用于内燃机的气缸盖和机动车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于内燃机、尤其用于具有管道喷射装置的汽油机的气缸至
ΠΠ O
【背景技术】
[0002]由EP I 683 957 Al已知一种具有管道喷射装置的内燃机。
[0003]对于这种内燃机，将燃料喷入进气道，并且在进气阀之前就已经形成燃料-空气-混合物。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于内燃机的气缸盖，利用所述气缸盖能够实现特别良好的燃料-空气-混合物的混匀。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供一种用于内燃机的气缸盖，它具有至少一个用于输送空气和燃料的进气道以及至少一个燃烧室。此外，它还具有至少一个在所述至少一个进气道和所述至少一个燃烧室之间的过渡区域。空气和燃料的流动路径经由进气道和过渡区域进入燃烧室地构成，其中，流动路径的横截面沿着空气和燃料的流动方向在过渡区域之前的第一区域内减少，并在过渡区域内达到最小值，而且沿流动方向在过渡区域之后的第二区域内重又增加。此外，流动路径的轮廓曲线(Konturverlauf)是平滑的。
[0006]平滑的轮廓曲线在此理解为，流动路径的横截面持续不断地递增或递减，并且轮廓曲线还能够持续不断地可微分，即没有“弯折”或者突然的改变。这一点可通过将轮廓曲线的所有部段相切地连接来达到。
[0007]相比而言，已知的气缸盖典型地至少在阀座区域内具有棱角，该棱角例如是45°，从而在轮廓曲线内出现弯折。但是根据本实用新型的一个方面，进气道和燃烧室在阀座处正切地相连接，因而形成平滑的轮廓。
[0008]所述气缸盖具有这样的优点，S卩，所述具有在闭锁机构上最小横截面的汇聚-扩散式轮廓曲线模仿拉法尔喷嘴。拉法尔喷嘴是具有首先汇聚、随后扩散的横截面的流动机构，其中，能够将流通的流体加速到超音速。在理想情况下，在喷嘴最窄的横截面上正好达到音速。平滑的轮廓曲线附加地改进了对拉法尔喷嘴形状的模拟。
[0009]因此，利用所述的气缸盖实现了对由空气和燃料组成的混合物的特别高的加速，这种加速导致良好的空气动力学的制备、尤其是特别好地混匀混合物。通过混合物较高的均匀性实现燃料特别高的转换率，并且降低尾气中HC的排放。
[0010]在一种实施方式中，在过渡区域内安置至少一个具有闭锁机构的配气机构，其中，进气道借助闭锁机构能够与燃烧室分隔。
[0011]在此，闭锁机构是这样的构件，通过它能够将进气道与燃烧室分隔。此外，配气机构例如还可具有控制件、密封件和/或用于固持闭锁机构的装配件。
[0012]在实施方式中，第一区域从过渡区域相反于流动方向延伸进入进气道至少4_、最高10mm。第二区域从过渡区域沿着流动方向延伸进入燃烧室至少4mm。
[0013]所述实施方式具有这样的优点，即它有利于形成拉法尔喷嘴。
[0014]根据一个实施方式，流动路径在它的最小区域内的横截面Am适用于AmS 0.5Α#ΡAm彡0.5A 2，尤其Am彡0.3A A 0.3A 2，其中，Ajg示流动路径在进气道内的横截面和A 2标示流动路径在燃烧室内的横截面。
[0015]流动路径的横截面在它最小区域内的值是它在进气道和燃烧室中的值的最高50%或30%。在此，AjP A2能够例如定义为流动路径在进气道和燃烧室内的平均横截面。
[0016]在这种尺寸定义下，在典型的由进气道和燃烧室构成的具有在它们之间安置的闭锁机构的布置实现了与拉法尔喷嘴形状相适应的轮廓曲线。在此，流动路径在最小区域内的横截面与在进气道和燃烧室内的横截面相比有多小，另外还取决于闭锁机构的类型。
[0017]在一个实施方式中，闭锁机构设计为具有阀座的阀。阀在此和随后以较狭隘的文字意义理解为这样一种装置，其中，闭锁部件基本上平行于流通方向运动，并且为了在它的整个外周上实现闭锁它被压靠在阀座上。
[0018]这种阀例如是设置在活塞式发动机中的进气阀。这种实施方式例如适用于使用活塞式发动机的情况。
[0019]在一个实施方式中，所述阀在它朝向燃烧室的一侧上具有环绕的边缘，该边缘伸入燃烧室，并且它将流动路径的轮廓曲线延长到燃烧室内。
[0020]这种设计具有这样的优点，S卩，轮廓曲线与拉法尔喷嘴形状的适配性一直导引至燃烧室内，从而将为了构成混合物的流动加速延伸至燃烧室内。
[0021]在可选的实施方式中，闭锁机构设计为滑块。对于滑块，闭锁部件与所述阀中的闭锁关系相反垂直于流动方向移动。这种实施方式例如在内燃机是滑阀式发动机的时候是有利的。
[0022]在另一个可选的实施方式中，闭锁机构还能够设计为活门或阀门，其中，闭锁部件可绕着垂直于流动方向的轴转动。
[0023]在一个实施方式中，在进气道内安置适用于容纳管道喷射装置的开口。在这种实施方式中，在进气道内能够装配管道喷射装置，将燃料喷入进气道内，从而在进入燃烧室之前就已经形成尽可能均匀的混合物。
[0024]在一个实施方式中，气缸盖还具有安置在所述开口内的管道喷射装置，用于将燃料喷入进气道内。管道喷射装置能够被预装配在气缸盖内，或者在组装内燃机时被安置在开口内。
[0025]在一个实施方式中，将管道喷射为高压管道喷射装置，并且具有燃料压强P，例如40bar ^ P ^ 120bar。高压管道喷射设备的应用还具有这样的优点，即它支持空气-燃料混合物加速到超音速。在此，混合物在进气道内通过高压管道喷射设备承受流体液压的制备(预蒸发)，并且实现较小的油滴大小。结果是，实现较好的混匀。在此，燃料例如在闭锁机构的方向上被喷射。
[0026]根据本实用新型的另一个方面，提供一种具有所述用于内燃机的气缸盖的机动车。这种机动车由于所述特别均匀的混合物具有特别高的燃料转换率和特别低的HC排放。因此，燃料消耗被降低了，尤其在发动机冷启动时。
[0027]根据本实用新型的另一方面，提供用于运行具有所述气缸盖的内燃机的方法，其中，优化闭锁机构的打开时刻和打开时长、燃料压强和喷射时刻，以便实现由空气和燃料组成的混合物的超音速流动。
[0028]为此，能够如下这样控制配气:在闭锁机构关闭时，构造希望的压强关系。在此这样选择压强关系，即通过在燃烧室内的低压在打开闭锁机构时加速混合物到超音速。喷射时刻以及打开时刻和同样地闭锁机构的打开流程能够被这样地选择，即燃料在此时刻到达打开的闭锁机构，在这个时刻进入的新鲜空气以特别高的速度流过由打开的闭锁机构构成的缝隙。因此，在进气阶段实现较早和较快的混合物构成，因此降低在进气管内壁形成流体膜层(Wandfilmbildung)。这种设计还能够由此得到支持，即闭锁机构在喷射后如此长久地保持打开，使得能够利用新鲜空气进行再冲洗。
[0029]所述方法具有这样的优点，即通过闭锁机构实现喷射设备和潜在的再喷射量与燃烧室相分隔。因此，还实现了对潜在的壁层量的分隔。这具有这样的优点，在燃烧期间避免或者降低了在活塞顶上和喷射区域内的扩散火焰的构成。因此，能够降低颗粒排放。
[0030]根据所述方法的实施方式，闭锁机构、燃料压强和喷射时刻的打开时刻的优化包括在闭锁机构之后用于超音速的曲轴转角窗口(Kurbelwinkelfenster)的确定、燃料压强的确定(能够在曲轴转角窗口期间喷射确定的燃料量)、喷射的燃料从管道喷射装置到闭锁机构的飞行时间的确定以及喷射时刻的确定。曲轴转角窗口的确定尤其通过在活塞运行时构造的低压来实现，利用所述低压能够确定希望的压强降。
[0031]在一个实施方式中，燃料压强依据转速和由此还依据曲轴转角窗口的参量被选择。这能够在设置具有变化的能被调节的燃料压强的高压管道喷射装置时实现。
[0032]根据所述方法的一个实施方式，进行作为多点喷射的喷射。这具有这样的优点，即实现混合物的进一步均匀化。在发动机热启动中，能够利用所述喷射在主喷射之前通过局部前置(Teilvorlagerung)实现均勾性。
[0033]根据本实用新型的另一个方面，提供一种计算机程序产品，当在计算单元上实施该计算机程序产品时，该计算单元引导，执行所述方法，尤其用于具有所述气缸盖的内燃机的方法，其中，闭锁机构的打开时刻、燃料压强和喷射时刻被优化，以便实现由燃料和空气构成的混合物的超音速。
[0034]根据本实用新型的另一个方面，提供一种可机读的媒介，将这种计算机程序产品储存在这种媒介上。
【附图说明】
[0035]结合附图详细阐述本实用新型的实施方式。
[0036]图1示出根据本实用新型的实施方式的气缸盖的局部示意图；
[0037]图2示出根据本实用新型的第二实施方式的气缸盖的局部示意图；
[0038]图3示出用于运行具有根据本实用新型的实施方式的气缸盖的内燃机的方法的步骤流程图；
[0039]图4示出根据本实用新型的实施方式在所述方法中活塞路径、燃烧室体积、燃烧室压强和配气或喷射时刻的变化曲线图，和
[0040]图5示出根据本实用新型的实施方式用于确定进气阀的打开时刻的图表。
【具体实施方式】
[0041]图1示意性示出根据本实用新型的第一实施方式的用于内燃机的气缸盖I的示意图。在该实施方式中，内燃机设计为活塞式发动机。在示意图中示出进气道2的一部分以及气缸盖I的燃烧室3的一部分。根据气缸盖I的结构类型，还能够例如设置两个相同构造的进气道2，它们在燃烧室3内汇合。
[0042]气缸盖I还具有配备闭锁机构的配气机构。在所示的实施方式中，闭锁机构设计为阀4、尤其设计为活塞式发动机的进