喷射装置、内燃机和运行内燃机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于内燃机（100）的喷射装置（1），包括第一喷射阀（12）和独立的第二喷射阀（22），其中所述第一喷射阀用于喷射以乙醇为基础的第一燃料组合的燃料，所述独立的第二喷射阀用于喷射第二燃料组合的燃料，其中所述第二燃料组合的燃料与第一燃料组合的燃料不同，其中所述喷射装置（1）设有加热单元（30），用于唯一地预热第一燃料组合的利用第一喷射阀（12）喷射的燃料。
【专利说明】喷射装置、内燃机和运行内燃机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的喷射装置。
【背景技术】
[0002]这种用于喷射内燃机的燃料的喷射装置通常是已知的。例如，从公开文献DE2158117A1已知一种具有节流调节机构的内燃机，其中利用喷射装置将燃料喷射到吸管中，所述吸管通到内燃机的燃烧室中，其中燃料在喷射前利用电力燃料加热器加热，以便改善燃料在喷射后的蒸发。在这里，内燃机是具有吸管喷射机构的奥托发动机，其使用以汽油为基础的燃料运行。
[0003]此外，例如还从公开文献DE102009000894A1已知内燃机不仅利用以汽油基础的燃料运行，而且附加地或唯一地也供给替代燃料，例如生物乙醇、压缩天然气(CNG，压缩的天然气)或者液化气(LNG，液化的天然气)。然而在使用这种燃料时产生显著的冷启动问题。特别是在使用100%生物乙醇制成的燃料时，依赖于各自的发动机性能，在恰好低于大约15°C时会遇到显著的启动困难，由此在冷启动阶段还产生高的废气率。
【发明内容】
[0004]根据并列权利要求，本发明的喷射装置、本发明的内燃机和本发明的运行喷射装置的方法相对于现有技术具有的优点是所述内燃机在低温时不仅使用以乙醇为基础的燃料，还使用其它燃料运行。特别地，在使用以乙醇为基础的燃料时的冷启动性能得到了改善，从而两种燃料组合在份额方面是相同的，且不依赖于外部温度。第一燃料组合包括例如(生物)乙醇或汽油-乙醇混合物。在第一燃料组合在喷射前利用加热装置预热，并且然后或者同时利用第一燃料喷射阀喷射，从而在低温时也能够单独使用以乙醇为基础的燃料启动内燃机。此外，内燃机还附加地或唯一地使用第二燃料组合的燃料运行，其中所述第二燃料组合优选包括传统燃料，例如汽油或柴油。但代替地，原则上也可设想使用压缩的天然气(CNG，压缩的天然气)或液化气(LNG，液化天然气)作为第二燃料组合。优选地，因为多于一种燃料同喷射系统相互结合(也称作生物燃料或灵活燃料系统)，利用根据本发明的喷射装置能够非常灵活地运行内燃机。所述内燃机优选包括一个具有汽油直喷机构或汽油吸管喷射机构的奥托发动机，或者一个具有柴油直喷机构或柴油吸管喷射机构的柴油发动机，它们都具有喷射第二以乙醇为基础的燃料组合的吸管喷射机构或直接喷射机构。尤其在汽车应用领域中可设想这种组合。所述加热装置优选包括一台电力加热器，其形式为电阻丝。
[0005]本发明的有利构型和改进方案在从属权利要求及参考附图的描述中可以得到。
[0006]根据一个优选实施例，所述第二喷射阀包括喷嘴，用于喷射以柴油燃料为基础的燃料组合的燃料。以优选的方式，所述内燃机因此可选地使用乙醇或柴油运行。特别地，以乙醇为基础的燃料也可使用在汽车应用领域中。此外，还可降低废气排放量。
[0007]根据优选实施例，第二喷射阀构造为用于在比第一喷射阀更高的喷射压力下进行喷射。因而，可以以有利的方式喷射高压柴油，其中同时可以以最优的低压喷射所述以乙醇为基础的燃料。备选地，原则上也可设想所述第一和第二喷射阀在近似相同的喷射压力下工作。所述第一和/或第二燃料组合的燃料优选在3.8和5.0巴之间的压力时和特别优选地在大约4.2巴时喷射。
[0008]根据一个优选实施例，所述加热装置包括一个整合到第一喷射阀中的加热单元和/或其中所述加热装置包括一个整合到用于第一喷射阀的中央燃料供给管中的加热单元。所述喷射装置的结构优选以这种方式适应车内结构空间的各种意外情形。优选地，所述加热单元整合到所述第一喷射阀中，从而利用第一喷射阀不仅预热燃料，还喷射所述燃料。
[0009]根据一个优选实施例，所述第一和第二喷射阀可不相互依赖地进行控制和/或所述第一喷射阀和第二喷射阀设计尺寸成用于不同的燃料流量，其中第一喷射阀设计尺寸为用于比第二喷射阀更高的燃料流量范围。以有利的方式，各喷射阀因而适应喷射的燃料类型。此外，还通过不同的尺寸分开控制所述喷射阀，优化所述喷射阀装置的各自测量范围，从而能够精确地进行喷射。通过精确地计量所喷射的燃料量，燃料更好地和无缺陷地充分燃烧，由此例如保证可靠的冷启动阶段和更小的发射率。
[0010]根据一个优选实施例，所述第一喷射阀的布置方式是使所述第一燃料组合的燃料利用第一喷射阀喷射到内燃机的吸管中和/或直接喷射到内燃机的燃烧室中；和/或所述第二喷射阀的布置方式是所述第二燃料组合的燃料利用第二喷射阀喷射到内燃机吸管中和/或直接喷射到内燃机的燃烧室中。以有利的方式，上述组合的传动方案因而不仅允许使用在具有直接喷射机构的内燃机情形中，还允许使用在具有吸管喷射机构的内燃机情形中。
[0011]根据一个优选实施例，不仅第一喷射阀，而且第二喷射阀都布置在所述吸管中，其中所述第二喷射阀沿着所述吸管优选布置在第一喷射阀和燃料室之间。因而以有利的方式获得前述柴油喷射机构，其尤其优选与最优的喷雾目标组合，以便在冷启动阶段得到降低的废气排放。
[0012]根据一个优选实施例，用于喷射第一燃料组合的燃料的第一喷射阀不仅朝向在吸管和燃烧室之间布置的第一入口阀配置，而且朝向在吸管和燃烧室之间布置的第二入口阀配置；和/或用于喷射第二燃料组合的燃料的第二喷射阀不仅朝向第一入口阀配置，而且朝向第二入口阀配置。通过分别朝向第一和第二入口阀喷射，促进喷射的燃料恰好在启动阶段和热车运行阶段均匀且稳定地充分燃烧，这是因为朝向各喷射阀仅仅引起喷射的燃料流量降低。由此得到更低的喷雾密度，即喷洒的燃料的独特小点滴尺寸，尤其是沙得(Sauter)直径以有利的方式减小，从而在吸管中蒸发的燃料的份量提高，由此燃料混合物在燃烧室中更迅速和更稳定地充分燃烧。备选地，可以设想所述第二喷射阀具有第一阀和第二阀，其中第一阀用于朝向第一入口阀喷射第一燃料组合的燃料，第二阀用于朝向第二A口阀喷射第二燃料组合的燃料。
[0013]本发明的再一主题是具有根据本发明的喷射装置的内燃机。根据本发明的内燃机以有利的方式平等地利用两种燃料类型和独立于外部温度地运行。
[0014]本发明的另一主题是用于运行内燃机的根据本发明的喷射装置的方法，其中可选地，第二燃料组合的燃料利用第二喷射阀喷射到内燃机中；和/或第一燃料组合的燃料利用加热装置预热并且利用第一喷射阀喷射。以这种方式，内燃机可以利用不同的燃料运行，其中一种燃料以乙醇为基础，如果不存在这种燃料则将妨碍冷启动性能。【专利附图】
【附图说明】
[0015]本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中详细地阐明，其中:
[0016]图1示出了喷射装置和内燃机的示意图，其中内燃机具有根据本发明的一个示例性实施例的喷射装置。
【具体实施方式】
[0017]在不同的视图中，相同的部分总是用相同的附图标记表示，因而一般只分别命名或陈述一次。
[0018]图1示出了根据本发明一个示例性实施例的喷射装置I和至少部分地示出了内燃机100的示意图。图中描绘的内燃机100具有例如四个气缸。这四个气缸中的每个气缸均包括一个燃烧室2，图中未示出的活塞在气缸中运动。每个燃烧室2的壁分别具有第一入口 10和第二入口 20，空气燃料混合物通过第一入口 10和第二入口 20，经由吸管9吸到燃烧室2中。每个燃烧室还具有图中未示出的出口，已燃烧空气燃料混合物的未经处理的废气通过所述出口从燃烧室2排出。每个气缸还具有第一入口阀11和第二入口阀21，其中第一入口阀11设置用于封闭第一入口 10，第二入口阀21设置用于封闭第二入口 20。针对每个气缸，喷射装置I都包括一个第一喷射阀12，第一喷射阀12布置在吸管9中，用于喷射第一燃料组合的燃料4'。在本实例中，第一燃料组合包括(生物)乙醇，其中所述(生物)乙醇以朝向第一入口 10和第二入口 20的两个喷雾锥体的方式喷射到内燃机100的吸管9中。第一燃料组合的燃料4'通过第一和第二入口 10、20到达燃烧室2中，因而在燃烧室2中形成可燃的空气-乙醇混合物。为了改善冷启动性能，喷射装置I具有加热装置30，用于对利用第一喷射阀12喷射的第一燃料组合的燃料进行预热。加热装置30优选包括加热电阻31，其中加热电阻31整合到第一喷射阀12中。
[0019]喷射装置I还包括第二喷射阀22，用于喷射第二燃料组合的燃料4"，其中第二燃料组合与第一燃料组合不同。第二喷射阀22沿着平行于吸管9的方向布置在燃烧室2和第一喷射阀12之间。在本实例中，第二喷射阀12包括喷嘴，用于将柴油喷射到所述吸管中。柴油燃料4"在这里被以高压喷射，即柴油燃料4"的喷射压力尤其大于第一燃料组合的以乙醇为基础的燃料4'通过第一喷射阀12喷射的喷射压力。柴油燃料4"在这里以朝向第一入口 10和朝向第二入口 20的两个喷雾锥体的方式喷射到吸管9中，由此在燃烧室2中形成可燃的空气-柴油混合物。
[0020]第一喷射阀12在这里通过第一管道系统13利用第一燃料泵15从第一燃料箱14供给第一燃料组合的燃料4'。第二喷射阀22通过独立的且与第一管道系统13不相关的第二管道系统23利用第二燃料泵25从第二燃料箱24供给柴油燃料4"。第二燃料泵25在这里使柴油燃料4"具有相应的高压缩率。
[0021]内燃机100能够可选地唯一利用以乙醇为基础的燃料4'或者利用柴油燃料4"运行。但也可设想内燃机100利用两种燃料混合运行。控制开关5与第一燃料泵15、第二燃料泵25、第一喷射阀12和第二喷射阀22电连接，相应地控制第一和第二燃料泵15、25或者第一和第二喷射阀12、22。
【权利要求】
1.用于内燃机(100)的喷射装置(1)，所述喷射装置(I)具有第一喷射阀(12)和独立的第二喷射阀(22)，其中所述第一喷射阀(12)用于喷射第一燃料组合的燃料(4')，其中第一燃料组合包括乙醇成分；所述第二喷射阀(22)用于喷射第二燃料组合的燃料(4")，其中所述第二燃料组合与第一燃料组合不同，其特征在于， 所述喷射装置(I)具有加热装置(30)，用于唯一地对第一燃料组合的利用第一喷射阀(12)喷射的燃料(4')进行预热。
2.根据权利要求1所述的喷射装置(1)，其特征在于，所述第二喷射阀(22)包括喷嘴，用于喷射所述以柴油燃料为基础的第二燃料组合的燃料(4")。
3.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(1)，其特征在于，所述第二喷射阀(22)构造成以比第一喷射阀(12)更高的喷射压力进行喷射。
4.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(I)，其特征在于，所述加热装置(30)包括被整合到第一喷射阀(12 )中的加热单元(31)和/或所述加热装置(30 )包括被整合到用于第一喷射阀(12)的中央燃料供给管(40)中的加热单元(31)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(I)，其特征在于，所述第一和第二喷射阀(12、22)可相互独立地进行控制和/或所述第一喷射阀(12)和第二喷射阀(22)设计尺寸成用于不同的燃料流量，其中所述第一喷射阀(12)优选设计尺寸成用于比第二喷射阀(22)更高的燃料流量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(1)，其特征在于，所述第一喷射阀(12)的布置方式是使所述第一燃料组合的燃料(4')利用第一喷射阀(12)喷射到内燃机(100)的吸管(9)中和/或直接喷射到内燃机(100)的燃烧室(2)中，和/或所述第二喷射阀(22)的布置方式是使所述第二燃料组合的燃料(4")利用第二喷射阀(22)喷射到内燃机(100)的吸管(9)中和/或直接喷射到内燃机(100)的燃烧室(2)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(1)，其特征在于，不仅第一喷射阀(12)而且第二喷射阀(22)都布置在所述吸管(9)中，其中所述第一喷射阀(12)沿着所述吸管(9 )优选布置在所述第二喷射阀(22 )和燃烧室(2 )之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(I)，其特征在于，用于喷射第一燃料组合的燃料(4')的第一喷射阀(12)不仅朝向在所述吸管(9)和燃烧室(2)之间布置的第一入口阀配置，而且朝向在所述吸管(9)和燃烧室(2)之间布置的第二入口阀配置，和/或用于喷射第二燃料组合的燃料(4〃 )的第二喷射阀(22)不仅朝向所述第一入口阀配置，而且朝向所述第二入口阀配置。
9.内燃机(100)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的喷射装置(I)。
10.用于根据权利要求1至10中任一项所述的内燃机(100)的喷射装置(I)的运行方法，其中第二燃料组合的燃料(4")利用第二喷射阀(22)可选地喷射到内燃机(100)中，和/或，第一燃料组合的燃料(4')利用加热装置(30)进行预热并且利用第一喷射阀(12)进行喷射。
【文档编号】F02D41/06GK103717858SQ201280037349
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年6月6日 优先权日:2011年8月3日
【发明者】T·温德贝格斯 申请人:罗伯特·博世有限公司