СИСТЕМА СГОРАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ГОЛОВКА БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭТОЙ СИСТЕМЕ
COMBUSTION SYSTEM FOR ENGINE (EMBODIMENTS) AND CYLINDER BLOCK HEAD FOR USE IN THIS SYSTEM

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к системе сгорания, содержащей головку блока цилиндров и поршень.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатель внутреннего сгорания может содержать множество цилиндров, при этом каждый цилиндр указанного множества может содержать поршень, расположенный в нем. Каждый цилиндр множества цилиндров может быть покрыт головкой блока цилиндров с образованием множества камер сгорания. В одном варианте осуществления двигатель внутреннего сгорания может быть выполнен с возможностью поступления в него топлива путем непосредственного впрыска. Иными словами, во множество камер сгорания может поступать топливо (например, бензин) через множество топливных форсунок, при этом каждая топливная форсунка указанного множества расположена внутри отдельной камеры сгорания. Один или несколько впускных окон с отдельными впускными клапанами, расположенными внутри каждого впускного окна, могут быть соединены с каждой камерой сгорания для подачи горючего газа (например, воздуха) в каждую камеру сгорания. Может происходить смешивание впрыснутого топлива и воздуха и их сгорание внутри каждой камеры сгорания. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания могут покидать каждую камеру сгорания через одно или несколько выпускных окон, соединенных с каждой камерой сгорания, при этом в каждом выпускном окне расположены отдельные выпускные клапаны.
В транспортных средствах, содержащих двигатель внутреннего сгорания, выполненный с возможностью непосредственного впрыска, речь о котором идет выше, часто происходят выбросы углеводородов из-за выхода несгоревшего топлива из камер сгорания через выпускные окна. Несгоревшее топливо может включать в себя топливо, скапливающееся на поверхностях каждой камеры сгорания и/или поршня из-за расположения топливных форсунок, расположения свечи зажигания, ненадлежащего воздушно-топливного отношения и т.п.
В число попыток сокращения выбросов углеводородов из двигателя входит выполнение каждого поршня и камеры сгорания таким образом, чтобы уменьшить количество топлива, скапливающегося на поверхностях камеры сгорания и/или поршня. Один пример решения раскрыт Канда (Kanda) с соавторами в Патенте США №6,257,199. В нем раскрыт двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива и искровым зажиганием, содержащий полость, сформированную на верхней поверхности поршня. Топливная форсунка впрыскивает струю топлива в полость с последующим направлением топлива к свече зажигания посредством множества стенок, образованных полостью. Еще один пример решения раскрыт Акимото (Akimoto) с соавторами в Патенте США №5,960,767. В нем раскрыта камера сгорания двигателя с непосредственным впрыском топлива внутри цилиндра и искровым зажиганием, при этом верхняя поверхность камеры сгорания содержит поверхность на стороне впуска и поверхность на стороне выпуска. Камера сгорания дополнительно содержит поршень с полостью, сформированной в пределах верхней поверхности поршня, для отражения струи топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания посредством топливной форсунки.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки вышеуказанных систем. В качестве одного примера, при впрыске топлива в направлении полости поршня может возрастать количество топлива, контактирующего с поверхностями поршня. В результате, может возрасти скопление топлива на поверхностях поршня и, в свою очередь, величина выбросов углеводородов из двигателя из-за неполного сгорания топлива. В качестве другого примера, существует повышенная вероятность того, что топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания в конце такта сжатия в двигателе (например, во время перехода поршня к верхней поверхности камеры сгорания), будет скапливаться на поверхностях камеры сгорания и/или поршня из-за уменьшения объема камеры сгорания во время такта сжатия. Иными словами, при приближении поршня к своему наивысшему положению (например, положению, ближайшему к головке блока цилиндров двигателя) происходит уменьшение объема камеры сгорания, при этом расстояние впрыска топлива может уменьшиться. Это может привести к неполному сгоранию из-за уменьшения перемешивания топлива и всасываемого воздуха.
В одном примере вышеуказанные недостатки может преодолеть система, содержащая: головку блока цилиндров, содержащую первую поверхность головки блока цилиндров, соединенную с впускным окном, и вторую поверхность головки блока цилиндров, соединенную с выпускным окном, при этом вторая поверхность расположена под углом к первой поверхности; и поршень, содержащий первую поверхность поршня, расположенную параллельно первой поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали, и вторую поверхность поршня, расположенную параллельно второй поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали. В одном примере головка блока цилиндров может содержать третью поверхность головки блока цилиндров, параллельную первой поверхности головки блока цилиндров и расположенную над ней, при этом третья поверхность головки блока цилиндров может быть соединена с топливной форсункой. Топливная форсунка может быть расположена с возможностью впрыска топлива под тем или иным углом к третьей поверхности головки блока цилиндров и в направлении первой стороны камеры сгорания. Дополнительно, топливная форсунка может быть выполнена с возможностью впрыска топлива во время начала такта сжатия или конца такта впуска в двигателе. Головка блока цилиндров и поршень, выполненные таким образом, позволяют увеличить путь топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Более длинный путь топлива позволяет увеличить продолжительность перемешивания топлива с всасываемым воздухом и, тем самым, уменьшить количество топлива, оседающего на поверхностях камеры сгорания, и увеличить количество топлива, сгорающего в камере сгорания. Это позволяет сократить выбросы углеводородов и повысить топливную экономичность двигателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
На ФИГ. 1 схематически изображена система, содержащая двигатель с головкой блока цилиндров и множеством камер сгорания.
На ФИГ. 2 изображен вид в поперечном разрезе системы, содержащей головку блока цилиндров, камеру сгорания и поршень.
На ФИГ. 3 изображена верхняя поверхность камеры сгорания, входящей в состав системы на ФИГ. 2.
На ФИГ. 4 изображена верхняя поверхность поршня, входящего в состав системы на ФИГ. 2.
На ФИГ. 5 изображен вид в аксонометрии поршня и камеры сгорания, входящих в состав системы на ФИГ. 2.
ФИГ. 2-5 представлены в масштабе, однако возможны и другие относительные размеры.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к многоступенчатой компоновке для головки блока цилиндров и поршня. Система сгорания, содержащая головку блока цилиндров и поршень, может входить в состав двигателя внутреннего сгорания, например, двигателя на ФИГ. 1. Двигатель может содержать множество цилиндров (например, камер сгорания), покрытых головкой блока цилиндров. Головка блока цилиндров может содержать первую поверхность, соединенную с впускным окном, и вторую поверхность, соединенную с выпускным окном, для каждого цилиндра, например, цилиндра на ФИГ. 2. Кроме того, вторая поверхность может быть расположена под углом к первой поверхности, при этом первая поверхность соединена с первой стороной каждого цилиндра. Головка блока цилиндров может содержать третью поверхность, соединенную со второй стороной каждого цилиндра, при этом вторая сторона каждого цилиндра расположена напротив первой стороны каждого цилиндра. В такой компоновке первая поверхность расположена ниже третьей поверхности и соединена с третьей поверхностью наклонной второй поверхностью, как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 5. Каждый поршень, заключенный внутри каждого цилиндра, содержит первую поверхность поршня и вторую поверхность поршня, при этом вторая поверхность поршня расположена под углом к первой поверхности поршня, как показано на ФИГ. 2-3. Первая поверхность поршня может быть расположена под третьей поверхностью поршня и может быть соединена с третьей поверхностью поршня второй поверхностью поршня. Впускной клапан может быть расположен во впускном окне, при этом выпускной клапан может быть расположен в выпускном окне, как показано на ФИГ. 2. Впускной клапан, выпускной клапан, топливная форсунка и свеча зажигания могут быть расположены на одной и той же оси, как показано на ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5. При такой конфигурации, расположение поверхностей поршня схоже с расположением поверхностей головки блока цилиндров, как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 5. Иными словами, поверхности поршня сформированы таким образом, чтобы соответствовать поверхностям головки блока цилиндров.
На ФИГ. 1 схематически изображена система 100 сгорания, входящая в состав примерной системы 166 двигателя. Система 100 сгорания содержит головку 182 блока цилиндров и множество поршней (например, поршень 110). Каждый поршень заключен внутри отдельной камеры сгорания множества камер сгорания (например, камеры 180 сгорания). Головка 182 блока цилиндров может образовывать верхнюю поверхность каждой камеры сгорания множества камер сгорания, как раскрыто ниже на примере ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5. Система 166 двигателя (включающая в себя систему 100 сгорания) будет раскрыта в настоящем описании на примере ФИГ. 1, а компоненты, входящие в состав системы 100 сгорания (например, поверхности головки блока цилиндров, поверхности поршня и т.п.), будут более подробно раскрыты после описания ФИГ. 1 на примере ФИГ. 2-5.
На ФИГ. 1 схематически изображена система 166 двигателя, при этом система 166 двигателя содержит двигатель 168, впускную систему 170, выпускную систему 172 и систему 100 сгорания. Двигатель 168 также содержит турбокомпрессор 174 с компрессором 184, расположенным во впускной системе 170, и турбину 186, расположенную в выпускной системе 172. Компрессор 184 соединен с турбиной 186 валом 171 и приводится в действие вращательным движением турбины 186. А именно, свежий воздух поступает по заборному каналу 181 в двигатель 168 через воздухоочиститель 183 и течет в компрессор 184. Компрессор может представлять собой любой подходящий компрессор всасываемого воздуха, например, приводимый от мотора или ведущего вала компрессор нагнетателя. В системе 166 двигателя компрессор представляет собой компрессор турбокомпрессора, механически соединенный с турбиной 186 посредством вала 171, при этом турбину 186 приводят во вращение расширяющиеся отработавшие газы двигателя. В одном варианте осуществления компрессор и турбина могут быть соединены с турбокомпрессором с двойной улиткой. В еще одном варианте осуществления турбокомпрессор может представлять собой турбокомпрессор с изменяемой геометрией ТИГ (VGT), в котором геометрию турбины активно изменяют в зависимости от частоты вращения двигателя.
Как показано на ФИГ. 1, компрессор 184 соединен с дроссельной заслонкой 187 через охладитель 185 наддувочного воздуха. Дроссельная заслонка 187 соединена с впускным коллектором 176 двигателя. Заряд сжатого воздуха из компрессора течет через охладитель 185 наддувочного воздуха и дроссельную заслонку 187 во впускной коллектор 176. Например, охладитель 185 наддувочного воздуха может представлять собой воздухо-воздушный или воздухо-водяной теплообменник. В варианте осуществления на ФИГ. 1, давление заряда воздуха во впускном коллекторе 176 определяет датчик 175 давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP). Перепускной клапан компрессора (не показан) может быть установлен последовательно между входом и выходом компрессора 184. Перепускной клапан компрессора может представлять собой нормально закрытый клапан с возможностью открытия при определенных рабочих условиях для сброса чрезмерного давления наддува. Например, открытие перепускного клапана компрессора может происходить в условиях падения частоты вращения двигателя во избежание помпажа в компрессоре.
Впускной коллектор 176 соединен с множеством камер сгорания (например, камерой 180 сгорания) через множество впускных окон (например, впускное окно 106). Каждое впускное окно содержит по меньшей мере один впускной клапан (например, впускной клапан 102). Камеры сгорания (в настоящем описании могущие именоваться «цилиндрами») также соединены с выпускным коллектором 178 через множество выпускных окон (например, выпускное окно 108). Каждое выпускное окно содержит по меньшей мере один выпускной клапан (например, выпускной клапан 104). Камеры сгорания 180 покрыты головкой 182 блока цилиндров и соединены с топливными форсунками (например, топливной форсункой 179). Каждая камера сгорания содержит поршень (например, поршень 110). В изображенном варианте осуществления показан одинарный выпускной коллектор 178. При этом в других вариантах осуществления выпускной коллектор может содержать множество секций выпускного коллектора. В варианте осуществления на ФИГ. 1 давление отработавших газов в выпускном коллекторе 178 измеряет датчик 177 давления воздуха в коллекторе (ДВК).
Во время работы в каждой камере сгорания (например, камере 180 сгорания) в двигателе 168 обычно происходит четырехтактный цикл, включающий в себя такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Например, во время работы камеры 180 сгорания, во время такта впуска может происходить закрытие выпускного клапана 104 и открытие впускного клапана 102. Воздух поступает в камеру сгорания через впускной коллектор 176, и происходит движение поршня 110 к нижней части камеры сгорания для увеличения объема в камере сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень находится вблизи нижней части камеры сгорания и в конце своего хода (например, когда объем камеры сгорания является наибольшим), нижней мертвой точкой НМТ (BDC). Во время такта сжатия впускной клапан и выпускной клапан обычно закрыты. Поршень движется к головке 182 блока цилиндров для сжатия воздуха в камере сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют точку, в которой поршень находится в конце своего хода и наиболее близко к головке блока цилиндров (например, когда объем камеры сгорания является наименьшим), верхней мертвой точкой ВМТ (TDC).
В процессе, именуемом в настоящем описании «впрыск», в камеру сгорания подают топливо. В процессе, именуемом в настоящем описании «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных из уровня техники средств, например, свечи зажигания (показанной на ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5), в результате чего происходит сгорание. Во время рабочего такта расширяющиеся газы вытесняют поршень обратно к НМТ. Коленчатый вал (например, коленчатый вал на ФИГ. 2) преобразует движение поршня в момент вращения коленчатого вала. И наконец, во время такта выпуска происходит открытие выпускного клапана для выпуска продуктов сгорания топливовоздушной смеси в выпускной коллектор 178 и возврат поршня в ВМТ. Следует учесть, что вышеизложенное является не более чем примером, и моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов можно изменять, например, для создания положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана и различных других примеров.
В одном варианте осуществления как выпускные, так и впускные клапаны могут быть выполнены с возможностью приведения их в действие и управления ими электронными средствами. В еще одном варианте осуществления как выпускные, так и впускные клапаны могут быть выполнены с возможностью кулачкового приведения в действие и управления. Независимо от типа привода - электронного или кулачкового, моменты открытия и закрытия выпускного и впускного клапанов можно регулировать для обеспечения необходимых параметров сгорания и регулирования выбросов.
Двигателем 168 можно по меньшей мере частично управлять с помощью системы 167 управления, содержащей контроллер 169, и управляющих воздействий водителя транспортного средства через устройство ввода (не показано). Система 167 управления выполнена с возможностью получения информации от множества датчиков 165 (ряд примеров которых раскрыт в настоящем описании) и направления управляющих сигналов множеству исполнительных устройств 163. В одном примере в число датчиков 165 могут входить: датчик 191 температуры, соединенный с выпускным трактом 193, датчик 195 температуры, соединенный с устройством 190 снижения токсичности выбросов, датчик 175 давления воздуха в коллекторе, соединенный с впускным коллектором 176, и датчик 177 давления воздуха в коллекторе, соединенный с выпускным коллектором 178. Выпускная система 172 может также содержать несколько датчиков отработавших газов в выпускном коллекторе 178 и/или ниже по потоку от него, например, датчики твердых частиц ТЧ (РМ), датчики температуры, датчики давления, датчики NOx, датчики кислорода, датчики аммиака, датчики углеводородов и т.п. Прочие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава, могут быть установлены в различных местах в системе 166 двигателя. В качестве другого примера, в число исполнительных устройств 163 могут входить топливная форсунка 179, клапан 146, соединенный с магистралью 148 рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR), впускной клапан 102, выпускной клапан 104 и дроссельная заслонка 187. Прочие исполнительные устройства, например, различные дополнительные клапаны и дроссели, могут быть установлены в различных местах в системе 166 двигателя. Контроллер 169 может принимать входные данные от указанных различных датчиков, обрабатывать входные данные, и запускать исполнительные устройства по результатам обработки входных данных в соответствии с командами или кодом, запрограммированными в его памяти и соответствующими одному или нескольким алгоритмам.
Контроллер 169 может представлять собой микрокомпьютер и содержать микропроцессорное устройство, порты ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, например, однокристальное постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и/или шину данных. Контроллер 169 может принимать разнообразные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 168, в дополнение к сигналам, речь о которых шла выше, в том числе: показания массового расхода всасываемого воздуха МРВ (MAF) от датчика массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика температуры, соединенного с рубашкой охлаждения; сигналы профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика на эффекте Холла (или иного типа), соединенного с коленчатым валом; положения дросселя ПД (TP) от датчика положения дросселя; абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от одного или нескольких датчиков впускного или выпускного коллекторов, воздушно-топливного отношения в цилиндрах от датчика кислорода в отработавших газах и аномального сгорания от датчика детонации и датчика ускорения коленчатого вала. Контроллер 169 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя (в оборотах в минуту) из сигнала ПЗ. Сигнал давления в коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе может служить для определения разрежения или давления во впускном коллекторе.
В среду хранения - постоянное запоминающее устройство - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые процессорным устройством для выполнения раскрытых ниже способов, а также других предусмотренных, но конкретно не перечисленных вариантов. Примеры алгоритмов могут включать в себя впрыск топлива в цилиндр во время конца такта впуска или начала такта сжатия в двигателе, как подробнее раскрыто ниже на примере ФИГ. 2 и ФИГ. 5.
На ФИГ. 1 изображена электронная система 167 управления, могущая представлять собой электронную систему управления транспортного средства, в котором установлена система 166 двигателя. В вариантах осуществления, в которых по меньшей мере один впускной или выпускной клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия в соответствии с изменяемыми фазами газораспределения, фазы газораспределения может регулировать указанная электронная система управления для регулирования количества отработавших газов в камере сгорания во время зажигания. Электронная система управления также может быть выполнена с возможностью выдачи команд открытия, закрытия и/или регулирования различных других электронно-управляемых клапанов в системе двигателя: дроссельных заслонок, перепускных клапанов компрессора, перепускных заслонок, клапанов РОГ и отсечных клапанов, клапанов вторичного воздуха, впускных и выпускных клапанов различных емкостей, например, для реализации любой из раскрытых в настоящем описании функций управления. Кроме того, для оценки условий работы в связи с функциями управления системы двигателя, электронная система управления может быть функционально связана с множеством датчиков, расположенных в самых разных местах системы двигателя: датчиков расхода, температуры, положения педалей, давления и т.п.
В камеры 180 сгорания может поступать одно или несколько топлив, например, бензин, спиртовые топливные смеси, дизельное топливо, биодизельное топливо, сжатый природный газ и т.п. Подача топлива в камеры сгорания может происходить непосредственным впрыском, впрыском во впускные каналы, впрыском в корпус дроссельной заслонки или в любой комбинации указанных способов. Процесс сгорания в камерах сгорания может быть начат путем искрового зажигания (с помощью свечи зажигания, показанной на ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5) и/или воспламенения от сжатия.
Как показано на ФИГ. 1, отработавшие газы из одной или нескольких секций выпускного коллектора направляют в турбину 186 для приведения ее в действие, откуда они текут далее через устройство 190 снижения токсичности выбросов. В других вариантах осуществления (не показаны), число, расположение и/или производительность устройств снижения токсичности выбросов в системе двигателя могу быть другими. Устройство 190 снижения токсичности выбросов может включать в себя один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов, выполненных с возможностью каталитической очистки потока отработавших газов и, тем самым, уменьшения содержания одного или нескольких веществ в потоке отработавших газов. Например, один каталитический нейтрализатор отработавших газов может быть выполнен с возможностью улавливания NOx из потока отработавших газов, когда поток отработавших газов является бедным, и восстановления уловленных NOx, когда поток отработавших газов является богатым. В других примерах каталитический нейтрализатор отработавших газов может быть выполнен с возможностью диспропорционирования NOx или избирательного восстановления NOx с помощью реагента-восстановителя. В других примерах каталитический нейтрализатор отработавших газов может быть выполнен с возможностью окисления остаточных углеводородов и/или угарного газа в потоке отработавших газов. Разные каталитические нейтрализаторы отработавших газов с любыми из таких функциональных возможностей могут быть совместно или по отдельности расположены в покрытиях из пористых оксидов или иных компонентах ступеней нейтрализации отработавших газов. В некоторых вариантах осуществления, в число ступеней нейтрализации отработавших газов может входить регенерируемый сажевый фильтр с возможностью улавливания и окисления частиц сажи в потоке отработавших газов.
Все нейтрализованные отработавшие газы из устройства 190 снижения токсичности выбросов или их часть могут быть сброшены в атмосферу по выпускному тракту 193. Датчик 191 температуры и датчик 192 расхода соединены с выпускным трактом 193 для контроля условий работы. Могут быть введены дополнительные датчики (не показаны) для определения давления, состава отработавших газов и т.п. В зависимости от условий работы, некоторая часть отработавших газов может быть перенаправлена в магистраль 148 РОГ низкого давления НД (LP) через клапан 146. Входное отверстие охладителя 150 РОГ соединено по текучей среде с магистралью 148 РОГ НД для пропуска отработавших газов через охладитель 150 РОГ во впускную систему 170. Таким образом, система 166 двигателя выполнена с возможностью приема отработавших газов, отобранных из области выше по потоку от устройства 190 снижения токсичности выбросов и ниже по потоку от выпускного коллектора 178. Клапан 146 можно открывать для пропуска регулируемого количества отработавших газов во впускную систему 170 для обеспечения необходимого состава газов. Магистраль 148 РОГ НД содержит обратный клапан 149 ниже по потоку от клапана 146 для снижения вероятности потока содержимого из впускной системы 170 через магистраль 148 РОГ НД в выпускную систему 172. Таким образом, система 166 двигателя выполнена с возможностью регулируемого направления потока отработавших газов из выпускной системы 172 во впускную систему 170.
Компоненты варианта осуществления системы 100 сгорания подробнее раскрыты ниже на примере ФИГ. 2-5. Раскрытый выше пример конфигурации системы 166 двигателя не является ограничивающим, при этом другие варианты осуществления системы двигателя могут содержать дополнительные непоказанные компоненты (например, один или несколько охладителей РОГ, теплообменников и т.п.). Другие варианты осуществления также могут содержать другое количество камер сгорания, впускных и/или выпускных клапанов и т.п.
ФИГ. 2-5 содержат координатные оси 209 для создания связи между видами. На каждой из ФИГ. 2-5 раскрыт вариант осуществления системы сгорания (например, системы сгорания, схожей с системой 100 сгорания, представленной и раскрытой выше на примере ФИГ. 1) в разных видах. Иными словами, на ФИГ. 2, ФИГ. 3, ФИГ. 4 и ФИГ. 5 изображен один и тот же вариант осуществления системы сгорания, но в разных видах. Например, ФИГ. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе системы сгорания, ФИГ. 3 - вид верхней поверхности камеры сгорания, образованной системой сгорания, ФИГ. 4 - вид верхней поверхности поршня системы сгорания, а ФИГ. 5 - приблизительный вид в изометрии камеры сгорания, образованной системой сгорания. В связи с тем, что на всех ФИГ. 2-5 изображен указанный вариант осуществления, аналогичные детали на разных фигурах могут иметь аналогичные номера и не раскрывать повторно.
На ФИГ. 2 изображен вид в поперечном разрезе системы 201 сгорания (схожей с системой 100 сгорания на ФИГ. 1), содержащей головку 206 блока цилиндров и поршень 202. Камера 200 сгорания образована цилиндром 205 (например, полым пространством) внутри внутреннего пространства блока 208 цилиндров и покрыта головкой 206 блока цилиндров так, что поверхности головки 206 блока цилиндров (подробнее раскрытые ниже) образуют верхнюю поверхность 270 камеры 200 сгорания. Камера 200 сгорания на ФИГ. 2 может представлять собой одну из множества камер сгорания в составе системы двигателя (например, системы 166 двигателя на ФИГ. 1). Каждая камера сгорания системы двигателя может быть покрыта головкой 206 блока цилиндров аналогично тому, как расположены головка 206 блока цилиндров и камера 200 сгорания на ФИГ. 2.
Головка 206 блока цилиндров содержит первую поверхность 212 головки блока цилиндров и вторую поверхность 214 головки блока цилиндров, при этом вторая поверхность 214 головки блока цилиндров расположена под углом к первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Например, ось 248 второй поверхности головки блока цилиндров, параллельная второй поверхности 214 головки блока цилиндров, может быть повернута на угол 250 поверхности головки блока цилиндров относительно оси 210 разъема, параллельной первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Ось 210 разъема расположена вдоль поверхности 211 разъема головки 206 блока цилиндров. Поверхность 211 разъема головки 206 блока цилиндров соединена с блоком 208 цилиндров и образует границу раздела между головкой 206 блока цилиндров и блоком 208 цилиндров (например, место, где головка 206 блока цилиндров соединена с блоком 208 цилиндров и соприкасается с ним по общей грани). Таким образом, головка 206 блока цилиндров расположена по вертикали над осью 210 разъема (например, в направлении, обозначенном первой стрелкой 215), а блок цилиндров расположен по вертикали под осью 210 разъема (например, в направлении, обозначенном второй стрелкой 213, противоположной первой стрелке 215). Первая поверхность 212 головки блока цилиндров (и ось 210 разъема) перпендикулярна центральной оси 204 цилиндра (в настоящем описании могущей именоваться «вертикальная центральная линия») камеры 200 сгорания.
Головка 206 блока цилиндров дополнительно содержит третью поверхность 216 головки блока цилиндров, при этом третья поверхность 216 головки блока цилиндров параллельна первой поверхности 212 головки блока цилиндров и оси 210 разъема. Третья поверхность 212 головки блока цилиндров расположена по вертикали над первой поверхностью 212 головки блока цилиндров (например, по вертикали в направлении, параллельном центральной оси 204 цилиндра камеры 200 сгорания), на что указывает первое расстояние 244 по вертикали между осью 210 разъема (параллельной первой поверхности 212 головки блока цилиндров) и осью 266 третьей поверхности головки блока цилиндров (параллельной третьей поверхности 216 головки блока цилиндров). Вторая поверхность 214 головки блока цилиндров расположена под углом между первой поверхностью 212 головки блока цилиндров и третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров и соединяет первую поверхность 212 головки блока цилиндров с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров. Первая поверхность 212 головки блока цилиндров, вторая поверхность 214 головки блока цилиндров и третья поверхность 216 головки блока цилиндров совместно образуют верхнюю поверхность 270 головки блока цилиндров камеры 200 сгорания.
Внутри камеры 200 сгорания заключен поршень 202. Поршень 202 соединен с коленчатым валом 239 двигателя (например, двигателя 168 на ФИГ. 1) посредством шатуна 262, соединенного с нижней поверхностью 237 поршня. Поршень 202 выполнен с возможностью перемещения по вертикали (например, в направлении вдоль центральной оси 204 цилиндра, обозначенном осью z координатных осей 209) в камере 200 сгорания при работе двигателя (как раскрыто выше на примере ФИГ. 1). Например, поршень 202 выполнен с возможностью перемещения на расстояние 268 в цилиндре из первого положения (например, нижней мертвой точки), обозначенного осью 257 нижней мертвой точки, во второе положение (например, верхнюю мертвую точку), обозначенное осью 260 верхней мертвой точки, во внутреннем пространстве камеры 200 сгорания во время работы двигателя (например, во время такта сжатия или такта выпуска в двигателе, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1). В качестве второго примера, поршень 202 выполнен с возможностью перемещения на расстояние 268 в цилиндре из второго положения, обозначенного осью 260 верхней мертвой точки, в первое положение, обозначенное осью 257 нижней мертвой точки, в камере 200 сгорания во время такта впуска или рабочего такта в двигателе, как раскрыто выше.
Поршень 202 содержит первую поверхность 218 поршня и вторую поверхность 220 поршня, при этом первая поверхность 218 поршня параллельна первой поверхности 212 головки блока цилиндров, а вторая поверхность 220 поршня параллельна второй поверхности 214 головки блока цилиндров. Вторая поверхность 220 поршня расположена под углом к первой поверхности 218 поршня таким образом, что ось 278 второй поверхности поршня, параллельная второй поверхности 220 поршня, повернута на угол 276 поверхности поршня относительно оси 258 первой поверхности поршня, параллельной первой поверхности 218 поршня, при этом угол 276 поверхности поршня приблизительно равен углу 250 поверхности цилиндра. Иными словами, вторая поверхность 220 поршня повернута относительно первой поверхности 218 поршня приблизительно на ту же величину, на которую вторая поверхность 214 головки блока цилиндров повернута относительно первой поверхности 212 головки блока цилиндров.
Поршень 202 может также содержать третью поверхность 222 поршня, при этом третья поверхность 222 поршня параллельна третьей поверхности 216 головки блока цилиндров. Иными словами, ось 281 второй поверхности поршня, параллельная третьей поверхности 222 поршня, также параллельна оси 266 третьей поверхности головки блока цилиндров, параллельной третьей поверхности 216 головки блока цилиндров. Вторая поверхность 220 поршня расположена между первой поверхностью 218 поршня и третьей поверхностью 222 поршня и соединяет первую поверхность 218 поршня с третьей поверхностью 222 поршня. Третья поверхность 222 поршня может быть расположена над первой поверхностью 218 поршня на расстоянии по вертикали, равном расстоянию по вертикали, на которое третья поверхность 216 головки блока цилиндров смещена выше первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Иными словами, третья поверхность 222 поршня может быть расположена по вертикали (например, в направлении вдоль центральной оси 204 цилиндра, обозначенном осью z координатных осей 209) над первой поверхностью 218 поршня на втором расстоянии 283 по вертикали, при этом второе расстояние 283 по вертикали равно первому расстоянию 244 по вертикали. Первая поверхность 218 поршня, вторая поверхность 220 поршня и третья поверхность 222 поршня совместно образуют верхнюю поверхность 282 поршня 202. Первая поверхность 218 поршня расположена на одной линии с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров по вертикали и ниже ее в вертикальном направлении вдоль первой вертикальной оси 224, при этом первая вертикальная ось 224 параллельна центральной оси 204 цилиндра камеры 200 сгорания. Вторая поверхность 220 поршня расположена на одной линии со второй поверхностью 214 головки блока цилиндров по вертикали и ниже ее в вертикальном направлении вдоль второй вертикальной оси 226, при этом вторая вертикальная ось 226 параллельна центральной оси 204 цилиндра камеры 200 сгорания. Третья поверхность 222 поршня расположена на одной линии с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров по вертикали и ниже ее в вертикальном направлении вдоль третьей вертикальной оси 228, при этом третья вертикальная ось 228 параллельна центральной оси 204 цилиндра камеры 200 сгорания. Расположение первой поверхности 218 поршня, второй поверхности 220 поршня и третьей поверхности 222 поршня относительно первой поверхности 212 головки блока цилиндров, второй поверхности 214 головки блока цилиндров и третьей поверхности 216 головки блока цилиндров раскрыто ниже на примере ФИГ. 5. Верхняя поверхность 282 поршня, верхняя поверхность 270 цилиндра, первая сторона 230 и вторая сторона 232 совместно образуют границы (например, стенки) камеры 200 сгорания, ограничивающие камеру 200 сгорания.
Впускное окно 234 (аналогичное впускному окну 106 на ФИГ. 1) может быть соединен с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров через впускное отверстие 231, при этом впускной клапан 238 (аналогичный впускному клапану 102 на ФИГ. 1) может быть расположен частично во впускном окне 234 и выполнен с возможностью закрытия впускного отверстия 231. Впускной клапан 238 можно приводить в действие (например, посредством кулачка или контроллера, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1) для увеличения потока горючих газов (например, воздуха) в камеру 200 сгорания из впускного окна 234, когда впускной клапан 238 открывают, и для уменьшения потока горючих газов в камеру 200 сгорания из впускного окна 234, когда впускной клапан 238 закрывают. Ось 274 (например, центральная ось) впускного клапана 238 может совпадать с первой вертикальной осью 224 и быть параллельна центральной оси 204 цилиндра. Как следствие, впускной клапан 238 может быть расположен в центре первой поверхности 212 головки блока цилиндров и по вертикали над центром первой поверхности поршня, как подробнее раскрыто ниже на примере ФИГ. З и ФИГ. 5.
Выпускное окно 236 (аналогичное выпускному окну 108 на ФИГ. 1) может быть соединено со второй поверхностью 214 головки блока цилиндров через выпускное отверстие 233, при этом выпускной клапан 240 (аналогичный выпускному клапану 104 на ФИГ. 1) может быть расположен в выпускном окне 236 с возможностью закрытия выпускного отверстия 233. Выпускной клапан 240 может быть расположен под углом так, чтобы выпускной клапан 240 был ориентирован в направлении ко второй стороне 232 камеры 200 сгорания. Иными словами, ось 272 (например, центральная ось) выпускного клапана 240 может быть направлена перпендикулярно второй поверхности 214 головки блока цилиндров (например, перпендикулярно оси 248 второй поверхности головки блока цилиндров, при этом ось 248 второй поверхности головки блока цилиндров параллельна второй поверхности 214 головки блока цилиндров), при этом ось 272 выпускного клапана может пересекать вторую сторону 232 камеры 200 сгорания. Выпускной клапан 240 можно приводить в действие (например, посредством кулачка или контроллера, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1) для увеличения потока газообразных продуктов сгорания (например, продуктов воспламенения топлива и воздуха) из камеры 200 сгорания в выпускное окно 236, когда выпускной клапан 240 открывают, и для уменьшения потока газообразных продуктов сгорания из камеры 200 сгорания в выпускное окно 236, когда выпускной клапан 240 закрывают.
Угол 250 поверхности цилиндра между первой поверхностью 212 головки блока цилиндров и второй поверхностью 214 головки блока цилиндров обуславливает то, что ось 274 впускного клапана (например, ось, проходящая через впускной клапан 238) не параллельна оси 272 выпускного клапана (например, оси, проходящей через выпускной клапан 240). Иными словами, выпускной клапан 240 расположен под углом 242 клапана к впускному клапану 238. Ось 274 впускного клапана параллельна центральной оси 204 цилиндра, поэтому ось 272 выпускного клапана и выпускной клапан 240 также расположены под углом 242 клапана к центральной оси 204 цилиндра.
Как показано на ФИГ. 2, топливная форсунка 246 соединена с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров через отверстие 241 форсунки в пределах третьей поверхности 216 головки блока цилиндров, при этом топливная форсунка 246 может быть выполнена с возможностью закрытия отверстия 241 форсунки. Топливную форсунку 246 можно приводить в действие (например, посредством контроллера, такого, как контроллер на ФИГ. 1) для впрыска топлива (например, бензина) в камеру 200 сгорания. Топливная форсунка 246 расположена под углом к третьей поверхность 216 головки блока цилиндров так, что топливная форсунка 246 может впрыскивать топливо (например, топливную струю 254) в направлении первой стороны 230 камеры 200 сгорания. Иными словами, ось 256 (например, центральная ось) топливной форсунки 246 повернута на угол 280 форсунки относительно оси 266 третьей поверхности головки блока цилиндров, параллельной третьей поверхности 216 головки блока цилиндров, при этом впрыск топлива может происходить в направлении вдоль оси 255 струи, причем ось 255 струи совпадает (например, параллельна и расположена на одной линии) с осью 256 топливной форсунки 246 и расположена с возможностью пересечения первой стороны 230 камеры 200 сгорания. Ось 256 топливной форсунки может пересекать ось 272 выпускного клапана 240 в первой точке 235 пересечения осей. Ось 255 струи (и ось 256 топливной форсунки 246) может пересекать первую сторону 230 камеры 200 сгорания во второй точке 259 пересечения осей, в котором первая поверхность 218 поршня находится в своем самом низком положении (например, при нахождении поршня 202 в нижней мертвой точке). Например, ось 255 струи, ось 256 форсунки и ось 257 нижней мертвой точки могу пересекать первую сторону 230 в одном и том же месте, при этом ось 257 нижней мертвой точки параллельна первой поверхности 218 поршня и расположена вдоль нее при нахождении поршня 202 в нижней мертвой точке, при этом ось 255 струи и ось 256 форсунки расположены совпадают друг с другом (как раскрыто выше).
Вариант осуществления системы 201 сгорания на ФИГ. 2-5 содержит свечу 252 зажигания, соединенную с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров через отверстие 243 свечи, при этом свеча 252 зажигания может быть выполнена с возможностью закрытия отверстия 243 свечи. Ось 271 (например, центральная ось) свечи 252 зажигания может быть параллельна и центральной оси 204 цилиндра, и оси 274 впускного клапана, в связи с чем свеча 252 зажигания расположена параллельно впускному клапану 238. Наконечник 249 (например, часть свечи 252 зажигания, расположенная в камере сгорания) свечи 252 зажигания может быть расположен по вертикали (например, в направлении вдоль центральной оси 204 цилиндра и оси z координатных осей 209) над первой поверхностью 218 поршня. Свечу 252 зажигания может приводить в действие контроллер (например, контроллер 169 на ФИГ. 1) для создания искры для воспламенения смеси топлива (например, бензина) и воздуха в камере 200 сгорания. Несмотря на то, что вариант осуществления на ФИГ. 2-5 содержит свечу 252 зажигания, в других вариантах осуществления свеча зажигания может отсутствовать. Например, система двигателя (например, система 166 двигателя на ФИГ. 1), содержащая систему сгорания (например, систему головки блока цилиндров и поршня), может быть выполнена с возможностью воспламенения топлива (например, дизельного) от сжатия и может не содержать свечу зажигания.
Раскрытая выше конфигурация системы 201 сгорания позволяет увеличить (например, удлинить) путь впрыска топлива (например, впрыска топлива вдоль оси 255 струи). Например, впрыск топлива в камеру сгорания может происходить при нахождении поршня в положении нижней мертвой точки (например, когда первая поверхность 218 поршня находится на одной линии с осью 257 нижней мертвой точки). При нахождении поршня в положении нижней мертвой точки, расстояние от топливной форсунки до поршня в направлении вдоль оси 255 струи (например, в направлении движения топлива при выходе из топливной форсунки) может быть увеличено. Увеличение расстояния, которое впрыснутое топливо может пройти до падения на поверхность камеры сгорания (например, первую сторону 230, первую поверхность 218 поршня и т.п.) позволяет увеличить продолжительность перемешивания впрыснутого топлива с всасываемым воздухом. Увеличенная продолжительность перемешивания позволяет увеличить полноту сгорания смеси в камере сгорания и, тем самым, снизить вероятность осаждения топлива на поверхностях камеры сгорания, а также сократить выбросы углеводородов и сажи.
На ФИГ. 3 изображен вид верхней поверхности 270 цилиндра камеры 200 сгорания, если смотреть изнутри внутреннего пространства камеры 200 сгорания. Первая поверхность 212 головки блока цилиндров показана соединенной со второй поверхностью 214 головки блока цилиндров вдоль первой оси 308 соединения (например, первая ось 308 соединения обозначает место соединения первой поверхности 212 головки блока цилиндров со второй поверхностью 214 головки блока цилиндров), а вторая поверхность 214 головки блока цилиндров показана соединенной с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров вдоль второй оси 310 соединения (например, вторая ось 310 соединения обозначает место соединения второй поверхности 214 головки блока цилиндров с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров). Первая ось 308 соединения и вторая ось 310 соединения (и соответствующие границы раздела между первой поверхностью 212 головки блока цилиндров и второй поверхностью 214 головки блока цилиндров и между второй поверхностью 214 головки блока цилиндров и третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров) расположены так, что площадь первой поверхности 212 головки блока цилиндров больше площади второй поверхности 214 головки блока цилиндров, а площадь второй поверхности 214 головки блока цилиндров больше площади третьей поверхности 216 головки блока цилиндров. В другом варианте осуществления увеличенный угол между первой поверхностью головки блока цилиндров и второй поверхностью головки блока цилиндров (например, увеличенный относительно угла 250 поверхности цилиндра на ФИГ. 2) может стать причиной увеличения площади второй поверхности головки блока цилиндров по сравнению с площадью первой поверхности головки блока цилиндров. Иными словами, площадь второй поверхности головки блока цилиндров может быть больше площади первой поверхности головки блока цилиндров, если угол между этими двумя поверхностями больше порогового угла. При этом в каждом из вариантов осуществления площадь третьей поверхности 216 головки блока цилиндров меньше площадей первой поверхности 212 головки блока цилиндров и второй поверхности 214 головки блока цилиндров.
Первая ось 308 соединения расположена вдоль места соединения (например, смыкания) первой поверхности головки блока цилиндров со второй поверхностью головки блока цилиндров, как раскрыто выше, а диаметр 318 цилиндра показан параллельным первой оси 308 соединения. На виде на ФИГ. 3 верхняя поверхность 270 цилиндра имеет округлый профиль по всей полной окружности 328 цилиндра и поделена на две части первой осью 308 соединения так, что первая поверхность 212 головки блока цилиндров образована половиной полной окружности 328 цилиндра округлого профиля. Центральная линия 300 цилиндра (например, линия, параллельная оси х в координатных осях 209) перпендикулярна первой оси 308 соединения. Центральная линия 300 цилиндра пересекает серединную точку 326 цилиндра диаметра 318 цилиндра (параллельного оси у, как показано в координатных осях 209).
Первый отрезок 320 цилиндра первой поверхности 212 головки блока цилиндров параллелен центральной линии 300 цилиндра и проходит от окружности 328 цилиндра до первой оси 308 соединения. Второй отрезок 322 цилиндра второй поверхности 214 головки блока цилиндров параллелен центральной линии 300 цилиндра и проходит от первой оси 308 соединения до второй оси 310 соединения. Третий отрезок 324 цилиндра третьей поверхности 216 головки блока цилиндров проходит параллельно центральной линии 300 цилиндра от второй оси 310 соединения до окружности 328 цилиндра. Пересекающая ось 302 на впуске, пересекающая ось 304 на выпуске и пересекающая ось 306 форсунки проходят в направлении, параллельном оси у (как показано в координатных осях 209), при этом первый отрезок 320 цилиндра, второй отрезок 322 цилиндра и третий отрезок 324 цилиндра проходят в направлении, параллельном оси х (как показано в координатных осях 209). Пересекающая ось 302 на впуске делит пополам первый отрезок 320 цилиндра, пересекающая ось 304 на выпуске делит пополам второй отрезок 322 цилиндра, а пересекающая ось 306 форсунки делит пополам третий отрезок 324 цилиндра. Иными словами, пересекающая ось 302 на впуске пересекает серединную точку 312 на впуске первого отрезка 320 цилиндра, пересекающая ось 304 на выпуске пересекает серединную точку 314 на выпуске второго отрезка 322 цилиндра, а пересекающая ось 304 на выпуске пересекает серединную точку 316 форсунки третьего отрезка 324 цилиндра.
Впускной клапан 238, выпускной клапан 240, топливная форсунка 246 и свеча 252 зажигания соосны центральной линии 300 цилиндра верхней поверхности 270 цилиндра. Иными словами, впускной клапан 238, впускное отверстие 231, выпускной клапан 240, выпускное отверстие 233, топливная форсунка 246, отверстие 241 форсунки, свеча 252 зажигания и отверстие 243 свечи соосны друг другу в направлении, параллельном и оси х, и центральной линии 300 цилиндра, как показано в координатных осях 209 и на ФИГ. 3, но не соосны друг другу в направлении, параллельном оси z (как показано на ФИГ. 5). В одном примере компоновки (на ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5) впускной клапан 238 расположен в пределах центра первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Иными словами, ось 274 впускного клапана (на ФИГ. 2) пересекает серединную точку 312 на впуске первого отрезка 320 цилиндра так, что окружность 330 впускного отверстия впускного клапана 238 расположена с центром в серединной точке 312 на впуске. Выпускной клапан 240 расположен в пределах центра второй поверхности 214 головки блока цилиндров так, что ось 272 выпускного клапана (на ФИГ. 2) пересекает серединную точку 314 на выпуске второго отрезка 322 цилиндра. В данной компоновке окружность 332 выпускного отверстия выпускного клапана 240 расположена с центром в серединной точке 314 на выпуске. Топливная форсунка 246 расположена в пределах центра третьей поверхности 216 головки блока цилиндров так, что ось 256 форсунки (на ФИГ. 2) пересекает серединную точку 316 форсунки третьего отрезка 324 цилиндра. В данной компоновке периметр 334 отверстия топливной форсунки 246 (как показано на видах на ФИГ. 3 и ФИГ. 5) расположен с центром в серединной точке 316 форсунки.
Пересекающая ось 340 свечи показана перпендикулярной центральной линии 300 цилиндра и параллельной и пересекающей оси 302 на впуске, и первой оси 308 соединения. Пересекающая ось 340 свечи расположена между пересекающей осью 302 на впуске и пересекающей осью 304 на выпуске и равноудалена от пересекающей оси 302 на впуске и пересекающей оси 304 на выпуске в направлении, параллельном оси х (как показано в координатных осях 209). Иными словами, пересекающая ось 340 свечи расположена на расстоянии 342 в направлении, параллельном оси х, от пересекающей оси 302 на впуске и расстоянии 344 в направлении, параллельном оси х, от пересекающей оси 304 на выпуске, при этом расстояние 342 и расстояние 344 имеют одинаковую величину (например, одинаковую длину). Свеча 252 зажигания расположена вдоль центральной линии 300 цилиндра с центром в точке 336 пересечения пересекающей оси 340 свечи с центральной линией 300 цилиндра. Иными словами, ось 271 свечи (на ФИГ. 2) перпендикулярна и пересекающей оси 340 свечи, и центральной линии 300 цилиндра и проходит через точку 336 пересечения свечи, а окружность 338 отверстия свечи 252 зажигания расположена с центром в точке 336 пересечения свечи и параллельна второй поверхности 220 поршня. В других вариантах осуществления, пересекающая ось 340 свечи может быть совмещена с первой осью 308 соединения так, что отверстие 243 свечи расположено с центром в серединной точке 326 цилиндра.
Несмотря на то, что впускной клапан 238, выпускной клапан 240, топливная форсунка 246 и свеча 252 зажигания показаны соосными друг другу в направлении, параллельном центральной линии 300 цилиндра, как раскрыто выше, в других вариантах осуществления впускной клапан, выпускной клапан, топливная форсунка и свеча зажигания могут быть смещены из своих положений, раскрытых выше, в направлении, параллельном оси у (например, ось у в координатных осях 209), и/или направлении, параллельном центральной линии 300 цилиндра и оси х (например, оси х в координатных осях 209). Например, в одном варианте осуществления (не показан) впускной клапан может быть расположен вдоль пересекающей оси 302 на впуске, как раскрыто выше, но может быть смещен от центральной линии 300 цилиндра в сторону окружности 328 цилиндра. Кроме того, другие варианты осуществления могут содержать другое количество впускных и/или выпускных клапанов (например, два впускных клапана и два выпускных клапана), при этом впускной клапан и выпускной клапан могут быть расположены не так, как в неограничивающем примере компоновки на ФИГ. 3. При этом, в каждом варианте осуществления впускной клапан и свеча зажигания расположены в пределах первой поверхности головки блока цилиндров, выпускной клапан - в пределах второй поверхности головки блока цилиндров, а топливная форсунка - в пределах третьей поверхности головки блока цилиндров.
Такое расположение впускного клапана, выпускного клапана, топливной форсунки и свечи зажигания позволяет увеличить полноту сгорания топливовоздушной смеси и снизить вероятность падения топлива на поверхности камеры сгорания. Например, расположение впускного клапана в пределах первой поверхности головки блока цилиндров, а топливной форсунки - в пределах третьей поверхности головки блока цилиндров, увеличивает расстояние между впускным клапаном и топливной форсункой и, тем самым, снижает вероятность образования отложений топлива на впускном клапане и/или вокруг него (например, на первой поверхности головки блока цилиндров). Кроме того, расположение свечи зажигания между впускным клапаном и выпускным клапаном позволяет соединить свечу зажигания с верхней поверхностью цилиндра в положении, обеспечивающем более полное сгорание топливовоздушной смеси.
На ФИГ. 4 изображена верхняя поверхность 282 поршня камеры 200 сгорания, если смотреть изнутри внутреннего пространства камеры 200 сгорания. Первая поверхность 218 поршня показана соединенной со второй поверхностью 220 поршня вдоль первой оси 408 поршня (например, первая ось 408 поршня обозначает место соединения первой поверхности 218 поршня со второй поверхностью 220 поршня), а вторая поверхность 220 поршня показана соединенной с третьей поверхностью 222 поршня вдоль второй оси 410 поршня (например, вторая ось 410 поршня обозначает место соединения второй поверхности 220 поршня с третьей поверхностью 222 поршня). Первая ось 408 поршня и вторая ось 410 поршня (и соответствующие границы раздела между первой поверхностью 218 поршня и второй поверхностью 220 поршня и между второй поверхностью 220 поршня и третьей поверхностью 222 поршня) расположены так, что площадь первой поверхности 218 поршня больше площади второй поверхности 220 поршня, а площадь второй поверхности 220 поршня больше площади третьей поверхности 222 поршня. В другом варианте осуществления, увеличенный угол между первой поверхностью поршня и второй поверхностью поршня (например, увеличенный относительно угла 276 поверхности поршня на ФИГ. 2) может привести к увеличению площади второй поверхности поршня по сравнению с площадью первой поверхности поршня. Иными словами, площадь второй поверхности поршня может быть больше площади первой поверхности поршня, если угол между этими двумя поверхностями больше порогового угла. Однако в каждом из вариантов осуществления площадь третьей поверхности 222 поршня меньше площади первой поверхности 218 поршня и площади второй поверхности 220 поршня.
Диаметр 412 поршня расположен параллельно первой оси 408 поршня верхней поверхности 282 поршня вдоль места соединения первой поверхности 218 поршня со второй поверхностью 220 поршня, как раскрыто выше. На виде на ФИГ. 4 верхняя поверхность 282 поршня имеет округлый профиль по всей полной окружности 414 поршня и поделена на две части первой осью 408 поршня так, что первая поверхность поршня образована половиной полной окружности 414 поршня округлого профиля. Центральная линия 400 поршня (параллельная оси 258 первой поверхности поршня) перпендикулярна первой оси 408 поршня и пересекает серединную точку 416 поршня диаметра 412 поршня (при этом диаметр 412 поршня параллелен оси у, как показано в координатных осях 209).
Первый отрезок 418 поршня первой поверхности 218 поршня параллелен центральной линия 400 поршня и проходит от окружности 414 поршня до первой оси 408 поршня. Второй отрезок 420 поршня второй поверхности 220 поршня параллелен центральной линия 400 поршня и проходит от первой оси 408 поршня до второй оси 410 поршня. Третий отрезок 422 поршня третьей поверхности 222 поршня проходит параллельно центральной линии 400 поршня от второй оси 410 поршня до окружности 414 поршня. Первая пересекающая ось 402 поршня, вторая пересекающая ось 404 поршня и третья пересекающая ось 406 поршня проходят в направлении, параллельном оси у (как показано в координатных осях 209), при этом первый отрезок 418 поршня, второй отрезок 420 поршня и третий отрезок 422 поршня проходят в направлении, параллельном оси х (как показано в координатных осях 209). Первая пересекающая ось 402 поршня делит пополам первый отрезок 418 поршня, вторая пересекающая ось 404 поршня делит пополам второй отрезок 420 поршня, а третья пересекающая ось 406 поршня делит пополам третий отрезок 422 поршня. Иными словами, первая пересекающая ось 402 поршня пересекает первую серединную точку 424 поршня первого отрезка 418 поршня, вторая пересекающая ось 404 поршня пересекает вторую серединную точку 426 поршня второго отрезка 420 поршня, и вторая пересекающая ось 404 поршня пересекает третью серединную точку 428 поршня третьего отрезка 422 поршня.
Четвертая пересекающая ось 444 поршня показана перпендикулярной центральной линии 400 поршня и параллельной первой пересекающей оси 402 поршня и второй пересекающей оси 404 поршня. Четвертая пересекающая ось 444 поршня расположена между первой пересекающей осью 402 поршня и второй пересекающей осью 404 поршня и равноудалена от первой пересекающей оси 402 поршня и второй пересекающей оси 404 поршня. Иными словами, четвертая пересекающая ось 444 поршня расположена на расстоянии 430 от первой пересекающей оси 402 поршня в направлении, параллельном оси х (в координатных осях 209), и на расстоянии 432 от второй пересекающей оси 404 поршня в направлении, параллельном оси х. Расстояние 430 и расстояние 432 имеют одинаковую величину (например, одну и ту же величину расстояния). Четвертая серединная точка 446 поршня между первой пересекающей осью 402 поршня и второй пересекающей осью 404 поршня расположена вдоль центральной линии 400 поршня и пересечена четвертой пересекающей осью 444 поршня. Ось 271 свечи (на ФИГ. 2 и ФИГ. 5) перпендикулярна центральной линии 400 поршня и четвертой пересекающей оси 444 поршня и пересекает четвертую серединную точку 446 поршня. Четвертая серединная точка 446 поршня соответствует месту по вертикали под свечой 252 зажигания (на ФИГ. 2-3 и ФИГ. 5), как подробнее раскрыто ниже на примере ФИГ. 5.
Раскрытая выше конфигурация поверхности поршня позволяет увеличить площадь первой поверхности поршня относительно площадей второй поверхности поршня и третьей поверхности поршня. Увеличение площади первой поверхности поршня позволяет увеличить путь впрыска топлива из топливной форсунки. Например, направление пути топлива к первой стороне 230 (как показано на ФИГ. 2) и первой поверхности 218 поршня (например, вдоль оси 255 струи на ФИГ. 2 и ФИГ. 5) позволяет снизить вероятность падения впрыснутого топливной форсункой топлива на первую поверхности поршня благодаря более низкому положению первой поверхности поршня по вертикали относительно второй поверхности поршня и третьей поверхности поршня (как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 5). Это позволяет уменьшить скопление топлива на верхней поверхности поршня и, тем самым, снизить вероятность неполного сгорания топлива и воздуха в камере сгорания.
ФИГ. 5 изображает вид в аксонометрии варианта осуществления камеры 200 сгорания на ФИГ. 2. Камера 200 сгорания образована верхней поверхностью 270 цилиндра на ФИГ. 2-3 и верхней поверхностью 282 поршня на ФИГ. 2 и ФИГ. 4, как раскрыто выше. А именно, на ФИГ. 5 изображена камера 200 сгорания в трех измерениях, обозначенных осью х, осью у и осью z координатных осей 209.
Как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, первая поверхность 212 головки блока цилиндров содержит первый отрезок 320 цилиндра, вторая поверхность 214 головки блока цилиндров содержит второй отрезок 322 цилиндра, а третья поверхность 216 головки блока цилиндров содержит третий отрезок 324 цилиндра. Кроме того, как раскрыто выше на примере ФИГ. 4, первая поверхность 218 поршня содержит первый отрезок 418 поршня, вторая поверхность 220 поршня содержит второй отрезок 420 поршня, а третья поверхность 222 поршня содержит третий отрезок 422 поршня. Согласно варианту осуществления на ФИГ. 2-5, первый отрезок 320 цилиндра имеет приблизительно такую же величину, что и первый отрезок 418 поршня, и параллелен ему, второй отрезок 322 цилиндра имеет приблизительно такую же величину, что и второй отрезок 420 поршня, и параллелен ему, а третий отрезок 324 цилиндра имеет приблизительно такую же величину, что и третий отрезок 422 поршня, и параллелен ему. Полная окружность 328 цилиндра имеет приблизительно такую же величину, что и окружность 414 поршня, а первое расстояние 244 по вертикали имеет ту же величину, что и второе расстояние 283 по вертикали (как раскрыто выше на примере ФИГ. 2). Иными словами, первая поверхность 212 головки блока цилиндров имеет приблизительно тот же наружный периметр, что и первая поверхность 218 поршня, и параллельна первой поверхности 218 поршня, вторая поверхность головки блока цилиндров 212 имеет приблизительно тот же наружный периметр, что и вторая поверхность 220 поршня, и параллельна второй поверхности 220 поршня, а третья поверхность 216 головки блока цилиндров имеет приблизительно тот же наружный периметр, что и третья поверхность 222 поршня, и параллельна третьей поверхности 222 поршня, таким образом, верхняя поверхность 282 поршня имеет приблизительно те же внешние границы, что и верхняя поверхность 270 цилиндра. Таким образом, верхняя поверхность 282 поршня и верхняя поверхность 270 цилиндра имеют приблизительно совпадающие поверхности. При этом первый отрезок 418 поршня может быть немного меньше, чем первый отрезок 320 цилиндра, второй отрезок 420 поршня может быть немного меньше, чем второй отрезок 322 цилиндра, а третий отрезок 422 поршня может быть немного меньше, чем третий отрезок 324 цилиндра для уменьшения окружности 414 поршня относительно окружности 328 цилиндра для обеспечения возможности перемещения поршня 202 по вертикали (как раскрыто выше на примере ФИГ. 1) в камере 200 сгорания.
Как раскрыто выше на примере ФИГ. 4, первая пересекающая ось 402 поршня пересекает первую серединную точку 424 поршня первого отрезка 418 поршня вдоль первой поверхности 218 поршня. Первую серединную точку 424 поршня также пересекает первая вертикальная ось 224. Кроме того, как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, пересекающая ось 302 на впуске пересекает серединную точку 312 на впуске первого отрезка 320 цилиндра вдоль первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Серединную точку 312 на впуске также пересекает первая вертикальная ось 224. Так как первая поверхность 212 головки блока цилиндров параллельна первой поверхности 218 поршня (как раскрыто выше), а первая вертикальная ось 224 пересекает и серединную точку 312 на впуске первой поверхности 212 головки блока цилиндров, и первую серединную точку 424 поршня первой поверхности 218 поршня, первая поверхность 218 поршня расположена на одной линии по вертикали с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров. Иными словами, первая поверхность 212 головки блока цилиндров параллельна первой поверхности 218 поршня и расположена по вертикали над первой поверхностью 218 поршня вдоль первой вертикальной оси 224.
Поперечное сечение впускного клапана 238 (например, во впускном отверстии 231) показано расположенным в пределах первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Впускной клапан 238 расположен в пределах первой поверхности 212 головки блока цилиндров так, что окружность 330 впускного отверстия впускного клапана 238 расположена с центром в серединной точке 312 на впуске (как раскрыто выше на примере ФИГ. 3). Так как первая поверхность 212 головки блока цилиндров расположена по вертикали над первой поверхностью 218 поршня (например, на одной линии с ней по вертикали), как раскрыто выше, и окружность 330 впускного отверстия впускного клапана 238 расположена с центром в серединной точке 312 на впуске, впускной клапан 238 также расположен по вертикали над первой поверхностью 218 поршня. Иными словами, первая вертикальная ось 224, пересекающая серединную точку 312 на впуске первой поверхности 212 головки блока цилиндров и первую серединную точку 424 поршня первой поверхности 218 поршня соосна оси 274 впускного клапана 238 (например, параллельна ей и совмещена с ней). При приведении в действие впускного клапана 238 (например, его открытии или закрытии посредством контроллера или кулачка распределительного вала, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1), происходит линейное перемещение впускного клапана 238 вдоль первой вертикальной оси 224 в направлении к первой поверхности 218 поршня при открытии впускного клапана 238 и в направлении от первой поверхности 218 поршня при закрытии впускного клапана 238.
Поперечное сечение свечи 252 зажигания (например, в отверстии 243 свечи) также расположено в пределах первой поверхности 212 головки блока цилиндров. Свеча 252 зажигания расположена в пределах первой поверхности 212 головки блока цилиндров так, что окружность 338 отверстия свечи 252 зажигания расположена с центром в точке 336 пересечения свечи. Как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, точка 336 пересечения свечи расположена на пересекающей оси 340 свечи, при этом пересекающая ось 340 свечи расположена на расстоянии 342 от пересекающей оси 302 на впуске в направлении, параллельном оси х, и на расстоянии 344 от пересекающей оси 304 на выпуске в направлении, параллельном оси х. Расстояние 344 показано расположенным по вертикали на расстоянии 502 под пересекающей осью 304 на выпуске (например, в одном и том же положении по вертикали вдоль оси z, что и первая поверхность 212 головки блока цилиндров), чтобы продемонстрировать, что расстояние 342 и расстояние 344 расположены в направлении, параллельном оси х (как показано в координатных осях 209). Так как первая поверхность 212 головки блока цилиндров расположена по вертикали над первой поверхностью 218 поршня (например, на одной линии с ней по вертикали), как раскрыто выше, и окружность 338 отверстия свечи 252 зажигания расположена с центром в точке 336 пересечения свечи, свеча 252 зажигания также расположена по вертикали над первой поверхностью 218 поршня. Иными словами, ось 271 свечи 252 зажигания пересекает точку 336 пересечения свечи первой поверхности 212 головки блока цилиндров и четвертую серединную точку 446 поршня первой поверхности 218 поршня так, что свеча 252 зажигания соединена с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров и расположена на одной линии по вертикали с четвертой серединной точкой 446 поршня первой поверхности 218 поршня. Как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, четвертая серединная точка 446 поршня расположена на четвертой пересекающей оси 444 поршня, при этом четвертая пересекающая ось 444 поршня расположена на расстоянии 430 в направлении, параллельном оси х (как показано в координатных осях 209), от первой пересекающей оси 402 поршня и на расстоянии 432 в направлении, параллельном оси х, от второй пересекающей оси 404 поршня. Расстояние 432 показано расположенным по вертикали на расстоянии 504 над второй пересекающей осью 404 поршня (например, в том же положении по вертикали по оси z, что и первая поверхность 218 поршня), чтобы продемонстрировать, что расстояние 430 и расстояние 432 расположены в направлении, параллельном оси х. В других вариантах осуществления, свеча 252 зажигания может быть соединена с первой поверхностью 212 головки блока цилиндров и расположена на одной линии по вертикали с серединной точкой 416 поршня (например, центральная ось оси 271 свечи может быть соосна центральной оси 204 цилиндра камеры 200 сгорания и совмещена с ней).
Вторая поверхность 214 головки блока цилиндров расположена по вертикали над второй поверхностью 220 поршня аналогично тому, как первая поверхность 212 головки блока цилиндров расположена по вертикали над первой поверхностью 218 поршня. А именно, вторая пересекающая ось 404 поршня пересекает вторую серединную точку 426 поршня второго отрезка 420 поршня вдоль второй поверхности 220 поршня. Вторую серединную точку 426 поршня также пересекает вторая вертикальная ось 226. Кроме того, как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, пересекающая ось 304 на выпуске пересекает серединную точку 314 на выпуске второго отрезка 322 цилиндра вдоль второй поверхности 214 головки блока цилиндров. Серединную точку 314 на выпуске также пересекает вторая вертикальная ось 226. Так как вторая поверхность 214 головки блока цилиндров параллельна второй поверхности 220 поршня (как раскрыто выше), и вторая вертикальная ось 226 пересекает и серединную точку 314 на выпуске второй поверхности 214 головки блока цилиндров, и вторую серединную точку 426 поршня второй поверхности 220 поршня, вторая поверхность 220 поршня расположена на одной линии по вертикали со второй поверхностью 214 головки блока цилиндров. Иными словами, вторая поверхность 214 головки блока цилиндров параллельна второй поверхности 220 поршня и расположена по вертикали над второй поверхностью 220 поршня вдоль второй вертикальной оси 226.
Поперечное сечение выпускного клапана 240 (например, в выпускном отверстии 233) показано расположенным в пределах второй поверхности 214 головки блока цилиндров. Выпускной клапан 240 расположен в пределах второй поверхности 214 головки блока цилиндров так, что окружность 332 выпускного отверстия выпускного клапана 240 расположена с центром в серединной точке 314 на выпуске (как раскрыто выше на примере ФИГ. 3). Так как вторая поверхность 214 головки блока цилиндров расположена по вертикали над второй поверхностью 220 поршня (например, на одной линии с ней по вертикали), как раскрыто выше, и окружность 332 выпускного отверстия выпускного клапана 240 расположена с центром в серединной точке 314 на выпуске (и параллельно второй поверхности 214 головки блока цилиндров), выпускной клапан 240 также расположен по вертикали над второй поверхностью 220 поршня. Иными словами, окружность 332 выпускного отверстия выпускного клапана 240 расположена с центром во второй вертикальной оси 226, пересекающей серединную точку 314 на выпуске второй поверхности 214 головки блока цилиндров и вторую серединную точку 426 поршня первой поверхности 218 поршня. При этом, в отличие от расположения окружности 330 впускного отверстия впускного клапана 238 параллельно первой поверхности 212 головки блока цилиндров, как раскрыто выше, окружность 332 выпускного отверстия выпускного клапана 240 параллельна второй поверхности 214 головки блока цилиндров (и второй поверхности 220 поршня). Как раскрыто выше на примере ФИГ. 1, ось 272 выпускного клапана расположена под углом 242 клапана к оси 274 впускного клапана. При приведении в действие выпускного клапана 240 (например, его открытии или закрытии посредством контроллера или кулачка распределительного вала, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1), происходит линейное перемещение выпускного клапана 240 вдоль оси 273 на выпуске в направлении ко второй стороне 232 камеры 200 сгорания при открытии выпускного клапана 240 и в направлении от второй стороны 232 камеры 200 сгорания при закрытии выпускного клапана 240.
Третья поверхность 216 головки блока цилиндров расположена по вертикали над третьей поверхностью 222 поршня аналогично тому, как расположена вторая поверхность 214 головки блока цилиндров по вертикали над второй поверхностью 220 поршня. А именно, третья пересекающая ось 406 поршня пересекает третью серединную точку 428 поршня третьего отрезка 422 поршня вдоль третьей поверхности 222 поршня. Третью серединную точку 428 поршня также пересекает третья вертикальная ось 228. Кроме того, как раскрыто выше на примере ФИГ. 3, пересекающая ось 306 форсунки пересекает серединную точку 316 форсунки третьего отрезка 324 цилиндра вдоль третьей поверхности 216 головки блока цилиндров. Серединную точку 316 форсунки также пересекает третья вертикальная ось 228. Так как третья поверхность 216 головки блока цилиндров параллельна третьей поверхности 222 поршня (как раскрыто выше), и третья вертикальная ось 228 пересекает и серединную точку 316 форсунки третьей поверхности 216 головки блока цилиндров, и третью серединную точку 428 поршня третьей поверхности 222 поршня, третья поверхность 222 поршня расположена на одной линии по вертикали с третьей поверхностью 216 головки блока цилиндров. Иными словами, третья поверхность 216 головки блока цилиндров параллельна третьей поверхности 222 поршня и расположена по вертикали над третьей поверхностью 222 поршня вдоль третьей вертикальной оси 228.
Поперечное сечение топливной форсунки 246 (например, в отверстии 241 форсунки) показано расположенным в пределах третьей поверхности 216 головки блока цилиндров. Топливная форсунка 246 расположена в пределах третьей поверхности 216 головки блока цилиндров так, что периметр 334 отверстия топливной форсунки 246 расположен с центром в серединной точке 316 форсунки (как раскрыто выше на примере ФИГ. 3). Так как третья поверхность 216 головки блока цилиндров расположена по вертикали над третьей поверхностью 222 поршня (например, на одной линии с ней по вертикали), как раскрыто выше, и периметр 334 отверстия топливной форсунки 246 расположен с центром в серединной точке 316 форсунки (и параллельно третьей поверхности 216 головки блока цилиндров), топливная форсунка 246 также расположена по вертикали над третьей поверхностью 222 поршня. Иными словами, периметр 334 отверстия топливной форсунки 246 расположен с центром на третьей вертикальной оси 228, пересекающей и серединную точку 316 форсунки третьей поверхности 216 головки блока цилиндров, и третью серединную точку 428 поршня первой поверхности 218 поршня и соосной оси 256 (например, параллельной ей и совмещенной с ней) топливной форсунки 246. При открытии топливной форсунки 246 (например, посредством контроллера, как раскрыто выше на примере ФИГ. 1) топливная форсунка 246 увеличивает впрыск топлива во внутреннее пространство камеры 200 сгорания вдоль оси 255 струи в направлении к первой стороне 230, а при закрытии топливной форсунки 246 (например, посредством контроллера), топливная форсунка 246 уменьшает впрыск топлива во внутреннее пространство камеры 200 сгорания.
На ФИГ. 2-5 представлены примеры конфигураций с относительным расположением различных компонентов. Если они показаны непосредственно соприкасающимися друг с другом или непосредственно соединенными, то такие элементы могут именоваться непосредственно соприкасающимися или, в соответствующих случаях, непосредственно соединенными, по меньшей мере в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или прилегающими друг к другу, могут быть смежными или, в соответствующих случаях, прилегать друг к другу в по меньшей мере одном примере. Например, компоненты, соприкасающиеся друг с другом по общей грани, могут рассматриваться как соприкасающиеся по общей грани. В качестве другого примера, элементы, расположенные отдельно друг от друга, между которыми находится только какое-либо пространство, но не другие компоненты, могут описываться таким образом в по меньшей мере одном примере. В качестве еще одного примера, элементы, показанные расположенными друг над/под другом, на противоположных сторонах друг от друга или слева/справа друг от друга, могут именоваться соответствующим образом по отношению друг к другу. Кроме того, как показано на фигурах, самый верхний элемент или точка элемента может именоваться «верхом» компонента, а самый нижний элемент или точка элемента может именоваться «низом» компонента в по меньшей мере одном примере. В контексте настоящего описания, термины «верх/низ», «верхний/нижний», «над/под» могут обозначать положение относительно вертикальной оси фигур и могут служить для обозначения положения элементов фигуры по отношению друг к другу. Таким образом, элементы, показанные расположенными над другими элементами, расположены над ними по вертикали в одном примере. В качестве еще одного примера, если на фигурах элементы изображены в тех или иных формах, в описании может идти речь о том, что эти элементы имеют соответствующие формы (например, являются круглыми, прямыми, планарными, криволинейными, закругленными, скошенными, угловыми и т.п.). Кроме того, элементы, показанные пересекающими друг друга, могу именоваться «пересекающимися элементами» или «пересекающими друг друга» в по меньшей мере одном примере. Кроме того, элемент, показанный расположенным внутри другого элемента или снаружи другого элемента, может именоваться соответственно «внутренним» или «наружным» в одном примере.
Технический эффект, достигаемый соединением впускного канала с первой поверхностью головки блока цилиндров, соединением выпускного окна со второй поверхностью головки блока цилиндров, расположением первой поверхности поршня параллельно первой поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали, расположением второй поверхности поршня параллельно второй поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали, и расположением второй поверхности головки блока цилиндров под углом относительно первой поверхности головки блока цилиндров, состоит в отдалении друг от друга топливной форсунки (соединенной с третьей поверхностью головки блока цилиндров) и впускного клапана и увеличении пути впрыскиваемого топлива от топливной форсунки до верхней поверхности поршня. Это позволяет увеличить продолжительность перемешивания впрыснутого топлива с всасываемым воздухом. Результатом увеличенной продолжительности перемешивания может стать более полное сгорание смеси в камере сгорания и, как следствие, снижение вероятности осаждения топлива на поверхностях камеры сгорания, а также сокращение выбросов углеводородов и сажи. Отдаление друг от друга топливной форсунки и впускного клапана позволяет снизить вероятность образования отложений топлива на впускном клапане, и/или вокруг него и на первой поверхности головки блока цилиндров. Расположение свечи зажигания между впускным клапаном и выпускным клапаном позволяет соединить свечу зажигания с верхней поверхностью цилиндра в положении, обеспечивающем более полное сгорание топливовоздушной смеси и улучшение эксплуатационных показателей двигателя (например, отдачи двигателя по крутящему моменту).
В одном варианте осуществления система содержит: головку блока цилиндров, содержащую первую поверхность головки блока цилиндров, соединенную с впускным окном, и вторую поверхность головки блока цилиндров, соединенную с выпускным окном, при этом вторая поверхность расположена под углом к первой поверхности; и поршень, содержащий первую поверхность поршня, расположенную параллельно первой поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали, и вторую поверхность поршня, расположенную параллельно второй поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали. В первом примере системы первая поверхность поршня расположена на одной линии по вертикали с первой поверхностью головки блока цилиндров, а вторая поверхность поршня расположена на одной линии по вертикали со второй поверхностью головки блока цилиндров в вертикальном направлении, при этом указанное вертикальное направление параллельно вертикальной центральной оси цилиндра, соединенного с головкой блока цилиндров, причем поршень выполнен с возможностью перемещения в указанном вертикальном направлении из положения в верхней мертвой точке в положение в нижней мертвой точке в пределах цилиндра.
Второй пример системы необязательно включает в себя первый пример и дополнительно содержит третью поверхность головки блока цилиндров и третью поверхность поршня, параллельную третьей поверхности головки блока цилиндров и расположенную на одной линии с ней по вертикали, при этом третья поверхность головки блока цилиндров расположена по вертикали над первой поверхностью головки блока цилиндров относительно вертикальной центральной оси цилиндра, вдоль которой происходит перемещение поршня, причем вторая поверхность головки блока цилиндров расположена под углом между первой поверхностью головки блока цилиндров и третьей поверхностью головки блока цилиндров. Третий пример системы необязательно включает в себя первый и/или второй примеры и отличается тем, что третья поверхность поршня расположена по вертикали над первой поверхностью поршня относительно вертикальной центральной оси цилиндра, вдоль которой происходит перемещение поршня, причем вторая поверхность поршня расположена под углом между первой поверхностью поршня и третьей поверхностью поршня. Четвертый пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по третий и отличается тем, что вторая поверхность поршня расположена относительно первой поверхности поршня под углом той же величины, что и угол, под которым вторая поверхность головки блока цилиндров расположена относительно первой поверхности головки блока цилиндров. Пятый пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по четвертый и отличается тем, что третья поверхность поршня расположена на первом расстоянии по вертикали над первой поверхностью поршня, а третья поверхность головки блока цилиндров расположена на втором расстоянии по вертикали над первой поверхностью головки блока цилиндров, причем первое расстояние является таким же, как и второе расстояние. Шестой пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по пятый и дополнительно содержит топливную форсунку, соединенную с третьей поверхностью головки блока цилиндров, при этом топливная форсунка расположена под углом к первой стороне цилиндра и местоположению первой поверхности поршня при нахождении поршня в положении нижней мертвой точки, причем первая сторона соединена с первой поверхностью головки блока цилиндров. Седьмой пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по шестой и дополнительно содержит впускной клапан, расположенный во впускном окне и выполненный с возможностью закрытия впускного отверстия в первой поверхности головки блока цилиндров, и выпускной клапан, расположенный в выпускном окне и выполненный с возможностью закрытия выпускного отверстия во второй поверхности головки блока цилиндров, причем выпускной клапан расположен под углом к впускному клапану и вертикальной центральной оси цилиндра. Восьмой пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по седьмой и отличается тем, что выпускной клапан расположен под углом ко второй стороне цилиндра, при этом вторая сторона соединена с третьей поверхностью головки блока цилиндров, причем линия через центральную ось выпускного клапана пересекает линию через центральную ось топливной форсунки. Девятый пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по восьмой и отличается тем, что первая поверхность поршня, вторая поверхность поршня и третья поверхность поршня образуют верхнюю поверхность поршня, причем нижняя поверхность поршня, расположенная напротив указанной верхней поверхности, соединена с коленчатым валом. Десятый пример системы необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по девятый и дополнительно содержит свечу зажигания, соединенную с первой поверхностью головки блока цилиндров, причем свеча зажигания расположена между впускным отверстием и второй поверхностью головки блока цилиндров.
В одном варианте осуществления головка блока цилиндров содержит: первую поверхность, расположенную перпендикулярно вертикальной центральной линии головки блока цилиндров и на первой стороне головки блока цилиндров; вторую поверхность, расположенную перпендикулярно центральной линии и на второй стороне головки блока цилиндров, при этом вторая сторона расположена напротив первой стороны относительно центральной линии, при этом вторая поверхность расположена по вертикали под первой поверхностью; и третью поверхность, расположенную под углом между первой поверхностью и третьей поверхностью. В первом примере головки блока цилиндров первая поверхность, вторая поверхность и третья поверхность образуют верхнюю поверхность головки блока цилиндров, причем поверхность разъема головки блока цилиндров, расположенная параллельно первой поверхности, выполнена с возможностью соединения с цилиндром, причем цилиндр и верхняя поверхность головки блока цилиндров образуют камеру сгорания, причем центральная линия головки блока цилиндров представляет собой центральную линию камеры сгорания. Второй пример головки блока цилиндров необязательно включает в себя первый пример и отличается тем, что первая поверхность содержит первое отверстие, выполненное с возможностью вмещения топливной форсунки. Третий пример головки блока цилиндров необязательно включает в себя первый и/или второй примеры и отличается тем, что вторая поверхность выполнена с возможностью соединения с впускным окном и содержит второе отверстие, выполненное с возможностью вмещения впускного клапана. Четвертый пример головки блока цилиндров необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по третий и отличается тем, что третья поверхность выполнена с возможностью соединения с выпускным окном и содержит третье отверстие, выполненное с возможностью вмещения выпускного клапана. Пятый пример головки блока цилиндров необязательно включает в себя один, несколько или все примеры с первого по четвертый и отличается тем, что вторая поверхность содержит четвертое отверстие, выполненное с возможностью вмещения свечи зажигания.
В одном варианте осуществления система содержит: блок цилиндров, содержащий цилиндр с вертикальной центральной линией, первую сторону и вторую сторону, при этом первая и вторая стороны расположены напротив друг друга относительно центральной линии; головку блока цилиндров, содержащую поверхность разъема, соединенную с цилиндром, и верхнюю поверхность, содержащую: первую поверхность головки блока цилиндров, расположенную на первой стороне цилиндра и перпендикулярную центральной линии; вторую поверхность головки блока цилиндров, расположенную на второй стороне цилиндра параллельно первой поверхности головки блока цилиндров и над ней по вертикали; и третью поверхность головки блока цилиндров, расположенную под углом между первой и второй поверхностями головки блока цилиндров; и топливную форсунку, соединенную со второй поверхностью и направленную под углом к первой стороне и в сторону от верхней поверхности. В первом примере системы первая поверхность головки блока цилиндров соединена с первой стороной, а вторая поверхность головки блока цилиндров соединена со второй стороной. Второй пример системы необязательно включает в себя первый пример и дополнительно содержит поршень, расположенный внутри цилиндра, при этом поршень выполнен с возможностью перемещения вдоль центральной линии и содержит верхнюю поверхность поршня, включающую в себя: первую поверхность поршня, расположенную параллельно первой поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали; вторую поверхность поршня, расположенную параллельно второй поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали; и третью поверхность поршня, расположенную параллельно третьей поверхности головки блока цилиндров и на одной линии с ней по вертикали.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящем описании способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти с возможностью реализации их системой управления, содержащей контроллер, во взаимодействии с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими техническими средствами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя в системе управления двигателя, в которой раскрытые действия осуществляют путем выполнения команд в системе, содержащей различные технические компоненты двигателя, во взаимодействии с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.