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改进的 内燃机及包含该内燃机的车辆

阅读：1030发布：2020-09-29

专利汇可以提供改进的内燃机及包含该内燃机的车辆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种改进的内燃机及包含该内燃机的车辆。本发明提供了一种四冲程内燃机，包括：燃烧室 (110)，具有至少一个进气阀 (123)和至少一个排气阀(124)、及至少两个点火装置(140，142)；以及缸膛(108)，由缸膛壁(109)限定，具有在所述缸膛(108)内往复运动的活塞。燃烧室(110)是缸膛(108)的扩展容积并由多个侧壁 (112)限定。燃烧室(110)具有与缸膛壁(109)相邻的开放式平面基座 (111)。至少一个点火装置(140，142)基本上布置在位于或邻近燃烧室(110)的基座(111)的第一侧壁(112)处。燃烧室(110)的几何形状与至少一个火花塞的位置一起提高燃烧效率和燃料经济性。，下面是改进的内燃机及包含该内燃机的车辆专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种四冲程内燃机，包括：
燃烧室，具有至少一个进气阀和至少一个排气阀、和至少两个点火装置；以及缸膛，由缸膛壁限定，具有能够在所述缸膛内往复运动的活塞，
其中，所述燃烧室是所述缸膛的扩展容积，所述燃烧室由多个侧壁以及与所述缸膛壁相邻的开放式平面基座限定，并且至少一个点火装置基本上设置在位于或邻近所述燃烧室的基座的第一侧壁处。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述燃烧室是单坡顶式设计。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中，第二点火装置设置在位于或邻近所述燃烧室的基座的第二侧壁处。
4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，所述点火装置沿直径彼此相对地位于所述第一和第二侧壁处。
5.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述点火装置的安装点与位于所述燃烧室的所述基座处的接合面的端部对应。
6.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，至少两个所述点火装置朝向彼此定向。
7.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述点火装置间的间隔距离与缸膛直径之间的比例或比率为1或接近1。
8.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，活塞头设置有凹部。
9.根据权利要求8所述的内燃机，其中，活塞头上的所述凹部的形状形成附加燃烧室容积，所述附加燃烧室容积沿着从一个点火装置到另一个点火装置的方向朝向所述缸膛的中心轴线逐渐增大。
10.根据权利要求9所述的内燃机，其中，活塞中的凹部的形状和位置增强所述燃烧室内的燃料空气供料的涡流运动。
11.根据权利要求10所述的内燃机，其中，所述凹部的形状是椭圆形的、椭圆体的、卵形的或卵形体的。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其中，所述椭圆形的、椭圆体的、卵形的或卵形体的凹部的主轴沿着两个点火装置之间的方向延伸穿过所述活塞头。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的内燃机，其中，从上止点来看，所述点火装置的投影轴与所述活塞头上的凹部的主轴以一钝角彼此相交。
14.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述点火装置中的至少一个安装成与所述燃烧室的所述侧壁的表面齐平。
15.根据权利要求14所述的内燃机，其中，至少最靠近进气阀的点火装置安装成与所述燃烧室的所述侧壁的所述表面齐平。
16.根据权利要求15所述的内燃机，其中，最接近进气阀的所述点火装置是沿涡流旋转流动方向最接近。
17.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述进气阀和排气阀以偏置式布置设置在所述燃烧室中。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的内燃机，其中，所述活塞头中的所述凹部的形状和位置在活塞与气缸盖之间形成挤流区。
19.根据权利要求18所述的内燃机，其中，提供两个挤流区，这些挤流区具有大致新月形，从而所形成的挤流朝向所述燃烧室的中心区被引导。
20.一种以四冲程原理运行的内燃机，包括：
(a)气缸盖，包括燃烧室和阀机构，所述阀机构包括至少一个进气阀和至少一个排气阀；
(b)至少两个点火装置，位于所述燃烧室中；以及
(c)驱动装置，用于驱动所述阀机构，
其中，所述点火装置沿直径彼此相对地设置在所述燃烧室的基座处，并且至少一个点火装置与所述阀机构设置在一直线上。
21.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述侧壁向上汇聚。
22.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述发动机是单气缸发动机。
23.根据权利要求22所述的内燃机，其中，所述发动机在贫燃料燃烧模式下运行。
24.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，所述发动机是小膛发动机。
25.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机，其中，点火装置是火花塞。
26.一种包含前述权利要求中任一项所述的内燃机的车辆。

说明书全文

改进的内燃机及包含该内燃机的车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及一种特别适用于用贫燃料/空气混合物运行的改进的内燃机及包含该内燃机的车辆。

背景技术

[0002] 已知，内燃机中的每个气缸都设有两个或多个阀，即，进气阀和排气阀。这些阀在气缸盖(cylinder head，气缸头)内的腔室内(通常称为燃烧室)开口。当使用两个阀(即，一个进气阀和一个排气阀)时，这些阀以通常的方式形成并“成行”设置以使能量输出最优化。图1示出了气缸盖1000，其进气阀1001和排气阀1002成行设置以用于单一火花点火发动机。图2示出了气缸盖1010，其进气阀1011和排气阀1012设置成用于双火花点火发动机，该双火花点火发动机中具有常称的半球形燃烧室。

[0003] 通常，这种发动机使用均匀的空气-燃料供料，并且每个气缸只设有一个火花塞。这种布置的一个缺点是从点火到完成的燃烧过程需要相当长的时间。当发动机速度更高时，可用燃烧持续时间可能不够，因而需要使用非最佳(即，持续改善的)点火时间以避免不完全燃烧和随之发生的能量损失、燃料浪费以及排放的增加。进一步的缺点源自需要更富的燃料/空气混合物，以便实现燃烧室内更好的操纵灵活性和足够的火焰传播，以及足够的能量输出和/或降低的爆震，尤其是当使用贫燃料/空气混合物时。

[0004] 在某种程度上，这些问题可通过使用具有两个火花塞的发动机来解决。当在小膛发动机(small bore engine)中使用时，这是反直觉的，因为在小膛发动机中，火焰传播距离相对短并且通常足以实现有效的燃烧。此外，由于用于容纳这两个火花塞的空间较小，也会产生问题。这可通过将其中一个火花塞定位在发动机的定时侧(timing side)来解决，如在本申请人的2002年7月16日的第195904号印度专利(对应于国际专利公开号WO2005/042954A1)中所描述的，该专利公开了一种小膛双火花塞发动机，其根据四冲程原理而运行，具有“成行式”构造的进气阀和排气阀，并且该专利以引入方式结合于此(并在图
2中示出)。设置保护套以便火花塞延伸穿过定时链腔室，从而保护其不被润滑油弄脏并防止由此产生的无效运行。然而，由于该“成行式”构造提供了良好的能量输出但在燃料经济性为主要目标的情况下基本上无益的，必须在这种发动机中做出妥协。通过使用更高旋速的进入空气-燃料供料，燃烧效率方面有充足的改进余地。

[0005] 该申请人还在其国际公开日期为2007年7月19日的第WO2007/080604号国际专利公布中描述了一种发动机，其进气阀和排气阀成“偏置”构造，并在此处在图3中示出。在该发动机中，火花点火装置远离发动机的定时链而设置，因此不需要如第195904号印度专利中那样设置用于其中一个火花塞的保护套。此外，通过燃烧室内增加的涡流(增加的涡流可至少部分地通过该偏置阀构造来实现)，实现了更好的供料混合。因此，该发动机已经相当有益。但是，已经注意到一种趋势，仍未燃烧的尾气不利地影响排放和燃料效率。进一步的趋势(源自前述趋势)是发生爆震的趋势。因此，仍需要改进燃烧室的几何结构和设计，以便降低爆震并提高燃烧效率和燃料经济性。

发明内容

[0006] 因此，本发明的目的在于提供一种内燃机，其根据四冲程原理运行，具有优于现有发动机的改进的性能，尤其是当在贫燃料燃烧模式下运行时。

[0007] 为实现该目的，本发明提供了一种四冲程内燃机，其包括：

[0008] 燃烧室，其具有至少一个进气阀和至少一个排气阀、和至少两个点火装置；以及缸膛(cylinder bore)，其由缸膛壁限定，具有可在所述缸膛内往复运动的活塞。

[0009] 其中，所述燃烧室是所述缸膛的体积延伸，所述燃烧室由侧壁限定，并且具有邻近所述缸膛壁的开放式平面基座，并且至少一个点火装置基本上设置在位于或者邻近所述燃烧室的所述基座的第一侧壁处。

[0010] 这种发动机布置，并且尤其是燃烧室的设计允许很好地利用燃烧室内的空间，在燃烧过程中，这有助于燃烧效率和燃料经济性。该燃烧室是通过火花塞的特定位置而提高燃烧效率的单坡顶式燃烧室。该燃烧室也可通过使横轴基本上垂直于缸膛的中心轴线而被延长。

[0011] 通常，两个点火装置或者火花塞的使用在某种程度上有助于燃烧效率。但是，在位于或者邻近燃烧室的基座的第一侧壁处的至少一个点火装置的设置更进一步提高了燃烧效率。当第二或另外的点火装置设置在位于或邻近燃烧室的基座的第二侧壁处时实现了最大的优势。该目的将使火焰前锋通过其传播穿过燃烧室的距离最大化，并提高了可用燃烧室容积的使用。这提高了燃烧效率，尤其在使用贫燃料供料时。

[0012] 通过将两个(尽管可包括更多)点火装置或火花塞设置成彼此直径相对也是有利的。而且，优选地，点火装置的安装点(其被期望是朝向彼此定向的)对应于位于单坡顶式燃烧室的基座(前述的开口平面基座)处的连接面的端部。这些几何位置通常对应于燃烧室的最大尺寸部分，从而有助于通过如下所述的燃烧室内空间的形状和利用的最优化而使燃烧过程最优化。更具体地，这可由点火装置间的间隔距离与缸膛直径之间的比率或比例表示。非常理想的是该比率为1或接近于1。可以补充的是，点火装置的这种布置防止了在其之后的尾气的截留可能性，从而降低了如上所述的现有技术中注意到的爆震的趋向。为清楚起见，提及“在...之后”应理解为提及当使用两个火花塞时，远离两个火花塞之间的区域的方向。

[0013] 当活塞头设置有凹部时也提高了燃烧效率。活塞头上的凹部可成形为产生附加的燃烧室容积，该燃烧室容积沿从一个点火装置朝向另一个点火装置的方向朝向缸膛的中心轴线逐渐增大。有利地，活塞内的凹部的形状和位置具有增加燃烧室内的燃料空气供料的涡流运动的特性，或者至少使燃烧室内的涡流运动的任何消极影响最小化。凹部的形状可以是椭圆形、椭圆体、卵形或卵形体。理想地，椭圆形、椭圆体、卵形或卵形体凹部的主轴在两个点火装置之间的方向延伸穿过活塞头。

[0014] 优选地，当从上止点观察时，所述点火装置的投影轴和活塞头上凹部的主轴都以钝角彼此相交。该“开放”设置通过最优化燃烧室内的空间利用而使发生在燃烧室内的燃烧过程最优化。更具体地，火焰前锋传播并经过了比在中更大的开放空间，在所述现有发动机中，例如，点火装置不是朝向彼此定向，而是具有角方向，这给从火花塞传播的火焰前锋提供了很少的机会，以便沿着宽的前锋而不是在一点处相交。该燃烧室空间的更大利用提高了燃烧效率。

[0015] 该发动机(理想地为单气缸发动机)具有燃烧室内的部件的构造，该构造使燃烧室内的空间的形状和利用最优化，并增加了待由燃烧室内燃料空气供料的点燃而启发并传播及发展至消耗掉供料的火焰前锋的可用空间量。通过使点火装置或火花塞的布置和设置最优化来使有效燃烧室容积和形状的均匀增加的重要性难以过高估量。例如，在上述的第WO 2007/080604号国际公开中，火花塞的位置和方位必需安装在增高的底座(mount)或凸台(boss)上。申请人已经发现，这些底座或凸台的去除减少了在火花塞之后的燃烧室的容积量，与之相关的是，极大地改善了用于贫燃料/空气混合物的燃烧性能。为此，点火装置或火花塞之的至少一个(但更优选为两个都)被安装成与燃烧室的其中一个侧壁的表面齐平，以获得该效果。理想地，至少，最接近进气阀(特别是在涡流的方向)的点火装置或火花塞安装成与燃烧室表面齐平。

[0016] 在发动机的某些实施例中，该阀通常设置成“偏置”布置，使得可用于火焰中心的空间借助由上述构造的燃烧室内的气体燃烧而产生的涡流而适当地彼此靠近。适当的帮助通过活塞头上的凹部提供，该凹部具有沿着单坡顶式形状燃烧室的平面的交叉线的方向的长轴或主轴。这使得燃烧室的大部分容积容纳在中心容积内，为了能看得见，该中心容积可描绘为扩展容积，该中心容积的轴线与活塞内的凹部的方向相同。活塞内的凹部的形状和位置还导致了活塞与气缸盖之间的一个或多个挤流区的产生，从而当活塞朝向上止点位置移动时，被挤压的燃烧气体产生所谓的“挤流”运动。这种挤流运动通过在燃烧室的顶部提供一个或多个挤流区而增强；例如，可提供两个挤流区，这些挤流区大致成新月形，使得所形成的挤流朝着燃烧室的中心区域被引导。

[0017] 用于本发明的发动机的其它对流体动力学来说重要的运动是组合滚流和涡流(“斜滚流”)。滚流和涡流是可旋流，其使得发动机内的燃料和空气混合。通过选择用于进气阀、尤其是进气端口处的适当的进入角，在本申请人的发动机内产生了滚流。风箱的布置和传递至发动机的燃料特性影响进入角，并且发动机被封装成使进入角将允许形成滚流。优选地，尽可能平行地实现进气端口的轴线相对于燃烧室的纵向轴线的对准，以使滚流效果最大化。另一个涡流旋流(其可以是沿顺时针方向)由进气阀和排气阀的偏置构造产生。在申请人的发动机中的滚流和涡流的结合能够实现改进的供料混合和更好的燃烧稳定性及操作灵活性。

[0018] 贫燃料运行模式(其中，空气燃料比率在15∶1至17∶1的范围内)对发动机来说是重要的。贫燃料促进了发动机燃料经济性，并可能在某些类型的发动机排放的控制上也是有利的。但是，重要的是，燃烧持续时间足够快速以确保有效发动机运行。多火花塞构造对该目的来说与燃烧室基座处的两个或多个点火装置或火花塞的位置一样都是重要的。位于或邻近燃烧室基座处的相对的侧壁处的点火装置的直径相对的布置同样确保了充分快速的火焰传播，并且整个燃烧室容积通常在比单点火装置更短的时间内被覆盖，并且贫燃料/空气混合物几乎完全燃烧，而且能够使用最佳的火花定时以便于实现最好的发动机性能而不会产生爆震或者增加排放排出。

[0019] 在另一方面，本发明提供了一种根据四冲程原理运行的内燃机，其包括：

[0020] (a)具有包括至少一个进气阀和至少一个排气阀的阀机构的燃烧室；

[0021] (b)位于燃烧室内的至少两个点火装置；以及

[0022] (c)用于驱动阀机构的驱动装置，

[0023] 其中，所述点火装置彼此直径相对地设置在燃烧室的基座处，并且至少一个点火装置与阀机构设置在一直线上。该发动机布置允许燃烧室内空间的进一步利用，并且这有助于燃烧效率和燃料经济性。

[0024] 有利地，本发明的发动机是小膛发动机。本发明的实践中使用的小膛、小容量或小位移发动机的普通特性包括：从75cc至225cc的可变气缸容积范围，优选地在100cc至200cc(更优选地在100cc至150cc)的范围内，缸膛直径为45mm至70mm，用作两轮或三轮车辆或其他机动车辆(尤其是摩托车)的运行的原动机。注意，有利地，本发明的小膛发动机不需要水冷系统来有效运行。这种发动机有利地是单气缸发动机，其可以是两阀上凸轮四冲程发动机。

[0025] 阀的驱动装置可以是定时链。诸如定时链的驱动装置可以设置在具有润滑剂供料的驱动装置腔室内。由于待设置在内燃机内(几乎与阀机构成一直线)的点火装置可有利地且通常地需要穿过驱动装置腔室而延伸，因为可用于在小膛发动机内容纳发动装置的空间非常有限，特别地，可设置用于点火装置(本发明中以火花塞的形式)的保护套以防止润滑剂影响火花塞的功能。

[0026] 由于噪音和粗糙的事物(harshness)也可能会影响发动机的性能，可根据在申请人的同时待审的第WO 2007032020号PCT申请中描述的方案运行火花塞，其内容以引用方式结合于此，并且其中，响应于燃烧压力的增加速率被发动机速度或发动机加速度的增加速率代替，或发动机速度增加到可接受的临界值之上，用于发动机的控制单元使点火装置或火花塞延缓运行或停止。

[0027] 发动机可以是燃料注入的(fuel injected)或者是增碳的(carburetted)，并适用于任何范围的车辆装置。典型的应用是用在诸如摩托车的两轮车辆中，但是可以应用在3轮或4轮的车辆类型中，该发动机有利的是两阀发动机，但这并不排除更多数量的阀。

[0028] 该发动机具有改进的燃烧效率，据测量较少出现爆震，低排放物，且提高了燃料经济性。改进的驱动能力也是该发动机的优点。这些优点大部分因火花塞和阀的最优布置而出现，并且如上所述，受小膛发动机的燃烧室内几何形状的影响。附图说明

[0029] 从下面参照附图对本发明优选实施例的非限制性描述中，可以更全面地理解本发明的内燃机，附图中：

[0030] 图1示出了现有技术气缸盖，其进气阀和排气阀成行设置以用于单一火花点火发动机；

[0031] 图2示出了现有技术气缸盖，其进气阀和排气阀设置成用于双火花点火发动机；

[0032] 图3是现有技术内燃机的气缸盖的仰视图；

[0033] 图3a是现有技术内燃机的气缸盖的俯视图；

[0034] 图4是根据本发明优选实施例的内燃机的气缸盖的仰视图；

[0035] 图4a是根据现有技术的燃烧室的剖视图，示出了火花塞的安装；

[0036] 图4b是根据本发明优选实施例的燃烧室的剖视图，示出了火花塞的安装；

[0037] 图5是现有技术发动机的示意性底部剖视图(A)，以及根据本发明优选实施例的发动机的示意性底部剖视图(B)，提供所述视图仅为了比较的目的；

[0038] 图6是现有技术发动机的示意性侧部剖视图(A)，以及根据本发明优选实施例的发动机的示意性侧部剖视图(B)，提供所述视图仅为了比较的目的；

[0039] 图7是通过本发明优选实施例的活塞的剖视图；

[0040] 图8提供了根据本发明优选实施例的发动机中所用的燃烧室的示意性等距视图(a)至(d)的范围并示出了包括火花塞和阀在内的各部件；

[0041] 图9提供了图8中示出的燃烧室的示意性等距视图(a)至(d)的范围，但为了更进一步和更好地示出燃烧室的形状未示出各部件。

具体实施方式

[0042] 现在参照图3，示出了上面参照可变(swept)气缸容积和气缸直径描述的这类小膛四冲程内燃机100的气缸盖14的底部。气缸盖14包括具有进气阀23和排气阀24的燃烧室110。进气阀23和排气阀24的定时由定时链(未示出)控制。

[0043] 燃烧室110具有单坡顶式(pent-roof)构造。单坡顶式燃烧室是上表面为倾斜或偏斜顶的燃烧室，包括至少两个倾斜的并向下分开或向上汇聚的表面或侧壁。所述侧壁不会在尖点处相交，也就是说它们不沿着一条线汇聚，而是每一个侧壁都具有可在燃烧室110的顶部处终止于一平面或略圆形表面的弯曲几何形状。

[0044] 两个火花塞40和42(每个火花塞都是传统制造的)装配在气缸盖14内。火花塞40和42位于燃烧室110中并引起贫燃料/空气混合物或供料的点火和燃烧，允许发动机
100在贫燃料燃烧模式下运行以提高燃料经济性。可以注意到，火花塞40和42安装在升高的底座或凸台43上。

[0045] 如图3可见，可认为燃烧室110被分成了四个分区。可认为进气阀23和排气阀24位于沿对角线相对的分区中，尽管阀23和24与其他分区存在一些交叠。这种阀构造由于具有产生有利的“涡流”程度的能力，因而具有与比“成行式”阀构造具有更好的燃料经济性相关的“偏置式”构造。与未包含偏置式构造的同等车辆相比，可以实现至少5％的基本上提高的燃料经济性。火花塞40和42位于燃烧室110的对角线相对的另两个分区中，并且不会延伸穿过定时链腔室，因而不需要设计成或保护其避免与该腔室中的润滑剂接触。

[0046] 发动机100的进气阀23和排气阀24由摇杆臂组件18启动，图3a所示，该摇杆臂组件的更详细的细节在申请人的国际公开日期为2007年7月19日的国际专利公布No.WO2007/080604中描述，其内容以引用方式结合于此。该摇杆臂组件18构造成为两个火花塞
40和42的定位提供更大的空间，并有助于火花塞40和42末端远离发动机100的定时链腔室(图3)定位。

[0047] 现在参照图4至图8，除了在图4中发动机100和燃烧室110之外的参考标号被前标以数字“1”，位于单坡顶式构造的燃烧室110内的各部件与图3所讨论的相同。形成缸膛108扩展容积的燃烧室110具有与缸膛壁109相邻的侧壁112。

[0048] 设置有两个火花塞140和142，并且这些火花塞140和142在点火燃料/空气供料时起到与上述火花塞40和42相同的作用。仍设置有进气阀123和排气阀124，并且它们仍位于偏置式构造中。但是，火花塞140和142的布置和位置与火花塞40和42存在某些显著的不同。这些位置上的不同对于通过燃烧室110内空间的改进利用或最优化利用而实现改进的火焰前锋(flame front)传播很重要。现在将参照图4至图8描述这些不同。

[0049] 首先，两个火花塞140和142直径地相对或直径地相反安装，且朝向彼此，如图4和图8所示。火花塞140和142朝向彼此定向。因此，在直径相对的两个点处启动火花，点燃燃料空气混合物并形成很快传播的火焰前锋，从而与单火花塞发动机的燃烧速率相比，无疑会在燃烧室110内提供提高的燃料空气供料的燃烧速率，并朝向彼此覆盖燃烧室110的整个容积且实现贫燃料空气混合物的近乎完全燃烧。这对于实现作为使用贫燃料空气混合物主要目的的燃料经济性很有价值。相反，如果能量输出是主要关心的问题，如同现有技术中的一样，则富燃料空气混合物将是优选的，但将造成增加的燃料消耗并极可能增加排放物(例如碳氢化合物排放物)。

[0050] 其次，火花塞140和142都不位于升高的底座或凸台上。相反，火花塞140和142都安装在燃烧室110的向下分开或向上汇聚的侧壁112上，这些侧壁112与图3示例一样具有弯曲的几何形状。这些侧壁112与缸膛壁109相邻，燃烧室110形成缸膛108的扩展容积。还可观察到，火花塞140和142安装在燃烧室110的基座111处或与之非常邻近。该基座111是平面的并且与缸膛壁109相邻，而且连通缸膛108和燃烧室110。

[0051] 火花塞140和142还安装成与燃烧室110的侧壁112齐平，如图4b所示。

[0052] 火花塞140和142的这种布置具有使火花塞前面的燃烧室容积量极大化的优点。图4a和4b示出了详细对比视图，其中，图4a示出了火花塞位于升高的底座或凸台43上，而图4b示出了火花塞140和142定位成与燃烧室侧壁112齐平。该优选实施例确保了燃烧室110的大部分在火花塞点火点方面先进，并确保火焰前锋不需要在每个火花塞140和
142后面沿回退方向燃烧以及朝向侧壁112处的燃烧室表面回退。这在贫燃料/空气混合物于两个火花塞140和142处的点火之后启动的火焰前锋的传播和发展方面足以获得改进，由于发动机100在贫燃料燃烧模式中运行，这对于实现改进的燃料经济性和/或减少排放物是很重要的。

[0053] 第三，并且尤其是参照图6，可以注意到，与内燃机A中的火花塞相比较，根据本发明的优选实施例的内燃机B中的火花塞140和142彼此位于更大的间隔距离处，并且朝向彼此定向。该间隔距离可以接近缸膛直径的尺寸，注意到内燃机B中火花塞140和142的安装点大致位于缸膛的周边。以一比例来表示，该间隔距离与缸膛108的直径之比接近1。这与该间隔距离之比明显低于1的现有技术的布置形成对比。这一方面还确保了燃烧区最大比例地位于火花塞140和142之间。从每个火花塞140和142沿着靠近燃烧室110的最宽处前行的火焰前锋的传播和发展允许更大程度地利用燃烧室110内的空间，以便火焰中心和火焰前锋沿着宽的前部(而不是一个点)传播、发展并相交，结果是提高了燃烧效率和燃料经济性。尤其是图8和9中示出的燃烧室110的形状有利于这种火焰前锋的传播。为进一步详尽说明，可以方便地看到，火焰前锋从每个火花塞140和142以每个火花塞为中心呈圆弧的形式辐射。通过布置根据本发明的火花塞140和142，在火焰前锋大致相交于燃烧室110中心点的时刻，火焰前锋圆弧的半径最大，并且因此而接近穿过燃烧室110的一条直线(或者如果三维中模拟是可见的则为平面)。这确保了燃烧室110中心处的燃烧与围绕燃烧室的表面112处的燃烧之间具有较短的时间。这可以与火花塞140和142更靠近一起的情况相对照(图5和6示出了这种对比)，并且它们在相交的时刻具有更小的半径，形成初始相交“点”而不是一条直线，并且其中，该相交点以明显更低的速度(与参照本发明描述的情况相比)朝向燃烧室表面继续向外迁移。而且，发动机B中，火花塞140和142安装在与位于单坡顶式燃烧室110的侧壁112的基座111处的虚拟接合面的端部对应的安装点
117处，该单坡顶式燃烧室的形状尤其在图8和9中示出。

[0054] 基本上位于燃烧室110的基座111处或与之非常邻近的火花塞140和142的位置与实现所述发动机的优点相关。如图6所示，这种位置有效地防止火花塞140和142后面的尾气截留(trapping)在可能形成爆震趋势的区域130中。

[0055] 第四，火花塞140定位成延伸穿过阀驱动装置或定时链腔室150，因为这允许燃烧室110内空间的最优化利用，再次有助于实现良好的火焰前锋发展和前进且具有改进的燃烧性能。火花塞140可以设置有保护套，以保护其不受存在于定时链腔室150内的润滑剂的影响。

[0056] 第五，如图7a和7b中方便地示出的，活塞头160中凹部162的设置用于改进燃烧过程并改进燃烧过程中的流体动力学。凹部162是椭圆形的。椭圆形凹部162的主轴163在两个火花塞140和142之间的方向上(也是与阀动力传动系统(即，与凸轮轴的轴线)“成行”的方向)延伸穿过活塞头160。这用来形成从每个火花塞140和142朝向燃烧室110的中心增大的燃烧室容积。凹部162还有助于在活塞161升高时保持燃料空气供料的高效涡流运动，或者至少使活塞头160中的凹部162而造成的任何不利影响最小化。图
5中示出了顺时针的涡流旋转流动方向。

[0057] 此外，凹部162的本质是在气缸盖和活塞161的表面之间提供形成“挤流”区，如图7b中的区域115所示。当活塞160在气缸中朝向上止点(TDC)升高时，燃料空气供料尤其被压缩到两个新月形的挤流区或区域115内，并且所形成的供料被“挤压”而形成朝向燃烧室110中心区的挤流，从而促进燃料空气供料的增强混合。因此，供料运动以及火焰前锋穿过燃烧室110的传播受活塞头160中的凹部162几何形状以及燃烧室表面几何形状(包括挤流区115和燃烧室表面其它部分的几何形状)的影响，以提高燃烧效率。除了燃烧效率提高之外，由于燃烧室110中存在尾气而造成的爆震趋势也减弱，这是由于尾气不太可能截留在燃烧室110的非点火区中，例如位于一个或两个火花塞140和142的后面。

[0058] 这里再次，比图3发动机中更朝向彼此定向的火花塞140和142的定向很重要。火花塞140和142的投影轴以轴线之间成一角度相交，为一钝角，显著大于现有技术发动机中的角度。而且，从上止点来看，火花塞140和142的投影轴与活塞头160上的凹部162的主轴以一大钝角彼此相交。通过最优化利用燃烧室110内的空间，这种“开放式”布置使得发生在燃烧室110内的燃烧过程最优。更具体地说，火焰前锋穿过燃烧室110的比之前燃烧室设计中更大的有效容积而传播和发展，在之前燃烧室设计中，例如，不是朝向彼此定向的火花塞具有成角度的定向，这对于火焰前锋提供更少的机会来相交宽火焰前锋。燃烧室空间的这种更大利用提高了燃烧效率并减少了爆震趋势。

[0059] 本发明内燃机的改变和变型对本公开的技术人员来说将很显然。这种改变和变型被认为落在本发明的范围内。例如，燃烧室110可以具有比由上述的向上弯曲的汇聚侧壁112给予的曲线几何形状更尖锐的几何形状。在这种情况下，燃烧室110可以采取棱镜形状，例如三角棱镜形状。

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