[发明专利]有向外开放式喷嘴的直喷式内燃发动机和操作所述类型内燃发动机的方法

说明书

技术领域

本申请请求保护2012年9月12日提交的德国专利申请No.102012216141.4的优先权，为所有目的，其整个内容以引用形式并入本文。 

背景技术

在本公开的上下文中，术语“发动机”表示内燃发动机并且特别的，表示外施点火式奥托循环发动机（applied-ignition Otto-cycle engine），但也包括混合动力发动机（即发动机使用混合燃烧过程运行）以及柴油发动机。 

在发动机的发展中，通常试图最小化燃料消耗率并降低排气排放。 

传统的奥托循环发动机以均质空气-燃料混合物运行，其中通过质量调节和改变燃烧室的充气来实现设定期望的功率。通过调节被提供在进气管段内的节气门挡板，在节气门挡板下游被引入的空气的压力会更大或更小程度地降低。为了恒定的燃烧室容积，通过这种方法可以借助于引入的空气的压力来设定空气质量。然而，通过节气门挡板的质量调节在部分载荷范围内由于节流损失而具有热动力缺点。因此，特别地在奥托循环发动机中，最小化燃料消耗率是具有挑战性的。 

一种在混合燃烧过程的发展中被实现的用于在奥托循环发动机运行过程中消除气流阻碍（dethrottling）的方法是根据传统柴油发动机过程的技术特征的转移。这些特征包括空气压缩、不均质充气混合物、自动点火和质量调节。柴油发动机的低燃料消耗率主要由于质量调节造成，其中借助于射入的燃料量来控制载荷。 

因此燃料被直接射入汽缸的燃烧室内被认为是显著降低燃料消耗率的合适的方法，即使在奥托循环发动机中也如是。通过在特定限制内使 用的质量调节来实现发动机的消除气流阻碍。 

为了在直喷式奥托循环发动机中引发外施点火，发动机可以装有点火装置，比如火花塞。因此，在燃烧室的结构设计期间的一个任务是提供喷嘴和点火装置在燃烧室内的协调布置，由于发动机汽缸盖内的非常有限的空间可利用率，这通常是困难的。 

由于这些原因，喷嘴通常被偏心地布置在汽缸盖内并与汽缸的纵向轴线间隔开，如本公开中所描述。根据一种实施例，向外打开的喷嘴可以用于喷射燃料并由于喷嘴针被移动到燃烧室中而打开。打开的喷嘴在喷嘴体和针之间具有环状间隙，燃料通过该间隙被引入燃烧室。 

这样一种喷嘴布置对燃烧室中的混合物形成具有不利影响。特别的，在喷嘴的偏心布置与通过环状间隙引入均衡质量分布的油雾到燃烧室内之间存在矛盾。也就是说，喷嘴在燃烧室中的不对称布置与形成均衡且对称的油雾以用于有效燃烧并降低排放是矛盾的。进一步，喷嘴通常相对于汽缸的纵向轴线是偏斜的，这进一步增强了所描述的缺点。 

均质形式且均衡质量分布的油雾与喷嘴的偏心、可能倾斜的安装位置互相作用，从而使得汽缸中的燃料分配对燃烧和污染物的形成有不利的影响，特别是对未燃烧的烃类和碳烟的排放有不利影响。 

发明内容

因此，发明人试图提供一种直喷式发动机，其中减少或消除了上述由于喷嘴领域的偏心安装位置所导致的缺点。他们发现这可以部分地在一种实施例中被实现，其中直喷式发动机具有至少一个汽缸，其中燃烧室由可以沿着汽缸的纵向轴线移动的活塞的活塞冠和喷嘴共同形成，该喷嘴被偏心地置于汽缸盖内在活塞冠的相反侧并且与汽缸的纵向轴线间隔开。对于燃料的直接喷射，喷嘴可以具有喷嘴针，该喷嘴针可以在作为喷嘴外壳的喷嘴体内移动，其中，当通过移动到燃烧室内而转变到喷嘴的打开位置时喷嘴针打开被设置在喷嘴体和针之间的环状间隙。影响燃料流的一个或者更多个导向元件被装在喷嘴的表面上。 

因此，通过经由导向元件重新引导喷射器中的一些燃料流，不均衡的入流条件将会产生并因此导致在喷嘴出口处不均匀的流动分布。喷射 器会因此被转向偏心喷射布置并被对齐成用于偏转空气运动。 

需要理解的是上面的总结知识以简要形式介绍将在具体实施方式中被进一步描述的选择性概念。这不是想要确定要求保护的主题的关键或者核心特征，其范围仅由附于具体实施方式的权利要求书确定。此外，要求保护的主题不局限于解决上面或者本公开任何部分提出的缺点的实施方式。 

附图说明

图1表示示例性发动机实施例。 

图2表示发动机汽缸的示例性实施例。 

图3A表示喷嘴在关闭位置的示例性实施例。 

图3B表示喷嘴在打开位置的示例性实施例。 

图4表示喷嘴的替代性实施例。 

具体实施方式