[发明专利]具有喷嘴的直接喷射式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接喷射式内燃机，其具有：

-至少一个气缸，其中燃烧室由活塞的活塞顶和气缸盖共同形成，每个气缸仅仅具有一个用于供应新鲜空气的进气口，以及

-喷嘴，其在所述活塞顶的相对侧布置在所述气缸盖中，在所述喷嘴上，在突出到所述燃烧室中的自由端，设有用于燃料直接喷射的至少两个喷嘴孔，所述喷嘴偏心地布置，与所述气缸的纵轴线间隔开并且与所述气缸的纵轴线成角α倾斜。

背景技术

在本发明的背景下，词组“内燃机”特别地包括柴油发动机，但是也包括混合式内燃机，也就是说使用混合燃烧过程操作的内燃机，并且也包括火花点火式发动机。

在内燃机的发展中，一直追求最小化燃料消耗、减少污染物排放和减小成本。

后者可以特别地通过减少部件的数量实现。部件数量的减少减小了部件的总生产成本，减小尤其在部件的管理和储存中产生的供应成本，以及在内燃机的组装期间的组装成本。

所提出的用于减少部件的数量的一种解决方案在于开发多功能部件。这样的例子是将排气歧管整合到内燃机的气缸盖中。由于排气歧管被整合到气缸盖中，免除了作为独立的(也就是说单独的)部件的歧管。由于整合，原则上免除了在内燃机的组装期间歧管的储存和安装。

所提出的用于减少部件的数量的另一种解决方案在于完全免除单独的部件，优选的是免除提供了两个或以上的部件。

在该背景下，适宜的是减少气门驱动的部件的数量。

为了控制充气交换，内燃机需要控制元件和用于致动控制元件的致动装置。在充气交换期间，燃烧气体经由排气口被排出并且燃烧室的充气(也就是说新鲜空气的引入)经由进气口发生。为了控制充气交换，在四冲程发动机中，几乎完全使用提升气门作为控制元件，所述提升气门执行内燃机的操作期间的摆动提升运动并且所述提升气门以该方式打开和闭合进气口和排气口。气门运动所需的气门致动机构(包括气门自身)被称为气门驱动。

气门致动装置包括凸轮轴，多个凸轮布置在所述凸轮轴上。在底置凸轮轴和顶置凸轮轴之间进行基本区分，参考点是气缸盖和气缸体之间的分离面。如果凸轮轴布置在所述分离面之上，则它是顶置凸轮轴，否则它是底置凸轮轴。

顶置凸轮轴(类似于气门自身)常规地安装在气缸盖中，其中具有顶置凸轮轴的气门驱动具有作为另外的气门驱动部件的摆臂、摇臂或挺杆。底置凸轮轴附加地需要推杆，为此顶置凸轮轴也是基本优选的，原因是在这些中运动质量更小。

气门驱动的目的是在正确的时间打开和闭合燃烧室的进气口和排气口，追求最大可能的流动横截面的快速打开以便将流入和流出气流的节气损失保持在低水平并且保证用新鲜空气最佳可能地对燃烧室进行充气，以及废气的有效(也就是说完全)排出。所以，根据现有技术，燃烧室也常常并且越来越多地设有两个或以上进气口和排气口。

为了减少气门驱动部件的数量，燃烧室可以备选地设有仅仅一个进气口。所以本发明也包含其中每个气缸仅仅具有用于供应新鲜空气的一个进气口的内燃机。与另外的进气口一起，关联的气门及其致动装置的部件(具体地，凸轮、摆臂、摇臂和/或挺杆)被消除。

然而由于如上所述在充气交换期间的基本目的是尽可能快地打开最大可能的进气口横截面以便保证用新鲜空气最佳可能地对燃烧室进行充气，因此当每个气缸仅仅使用一个进气口时必须使所述口相对于具有两个或以上进气口的实施例具有相应大的尺寸。进气口的这样的设计导致气缸中(也就是说气缸盖中)的安装空间位置的修改，在直接喷射式内燃机的情况下这不仅必须适应进气口和排气口以及关联的气门，而且必须适应喷嘴。

每个气缸的单一大进气口使从气缸的纵轴线间隔开的喷嘴的偏心布置成为必要。为了为进气门和进气侧致动装置(特别是进气凸轮轴)提供足够的安装空间，喷嘴附加地被布置成相对于气缸的纵轴线成角α倾斜。

喷嘴的这样的布置对气缸中(也就是说燃烧室中)的混合物形成具有影响。喷嘴的倾斜安装位置具有的影响是从喷嘴孔出现的燃料射流不具有一致的动量。这由在喷嘴排气口的上游的一些喷射影响因素由于喷嘴的倾斜而在喷嘴孔之间变化产生。取决于单独的喷嘴孔的位置，通过所述喷嘴孔被引入气缸中的燃料流以或大或小的程度和以或大或小的频率在它到喷嘴排气口的路径上被偏转。这里产生的燃料中的压力损失对进入燃烧室中的燃料射流的动量具有显著影响。

从喷嘴孔出现的燃料射流的非一致动量导致在局部限定区域中，特别是在可能设有的活塞凹陷中的很贫或很富的燃料/空气混合物。这对燃烧和污染物的形成，特别是未燃烧碳氢化合物的排放具有负面影响。