[发明专利]内燃发动机

说明书

本发明涉及一种内燃发动机，尤其是一种根据权利要求1前序部分的火花点火式内燃发动机，该内燃发动机具有一压缩机。

在内燃发动机运行中，常规使用的空气进气系统提供冲压式压气或共振管压气或者这两种压气类型的组合。在增压式内燃机的情况下，被吸入的燃烧空气的压缩导致了空气温度的增加。要避免进一步的增压并为此将用于冷却增压空气的一个增压空气冷却器定位在压缩机的下游。这是旨在使发动机爆震的危险减到最小。因为结构上的原因，通常不可能通过更大的增压空气冷却器来进一步降低增压空气温度。因此，为了提高增压空气冷却器的效率，在其下游设置了多个膨胀装置，以便进一步降低燃烧空气温度。例如，DE 10002482A1披露了这样一种用于增压空气冷却的装置，在该装置中，处于升高的增压压力下的燃烧空气在一个背压阀处膨胀。在这里，背压阀定位在增压空气冷却器与内燃机空气进气系统之间。

DE 3627312A1同样披露了一种用于降低增压空气温度的膨胀控制装置，通过该膨胀控制装置获得了增压空气的绝热的部分膨胀。在此，该膨胀控制装置具有一个类似于喷嘴的管道段，该管道段是以拉瓦尔喷嘴的方式设计的，该类似于喷嘴的管道段被安排在空气进气系统上游的进气管线中。从现有技术中已知的在离开增压空气冷却器的出口的下游用于冷却增压空气的这些措施需要在进气管线中安排一个膨胀装置，并且由此在车辆的发动机舱中要求额外的、结构上的耗费。

因此，本发明所基于的任务是，提供一种增压式内燃发动机，其中能够获得增压空气的膨胀而需无结构上的耗费。根据本发明，所述任务通过具有权利要求1的特征的一种装置来解决。

根据本发明的内燃发动机的特征在于，分配器管长度与一等效的分配器管直径相关地被这样确定尺寸：使得在内燃发动机的空气进气系统之内能够通过膨胀实现增压压力的降低，其中，该增压空气膨胀部分地发生在增压充气腔中、在相应的进气管中和/或在分配器管之内。根据本发明能够在燃烧空气进入该分配器管的入口与离开该进气管的出口之间获得连续的、但并非必须均匀的膨胀。

利用根据本发明的空气进气系统设计，通过所获得的膨胀，在空气进气系统之内产生增压空气的有效冷却而无需使用额外的可运动的部件。这样，提供了一种用于增压式内燃发动机的成本有利的并且有效的空气进气系统，其中，根据本发明的膨胀空气进气系统既适合于增压式火花点火发动机，也适合于柴油发动机。

通过本发明尤其是使增压式火花点火发动机的爆震燃烧倾向被降至最小。由此，由于产生了混合汽温度的降低，即使在高转速下也能够实现使点火角度向最佳值方向移位。这是因为，通过根据本发明的空气进气系统，避免了增压空气冷却器下游的气体动态压缩并且附加地在空气进气系统内部获得了膨胀而带来燃烧空气温度的降低。

在本发明的一个实施方案中，分配器管长度与内燃发动机的额定转速相关地确定尺寸。因此，这种空气进气系统被最佳地使用在增压式内燃发动机中，并且特别在跑车中允许在较高的负荷点和转速时达到有目标的协调。

在本发明的另一个实施方案中，分配器管长度与等效分配器管直径相关地这样构造：使得等效分配器管直径与分配器管长度之比为0.05至0.14。在此，特别是当额定转速在每分钟5500与7000转之间时，该进气管长度应被确定为不大于200mm或150mm。在此，等效分配器管直径与分配器管长度之比优选为0.066、0.114或0.136。这样，在该空气进气系统之内发生被压缩的燃烧空气的最佳膨胀，使得离开空气进气系统的燃烧空气以显著更低的温度流入汽缸盖中的进气道。

通过空气进气系统的分配器管的这种新的几何尺寸确定，与常规空气进气系统相比得到具有小直径的分配器管，使得发动机舱中的结构耗费得以优化。通过根据本发明来确定尺寸，根据本发明的空气进气系统特别是在高发动机转速时完全扭转了已知的共振增压效果。获得了燃烧空气的膨胀而不是压缩，并且燃烧空气被进一步冷却。因此，燃烧室中的燃料/空气混合物处于较低的温度，从而能够功率最佳地调整内燃发动机的点火时刻。因此能够获得发动机效率的改进，并同时特别是在高负荷和高转速时获得更高的发动机功率连同有利的燃料消耗。

在本发明的另一个实施方案中，该内燃发动机具有一列或两列汽缸，汽缸总数为六。根据本发明，已经发现在Boxer型的火花点火式6缸内燃发动机中，这种空气进气系统导致明显的效率提高。尽管如此，这种空气进气系统同样适合于具有四个汽缸的内燃发动机。