用于运行二冲程-奥托发动机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行具有至少一个容纳活塞(2)的气缸(1)的二冲程?奥托发动机的方法，该气缸(1)具有曲轴箱(10)，曲轴箱(10)在气缸(1)的由排气通道(4)的轴线确定的直径平面(5)的两侧通过溢流通道(12，13，14，15，16)与气缸(1)的燃烧室(11)流体连通，二冲程?奥托发动机具有两个在直径平面(5)两侧布置的用于燃料的喷射嘴(6，7)，喷射嘴(6，7)的喷嘴轴线(8)在活塞(2)的下死点位置中在活塞顶(3)的上方并且至少接近沿分别设置在直径平面的对置侧(5)的溢流通道(12，14：13，15)的流出方向(17，18)延伸，其中，在怠速运转中和在低负荷运转范围内每个工作循环仅通过喷射嘴(6，7)之一将燃料以减小的动量喷入气缸(1)的燃烧室(11)中。
【专利说明】
用于运行二冲程-奥托发动机的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于运行二冲程-奥托发动机的方法，该发动机具有至少一个容纳活塞的气缸并具有曲轴箱，该曲轴箱在通过排气通道轴线确定的气缸直径平面的两侧上通过溢流通道与气缸的燃烧室流体连通，气缸具有两个在直径平面两侧布置的用于燃料的喷射嘴，它们的喷嘴轴线在活塞的下死点位置中位于活塞顶上方和至少接近沿分别设置在直径平面的对置侧上的溢流通道的流出方向延伸，其中，至少在怠速运转中每个工作循环仅通过喷射嘴之一喷入燃料。
【背景技术】
[0002]为了能够实现燃料在二冲程-发动机的热的活塞顶上相应的蒸发，已知的是(EP0302045A2)，借助喷射嘴将燃料喷射到活塞顶上，业已表明，在一个冲程以内可供使用的时间不足并因此导致以燃料沾湿的活塞和气缸壁面尤其是在碳氢化合物排放方面的缺点。为了避免该缺点(W02010/063048A1)建议，喷射嘴关于通过排气通道的轴线确定的气缸直径平面相互这样对称地对置，使得喷嘴轴线在活塞的下死点位置中在活塞顶上方的直径平面中相交，即在气缸轴线背离排气通道的一侧相交。因为喷嘴轴线此外接近沿分别设置在直径平面的对置侧上的溢流通道的流出方向延伸，所以可以在沿着喷嘴轴线方向喷入的燃料流和从分别对置的溢流通道流入燃烧室的空气之间由于相反指向的速度分量分别利用最大的相对速度来制备燃料，这与对称布置共同作用地在使用两个喷射嘴并因此在高负荷运转范围和满负荷运行中导致在燃烧室中有利的混合气分布。与之有关地考虑，燃料射束和相反指向的空气流在活塞顶上方相互碰撞，这导致形成的混合气远离活塞顶地指向气缸盖地流动、并因此防止决定碳氢化合物排放的活塞顶沾湿以燃料。喷嘴轴线在气缸轴线背离排气通道的一侧的交点借助通过溢流通道与燃料方向反向吹入背离排气通道的气缸半部的空气移动喷入的燃料射束的对制备混合气重要的扇形散射，因此可以很大程度上避免扫气损失。
[0003]若对于怠速运转和低负荷运转范围只使用一个喷射嘴，则燃料通过该喷射嘴不喷入活塞顶上方的燃烧室中，而是通过在面朝喷射嘴的圆周侧上的活塞的套孔喷入曲轴箱。通过在曲轴箱中和在活塞下侧上的流动运动形成喷入的燃料的大规模的平均分布、并因此导致燃气空气混合气通过溢流通道均匀注入气缸的燃烧室。因此也可以在怠速运转中并且在低负荷运转范围内确保在燃烧室中对称的燃料分布，不过带来了与活塞中套孔有关的在设计耗费、活塞强度和通过气缸上的活塞散发热量方面的缺点。此外，燃料通过溢流通道引入燃烧室仅仅与溢流通道的控制时间有关，这决定了相应的扫气损失。
【发明内容】
[0004]因此，本发明所要解决的技术问题是，既在满负荷运转范围又在怠速运转中或低负荷运转范围内在碳氢化合物排放减小和很少的扫气损失情况下能够实现具有有利的混合气制备的二冲程奥托发动机的运行。
[0005]基于开头所述类型的方法，本发明的该技术问题解决的方式是，通过在怠速运转中和在低负荷运转范围内控制两个设计成低压喷嘴的喷射嘴之一，将燃料以减小的动量喷入气缸的燃烧室中。
[0006]通过在怠速运转中和在低负荷运转范围内控制仅一个喷射嘴，首先在有利于避免燃料扫气损失的时间范围内可以将足够用于发动机负荷的少量的燃料喷入气缸的燃烧室内。因为没有触及与之有关的空气扫气损失，所以获得在排气管中仍不足的燃料空气混合，这由于与催化器有关的提高的自由氧含量能够实现良好的氢-碳转化。虽然通过两个喷射嘴的仅一个不对称喷入燃料，但仍可以在燃烧室中保持良好的混合气形成和分布，因为通过低压喷嘴以减小的动量喷入燃料。低压喷嘴在此理解为这样的喷射嘴，该喷射嘴被施加以小于50bar的压力。喷入的燃料被通过溢流通道流入燃烧室的从活塞顶升起的燃烧空气冲走并且有利地分散在燃烧室中。因此可以利用无套孔的传统活塞的优点，而不必承受在怠速运转中和在低负荷运转范围内排放和混合气制备方面的缺点。
[0007]为了利用用于燃料喷入的有利的压力比，用于燃料喷入的在气缸壁中的穿通孔位于燃烧室内排气通道的控制边缘下方，使得在膨胀阶段的最后仅给喷射嘴加载以较小的压力并且谨防喷射嘴由沉淀物造成燃烧残渣。
[0008]如实践中已表明，对于在气缸的燃烧室中有利的燃料分布不需要，喷嘴轴线在气缸轴线背离排气通道的侧面上在由排气通道确定的气缸直径平面中相交，以实现在该直径平面中的燃料-空气混合气的主流动。与之相关地要注意，也可以利用排气返回波(die ruckladende Welle)，如扫气束在燃烧室中分散燃料。但实现最有利的喷入条件的方式是，燃料沿在直径平面中彼此相交的喷嘴轴线喷入燃烧室。在这种情况下，燃料也可以通过在怠速运转中和在低负荷运转范围内控制的喷射嘴在这样的曲轴转角范围内喷入，即，在该曲轴转角范围内，活塞顶在喷嘴轴线的交点的下方运动。
[0009]获得特别有利的工艺条件的是，两个喷射嘴在怠速运转中和在低负荷运转范围内至少在相续的工作循环组中，优选在连续的工作循环中交替地被控制，因为交替地加载喷射嘴会导致这些喷射嘴均匀的磨损。此外，积碳风险明显下降。这与闭合的活塞套相结合地针对这种情况是重要的，即在闭合的活塞套中由于缺失的套孔很大程度上省去喷嘴尖通过曲轴箱的冷却。此外，交替加载两个喷射嘴导致在气缸中更均匀的热量分布并因此有助于对称的扫气。
[0010]就在将燃料喷入气缸的燃烧室时的燃料分布而言，多孔喷嘴由于喷入的燃料可能的喷出分布带来许多优点，这尤其在单侧地燃料以减小的动量喷入时有利地影响燃烧室中的混合气分布。这些多孔喷嘴将燃料在小的喷入量情况下虽然施加的压力保持相同但以明显更小的动量喷入燃烧室，因此此处不需要压力控制，虽然可以通过控制施加压力实现根据各种需求更精确的调整。
【附图说明】
[0011]在附图中例示出本发明的主题。附图示出
[0012]图1是按本发明的二冲程-奥托发动机的在溢流通道的流出口的范围内的横截面，
[0013]图2是根据图1的点划线II的剖面图，
[0014]图3是根据图2的点划线II1-1II的剖面图以及
[0015]图4是根据图2的点划线IV-1V的剖面图。
【具体实施方式】
[0016]附图中仅表不二冲程-奥托发动机的发动机缸体的仅一个不带气缸盖的气缸I。在下死点位置中示出的活塞用2标记并且具有活塞顶3。在与排气通道4对置的气缸侧上设有两个关于由排气通道4的轴线确定的直径平面5对称的喷射嘴6，7，它们的喷嘴轴线8在直径平面5内相交，即相交于交点9，该交点在所示的活塞2的下死点位置中位于活塞顶3的上方，如尤其从图2中可知。
[0017]在仅虚线表示的气缸I的曲轴箱10和燃烧室11之间设有相互成对对置的、关于直径平面5对称布置的溢流通道12，13和14，15。附加地，气缸I具有与排气通道4径向对置的作为对准通道16的溢流通道，该溢流通道在喷射嘴6，7之间通入燃烧室11中，如这尤其是从图3可见。该布置在此设计成，使得喷嘴轴线8基本上与两个关于直径平面5对置的气缸侧通入的溢流通道12，13或14，15相反指向，使得溢流通道的流出方向17，18沿着分别对置的喷射嘴6，7的喷嘴轴线8的方向延伸，如从图4可知。通过该措施，结合多孔喷嘴形式的喷射嘴6，7实现燃料喷入的喷射锥有利的成扇状散开、并因此实现在气流内部的燃料的细微的分布，因为由于来自分别对置的溢流通道的与燃料喷射锥相反指向的空气流可以利用在喷入的燃料和用于燃料分布的空气流之间的最高的相对速度。喷嘴轴线8定向为，使得喷嘴轴线的交点9在活塞2的下死点位置中并且位于活塞顶3上方，喷嘴轴线的这种定向防止用这样的燃料湿润活塞顶，该燃料被通过溢流通道12，13或14，15吹入燃烧室11的新鲜空气朝气缸盖远离活塞顶3地冲走，这带来在燃烧室11中有利的燃料分布，尤其是当对准通道16的流出方向19在喷嘴轴线8的交点9上方延伸(图3)时，因为在这种情形下来自对准通道16的新鲜空气碰上燃料的喷射锥，之后净化来自两个喷射嘴6，7的喷射锥的主流，使得燃料从活塞顶3的导出已通过来自对准通道16的空气流而被引导和辅助。燃料部分地与废气一起通过排气通道4被送出的危险被这样克服，即喷嘴轴线8的交点9位于气缸轴线背离排气通道4的一侧上、并且因此形成的气体流远离排气通道4地朝气缸盖冲走由喷射嘴6，7喷入的燃料。
[0018]为了可以利用用于燃料喷入的有利的压力比，在气缸壁中的用于将燃料喷入燃烧室内11的穿通孔20位于排气通道4的控制边缘21下方，从而使得喷射嘴6，7在膨胀阶段的最后仅被加载较小的压力、并且免受由于沉淀物造成的燃烧残渣的损害，因为通过经由对准通道16流入的新鲜空气和从喷嘴区域挤出的新鲜空气使得热废气达不到为此所需的积碳温度。
[0019]在怠速运转中和在低负荷运转范围内分别只使用两个喷射嘴6，7之一，以便可以将足够的少量的燃料喷入燃烧室11。为了虽然单侧的控制喷射嘴6，7但可以确保在燃烧室11内的有利的燃料分布，燃料通过被相应控制的喷射嘴6或7以减小的动量喷入燃烧室11、即在曲轴转角范围内，在该曲轴转角范围内，活塞顶3在交点9下方运动，使得以减小的动量喷入燃烧室11的燃料不仅未湿润活塞顶，而且在与新鲜空气流密切混合的情况下还被由溢流通道吹入的新鲜空气远离活塞顶3地朝气缸盖冲走，这导致在燃烧室11中的很大程度均匀的燃料分布，因为刚好由于单侧喷入的燃料减小的动量在不影响燃料通过第二喷射嘴反向输入的情况下可以提早被新鲜空气流冲走。
[0020]这意味着，在怠速运转中和在低负荷运转范围内可以确保短的喷入间隔，不必害怕由于变差的混合气形成和分布而提高排放。相反，在冲洗时显著降低了燃料损失，这有利于下游的催化器，带来在废气中更高的氧含量。
【主权项】
1.一种用于运行二冲程-奥托发动机的方法，该二冲程-奥托发动机具有至少一个容纳活塞(2)的气缸(I)，并具有曲轴箱(10)，所述曲轴箱(10)在气缸(I)的通过排气通道(4)的轴线确定的直径平面(5)的两侧通过溢流通道(12，13，14，15，16)与气缸(I)的燃烧室(11)流体连通，所述气缸(I)具有两个在直径平面(5)两侧布置的、用于燃料的喷射嘴(6，7)，所述两个喷射嘴(6，7)的喷嘴轴线(8)在活塞(2)的下死点位置中在活塞顶(3)的上方、并且至少大约沿分别布置在所述直径平面(5)的对置侧的溢流通道(12，14:13，15)的流出方向(17，18)延伸，其中，在怠速运转中和在低负荷运转范围内每个工作循环仅通过喷射嘴(6，7)之一喷入燃料，其特征在于，通过在怠速运转中和在低负荷运转范围内控制的、设计成低压喷嘴的所述两个喷射嘴(6，7)将燃料以减小的动量喷入气缸(I)的燃烧室(11)中。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在气缸壁中的穿通孔(20)将燃料喷入燃烧室(11)中，所述穿通孔(20)设置在排气通道(4)的控制边缘(21)下方。3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，沿喷嘴轴线(8)将燃料喷入所述气缸(I)的燃烧室(II)中，所述喷嘴轴线(8)在直径平面(5)中在气缸轴线的背离排气通道(4)的一侧相交。4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，通过在怠速运转中和在低负荷运转范围内控制的喷射嘴(6，7)将燃料在曲轴转角范围内喷入，在所述曲轴转角范围内，所述活塞顶(3)在喷嘴轴线(8)的交点(9)的下方运动。5.按权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在怠速运转中和在低负荷运转范围内至少在连续的工作循环组中交替地控制所述两个喷射嘴(6，7)。6.按权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，将多孔喷嘴用作喷射嘴(6，7)。
【文档编号】F02D41/30GK105917106SQ201580005039
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】罗兰.柯克伯格
【申请人】罗兰.柯克伯格