[发明专利]内燃机

说明书

内燃机(1)，包括至少一个气缸(2)和活塞(3)，所述活塞(3)被支撑用于在气缸(2)中重复往复运动，以便限定发动机缸径(A‑A)的燃烧室(21)，内燃机(1)还包括点火装置(4)，所述点火装置(4)布置在所述气缸(2)中，具有均布置在预燃室(41)中的点火器部分(42)和燃料喷射器(43)，其中预燃室(41)包括多个孔(44)，用于在所述预燃室(41)和燃烧器(21)之间提供流体连通，并且其中多个孔(44)具有总孔面积，使得总孔面积与发动机缸径(A‑A)之间的比率在0.01‑0.2mm的范围内。

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的内燃机。

背景技术

本发明涉及利用火花点火的内燃机领域。已经证明，与具有较低λ的燃烧相比，λ在大约1<λ<1.5的范围内的稀薄燃烧增加了净热效率，然而其也增加了NOx排放，从而需要催化转化器。具有λ>1.5的超稀薄燃已经证明了同时提高净热效率和显着减少NOx排放的能力。超稀薄燃系统的主要限制是混合物的不良点火性质，其导致λ值的“稀薄极限”，高于这些λ值，内燃机不点燃。

已知在那些内燃机中，通过使用湍流喷射点火(TJI)(一种高能量点火源)来处理超稀薄空气燃料混合物的低点火性质。用于TJI的内燃发动机包括具有至少一个预燃室的点火系统，所述预燃室具有布置在其中的燃料喷射器和点火装置。所述点火装置能够进行湍流喷射点火，其通过利用从预燃室排出的自由湍流喷射能够进行超稀薄操作，以为主室提供点火源。

预燃室与主室的容积相比较小，并且具有多个孔以在整个主室中产生多个分布的点火位置。所述孔具有小尺寸，以允许当燃烧产物从预燃室排出进入主燃烧室时进行火焰熄灭。然后燃烧产物与主燃料进料反应，并在主燃烧室中的多个位置处通过化学、热和湍流效应在与预燃室喷嘴相距一定距离处开始燃烧。化学效应由存在于射流中的自由基物质引起，所述自由基物质是高反应性的，以便能够点燃主室中存在的空气-燃料混合物。热效应由部分或完全燃烧的燃烧产物引起，这些燃烧产物以能够触发主室燃烧的升高温度进入主室。湍流效应确保湍流射流和主室中的进料之间相互作用。

在US 2012103302 A1中示出了现有技术中具有布置在其中的这种点火系统的内燃机。所述内燃机具有带有一个或多个气缸的发动机缸体。每个气缸具有与主燃烧室接壤的气缸盖，主空气燃料进料在该主燃烧室中被点燃。邻近燃烧室设置有活塞，该活塞通过杆连接在曲轴处，以便允许往复运动。每个气缸盖限定进气口和排气口。进气和排气口经由凸轮驱动阀打开和关闭，以在气缸和进气歧管和排气歧管之间提供流体连通。内燃机还包括安装在进气歧管中的燃料喷射器，作为通过进气口将主燃料/空气进料引入燃烧室的装置。点火装置具有布置成面向内预燃室容积的点火器部分和喷射器。

对预燃室进行成形，以便形成喷嘴，所述喷嘴具有彼此间隔开设置的多个孔并且在预燃室和燃烧室之间提供流体连通。点火器部分点燃预燃室中的燃料。当燃烧产物从预燃室排出进入主燃烧室时，孔直径保持较小以促进火焰熄灭。火焰熄灭意味着部分燃烧的预燃室产物被迫通过预燃室的小孔。燃烧产物熄灭，但是通过主燃烧室分散，然后与主燃料进料反应，并且通过远离预燃室喷嘴一定距离的化学、热和湍流效应在多个位置处点燃主燃料室中的燃烧。

在US 20150068489 A1中公开了一种能够产生反应射流的改进的点火装置。点火装置的预燃室包括多个孔，以在预燃室容积和主室容积之间提供流体连通。为了确保湍流射流深入穿透到主室内，孔被限制在特定的最大和最小直径范围内，同时预燃室容积保持在特定的范围内。

这种设计仅仅用于适当地瞄准喷嘴特性，例如相对于预燃室容积的孔直径、孔数量。已知设计相关的缺点是其仅涉及物理射流性质，例如速度、穿透和点火位置分布到一系列预燃室容积。需要指定预燃室和喷嘴几何特征之间的关系以及由气缸内径尺寸所描述的发动机气缸的尺寸。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有提高的热效率的内燃机，并且相对于内燃机的缸径，考虑了主燃烧室的设计(即尺寸)，尤其是孔的设计(即尺寸)。