CN102232143A - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机，具有至少一个可被一进气阀(17)封闭的燃烧室(15)和至少一个通至该进气阀(17)的进气道(21)以及一燃料喷射装置(27)，所述燃料喷射装置为了配设给所述至少一个燃烧室(15)而具有用于将燃料配量地喷射到至少一个进气道(21)中的一第一和一第二喷射阀(28，29)。为了明显改善燃料空气混合物在燃烧室(15)中的混合准备和燃烧，这样构造所述两个喷射阀(28，29)，使得所述第一喷射阀(28)喷射具有较大锥角的、宽地扇形散射的锥形喷雾(34)并且所述第二喷射阀(29)喷射具有显著更小锥角的、仅很小地扇形散射的锥形喷雾(35)。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的内燃机。
背景技术
在用于内燃机的一公知的燃料喷射装置中(JP-10196440 A)，第一喷射阀在设置在进气道中用于调节空气量的节气阀的上游喷射并且第二喷射阀在相应在内燃机进气道中的节气阀的下游喷射，其中，第二喷射阀时间上在第一喷射阀喷射之前进行喷射。
发明内容
具有权利要求1特征的、根据本发明的内燃机具有优点，即借助两个在至少一个燃烧缸的进气道中喷射的不同设计的喷射阀，可以不同的方式朝着进气阀实施燃料带入，这在内燃机的不同工作范围中导致显著改善的混合准备和燃烧。因此，有利的是，在热运行的内燃机和高负荷的情况下将具有高渗透的燃料在进气阀开启的情况下直接喷射到燃烧室中，而在内燃机较冷的情况下进气道的、直接设置在进气阀前面的壁区域的较强壁润湿导致更好的燃烧，因为壁薄膜刚好在时间上错开地到达燃烧室中。通过两个喷射阀的根据本发明的不同设计，以简单的方式在内燃机的不同工作范围中通过不同地控制两个喷射阀实现与工况相关的优化燃烧。因此可通过在不同的工作范围中以不同的方式使用两个喷射阀来优化燃烧室中的λ分布，避免与较高的碳氢化合物(HC)出现有关的局部混合气过浓和导致内燃机爆震的局部的低混合比(ausmagerung)，以及获得降低的燃料消耗。因此例如在冷启动时通过应用第一喷射阀由于在其锥形喷雾中较小的燃料滴可改善混合准备和降低HC排放。在全负荷情况下，通过强烈地使用具有直至燃烧室中的更大渗透并且具有在进气道中最小壁薄膜生成的第二喷射阀，取自气缸充气量的燃料蒸发热量比取自进气道的壁的燃料蒸发热量更强烈，由此气缸充气量更强烈地冷却并且爆震敏感性降低。
在内燃机负荷的情况下，没有直接喷射在燃烧室中的喷射阀地可利用所谓的扫气，因为第二喷射阀由于其锥形喷雾的较小的锥角在进气道中没有生成或者生成仅最小程度的壁薄膜。在以空气(扫气)冲刷燃烧室时，由此没有或者仅很少的燃料朝着催化器到达燃烧室中。扫气借助对于催化器可承受的负荷是可实现的并且结合涡轮增压在低转速时导致显著地获得转矩。
在马达停转时通过使用第二喷射阀将进气道中的壁薄膜减少到最小程度，使得在重启内燃机时尤其在启动/停止时，降低了有害物质排放。
通过在其他权利要求中实施的措施，有利的扩展构型和在权利要求1中给出的燃料喷射装置的改进是可行的。
在具有两个分别封闭进口的进气阀的燃烧室的情况下借助在这些权利要求中给出的喷射阀和/或进气阀的不同实施例并且通过特别地配设进气阀和喷射阀，能够与分开控制喷射阀相结合地、避免局部混合气过浓和局部的低混合比和消耗降低地逐渐改善前面描述的爆震倾向效应的降低、燃烧混合的优化。
根据本发明另一有利实施例，这些喷射阀是电控的磁阀。这种磁阀比通常使用的压电喷射阀更显著成本有利。
附图说明
本发明根据在附图中示出的实施例在下面描述中被详细解释。附图示意性示出：
图1与一燃料喷射装置相结合地，内燃机的燃烧缸的部分纵剖图，
图2用于在图1中的燃料喷射装置的喷射阀的控制区域，配置给被转速(n)和负荷(L)确定的内燃机的工况，
图3在喷射阀装入到内燃机一进气道中的情况下，朝图2中箭头Ⅲ的部分俯视图，
图4沿图3中的线Ⅳ-Ⅳ的剖视图，
图5沿图3中的线Ⅴ-Ⅴ的剖视图，
图6如图3一样的、燃烧缸的另一实施例的视图，
图7沿图6中的线Ⅶ-Ⅶ的剖视图，
图8沿图6中的线Ⅷ-Ⅷ的剖视图。
具体实施方式
从用于例如载重汽车的通常的多缸内燃机中在图1中仅部分地以纵剖图示意性示出燃烧缸11。在外部被冷却水罩12围绕的燃烧缸11在端侧被缸盖13气密地覆盖。在燃烧缸11中轴向可移动导向的往复式活塞14与缸盖13一起限界一燃烧室15。该往复式活塞14通过连杆16与这里没有示出的曲轴连接，其他燃烧缸的往复式活塞也作用在该曲轴上。
在与图1有关的、在图3至5中示出的第一实施例中，燃烧室15具有一借助进气阀17可关闭的进口18和借助排气阀19可关闭的出口20。一用于燃烧空气的进气道21通到进口18，该进气道由一在缸盖13中成形的入流通道22和与入流通道22连接的进气管23组装成。在上游，多个燃烧缸11的进气管23通常借助一进气管弯曲部组合成空气抽吸接管，在该空气抽吸接管中一空气量控制部件优选节气阀被设置用于调节空气量。在图1中为了清楚仅将节气阀36画在一燃烧缸11的进气管23中。一排气道24从出口20导出，该排气道由一在缸盖13中构造的出流通道25和一与出流通道25连接的排气管26组成。多个燃烧缸11的排气管26在下游通过一排气弯曲部组合在一起。
为了为至少一个燃烧缸11的燃烧室15提供燃料，设有一燃料喷射装置27，每个燃烧缸11或者每个燃烧室15的燃料喷射装置具有两个电磁喷射阀28、29。这两个喷射阀28、29被一输送来自于燃料箱30的燃料的燃料泵31供给燃料并且被一电控制单元32控制，大量决定内燃机工况的参数被输送给该控制单元。这两个喷射阀28、29在节气阀36的下游被如此地装入在在进气道21中(这里在进气管23中)预先保持的插接口33、37(附图3至5)中，使得这些喷射阀能够将燃料喷入到进气道21中，其中，燃料被喷射阀28、29以锥型喷雾的形状喷洒地喷出。这两个尽可能接近于进气阀17设置的喷射阀28、29这样地取向，使得它们的锥形喷雾朝向进气阀17。这两个喷射阀28、29既鉴于燃料流量也鉴于喷出的燃料锥形喷雾的形成被不同地构造。第一喷射阀28将较宽地扇形散射的、具有较大锥形角的锥形喷雾34(图5)喷出并且第二喷射阀29将仅较小地扇形散射的、具有显著更小锥形角的锥形喷雾35(图4)喷出。在此，第二喷射阀29的锥形喷雾35具有显著大的渗透，因此在进气阀17打开的情况下比第一喷射阀28的具有显著更小渗透的锥形喷雾34更深地渗透到燃烧室15中。此外，第二喷射阀29为了与第一喷射阀28相比显著更大的燃料流量被设计并且能够例如喷射全负荷量的至少70％。在已示出的实施例，用于第一喷射阀28的插接口33比用于第二喷射阀29的插接口37具有离进口18的更大的距离，使得第一喷射阀28的喷射口比第二喷射阀29的喷射口距离进气阀17更远。两个插接口33、37离进口18相同的距离设置同样是可行的。
在图6至8中示出的、根据图1的内燃机的燃烧缸12的其他实施例中，具有缸盖13的燃烧室15由于存在两个进口18、18’而变化，这些进口可分别被一进气阀17或者17’封闭。用于燃烧空气的第一进气道21通至第一进口18(图7)，并且用于燃烧空气的第二进气道21’通至第二进口18’(图8)。两个进气道21、21’分别由一在缸盖13中成形的入流通道22或者22’和一与入流通道22或者22’连接的进气管23或者23’组成。燃烧室15的燃料供给以与在前面结合图1描述的一样的方式进行。第一喷射阀28临近进气阀17地以同样的方式装入到一在第一进气道21中，这里又在进气管23中预先保持的插接口33中，以便将燃料喷射到第一进气道21中。第二喷射阀29临近第二进气阀17’地以同样的方式装入到一在第二进气道21’中，这里又在进气管23’中预先保持的插接口37中，以便将燃料喷射到第二进气道21’中。两个喷射阀28、29如前面描述一样地构造并且又如此地取向，使得它们的锥形喷雾34、35朝向相应配置的进气阀17或17’。如图6至8所示一样，在燃烧缸11的燃烧室15中的两个进口18、18’的开口横截面大小不同。第一喷射阀28配置给通至横截面更小的第一进口18的第一进气道21，而第二喷射阀29喷射到通至横截面更大的第二进口18’的第二进气道21’中。在此两个进气道21、21’的横截面，确切地说在缸盖13中的入流通道22、22’的横截面能是相同大小，但也如在图6至8中示出的一样是大小不同的，其中，第一喷射阀28喷射到其中的第一进气道21具有更小的直径。
在根据图6至8的实施例的另一变型中，两个进气阀17、17’具有不同大小的阀行程。然后这样地将两个喷射阀28、29配置给进气阀17、17’，使得第一喷射阀28配置给具有更小阀行程的进气阀17并且第二喷射阀29配置给具有更大阀行程的进气阀17’。
在另一结构实施例中，进气阀17、17’中的一个设有一阀罩并且第一喷射阀28喷射到进气道中，该进气道通至具有阀罩的进气阀。
同样如在根据图3至5的实施例中的一样，即使在图6至8中的实施例的情况下，具有至在进气道21或者21’中的相应配设的进气阀17或者17’的不同距离地设置两个喷射阀28、29。在此，第一喷射阀28至第一进气阀17的距离优选比第一喷射阀29至第一进气阀17’的距离更大。
在所有描述的实施例中，每个燃烧缸11的两个喷射阀28、29与内燃机工况相关地被电控制单元32不同地控制。对此，在控制单元32中储存一程序，正如在图2中图表化示出的一样。对于内燃机一确定的工况，两个喷射阀28、29的一个或者另一个或两个喷射阀28、29被控制，该工况被转速n和由内燃机要求的负荷L确定。在图表中标记40的、加阴影的区域表示更小负荷的区域，在该区域中仅第一喷射阀28被考虑用于将燃料引入到燃烧室15中。标记41的、交叉阴影的区域用于扫气，在该扫气中仅具有较小锥形喷雾35和较大渗透的第二喷射阀29被控制，该第二喷射阀在燃烧室15的进口18之前没有产生重要的壁薄膜。在剩余的标记42的区域中，两个喷射阀28、29被控制用于燃料喷射。
为了改善在不同工况中的混合准备和trumble运动，每个燃烧室15的两个进气阀17、17’具有在时间上错开的打开阶段。然后喷射阀28、29以该方式配给进气阀17、17’，即第一进气阀28设置在通至早先打开的进气阀17的进气道21中并且第二喷射阀29设置在通至稍后打开的进气阀17’的进气道21’中。在内燃机一确定的运行模式中，然后第一喷射阀17被电控制件32如此地控制，使得它在第二进气阀17’打开的时刻将燃料喷射，也就是说可靠地排除了燃烧室15的打开的进口13、13’和出口20的重叠。

Claims (15)

1.内燃机，具有至少一个燃烧室(15)和一燃料喷射装置(27)，所述燃烧室具有至少一个可被一进气阀(17；17，17’)封闭的、带有前置的用于吸入燃烧空气的进气道(21；21，21’)的进口(18；18，18’)，所述燃料喷射装置为了配设给所述至少一个燃烧室(15)而具有用于将燃料配量地喷射到至少一个进气道(21；21，21’)中的一第一和一第二喷射阀(28，29)，其中，这些喷射阀(28，29)喷洒地呈锥形喷雾(34，35)状地喷射燃料，其特征在于，所述第一喷射阀(28)被构造用于喷射具有较大锥角的、宽地扇形散射的锥形喷雾(34)并且所述第二喷射阀(29)被构造用于喷射具有显著更小锥角的、仅很小地扇形散射的锥形喷雾(35)。
2.根据权利要求1的内燃机，其特征在于，所述第二喷射阀(29)具有比所述第一喷射阀(28)显著更大的喷射射程。
3.根据权利要求1或2的内燃机，其特征在于，所述第二喷射阀(29)被设计用于一比所述第一喷射阀(29)显著更大的燃料流量。
4.根据权利要求3的内燃机，其特征在于，第二喷射阀(29)和第一喷射阀(28)之间的燃料流量的比例大约为7∶3。
5.根据权利要求1至4之一的内燃机，其特征在于，在每个燃烧室(15)仅一个进气阀(17)的情况下，两个喷射阀(28，29)在通至所述进口(18)的所述进气道(21)中临近所述进气阀(17)如此地设置，使得它们的锥形喷雾(34，35)朝向所述进气阀(17)。
6.根据权利要求1至4之一的内燃机，其特征在于，在每个燃烧室(15)两个进气阀(17，17’)的情况下，喷射阀(28，29)分别在通至所述进气阀(17，17’)之一的进气道(21，21’)中临近相应进气阀(17，17’)如此地设置，使得它的锥形喷雾(34，35)朝向该进气阀(17，17’)。
7.根据权利要求6的内燃机，其特征在于，在所述燃烧缸(11)的燃烧室(15)中的两个进口(18，18’)的开口横截面大小不同并且所述第一喷射阀(28)配置给通至横截面更小的进口(18)的进气道(21)，而所述第二喷射阀(29)配置给通至横截面更大的进口(18’)的进气道(21’)。
8.根据权利要求6或7的内燃机，其特征在于，所述通至所述进气阀(17，17’)的进气道(21，21’)具有不同大小的直径并且所述第一喷射阀(28)配置给直径更小的进气道(21)并且所述第二喷射阀(29)配置给直径更大的进气道(21’)。
9.根据权利要求6至8之一的内燃机，其特征在于，至少一个进气阀(17，18)设有一阀罩并且所述第一喷射阀(28)配置给通至具有阀罩的进气阀(17)的进气道(21)。
10.根据权利要求6至9之一的内燃机，其特征在于，两个进气阀(18，18’)具有不同大小的阀行程，并且所述第一喷射阀(28)喷射到通至具有更小阀行程的进气阀(17)的进气道(21)中并且所述第二喷射阀(29)喷射到通至具有更大阀行程的进气阀(17’)的进气道(21’)中。
11.根据权利要求6至9之一的内燃机，其特征在于，所述两个进气阀(17，17’)具有在时间上错开的打开阶段并且所述第一喷射阀(28)配置给通至首先打开的进气阀(17)的进气道(21)并且所述第二喷射阀(17’)配置给通至稍后打开的进气阀(17’)的进气道(21’)。
12.根据权利要求11的内燃机，其特征在于，所述第一喷射阀(28)在稍后打开的进气阀(17’)打开时才被控制用于喷射。
13.根据权利要求1至12之一的内燃机，其特征在于，所述第一喷射阀(28)相对于所述第二喷射阀(29)以离所配设的进气阀(17)更大间距设置。
14.根据权利要求1至13之一的内燃机，其特征在于，所述至少一个进气道(21；21，21’)包括一在燃烧缸(11)的限界所述燃烧室(15)的缸盖(13)中构造的入流通道(22；22，22’)和一连接在该入流通道上的进气管(23)并且这些喷射阀(28，29)如此地装入在所述进气管(23；23，23’)中，使得燃料喷射穿过所述入流通道(22；22，22’)至所述进气阀(17；17，17’)。
15.根据权利要求1至14之一的内燃机，其特征在于，这些喷射阀是可电控的磁阀。
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