CN116057262A - 包括至少一个配备有预燃室、喷射器和两个火花塞的气缸的内燃机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机(1)，所述内燃机包括：通过气缸(3)限定的燃烧室(4)；喷射器(12)，借助于喷射器，燃料能喷入到燃烧室(4)中，因此，在燃烧室(4)中能够产生混合物，该混合物包括燃料和空气；预燃室(14)，该预燃室除了通孔(15)之外与燃烧室(4)流体分离并且经由所述通孔(15)与燃烧室(4)导流连接；第一火花塞(17)，借助于第一火花塞，在预燃室(14)中能够产生点火火花；以及第二火花塞(18)，借助于第二火花塞，在燃烧室(4)中并且在预燃室(18)之外能够产生点火火花；其中，沿着一个方向(19)，所述预燃室(14)、喷射器(12)和第二火花塞(18)以该顺序设置，所述方向在一个与气缸(3)的轴向方向(5)垂直地延伸的平面中延伸。

Description

包括至少一个配备有预燃室、喷射器和两个火花塞的气缸的内燃机及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分的内燃机。本发明还涉及一种用于运行这样的内燃机的方法。

背景技术

US2019/0323415A1公开一种内燃机，其包括至少一个气缸，通过所述气缸部分地限定燃烧室。设置预燃室，其经由在壁中构成的通孔与燃烧室导流地连接并且除此之外与燃烧室流体分离。借助于第一火花塞可以在预燃室中产生点火火花，并且借助于第二火花塞可以在燃烧室中在点火腔之外产生点火火花。此外，CN101037969B或者US7740009B2公开一种用于运行发动机的点火装置的系统。

发明内容

本发明的目的是，实现一种内燃机以及一种用于运行这样的内燃机的方法，使得能够实现内燃机的特别有利的运行。

所述目的按本发明通过一种具有权利要求1的特征的内燃机以及通过一种具有权利要求10的特征的方法达到。本发明的有利的方案是从属权利要求的内容。

本发明的第一方面涉及一种构成为往复活塞式马达或者说往复活塞式机器的并且也称为内燃发动机的内燃机。内燃机也称为内燃发动机并且可以应用于机动车、尤其是应用于汽车。但是内燃机也可以用于任何其他应用中并且在此例如用作为固定式马达或者船舶马达或者其他马达。内燃机可以借助于液态燃料运行，或者内燃机是能够借助于气态燃料运行的燃气发动机。针对机动车可以考虑，机动车在其完成制造的状态中具有内燃机并且能够借助于内燃机以内燃发动机的方式被驱动。内燃机具有至少一个部分地通过气缸限定的燃烧室。例如在气缸中活塞可平移运动地被容纳，燃烧室部分地通过气缸并且部分地通过活塞限定。此外，内燃机包括配设给燃烧室的喷射器，借助于喷射器，燃料、尤其是液态燃料能直接喷入到燃烧室中。通过燃料直接喷入到燃烧室中，在燃烧室中能够产生或者说能够容纳也简称为混合物的燃料-空气混合物，其中，该混合物包括借助于喷射器直接地喷入到燃烧室中的燃料和空气，所述空气被正在导入或者已经导入到燃烧室中。可考虑，内燃机包括进气管喷入，该进气管喷入与直接喷入相结合。在进气管喷入的情况下，燃料喷入到也称为进气道的吸气道中并且因此在燃烧室上游被喷入到流过进气道的空气中。

此外，内燃机具有配设给燃烧室的预燃室，该预燃室除了至少一个通孔、尤其是除了多个通孔之外与燃烧室流体分离并且经由所述至少一个通孔或者经由所述多个通孔与燃烧室导流连接。在此尤其是可如下理解：预燃室、尤其是预燃室的容积至少部分地、尤其是至少主要地或者完全地通过例如单件式的或者多件式的或者说多体式的腔室元件、尤其是通过壁、例如单件式的壁限定，所述至少一个通孔或者所述多个通孔在腔室元件中构成并且穿过腔室元件，使得预燃室经由所述至少一个通孔或者经由所述多个通孔与燃烧室导流连接并且除此之外借助于腔室元件、尤其是借助于壁与燃烧室流体分离。由于预燃室经由所述至少一个通孔与燃烧室导流连接，在燃烧室中并且尤其是在预燃室之外构成的或者容纳在燃烧室中的混合物的至少一部分能够经由所述通孔导入到预燃室中。如果例如活塞朝其上止点的方向运动，那么活塞例如至少将此前提及的混合物部分输送、尤其是挤压或按压得从燃烧室穿过所述至少一个通孔并且因此进入预燃室中。

此外，内燃机具有也称为预燃室火花塞的第一火花塞，借助于第一火花塞，尤其是在内燃机的一个工作循环之内，在预燃室中能够产生至少一个点火火花，用于点燃经由所述至少一个通孔导入到预燃室中的混合物部分。借助于第一火花塞能产生的点火火花也称为第一点火火花。此外，内燃机包括配设给燃烧室的第二火花塞，借助于第二火花塞，尤其是在内燃机的一个工作循环之内或者在内燃机的所述一个工作循环之内，在燃烧室中并且因此在预燃室之外能够产生至少一个也称为第二点火火花的点火火花，用于点燃在燃烧室中容纳或者保留的混合物。

为了现在能够实现内燃机的特别有利的尤其是燃烧的运行，按本发明规定，沿着一个方向、优选直的方向，预燃室、喷射器和第二火花塞以如下顺序设置：预燃室-喷射器-第二火花塞，所述方向在一个与气缸的轴向方向垂直地延伸的平面中延伸。在此可理解为，沿着所述方向，即沿着一个沿着所述方向或者说在所述方向上延伸的观察方向，预燃室、喷射器和第二火花塞先后地或者说彼此相继地设置，使得沿着所述方向，即在一个沿着所述方向或者说在所述方向上延伸的观察方向上，喷射器跟随预燃室并且第二火花塞跟随喷射器，因此可以说预燃室设置在喷射器和第二火花塞之前并且该火花塞设置在预燃室和喷射器之后，或者说喷射器设置在预燃室与第二火花塞之间，其中，并非必定需要地设置，所述例如直的方向或者一个例如与所述方向重合的假想的直线与预燃室、喷射器以及火花塞相交。

通过预燃室、喷射器和第二火花塞的所说明的布置，可以实现有利的燃烧室几何结构，使得例如可以实现或者保留喷射器的至少基本上中央的、也称为喷射器位置的位置，尤其是尽管不仅使用预燃室而且使用第二火花塞。此外，例如可以实现特别有利的尤其是平缓的角度，第二火花塞、尤其是第二火花塞的纵轴线和更尤其是第二火花塞的纵向中轴线与气缸的轴向方向、尤其是与气缸的气缸轴线或者与气缸的径向方向夹成该角度。所提及的气缸轴线尤其是可以理解为气缸的所述气缸中轴线或者一条气缸中轴线，气缸可以例如关于所述气缸轴线至少基本上旋转对称地构成。在此，第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部可以特别远地伸入到燃烧室中，第二点火火花能够借助于第二火花塞在该尖部上产生。因此，第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部可以非常接近喷射器地设置。换言之，可以实现在第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部与喷射器之间的特别强的相对接近，使得混合物能够特别有利地被点燃。尤其是通过中央的喷射器位置可以补偿预燃室或者预燃室火花塞的可能的弱点或者说缺陷，使得可以实现内燃机的特别有利的、尤其是效率有利的和/或排放低的和/或燃料消耗低的运行。预燃室或者预燃室火花塞是被动的预燃室或者被动的预燃室火花塞，因为混合物首先在预燃室之外在燃烧室中产生并且经由所述至少一个通孔导入到预燃室中，尤其是借助于活塞被输送到预燃室中。另外可以实现第二火花塞——尤其是第二火花塞的尖部——的相对中央的位置，因此第二火花塞或者第二火花塞的尖部可以特别有利地由燃烧室中的充气运动所掌控。因此可以保证特别稳定的燃烧。

优选地，第二火花塞不是预燃室火花塞，因此是一个与预燃室火花塞不同的火花塞。再次换言之，优选地规定，内燃机没有如此的预燃室，在其中能够借助于第二火花塞产生第二点火火花。因此可以借助于第二火花塞有效且经济地补偿多个或一个预燃室火花塞的可能的弱点或者说缺陷，使得能够形成内燃机的特别有利的运行。

在本发明的有利的方案中规定，一条或者前面已提及的与所述方向平行地延伸的或者与所述方向重合的直线在与气缸的轴向方向垂直地并且因此与气缸轴线垂直地延伸的平面中延伸，该直线与预燃室、喷射器和第二火花塞相交。换言之，预燃室、喷射器和第二火花塞也称为结构元件。原则上可考虑，各结构元件之中的至少一个沿着与所述直线垂直地并且在所述平面中延伸的错位直线完全地与相应其他的结构元件错开地设置。但是优选地规定，与所述方向平行地延伸的或者与所述方向重合的、在所述平面中延伸的直线与预燃室、喷射器和第二火花塞相交，使得各结构元件沿着所述错位直线成对地并且相应地至少部分在相同高度上设置。因此可以实现内燃机的特别有利的运行，因为可以保证混合物的特别有利且特别稳定的燃烧。

一种另外的实施方式的特点在于，前面已提及的直线延伸通过所述气缸的也称为中轴线的气缸轴线。因此可以实现各结构元件的特别有利的布置，使得能够形成内燃机的特别有利的并且特别有利于效率的运行。

在本发明的一种另外的特别有利的实施方式中规定，预燃室相对于喷射器朝燃烧室的排气侧那边错开地设置，使得相反地观察，喷射器相对于预燃室朝燃烧室的与排气侧相对的进气侧那边错开地设置。在进气侧，前面已提及的空气导入到燃烧室中。例如燃烧室配设有至少一个进气通道。尤其是可考虑，燃烧室配设有至少两个或者正好两个进气通道。在此，相应的进气通道设置在进气侧上并且能被空气流过，使得流过进气通道的空气能够借助于进气通道导入或者说引入到燃烧室中。在此，进气通道本身通入到燃烧室中。此外可考虑，燃烧室配设有至少一个排气通道。尤其是燃烧室配设有至少两个或正好两个排气通道。在此，相应的排气通道设置在排气侧上。混合物的点火和燃烧引起内燃机的废气，内燃机的废气可以从燃烧室流出并且流入到相应的排气通道中。在此，相应的排气通道本身通入到燃烧室中。换言之，废气能够借助于排气通道从燃烧室引出。相应的进气通道例如配设有相应的进气阀，所述进气阀——尤其是相对于内燃机的气缸盖——在第一关闭位置和至少一个第一打开位置之间可运动，尤其是可平移运动。在关闭位置中，进气阀截止配属的进气通道，使得在关闭位置中借助于进气阀将相应的进气通道与燃烧室流体分离。但是在第一打开位置中进气阀释放配属的进气通道，使得在第一打开位置中进气通道——尤其是通过配属的进气阀——与燃烧室导流连接。与之相应地，例如相应的排气通道配设有相应的排气阀，所述排气阀——尤其是相对于内燃机的气缸盖——在第二关闭位置和至少一个第二打开位置之间可运动，尤其是可平移运动。在第二关闭位置中，相应的排气阀截止相应的配属的排气通道，使得在第二关闭位置中借助于配属的排气阀将排气通道与燃烧室流体分离。但是在第二打开位置中排气阀释放配属的排气通道，使得在第二打开位置中排气通道——尤其是通过相应配属的排气阀——与燃烧室导流连接。因此，在第一打开位置中，空气可以经由相应的进气阀流入到燃烧室中，并且在第二打开位置中废气可以经由相应的排气阀流入到排气通道中。因为废气在排气侧上从燃烧室流出，排气侧比进气侧热。在此本发明尤其是基于如下认识：与进气侧相比较热的排气侧经常可以是爆震燃烧或者爆震工作循环的初始地点。通过将预燃室相对于喷射器朝排气侧那边错开，排气侧特别早地或者说比在预燃室朝进气侧那边错开布置的情况下更早地被由混合物的点火或者混合物部分的点火所引起的火焰前锋到达，因此，爆震倾向可以保持得特别小。

优选地，气缸或者燃烧室通过一个假想的分隔平面划分成排气侧和进气侧，其中，假想的分隔平面在轴向方向上并且因此沿着气缸轴线(气缸的中轴线)延伸，使得气缸轴线在该平面中延伸。在此优选规定，配设给燃烧室的各进气阀或者说所有进气阀(空气能通过所述进气阀导入到燃烧室中)设置在进气侧上，而配设给燃烧室的各排气阀或者说所有排气阀(废气能通过所述排气阀从燃烧室引出)设置在排气侧上。在此已证实为有利的是，喷射器至少主要地、尤其是完全地设置在进气侧上，优选地，预燃室可以至少主要地、尤其是完全地设置在排气侧上。通过各结构元件的所说明的布置，第二火花塞或者第二火花塞的尖部优选设置在进气侧上。

在本发明的一种另外的特别有利的实施方式中，预燃室至少部分地设置在内燃机的各排气阀之间，所述排气阀设置在排气侧上并且配设给燃烧室。因此例如一条与此前已提及的直线垂直地延伸的另外的直线例如所述错位直线优选地延伸通过排气阀和通过预燃室。因此可以实现特别有利的运行。

优选规定，第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部设置在各进气通道或者各进气阀下面，尤其是在气缸的轴向方向上。

在本发明的一种另外的特别有利的实施方式中，设置点火部位，在该点火部位上借助于第二火花塞能产生第二点火火花。

在此已证实为特别有利的是，点火部位设置在燃烧室的边缘区域中并且在此优选设置在进气侧上。因此，容纳或者保留在燃烧室中的混合物可以特别有利地借助于第二火花塞点燃，因此例如可以非常良好地补偿预燃室或者说预燃室火花塞的可能的弱点或者说缺陷。

一种另外的实施方式规定，所述点火部位或者第二火花塞的此前已提及的尖部——尤其是沿着前述的另外的直线或者错位直线——设置在内燃机的各进气阀之间，所述进气阀设置在进气侧上并且配设给燃烧室。因此，混合物可以特别有利地借助于第二火花塞点燃，使得可以形成内燃机的特别有利的运行。

另外可以有利地规定，第二火花塞、尤其是第二火花塞的纵向延伸方向或者纵轴线与气缸轴线或者与一个平面(所述气缸轴线在所述平面上延伸)夹成的最大角度是钝角，该钝角尤其是大于90度并且小于110度，优选大于90度并且小于100度，并且进一步优选大于90度并且最大为95度或者小于95度。因此第二火花塞可以有利地平缓地设置或者说定向，使得可以实现特别有利的运行、尤其是可靠的或者稳定的燃烧。

在本发明的一种另外的特别有利的方案中，所述喷射器构造成用于，在形成由燃料构成的燃料射束、尤其是喷射射流的情况下将燃料直接地喷入到燃烧室中，使得所述燃料射束或者所有燃料射束、尤其是它们的相应的纵向中轴线绕开预燃室，因此不直接遇到或者碰到燃烧室或者腔室元件。再次换言之，预燃室或者腔室元件设置在也称为喷射射流或者构成为喷射射流的燃料射束之间，使得燃料射束(喷射射流)在预燃室或者腔室元件旁边经过。在此情况下另外优选规定，各燃料射束之中的至少一个燃料射束或者正好一个燃料射束直接地遇到第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部，在该尖部上能借助于第二火花塞产生点火火花。因此规定喷射器的具体的射束几何结构、尤其是喷射几何结构，使得所述至少一个或者正好一个燃料射束作为点火射束有利地到达优选构成为边缘火花塞的第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部。其余的燃料射束背离预燃室或者背离腔室元件地定向，因此预燃室或者限定预燃室的腔室元件不用液态燃料湿润，所述液态燃料构成燃料射束并且因此从喷射器喷出，和/或没有液态燃料经由通孔进入预燃室中。

另外可考虑，优选构成为边缘火花塞的火花塞替选地——尤其是以类似的几何结构——设置在排气阀之间并且因此可以实现类似的效果。换言之，可以考虑，第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部可以设置在排气侧上。但是，与第二火花塞、尤其是第二火花塞的尖部设置在进气侧上相比，较困难的是，在排气侧上设置用于第二火花塞的点火线圈和点火缆线，因为在那里也许结构空间被一个或多个蜗轮增压器限制并且于是此前已提及的构件将被热加载。

本发明的第二方面涉及一种用于运行按本发明的第一方面的内燃机的方法。本发明的第一方面的优点和有利方案可以视为本发明的第二方面的优点和有利方案，反之亦然。

在本发明的第二方面的有利方案中规定，在内燃机的至少一个工作循环之内，首先借助于第二火花塞产生用于点燃燃烧室中的混合物的至少一个第一点火火花，接着，借助于第一火花塞在预燃室中产生至少一个第二点火火花，其中，在所述工作循环之内，在借助于第二火花塞实现第一点火火花的产生之前并且在借助于第二火花塞实现第一点火火花的产生的期间，禁止通过第一火花塞实现点火火花的产生。这意味着，在所述至少一个工作循环之内，首先借助于第二火花塞并且然后才借助于第二火花塞点燃。因此可以实现特别有利的并且尤其是有利于效率的运行。尤其是可以保证特别稳定的燃烧。

一种另外的实施方式的特点在于，在内燃机的也称为发动机特性场的特性场的至少一个第一部分区域中，在内燃机的相应的属于第一部分区域的工作循环之内，不仅借助于第一火花塞而且借助于第二火花塞产生相应的点火火花。特性场的第二部分区域与第一部分区域相比包括较高的载荷和较高的转速，在特性场的至少一个第二部分区域中，在内燃机的相应的属于第二部分区域的工作循环之内，关于各火花塞，仅仅借助于第一火花塞产生相应的点火火花，使得在第二部分区域中第二火花塞被停用，尤其是连续地或者无中断地被停用。因为第二部分区域相对于第一部分区域包括较高的转速和较高的载荷，在发动机特性场中第二部分区域朝着较高的载荷和较高的转速那边跟随第一部分区域。再次换言之，在发动机特性场中，第二部分区域朝着较高的载荷和较高的转速那边紧接着第一部分区域，尤其是直接地紧接着第一部分区域。

已证实为特别有利的是，点火时刻或者说点火角(在这些点火时刻或者说点火角，借助于第二火花塞产生相应的点火火花)与点火时刻或者说点火角(在这些点火时刻或者说点火角，借助于第一火花塞产生相应的点火火花)无关地借助于内燃机的电子计算装置调整，所述内燃机的电子计算装置也称为发动机控制装置或者发动机控制器。因此，点火火花可以借助于各火花塞特别符合需求地产生，尤其是使得：可以实现内燃机的特别有利于效率的运行。

作为替换或补充，可以规定，按照至少一个点火参数，借助于相应的火花塞产生至少一个相应的点火火花，所述至少一个点火参数进行调整，尤其是与运行相关地或者与工作点相关地进行调整。点火参数例如包括相应的点火火花的点火能量和/或相应的点火火花的也称为火花持续时间的持续时间和/或用于产生相应的点火火花的相应的火花电流。各火花塞也称为点火系统。在此优选规定，各点火系统可以彼此无关地调整它们的相应的一个点火参数或者它们的相应的多个点火参数。

在本发明的一种另外的特别有利的实施方式中规定，点火时刻(在这些点火时刻，借助于第二火花塞产生相应的点火火花)借助于电子计算装置基于第一特性场进行调整，所述第一特性场与第二特性场无关，点火时刻(在这些点火时刻，借助于第一火花塞产生相应的点火火花)借助于电子计算装置基于第二特性场进行调整。因此可以实现第一火花塞与第二火花塞的至少基本上无关的运行，使得各火花塞可以符合需求地使用，以便产生点火火花。因此可以保证内燃机的特别有利的运行。

最后，已证实为特别有利的是，点火时刻(在这些点火时刻，借助于第二火花塞产生相应的点火火花)借助于电子控制装置根据内燃机的载荷、温度和转速进行调整。因此可以实现第二火花塞的特别有利的运行，使得可以保证内燃机的特别有利的并且尤其是有利于效率的并且因此低燃料消耗的运行。

内燃机例如具有构成为曲轴的从动轴，所述从动轴经由连杆与活塞铰接地连接。因此，在气缸中的活塞的平移运动可以转换成从动轴的旋转运动。在此，曲轴的相应的工作循环例如包括曲轴的正好两个完整的转，即720度曲轴角，当内燃机构成为四冲程发动机时尤其如此。因此优选内燃机构成为四冲程发动机，使得相应的工作循环包括内燃机的正好四个冲程。但是本发明当然也可以用于其他发动机，例如二冲程发动机和/或转子发动机。在下面示例性说明的四冲程发动机中，各冲程之中的第一冲程是进气或者吸气冲程，其中，活塞从其上止点运动到其下止点并且将空气输入到燃烧室中。各冲程之中的第二冲程是压实冲程或者压缩冲程，其中，活塞从其下止点运动到其上止点并且在此时压缩混合物。优选地，第二冲程直接地跟随第一冲程，使得在第一冲程与第二冲程之间没有内燃机的其他的另外的冲程。各冲程之中的第三冲程是做功冲程，其中，活塞以如下方式被驱动并且因此从上止点运动到其下止点：混合物被点燃和燃烧。优选地，第三冲程直接地紧接着第二冲程。优选直接紧接着第三冲程的第四冲程是排气或者推出冲程，其中，活塞从其下止点运动到其上止点并且在此时废气从燃烧室推出，尤其是推出到相应的排气通道中。此前提及的内燃机转速可以理解为曲轴的转速，曲轴尤其是在内燃机的燃烧运行中以该转速相对于例如构成为曲轴箱、尤其是构成为气缸体曲轴箱的内燃机壳体元件转动。此前提及的载荷尤其是可以理解为由内燃机经由曲轴提供的转矩。

按本发明的方法是有利的运行策略，其例如包括喷入策略和/或点火策略。在此，例如按照喷入策略，借助于喷射器将燃料直接地喷入到燃烧室中，尤其是在相应的工作循环之内。按照点火策略，运行各火花塞，使得按照点火策略借助于各火花塞符合需求地产生点火火花。通过喷入策略和点火策略的共同作用，预燃室或者预燃室火花塞可以在其作用方面得到优化，并且可以补偿预燃室火花塞或者预燃室的可能的缺陷或者说弱点。

本发明在此尤其是基于如下考虑和认识：在内燃机的低的也称为发动机载荷的载荷的情况下并且具体地在也称为发动机暖机的内燃机暖机中，预燃室可以引起拖延的燃烧和断火。在这些运行状态中混合物通过例如构成为边缘火花塞或者边缘塞的第二火花塞在预燃室之外在燃烧室中点火，并且预燃室火花塞或者借助于预燃室火花塞，明显更晚地点火，以便使得周期性波动被最小化。预燃室或者预燃室火花塞的作用在此被提升，如果在预燃室的点火之前，即在预燃室中点火之前，燃烧通过第二火花塞触发并且因此在预燃室中引起压力提高和温度提高。但是，在预燃室过晚点火时，即在预燃室中过晚点火时，火焰前锋到达预燃室，并且废气被推入到预燃室中，这可以导致预燃室中的燃烧的熄灭。相应地，与温度、载荷和转速相关地在第二火花塞的点火与预燃室火花塞的点火之间，因此在预燃室中，存在有利的角度差。该角度差可以理解为在一个点火时刻(在该点火时刻，借助于第一火花塞在预燃室中产生点火火花)与一个点火时刻(在该点火时刻，借助于第二火花塞在预燃室之外产生点火火花)之间的差别或者差值。

随着发动机载荷上升，预燃室或者预燃室火花塞逐渐变得有效并且确定燃烧。第二火花塞仅仅还引起燃烧的微小加速。在该运行范围中，在燃烧室中的残余气体份额可以通过较大的气门重叠和/或通过外部的废气回引而被提高，以便降低燃料消耗以及最小化氮氧化物排放(NO_x排放)。附加地，在第二火花塞与预燃室火花塞之间的较大的点火角差值可以限制最大压力梯度并且有利地影响发动机声学。在高载荷和/或在高转速时，尤其是在超过3000转/分的转速时，在此涉及一个范围，在该范围中废气涡轮增压器给内燃机增压，因此要被输送至燃烧室的空气被压缩，第二火花塞或者第二火花塞的点火不再有利地影响燃烧进展，使得有利的是，关断第二火花塞。在此可以理解，于是禁止第二火花塞的运行，因此禁止通过第二火花塞实现的点火或者说点火火花。因此具体地第二火花塞的接地电极的温度保持足够小，并且提前着火的风险也可以保持得特别小。在爆震运行的范围中，抵制爆震运行的爆震调节应该作用到两个点火系统上，因此作用到两个火花塞上，并且各火花塞例如基于不同的参数化而被运行、尤其是被调节。为此有利的是，两个点火系统，即两个火花塞，彼此无关地运行，因此能彼此无关地运行，尤其是基于彼此无关的特性场和/或算法。此外，诊断功能是有利的，以便例如识别点火系统之一的故障，例如经由爆震传感器的固体声信号和经由曲轴传感器在转速均匀性、尤其是曲轴转速均匀性方面的分析。作为替换或补充，爆震调节可以通过在相应的火花塞上或者在两个火花塞上的离子束测量而实现并且因此避免固体声传感装置的缺点。

在低载荷范围中，尤其是在特性场的第一部分区域中，燃烧稳定性可以通过双重喷入而被支持。双重喷入尤其是可以理解为，尤其是在特性场的第一部分区域中，在相应的工作循环之内，正好两个彼此相继的并且在时间上彼此间隔开的喷入借助于喷射器实施，通过用喷射器的相应的喷入，燃料直接地喷入到燃烧室中。相应的喷入也称为喷射脉冲。通过一个晚的第二喷射脉冲可以在第二火花塞附近产生有利地富集的、具有有利的点火条件的混合物，这有助于较小的断火率。

在高发动机载荷时，尤其是在第二部分区域中，在预燃室中具体地由于第一火花塞的接地电极的高温而可能存在提前着火的风险。为了将提前着火的倾向最小化，在此可以采用、即实施三重喷入。三重喷入尤其是可以理解为，尤其是在第二部分区域中，在相应的工作循环之内，正好三个喷入借助于喷射器实施，各喷入在时间上彼此间隔开并且彼此相继。在相应的喷入的范围中，借助于喷射器将燃料直接地喷入到燃烧室中。因此，晚的混合物均匀化可以有助于避免提前着火。

作为本发明基础的另外的认识是，被动的预燃室燃烧方法，即利用被动的预燃室或者预燃室火花塞的如此的燃烧方法，在低发动机载荷时和在发动机暖机中倾向于不稳定的燃烧，尤其是在构成为汽油机的内燃机的情况下。这意味着，按本发明的内燃机可以构成为汽油机。

为了避免这样的不稳定的燃烧，使用两个火花塞和预燃室。在此已证实为特别有利的是，第二火花塞的点火时刻或者点火角通过一个单独的点火角特性场与内燃机的转速、载荷和温度相关地调节。在部分区域中，例如在高载荷和高转速时，第二火花塞优选被停用，以便不影响预燃室的有利作用。在此有利的是，第二火花塞的点火角或者点火时刻与预燃室火花塞的点火角或者点火时刻无关地可调节或者说被调节。

按本发明的内燃机已作为试验发动机构造和试验，其中，第二火花塞被使用并且构成与预燃室火花塞无关的点火系统。在此已展示，与内燃机的运行状态相关地在预燃室火花塞的点火或者点火角(点火时刻)之前或之后调节第二火花塞的点火角或者点火时刻。在高转速和高载荷时已证实为有利的是，关断第二火花塞，以便避免爆震倾向或者提前着火。通过不点火的边缘火花塞可以有利地实现小的构件温度。

附图说明

本发明的其他细节由优选实施例的后续说明连同附图得到。附图如下：

图1局部地显示按本发明的内燃机的示意性的剖视图；

图2局部地显示内燃机的示意性的并且剖视的侧视图；

图3显示内燃机的也称为发动机特性场的特性场的示意图；

图4显示特性场的另一示意图；并且

图5显示特性场的另一示意图。

在附图中相同的或者功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1局部地在示意性的剖视图中显示内燃机1。该内燃机1具有壳体元件2，其优选构成为曲轴箱、尤其是构成为气缸体曲轴箱。壳体元件2构成或者限定内燃机的至少一个气缸3。在气缸3中可平移运动地容纳在附图中未详细描述的活塞。内燃机1还包括构成为曲轴的从动轴，其在壳体元件2上可转动地支承。设置在气缸3中的活塞经由连杆与曲轴铰接地连接，使得在气缸3中的活塞的平移运动能够转换成曲轴的旋转运动。在此，气缸3和活塞分别部分地限定内燃机1的燃烧室4。气缸3具有也称为中轴线的气缸轴线5，气缸3例如关于气缸轴线5至少基本上旋转对称地构成，所述气缸轴线在气缸3的轴向方向上延伸。在与气缸轴线5平行地延伸的第一方向上，燃烧室4通过活塞限定。在与气缸轴线5平行地延伸的并且与第一方向相反的第二方向上，燃烧室4通过燃烧室顶部6限定。燃烧室顶部6例如通过内燃机1的气缸盖构成。气缸盖与壳体元件2分开地构成并且与壳体元件2连接。

燃烧室4例如配设有正好两个进气通道7a、7b，它们例如通过气缸盖构成或限定并且本身通入到燃烧室4中。尤其是在内燃机1的燃烧运行期间，空气流动通过进气通道7a、7b，流过进气通道7a、7b的空气借助于进气通道导入到燃烧室4中。相应的进气通道7a、7b配设有相应的进气阀8a、8b。相应的进气阀8a、8b相对于气缸盖可运动和/或在第一关闭位置与至少一个第一打开位置之间可平移运动。在第一关闭位置中，相应的进气阀8a、8b截止相应配属的进气通道7a、7b，使得相应的进气通道7a、7b与燃烧室4流体分离并且空气不能从相应的进气通道7a、7b流入到燃烧室4中。但是在相应的第一打开位置中，相应的进气阀8a、8b释放相应配属的进气通道7a、7b，使得流过相应的进气通道7a、7b的空气能够经由相应的打开的进气阀8a、8b从进气通道7a、7b流出并且流动到或者说能够流入到燃烧室4中。气缸轴线5在假想的第一平面E1中延伸，该第一平面将燃烧室4并且因此将气缸3划分成进气侧9和排气侧10。在此，平面E1将燃烧室4或者气缸3正好对半地划分成进气侧9和排气侧10。可见，在进气侧9上的进气通道7a、7b通入到燃烧室4中，进气阀8a、8b设置在进气侧9上。

取代可平移运动的进气阀8a、8b，可以使用旋转滑阀或者其他阀。结构元件的数量和布局是示例性显示和说明的，并且可以发生变化。前面的和下面的阐述也可以转用于其他发动机，内燃机可以构成为二气门或者三气门发动机。下面说明的燃烧方法也在二气门发动机或者三气门发动机或者其他发动机中起作用。具有五个或者六个气门的发动机也可以配备有预燃室和第二火花塞。

燃烧室4配设有正好两个排气通道11a、11b，它们例如通过气缸盖构成或者限定。另外，燃烧室4配设有喷射器12，借此将或者能够将液态燃料直接地喷入到燃烧室4中，尤其是在燃烧运行期间。因此在燃烧室4中形成也简称为混合物的燃料-空气混合物，其包括从进气通道7a、7b流出并且流入到燃烧室4中(因此借助于进气通道7a、7b导入到燃烧室4中)的空气和借助于喷射器12直接地喷入到燃烧室4中的燃料。作为替换或补充，燃料可以通过进气管喷射器喷入，尤其是与直接喷射的喷射器一起构成为双喷入。

尤其是，混合物在内燃机1的相应的工作循环之内形成。此外，混合物在相应的工作循环之内点燃和因此燃烧，由此引起优选构成为汽油机的内燃机的废气。废气可以流入到排气通道11a、11b中并且因此从燃烧室4流出，因此借助于排气通道11a、11b从燃烧室4导出。相应的排气通道11a、11b配设有相应的排气阀13a、13b。相应的排气阀13a、13b——尤其是平移地和/或相对于气缸盖——在第二关闭位置与至少一个第二打开位置之间可运动。在第二关闭位置中，相应的排气阀13a、13b截止相应的配属的排气通道11a、11b，使得相应的排气通道11a、11b与燃烧室4流体分离并且废气或者气体不能从燃烧室4流入到相应的排气通道11a、11b中。但是在相应的第二打开位置中，相应的排气阀13a、13b释放相应配属的排气通道11a、11b，使得废气能够经由相应的排气阀13a、13b流入到相应的排气通道11a、11b中并且因此能够从燃烧室4流出。可见，在排气侧10上的排气通道11a、11b通入到燃烧室4中，排气阀13a、13b——尤其是完全地——设置在排气侧10上。另外的、假想的并且与第一平面E1垂直地延伸的第二平面在图1中用E2表示，平面E2也延伸通过气缸轴线5。内燃机1此外具有配设给燃烧室4的预燃室14，该预燃室除了多个通孔15之外与燃烧室4流体分离并且经由这些通孔15与燃烧室4导流连接。为此，内燃机1例如具有尤其是单件式的腔室元件16，通过该腔室元件，预燃室14、尤其是预燃室的容积至少主要地、尤其是完全地被限定。在此，预燃室14借助于腔室元件16与燃烧室4流体分离。各通孔15在腔室元件16中构成，使得预燃室14经由腔室元件16的通孔15与燃烧室4导流连接。因此，混合物的至少一部分可以从燃烧室4经由通孔15导入到、即流入到预燃室14中。

燃烧室4配设有第一火花塞17，其在图2中特别示意性地描述并且也称为预燃室火花塞，借助于第一火花塞，尤其是在相应的工作循环之内，能在预燃室14中产生至少一个点火火花。因此，经由通孔15导入到预燃室14中的混合物部分可以在预燃室14中点燃和因此燃烧。另外，燃烧室4配设有第二火花塞18，借助于第二火花塞，尤其是在相应的工作循环之内，在燃烧室4中并且因此在预燃室14之外能产生至少一个点火火花，用于点燃容纳或者保留在燃烧室4中的混合物。

为了现在能够实现内燃机1的特别有利的并且尤其是有利于效率的运行而规定，沿着一个直的方向，预燃室14、喷射器12和第二火花塞18以如下顺序先后地或者说彼此相继地设置：预燃室14–喷射器12–第二火花塞18，所述方向在一个与气缸3的轴向方向垂直并且因此与平面E1和E2垂直地延伸的平面中延伸，在平面E2中延伸，并且在图1中通过箭头19表示。在此，通过箭头19表示的所述方向与在平面E2中并且因此与平面E1垂直地延伸的直线G重合，该直线与预燃室14、喷射器12以及第二火花塞18相交。直线G在此延伸通过气缸3的气缸轴线5(中轴线)。

由图1可见，喷射器12是一个关于气缸3或者燃烧室4至少基本上在中央设置的喷射器，预燃室14相对于喷射器12朝排气侧10那边错开地设置。在此，预燃室14至少主要地在排气侧10设置，喷射器12至少主要地、尤其是完全地在进气侧9上设置。火花塞18或者其尖部S也完全地在进气侧9上设置，在所述尖部上借助于火花塞18能够在燃烧室4中并且在预燃室14之外产生点火火花。另外，预燃室14至少部分地、尤其是至少主要地设置在各设置在排气侧10的排气阀13a、13b之间。此外，点火部位Z设置在进气侧9上，在该点火部位上借助于第二火花塞18能产生点火火花。点火部位Z并且因此尖部S，如尤其是从图2清楚可见的，设置在燃烧室4的边缘区域R中，使得第二火花塞18也称为边缘塞或者边缘火花塞，该第二火花塞的纵轴线或者纵向延伸方向在图2中通过点划线20表示。在此，点火部位Z或者尖部S设置在各进气阀8a、8b之间。

如另外特别清楚地由图1和2可见的，喷射器12构造成用于，将燃料在构成通过燃料形成的并且也称为喷射射束的燃料射束K1、K2、K3、K4、K5的情况下直接地喷入到燃烧室4中，使得各燃料射束K1～K5、尤其是它们的相应的纵向中轴线绕开预燃室14或者腔室元件16，因此不直接遇到或者碰到预燃室14或者腔室元件16。具有明显更多的喷射射束的喷射器也是可能的，例如七孔或者八孔喷射器。有利的是，预燃室14不与喷射射束相遇并且至少一个射束朝边缘火花塞那边喷入。

各燃料射束K1～K5之中的至少一个或者正好一个燃料射束，在当前为燃料射束K5，如此定向，使得它直接地遇到第二火花塞18，尤其是第二火花塞的尖部S。相遇的燃料射束K1～K5例如是喷射射流。由图2可见，火花塞18、尤其是该火花塞的纵轴线或者纵向延伸方向与平面E2或者与气缸轴线5夹成的最大角度大于90度并且小于100度。因此，火花塞18可以特别平缓地设置，使得该火花塞的尖部S可以特别靠近喷射器12地设置，该喷射器的纵轴线或者纵向延伸方向在图2中通过点划线21表示。火花塞17的纵轴线或者纵向延伸方向在图2中通过点划线22表示，该火花塞也可以有利地设置并且尤其是相对于燃烧室4以及相对于喷射器12和相对于火花塞18定向。由图2可见，喷射器12和火花塞17的纵轴线分别与平面E2或者与气缸轴线5夹成相同的角度并且在此与平面E2倾斜地或者与气缸轴线5倾斜地延伸。

图3显示图表，在该图表的横坐标23上表示内燃机1或者内燃机曲轴的转速。在纵坐标24上描述内燃机1的载荷。在图3中显示的图表中绘出内燃机1的也称为发动机特性场的特性场K。该特性场K具有至少两个或者正好两个部分区域T1和T2，部分区域T2朝较高转速那边和朝较高载荷那边——尤其是直接地——紧接着部分区域T1。在部分区域T1中例如规定双重点火。双重点火可以理解为，在部分区域T1中，在内燃机1的相应的工作循环之内，不仅借助于火花塞17而且借助于火花塞18分别产生至少一个点火火花，并且因此实现点火。在此，例如首先借助于边缘火花塞实现点火，然后借助于预燃室火花塞在预燃室14中实现点火。在部分区域T2中规定单点火，使得在部分区域T2中在相应的工作循环之内借助于预燃室火花塞实现点火，因此借助于第一火花塞17在预燃室14中产生至少一个点火火花，并且禁止通过边缘火花塞实现的点火，因此禁止通过边缘火花塞实现的点火火花的产生。

图4显示具有另外的部分区域T3和T4的特性场K，其中，部分区域T4可以包含部分区域T2，和/或部分区域T1可以包含部分区域T3。在部分区域T3中规定双重喷入。这意味着，在相应的、属于特性场K的部分区域T3的、内燃机1的工作循环之内，借助于喷射器12实施正好两个在时间上彼此相继的并且彼此间隔开的喷入，其中，通过相应的喷入，将燃料借助于喷射器12直接地喷入到燃烧室4中。可见，部分区域T4朝较高载荷那边以及也许朝较高转速那边直接地紧接着部分区域T3。

最后，图5显示具有两个另外的部分区域T5和T6的特性场K，其中，部分区域T4可以包含部分区域T6，和/或部分区域T5可以包含部分区域T3。在此，在部分区域T6中规定三重喷入。在此可以理解为，在相应的、属于部分区域T6的、内燃机1的工作循环之内，借助于喷射器12实施正好三个在时间上彼此相继的并且彼此间隔开的喷入，其中，通过相应的喷入，将燃料借助于喷射器12直接地喷入到燃烧室4中。另外由图5可见，部分区域T6朝较高载荷那边和/或朝较高转速那边直接地紧接着部分区域T5。

附图标记列表

1       内燃机

2       壳体元件

3       气缸

4       燃烧室

5       气缸轴线

6       燃烧室顶部

7a,7b   进气通道

8a,8b   进气阀

9       进气侧

10      排气侧

11a,11b 排气通道

12      喷射器

13a,13b 排气阀

14      预燃室

15      通孔

16      腔室元件

17      第一火花塞

18      第二火花塞

19      箭头

20      点划线

21      点划线

22      点划线

23      横坐标

24      纵坐标

E1      平面

E2      平面

G       直线

K       特性场

K1～K5  燃料射束

R       边缘区域

S       尖部

T1～T6  部分区域

Z       点火部位

Claims (15)

1.一种内燃机(1)，所述内燃机包括：至少一个部分地通过气缸(3)限定的燃烧室(4)；配设给燃烧室(4)的喷射器(12)，借助于喷射器，燃料能直接地喷入到燃烧室(4)中，因此，在燃烧室(4)中能够产生混合物，该混合物至少包括直接地喷入到燃烧室(4)中的燃料和输送给燃烧室(4)的空气；预燃室(14)，该预燃室除了至少一个通孔(15)之外与燃烧室(4)流体分离并且经由所述至少一个通孔(15)与燃烧室(4)导流连接，所述混合物的至少一部分能够从燃烧室经由所述至少一个通孔(15)导入到预燃室(14)中；第一火花塞(17)，借助于第一火花塞，在预燃室(14)中能够产生至少一个点火火花，用于点燃经由所述至少一个通孔(15)导入到预燃室(14)中的混合物部分；以及配设给燃烧室(4)的第二火花塞(18)，借助于第二火花塞，在燃烧室(4)中并且在预燃室(14)之外能够产生至少一个点火火花，用于点燃在燃烧室(4)中容纳的混合物；

其特征在于，

沿着一个方向(19)，所述预燃室(14)、喷射器(12)和第二火花塞(18)以如下顺序设置：预燃室(14)-喷射器(12)-第二火花塞(18)，所述方向在一个与气缸(3)的轴向方向(5)垂直地延伸的平面中延伸。

2.根据权利要求1所述的内燃机(1)，其特征在于，一条与所述方向(19)平行地延伸的或者与所述方向(19)重合的、在所述平面中延伸的直线(G)与预燃室(14)、喷射器(12)以及第二火花塞(18)相交。

3.根据权利要求2所述的内燃机(1)，其特征在于，所述直线(G)延伸通过气缸(3)的中轴线(5)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的内燃机(1)，其特征在于，所述预燃室(14)相对于喷射器(12)朝燃烧室(4)的排气侧(10)那边错开地设置。

5.根据权利要求4所述的内燃机(1)，其特征在于，所述预燃室(14)至少部分地设置在内燃机(1)的各排气阀(13a、13b)之间，所述排气阀设置在排气侧(10)上并且配设给燃烧室(4)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的内燃机(1)，其特征在于，设有点火部位(Z)，在该点火部位上借助于第二火花塞(18)能产生点火火花。

7.根据权利要求6所述的内燃机(1)，其特征在于，所述点火部位(Z)设置在燃烧室(4)的边缘区域(R)中。

8.根据权利要求6或7所述的内燃机(1)，其特征在于，所述点火部位(Z)设置在内燃机(1)的各进气阀(8a、8b)之间，所述进气阀设置在进气侧(9)上并且配设给燃烧室(4)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的内燃机(1)，其特征在于，所述喷射器(12)构造成用于，在形成由燃料构成的多个燃料射束(K1～K5)的情况下将燃料直接地喷入到燃烧室(4)中，使得各燃料射束(K1～K5)、尤其是各燃料射束的相应的纵向中轴线绕开预燃室(14)，各燃料射束(K1～K5)之中的至少一个燃料射束或者正好一个燃料射束直接地遇到第二火花塞(18)、尤其是第二火花塞的尖部(S)，在该尖部上能借助于第二火花塞(18)产生点火火花。

10.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的内燃机(1)的方法。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在内燃机(1)的至少一个工作循环之内，首先借助于第二火花塞(18)产生用于点燃燃烧室(4)中的混合物的至少一个第一点火火花，接着，借助于第一火花塞(17)在预燃室(14)中产生至少一个第二点火火花，其中，在所述工作循环之内，在借助于第二火花塞(18)实现第一点火火花的产生之前并且在借助于第二火花塞(18)实现第一点火火花的产生的期间，禁止通过第一火花塞(17)实现点火火花的产生。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在内燃机(1)的特性场(K)的至少一个第一部分区域(T1)中，在内燃机(1)的相应的工作循环之内，不仅借助于第一火花塞(17)而且借助于第二火花塞(18)产生相应的点火火花，特性场(K)的第二部分区域(T2)与第一部分区域(T1)相比包括较高的载荷和较高的转速，在特性场的至少一个第二部分区域(T2)中，在内燃机(1)的相应的工作循环之内，关于各火花塞(17、18)，仅仅借助于第一火花塞(17)产生相应的点火火花。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，借助于第二火花塞(18)产生相应的点火火花的点火时刻与借助于第一火花塞(17)产生相应的点火火花的点火时刻无关地借助于内燃机(1)的电子计算装置调整。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，借助于第二火花塞(18)产生相应的点火火花的点火时刻借助于电子计算装置基于第一特性场进行调整，借助于第一火花塞(17)产生相应的点火火花的点火时刻借助于电子计算装置基于第二特性场进行调整，所述第一特性场与第二特性场无关。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，借助于第二火花塞(18)产生相应的点火火花的点火时刻借助于电子控制装置根据内燃机(1)的载荷、温度和转速进行调整。

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