CN103384757B - 分层充气端口喷射式发动机及方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机(100)，包括：燃烧室(210)，其通过具有活塞顶的往复式活塞(202)被至少部分地在气缸的孔(204)内限定。进气充气室(120)与该燃烧室(210)流体连接，以及至少一个进气口(116)构造为将该进气充气室与燃烧室(210)流体连接。至少一个进气门(122)构造为将该进气充气室(120)与燃烧室(210)选择性地流体连接。该燃烧室(210)构造为在其中接收稀薄的空气／燃料混合物，以基本上填充该燃烧室(210)。该燃烧室(210)进一步构造为在其接收浓空气／燃料混合物，以在该燃烧室(210)内形成分层的总空气／燃料混合物。

Description

分层充气端口喷射式发动机及方法
技术领域
本发明总体涉及一种内燃机，更具体地涉及具有端口喷射燃料的火花点燃式内部燃烧。
背景技术
火花点然式发动机，诸如天然气燃烧发动机，基本上为按照奥托(Otto)循环或米勒(Miller)燃烧循环运行的四冲程发动机。鉴于与其他类型的燃料，例如汽油或柴油相比，天然气相对低的能含量，在运行过程中，往复式活塞类型的天然气燃烧发动机将产生未燃烧碳氢化合物排放物，并容易出现爆震。众所周知，发动机爆震通常也是指一种发生爆燃或出现爆震声的现象，当气缸内的空气／燃料混合物在单次燃烧动作中未完全消耗时，将在火花点燃式发动机中发生发动机爆震。更具体地，在典型的爆震情况下，燃烧气缸内的空气／燃料混合物响应于火花塞点火引起燃烧，但是一团或多团空气／燃料混合物将在通常的燃烧的边缘或火焰前锋的外部燃烧。出现在燃烧气缸内部的二次或额外的燃烧区域造成气缸内出现压力波，压力波使得气缸压力剧增。由于气缸压力的增大使得各种发动机构件的应力和负载增大，因此，对于使用寿命和各种发动机构件的耐用性不利。
发明内容
在一方面，本发明公开一种内燃机。内燃机包括燃烧室，其通过具有活塞顶的往复式活塞被至少部分地在气缸的孔内限定。进气充气室能够与该燃烧室流体连接，并且至少一个进气口构造为将该进气充气室与燃烧室流体连接。至少一个进气门构造为将该进气充气室与燃烧室选择性地流体连接。该燃烧室构造为接收稀薄的空气／燃料混合物，以基本上填充该燃烧室。该燃烧室进一步构造为接收浓空气／燃料混合物，在该燃烧室内形成分层的总空气／燃料混合物。
在另一方面中，本发明公开一种内燃机，其包括多个气缸，每一气缸都包含一个具有活塞顶、并限定燃烧室的往复式活塞。每一燃烧室通过具有第一进气门的第一进气口以及通过具有第二进气门的第二进气口流体连接于进气充气室。第一进气门和第二进气门能够选择性地将燃烧室与进气充气室流体连接。发动机还包括燃料喷射器，其与第二进气口协同作用，并构造为选择性地将气态燃料送入第二进气口中。燃料与经过第二进气口的空气混合，以形成浓空气／燃料混合物，当第二进气门至少部分打开时，该浓空气／燃料混合物进入该燃烧室。点火设备向燃烧室内突出。限定在活塞顶的活塞碗部构造为将浓空气／燃料混合物向点火设备引导。第一进气门构造为相对于该第二进气门独立地操作，使得当该第一进气门打开时，空气或稀薄的空气／燃料混合物经第一进气门被供给来填充该燃烧室。该第二进气门打开时被供向该燃烧室的浓空气／燃料混合物由该活塞碗部向该点火设备引导，以在点火之前，在该燃烧室内产生分层的空气／燃料填充物。
在又一方面中，本发明公开一种内燃机的运行方法。该方法包括：打开第一进气门，使内燃机的进气充气室经由第一进气口与燃烧室流体连接。经由该第一进气口向该燃烧室提供空气或稀薄的空气／燃料混合物。打开第二进气门，使进气充气室经由第二进气口与燃烧室流体连接。启动构造为向该第二进气口内喷射气态燃料的燃料喷射器，以使经过该第二进气口的空气与喷射入该第二进气口的燃料混合，以形成浓空气／燃料混合物。当该第二进气门至少部分打开时，经由该第二进气口向该燃烧室提供浓空气／燃料混合物。在对存在于燃烧室内的空气／燃料混合物点火前，关闭该第一和第二进气门。
附图说明
图1为根据本发明的具有进气口喷射燃料结构的内燃机的结构图；
图2至图4为根据本发明的燃烧气缸结构处于不同运行状态的截面图；
图5为根据本发明的控制器的结构图；
图6为根据本发明的进气门正时图；
图7为根据本发明的内燃机运行方法的流程图。
具体实施方式
图1为示出根据本发明的内燃机100的框图。如图所示，发动机100为固定发动机，其为发电机设备的一部分。因此，发动机100具有与发电机104连接的输出轴102。在运行过程中，发动机100可以接近恒定发动机速度、和根据发电机104的电功率或电流输出的变化的负载运行。控制器105可与各种发动机和／或发电机系统相关地运行。所示实施例中的控制器105包括与发动机100和发电机104的各种传感器和系统的可操作的连接，并构造为接收关于这些传感器和系统的运行参数的信息，以及通过这些连接向各种致动器和系统发送指令。
发动机100可包括多种构件和系统，诸如润滑系统和电系统，简明起见，其从图1中省略。与本发明相关的是，发动机100包括曲柄箱106，其包括其中形成的一个或多个燃烧气缸108。尽管仅示出了6个直列布置的气缸108，但是也可使用按不同布置(例如“V”形布置)的任意数量的气缸。
每一气缸108包括限定燃烧室的往复式活塞，燃烧室可连接于进气歧管110和排气歧管112。每一气缸108包括一个火花塞114。火花塞114构造为在发动机运行过程中，响应于来自控制器105的适当指令，在每一燃烧室内产生一个或多个火花。例如，控制器105可构造为接收来自发动机100的正时信息，该正时用于确定每一燃烧气缸适当的点火正时。
由每一火花塞114提供的火花使得每一气缸108内的处于压缩状态下的气体／燃料混合物燃烧。每一气缸108被构造为选择性地接收来自进气歧管110的空气，对于自然吸气发动机来说，空气可为处于或低于大气压，或者，在涡轮增压或机械增压式发动机中，空气可选择为低于正表压。在所述的实施例中，发动机100包括涡轮增压器(未示出)，其以已知构造流体连接于进气歧管110与排气歧管112之间。
在运行过程中，来自进气歧管110的空气分别经由第一进气口116和第二进气口118被供给每一气缸108。每一气缸108的第一进气口116和第二进气口118可直接连接于进气歧管110的进气充气室(plenumvolume)120，或者，可选择为连接于流体通向进气充气室120的混合进气口(未示出)的支路。第一进气门122设置为将气缸108与第一进气口116流体隔离，类似的，第二进气门124设置为将气缸108与第二进气口118流体隔离。当第一进气门122和第二进气门124关闭时，例如，在空气／燃料混合物在气缸108内燃烧的过程中，在每个相应的气缸108与进气歧管110之间的流体连通被堵住。类似的，第一进气门122和／或第二进气门124至少部分打开，以允许气缸108与进气充气室120流体连通，使得空气125可进入气缸108。
燃料通过相应的燃料喷射器126被供给每个气缸108。在所述的实施例中，各气缸108与专用的燃料喷射器126连接，替代地，可以使用单个或少一些的燃料喷射器。如图所示，每一燃料喷射器126设置为将燃料输送进相应的每一气缸108的第二进气口118内。燃料喷射器126被构造为，当空气经过第二进气口118时，将预定量或体积的燃料，诸如气态燃料，输送到第二进气口118内。燃料喷射器126与燃料管线128连接，燃料管线128设置为在预定压力下向喷射器输送燃料130。每一喷射动作的持续时间，以及因此喷射的燃料量能够响应于由电子控制器105经由适当的通讯线路(未示出)向每一喷射器126发出的供给燃料指令而操作。
当特定的喷射器126被启动以提供预定量的燃料时，在第二进气门124为打开的情况下，所提供的燃料由穿过各自的第二进气口118的气流带进气缸108中。除了经由第一进气口116进入气缸108的相对稀薄的空气／燃料混合物以外，当通过相应的火花塞114提供火花时，经由第二进气口118进入气缸108的空气／燃料混合物(此混合物可以是浓的)燃烧。众所周知，此燃烧产生能量，该能量传递至输出轴102，以驱动发电机104。
来自每一喷射器126的燃料与来自第一进气门122和第二进气门124的空气在每个气缸108内燃烧后，残留的废气被排出并收集在排气歧管112内。在图示的实施例中，每一气缸108经由两个排气口134流体连接于废气室132。每一排气口134通过相应的排气阀136与气缸108流体地隔离。收集的废气138从排气歧管112排出。尽管示出了对应于每一气缸108的两个排气阀136，但是可以使用每一气缸108的单个排气口中设置的一个单个的排气阀。
图2示出了气缸108的截面图。图3和图4为处于两个不同运行状态下的气缸108的截面图，在下文将对图3和图4进行更详细描述。在以下的说明书中，与已描述的结构和元件相同或类似的结构和元件沿用先前的附图标记进行标注。相应地，每一气缸108包括被构造为在形成在发动机曲轴箱206内的孔204内做往复运动的活塞202。缸盖208设置在孔204的开口端的上方，以限定燃烧室210。活塞202的往复运动改变燃烧室210的体积，其中，当活塞202处于最低位置或下止点(BDC)时燃烧室的体积为最大，当活塞202处于最高位置或上止点(TDC)时，燃烧室的体积为最小。活塞202的BDC和TDC位置由连杆212在曲轴(未示出)的偏心销上的相对位置决定。连杆212枢转地连接于活塞202，从而以已知方式将活塞202的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
在所述的实施例中，进气歧管110示出为连接于缸盖208的侧面，使得进气充气室120与第一进气口116和第二进气口118流体连通。可由第一进气门122选择性地阻挡第一进气口116与燃烧室210的流体连通。类似地，第二进气门124可选择性地阻挡燃烧室210与第二进气口118的流体连通。如先前所述，燃料喷射器126构造为将燃料喷射入第二进气口118。在所示出的实施例中，燃料喷射器126包括顶端214，其具有一个或多个喷嘴开口(未示出)，所述喷嘴开口可输送燃料，例如气态燃料，从而当第二进气门124至少部分打开时，使燃料与通过第二进气口118的气流混合，并进入燃烧室210。
如图所示，第一进气口116和第二进气口118与进气充气室120流体连通，并在进气充气室120与燃烧室210之间以平行的环形结构延伸。第一进气门122和第二进气门124独立地运行，以当燃料喷射器126激活时，选择性地允许空气或极稀薄的空气／燃料混合物通过第一进气口116进入燃烧室210，以及浓的空气／燃料混合物通过第二进气口118进入燃烧室210。这样，燃烧室210内混合物的燃料和空气的总量设置为，燃烧室210内提供接近化学当量的燃烧，但是却具有在燃烧室210内的不同空／燃浓度混合物的分层的层或区域。分隔壁216设置为将每一第一进气口116与第二进气口118的至少一部分隔离，从而基本上防止通过燃料喷射器126喷入第二进气口118中的燃料溢出、喷射或以其他方式进入到第一进气口116中。
在所示实施例中，活塞202的冠部还包括凹形结构或碗部218。碗部218构造为将通过第二进气口118进入燃烧室210的浓的空气／燃料混合物向区域220引导，该区域220邻近或围绕火花塞114的尖端。一般来说，碗部218的形状由特定发动机的结构以及周围其他结构和部件的形状，诸如第一进气口116与第二进气口118的形状决定。换言之，第一进气口116和第二进气口118的形状、碗部218的形状、火花塞114的布置及定位、活塞202在孔204内的位置、以及其他因素将被优化以共同地提供从第二进气口118进入燃烧室210的浓空气／燃料混合物的分层。浓空气／燃料混合物被推动以占据燃烧室的区域220，该区域围绕火花塞114的点燃火花。应当理解，对于每个发动机应用出现的独特状态都至少需要一些分析，以确定各种参数，诸如燃烧室210内的燃烧旋流和涡流，使得空气／燃料混合物的分层可被优化。然而，与直喷式发动机相比，这里描述的实施例被有利的构造为便于燃烧室210内的空气／燃料混合物的分层。
更具体地，每一第一进气门122和第二进气门124可构造为彼此相互独立地操作。他们的操作可根据预定关系进行，或者，每一个的操作可以基于发动机的运行参数，诸如燃料量、温度、发动机速度、发动机负载以及其他参数的以可变方式独立地确定。
图5示出了第一气门116和第二气门118的气门正时性质表。在此表中，水平轴代表曲轴转角502，其中标出了活塞的BDC和TDC位置。沿着竖直轴表示气门开口504。表中示出了整个标准燃烧循环，包括：进气冲程506、压缩冲程508、燃烧或动力冲程510以及排气冲程512，但是仅以说明为目的，这些标记不能被解释为限制或严格说明燃烧室210内部发生的情况。
在图5所示的表中，活塞从TDC位置运动至BDC位置，即大体代表进气冲程506。在此过程中，燃烧室的体积增大，使得空气或空气／燃料混合物填充燃烧室。在此表中，第一进气门的位置曲线以两种可选择的运行模式示出。可看出，第一进气门，例如第一进气门122，按照米勒循环运行。由LIC第一进气门曲线514(实线所示)表示进气延迟关闭(LIC)运行模式，由EIC第一进气门位置曲线516(虚线所示)表示进气提前关闭(EIC)运行模式。在LIC运行模式中，第一进气门在进气冲程506的后期打开，并在压缩冲程508的一部分中保持打开，如LIC第一进气门位置曲线514定性地表示。类似地，在EIC运行模式中，第一进气门可在排气冲程512期间打开，并在进气冲程506的过程的早期关闭。如前所述，经由第一进气口，诸如图2至图4所示的进气口116，进入燃烧室的流体，有利地为空气或极稀薄的空气／燃料混合物，当第一进气门打开时，他们填充燃烧室210。
如第二进气门位置曲线518所示，在压缩冲程508期间第二进气门相对短暂地打开。不管是在第一进气门的LIC运行模式还是EIC运行模式，第二进气门的此运行可以是相同的或类似的。应当理解，在第二进气门(例如图2至图4所示的阀124)打开期间，相应的进气口(例如第二进气口118)内的流体静压力高于此期间燃烧室内出现的流体静压力。
第二进气门124的打开能够至少部分地与来自喷射器126的燃料喷射重合。如前所述，喷射器126设置为喷射预定量的燃料，其中，该预定量的燃料与在设备中经由第一进气门122和第二进气门124进入燃烧室210的总空气量一起产生特定发动机所需的总的空气／燃料质量比，诸如化学当量混合物或富燃化学当量混合物。然而，燃料在燃烧室中分配的模式为分层的，以促使燃烧效率提高。
更具体的如图3、4所示，第一进气门122可先打开，以允许一定量的空气进入燃烧室210。第一进气门122的操作可与LIC或EIC米勒运行模式一致。第二气门124短暂打开，以允许额外量的空气以及由喷射器126喷出的一定量的燃料219进入。第一气门122和第二气门124可以具有重叠的打开期间，特别是在第一进气门122在LIC模式下运行的情况下，例如图5中曲线514所示。通过第二进气口118进入燃烧室210的空气为燃料-浓空气／燃料混合物，其通过沿着由第二进气口118的形状确定路线被引向碗部218被防止与已经存在于燃烧室210内的空气混合。碗部218被优化为改变燃料-浓混合物的方向朝向位于火花塞114的顶端附近的区域220。如先前所述，火花塞114可被定向及定位，以突出至燃烧室210的区域220内。由此，燃料-浓混合物被更佳地定位为，当产生点火时，在较短时间内更加充分地燃烧。参照图5，可以看出，点火动作520可紧接着第二阀124关闭进行，使得在发生点火之前，燃料-浓混合物没有充分的时间与存在于燃烧室210内的空气混合。
图6示出了控制系统600的框图。控制系统可为在图1所示的控制器105内执行的一个或多个控制算法。控制器105可为单个控制器，或者可包括一个以上被设置为控制发动机100和／或发电机104的多种功能和／或特性的控制器。例如，用于控制系统的总体操作和功能的主控制器可与发动机控制器一起协同实现。在此实施例中，术语“控制器”是指包括可连接于系统，并可协同控制系统的多种功能和／或特性的一个、两个或多个控制器。尽管在图6中仅概念性地示出控制器的功能性以包括各种离散函数，但控制器的功能性可在不考虑所示的离散函数的情况下，在硬件和／或软件中执行。因此，控制器的各种界面是与图1所示的系统的构想相关的进行描述。这些界面并非意欲限制相连接的构件的类型和数量，以及所描述的控制器的数量。
在所示的实施例中，控制系统600接收各种发动机及其他运行参数输入。如在图6的示意性实施例中所示，控制系统600能够接收指示发动机速度602、发动机负载604、曲轴或凸轮轴位置或正时606、空气温度608、燃料品质610、进气歧管压力612及各种其他适当参数的信号。这些参数的每一个可用于各种计算和其他测定，以与本主题相关地提供第一进气门正时614、第二进气门正时616、及点火正时618还有其他参数。这些参数可由任意适当的方法确定，例如，查找表，其用于基于发动机速度602和发动机负载604，并利用适当的修正来确定正时，其中所述修正基于其他参数，诸如曲轴正时606、空气温度608、燃料品质610、升压压力612和／或其他参数施加。因此，控制系统600包括：提供第一进气正时信号614的第一子程序620；提供第二进气正时信号616的第二子程序622；及提供点火正时信号618的第三子程序624。每一子程序内部的具体操作被设置为，为每一个独立控制的第一和第二进气门提供所需的进气门正时，以及所需的点火正时，然而其他正时值，诸如所需的燃料喷射正时等也可被确定。
在一实施例中，第一和第二进气门的每一个可由专用的凸轮轴或单个的、其上具有专用凸角的凸轮轴操作，凸轮轴可提供所希望的进气门打开及关闭的正时。在另一实施例中，第一和第二进气门可由专用的或分离的进气凸轮轴操作，其具有改变进气门开始致动和终止致动的能力。在又一实施例中，每一进气门可由专用的致动器致动，诸如电子或液压致动器，其具有广泛的能力，以选择性的打开和关闭各个进气门。
工业实用性
本发明大体上涉及火花点燃式内燃机。在此描述的实施例具体涉及用天然气、液化石油气(LPG)、沼气或其他任意可燃燃料运转，并连接于电子发电机用于产生电能的固定发动机，但是也可应用其他类型的发动机。因此，尽管是以固定发动机进行描述，但是，这里记载的系统和方法可应用于安装在大型设备，诸如机车或船用的发动机，以及安装在车辆，诸如运输工业或汽车工业中的车辆中的发动机。
记载的实施例包含端口喷射燃料式天然气发动机，其具有连接于每一个燃烧气缸的两个进气门。两个进气门中的每一个彼此相互独立地运行。在运行过程中，一个进气门(其可以按照进气延迟关闭(LIC)或进气提前关闭(EIC)米勒循环运行)打开，以允许来自非燃料喷射进气口的充气进入发动机的燃烧气缸内。两个气门中的第二个气门在发动机的压缩循环后期打开，以允许相对浓的充气进入燃烧气缸内。第二气门设置在具有燃料喷射器的进气口内，该燃料喷射器构造为向进入燃烧气缸的空气提供燃料。在一种实施例中，刚好在空气／燃料混合物被点燃之前提供额外的浓空气／燃料混合物。此外，燃料喷射器的位置、进气口的形状及活塞顶的形状被优化并构造为在火花塞附近提供浓空气／燃料混合物。通过这种方式，空气／燃料混合物的点燃效率更高，避免发动机爆震，并提供燃料在燃烧室内更加充分的燃烧。
图7示出了内燃机运行方法的流程图。发动机包括一个或多个进气充气室，其构造为向一个或多个燃烧室提供空气。该方法包括步骤702：打开连接于特定燃烧室的第一进气门，从而使来自进气充气室的空气被供给燃烧室。有利地提供：通过第一进气门将进气充气室与燃烧室流体地互连的第一进气口，当然也可使用其他的结构。例如，在EIC米勒循环下运行的发动机中，可在单个进气口内设置单个进气门。在这样的实施例中，在允许空气或极稀薄的空气／燃料混合物进入燃烧室的过程中，设置在单个充气室内的燃料喷射器可保持在非启动状态。
在步骤704处：在第一进气门打开之后，空气或极稀薄的空气／燃料混合物经由第一进气口被供给燃烧室。在一些量的燃料出现在第一进气口的动作中，例如从前次喷射动作留下燃料，经过第一进气口的空气可携带任意量剩余燃料进入燃烧室，尽管所产生的空气／燃料混合物则相对稀薄。
在步骤706处，第二进气门打开，以将进气充气室或歧管经由第二进气口与燃烧室流体地连接。如前所述，在单个进气口内设置单个进气门的实施例中，这里所述的第一和第二进气门仅表现为执行单个进气门的第一和第二打开动作。在每一燃烧室设有两个进气门的发动机中，例如图1所示的发动机100，可使用专用的进气口，例如116和118。
如图1所示，燃料喷射器126可构造为选择性地将燃料提供给第二进气口118。一般来说，方法包括在步骤708处在打开第二进气门的同时或紧随其后，启动燃料喷射器，以向第二进气口提供燃料。通过这种方式，在步骤710处经由第二进气口向燃烧室提供相对浓的空气／燃料混合物。
在步骤712处，浓空气／燃料混合物在其进入燃烧室时，被引导向点火设备，例如火花塞，以在燃烧室内提供分层的总空气／燃料混合物。换言之，尽管增加浓空气／燃料混合物后，燃烧室内空气的总量和燃料的总量可能接近于预选的空气／燃料比值，例如与化学当量燃烧近似一致的比值，但是，在增加浓空气／燃料混合物的过程中以及紧随其后，燃烧室内空气／燃料混合物是不均匀的。更具体地，发动机的第二进气口以及其他结构，诸如活塞顶中的特殊构造的燃烧碗，可用于大体上将燃料-浓空气／燃料混合物引导至燃烧室内临近点火源的区域。因此，在提供点火前，燃烧室内会出现浓区域和稀薄区域。燃烧室内的空气／燃料混合物的这种分层，是通过分阶段地、选择性地控制在燃烧气缸中增加空气和燃料来实现，其有利地提供更加充分的燃烧以及更高的发动机燃烧效率。
在形成所述的分层的空气／燃料混合物之后，在步骤714处，第一和第二进气门可以所需的顺序和正时关闭，以及，在步骤716处空气／燃料混合物被点燃。尽管第二进气门的打开是在第一进气门的打开之后发生，但是对于各个气门的关闭可不遵守某一特定顺序。在所示出的实施例中，第一进气门可以按LIC或EIC米勒循环运行。在第一进气门以EIC米勒循环运行期间中，第一进气门可在发动机进气冲程开始前打开，并可在压缩冲程开始之前关闭。由此，进气门可以在第二进气门打开之前关闭。第二进气门用于提供浓空气／燃料混合物，其为了保持燃烧室内空气／燃料混合物的分层有利地包括在发动机的压缩冲程内完全地打开和关闭第二进气门，其中在点火开始前尽快进行关闭。
应该理解，前面的描述提供了本发明系统和技术的示例。然而，本发明的其他执行方式在细节上可以与前述示例不同。所有谈及本发明或其示例的地方都想要谈及在当时正在讨论的特定例子，并不想要暗示对本发明范围的限定。关于某些特征的区别和轻视的语言意于指出对于这些特征缺乏优选，但并非从本发明的范围完全排除这些特征(除非另有说明)。
在此，数值范围的记载仅是想要作为单独地谈及落入该范围内的各个单独的值的简化表示方式(除了本文中另行指出)，而且各个单独的值都包含在本说明书中，如同在本文中单独记载一样。本文描述的所有方法能够以任意适当顺序执行，除非本文中另指出或上下文清楚地否定。

Claims (8)

1.一种内燃机(100)，包括：
燃烧室(210)，其通过具有活塞顶的往复式活塞(202)被至少部分地在气缸(108)的孔(204)内限定，该活塞顶具有凹形的碗部；
进气充气室(120)；
第一进气口(116)；
第二进气口，其邻近燃烧室的横截面的一个径向端部设置；
燃料喷射器，其设置在第二进气口内并能够操作以输送预选量的燃料，从而与来自进气充气室的空气混合，并形成浓空气/燃料混合物；
第一进气门(122)，其构造为经过第一进气口将该进气充气室(120)与燃烧室(210)选择性地流体连接，以便将空气和稀薄的空气/燃料混合物中的一种提供给燃烧室；
第二进气门，其构造为经过第二进气口将该进气充气室与燃烧室(210)选择性流体连接，以便将浓空气/燃料混合物流提供给燃烧室，第二进气门被构造成在独立于第一进气门的正时致动；
点火设备，其定位在燃烧室内；
其中，凹形的碗部邻近燃烧室的所述一个径向端部设置，与第二进气口对准，并设置成从第二进气口直接接收浓空气/燃料混合物流，使得凹形的碗部将浓空气/燃料混合物流引导向点火设备，从而在点火之前，在该燃烧室(210)内出现分层的空气/燃料混合物。
2.如权利要求1所述的内燃机(100)，其中，该第一进气门(122)构造为按照进气延迟关闭(LIC)米勒循环和进气提前关闭(EIC)米勒循环的至少其中一个运行。
3.如权利要求2所述的内燃机(100)，其中：
燃料喷射器(126)能够被操作以当该第二进气门(124)打开时输送所述预选量的燃料从而在该燃烧室(210)内提供浓空气/燃料混合物。
4.如权利要求1所述的内燃机(100)，还包括电子控制器(105)，其操作地连接于该燃料喷射器(126)和点火设备，该电子控制器(105)构造为基于至少一个发动机运行参数，向该燃料喷射器(126)提供燃料喷射信号，以及向该点火设备提供点火信号。
5.如权利要求4所述的内燃机(100)，其中，该至少一个发动机运行参数包括发动机速度(602)、发动机负载(604)、曲轴正时(606)、空气温度(608)、燃料品质(610)以及升压压力(612)中的至少一个。
6.如权利要求3所述的内燃机(100)，其中，与该第二进气口(118)协作的燃料喷射器(126)构造为选择性地向该第二进气口(118)中输送气态燃料(130)，该气态燃料与通过该第二进气口(118)的空气(125)混合，以形成浓空气/燃料混合物，当该第二进气门(124)至少部分打开时该浓空气/燃料混合物进入该燃烧室(210)，其中，该活塞(202)的碗部(218)构造为将浓空气/燃料混合物引导向该点火设备，其中，该第一进气门(122)构造为相对于该第二进气门(124)独立地操作，使得当该第一进气门(122)打开时，空气(125)和稀薄的空气/燃料混合物被供给并填充该燃烧室(210)；以及其中当该第二进气门(124)打开时被供向该燃烧室(210)的浓空气/燃料混合物由该活塞的碗部(218)引导向该点火设备，以在点火之前在该燃烧室(210)内产生分层的空气/燃料混合物。
7.如权利要求6所述的内燃机(100)，其中，该第一进气门(122)按照进气延迟关闭(LIC)米勒循环或者进气提前关闭(EIC)米勒循环运行。
8.一种用于根据如前述权利要求中任一项所述的内燃机(100)的运行方法，该方法包括：
打开第一进气门(122)，使内燃机(100)的进气充气室(120)经由第一进气口(116)与燃烧室(210)流体连接；
经由第一进气口(116)向燃烧室(210)提供空气(125)或稀薄的空气/燃料混合物；
打开第二进气门(124)，使空气(125)的充气室经由第二进气口(118)与燃烧室(210)流体连接；
启动燃料喷射器(126)，该燃料喷射器(126)构造为向第二进气口(118)内喷射气态燃料(130)；
将经过第二进气口(118)的空气(125)与喷射入第二进气口(118)内的燃料(130)混合，以形成浓空气/燃料混合物；
当第二进气门(124)至少部分打开时，经由第二进气口(118)向燃烧室(210)提供浓空气/燃料混合物，同时阻止浓空气/燃料混合物与存在于燃烧室(210)内的流体均匀混合；
关闭第一和第二进气门(122和124)；以及
对存在于该燃烧室(210)的空气/燃料混合物点火。
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