[发明专利]内燃机的燃料喷射系统

说明书

技术领域

本本发明涉及一种内燃机的燃料喷射系统，以及一种包含这个燃料喷射系统的内燃机。

背景技术

在包含直喷设备的奥托发动机中，需要在内燃机的所谓“均质运行”中用喷嘴来将燃料尽可能好地分布在燃烧室中，以及确保燃料-空气混和物高效且低排放地燃烧。为此，传统的燃料喷射系统中大多采用形式为喷嘴的、向内打开并产生锥形喷束的喷射阀。这类喷嘴通常具有五至七个喷孔。为将燃料良好地雾化，可以用喷嘴以最大为20MPa的燃料压力将燃料喷入燃烧室。但用液体燃料来润湿燃烧室的壁部、内燃机的气缸盖和活塞的表面及进气门，可能会非期望地增加内燃机的有害物质排放，因而应尽可能避免这一点。

为避免这种非期望的润湿，重要之处在于，对喷射的燃料喷雾与送入汽缸的气团的内部流动的交互作用进行控制。举例而言，用废气涡轮增压器增压的内燃机常具有较为剧烈的形式为所谓“滚流”的气团运动，因而对喷射的燃料的分布所造成的影响有所加大。在喷嘴居中布置于气缸上的内燃机中，所喷射的燃料通过气团运动偏转至燃烧室的排出侧，因而排出侧的燃料浓度会比较高，且燃烧室的壁部会非期望地被燃料润湿。

DE 10 2009 046 001 A1公开了一种内燃机的燃料喷射系统，其包含燃烧室和用于将燃料喷入燃烧室的中央喷嘴，该燃烧室包含至少一个在进入侧上的进气门和至少一个在排出侧上的排气门。喷嘴具有六个喷孔，其中，两个第一喷孔用于将第一燃料部分量喷射至进入侧，四个第二喷孔用于将第二燃料部分量喷射至排出侧。其中，若干通向喷孔的流道分别具有不同的结构，因而这两个第一喷孔的流道的流阻大于这四个第二喷孔的流道。这样便能借助这两个第一喷孔的有所缩短的喷束长度来减轻气缸壁与燃料的接触。但无法排除这四个第二喷孔的喷束造成气缸壁与燃料发生接触。

DE 198 04 463 A1描述过一种针对包含一喷嘴及一伸入燃烧室的火花塞的奥托发动机的燃料喷射系统，该喷嘴将燃料喷入由一活塞-气缸结构构成的燃烧室。该喷嘴布置在燃烧室的中央区域内，并配设有至少一排分布于喷嘴的周边上的喷孔，以便通过喷孔针对性地喷射燃料，从而借助构成混合物雾来实现喷束导引的燃烧工艺。根据这种燃烧工艺产生至少一个燃料喷束，为进行点火，该燃料喷束至少近似地朝火花塞定向，并且以某种方式受到控制，使得在与火花塞的接触区域内仍存在蒸汽化的燃料。与其他燃料喷束共同构成至少一个近似于封闭的和/或连贯的混合物雾，其中，其他喷束不会与内燃机的活塞或气缸壁发生实质性接触。

发明内容

本发明的目的是，针对燃料喷射系统提供一种有所改进的实施方式，其中，克服或至少减小上述缺陷。

本发明用以达成上述目的的解决方案是独立权利要求的主题。优选实施方式由从属权利要求给出。

本发明的基本理念是，以某种方式为所述喷嘴配设至少两个喷孔，使得喷入/喷射至所述燃烧室的排出侧的燃料量小于喷入/喷射至所述燃烧室的进入侧的燃料量。其中，进入侧或排出侧可以大体上通过进气门或排气门的相应位置定义。由于气团流在喷嘴附近增强，朝排出侧喷入该区域的燃料可能会极快地以非期望的方式到达燃烧室的壁部，并就地造成上述非期望的效应，因此，本发明的将喷入排出侧的燃料量减少的方案有助于减少所述燃烧室的壁部所受到的非期望的润湿。在理想情形下，甚至能完全避免这种被燃料非期望地润湿的状况。特定而言，这样便能防止有害物质排放增加。

优选地，所述至少一个针对进入侧的喷孔的第一开口直径大于所述至少一个针对排出侧的喷孔的第二开口直径。这样便能以技术上较为简单的方式实现本发明的与进入侧相比减少排出侧的区域内的燃料喷射量的方案。根据一种特别优选的实施方式，喷孔的开口直径为100μm至250μm。

为确保喷入所述燃烧室的燃料以特别低排放的方式燃烧，根据一种进一步的实施方式，所述喷嘴可以以某种方式构建，使得喷入所述燃烧室的燃料既不碰到燃烧室壁，又不碰到所述内燃机的活塞。

为确保喷入所述燃烧室的燃料特别高效地燃烧，根据一种进一步的实施方式，所述喷孔可以以某种方式布置，使得产生具有锥形喷束几何形状的燃料喷束，其中，所述燃料喷束具有大体为80°的张角。

根据一种优选实施方式，所述喷嘴布置在所述燃烧室的轴线上，以及/或者，所述喷嘴以相对所述燃烧室的轴线成0°≤φ≤20°的角度的方式布置，从而可以防止所述燃烧室的壁部被非期望地润湿。