曲する第1の部分(90)と、前記面を通って前記ピストンの内部から外側に湾曲する第2の部分(92)とを備えた凹面(88)を画定するボウルと、
前記縁部内で、前記面から外側に湾曲し前記凹面の前記第2の部分(92)と合流して隆起部(96)を形成する凸面(95)と、
を備え、
前記隆起部(96)の高さ(H)は、前記燃焼室の長軸(Y)の中間点の最大値から前記縁部(84)に向かって前記長軸に沿った方向で減少しており、前記中間点は前記燃焼室の長軸(Y)が前記ピストンのシリンダの前記縦軸と交差する位置であり、
前記燃焼室の主容積は、前記シリンダの中心からの距離の減少関数として変化する半径(R)を有しており、ここで前記シリンダの中心とは前記長軸(Y)の前記中間点であり、且つ前記長軸(Y)の前記中間点がY=0であり、さらに、前記半径(R)が前記燃焼室の長軸(Y)と直交する断面のそれぞれに対する値を有しており、前記半径(R)の値は、前記燃焼室の長軸(Y)から前記ボウル(86)の表面までで測定され、
前記燃焼室の前記半径(R)が前記Y=0での最大値から、第1の比率で減少していることで、前記燃焼室の主容積は、切欠き(94,94)間の中心を中心とした略球状空間である中央領域(104)に集中し、次いで、前記燃焼室の前記半径(R)が、前記長軸(Y)に沿って切欠き(94,94)に向かって先細となる、中央領域(104)の両側に位置する空間を形成するように、より低い第2の比率で減少していることを特徴とするピストン。 - 整列した切欠き(94、94)が前記燃焼室の前記長軸上の各自の位置で前記縁部に設けられる請求項1のピストン。
- 前記隆起部(96)が半径RLの円形構造を有する請求項2のピストン。
- 前記隆起部が半径RLの円形構造を有する請求項1のピストン。
- 前記縁部(84)から前記縦軸(87)に向かって延在する周縁領域(85)をさらに含む請求項2のピストン。
- 前記周縁領域が、前記切欠きの位置する場所を除いて略環状である請求項5のピストン。
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