有向外开放式喷嘴的直喷式内燃发动机和操作所述类型内燃发动机的方法
【专利摘要】一种直喷式发动机，其包括：汽缸，其中燃烧室于可以沿着汽缸纵向轴线移动的活塞的活塞冠共同形成；以及汽缸盖；和喷嘴，其被偏心地设置在活塞冠的相反侧的汽缸盖内、与汽缸的纵向轴线间隔开，以用于直接喷射燃料，喷嘴具有在喷嘴体中可移动的喷嘴针，其中在喷嘴处于打开位置时，喷嘴针移动到燃烧室内，从而打开被设置在喷嘴体和喷嘴针之间的环状间隙。
【专利说明】有向外开放式喷嘴的直喷式内燃发动机和操作所述类型内燃发动机的方法
【技术领域】
[0001]本申请请求保护2012年9月12日提交的德国专利申请N0.102012216141.4的优先权，为所有目的，其整个内容以引用形式并入本文。
【背景技术】
[0002]在本公开的上下文中，术语“发动机”表示内燃发动机并且特别的，表示外施点火式奥托循环发动机(applied-1gnition Otto-cycle engine),但也包括混合动力发动机(即发动机使用混合燃烧过程运行)以及柴油发动机。
[0003]在发动机的发展中，通常试图最小化燃料消耗率并降低排气排放。
[0004]传统的奥托循环发动机以均质空气-燃料混合物运行，其中通过质量调节和改变燃烧室的充气来实现设定期望的功率。通过调节被提供在进气管段内的节气门挡板，在节气门挡板下游被引入的空气的压力会更大或更小程度地降低。为了恒定的燃烧室容积，通过这种方法可以借助于引入的空气的压力来设定空气质量。然而，通过节气门挡板的质量调节在部分载荷范围内由于节流损失而具有热动力缺点。因此，特别地在奥托循环发动机中，最小化燃料消耗率是具有挑战性的。
[0005]一种在混合燃烧过程的发展中被实现的用于在奥托循环发动机运行过程中消除气流阻碍(dethrottling)的方法是根据传统柴油发动机过程的技术特征的转移。这些特征包括空气压缩、不均质充气混合物、自动点火和质量调节。柴油发动机的低燃料消耗率主要由于质量调节造成，其中借助于射入的燃料量来控制载荷。
[0006]因此燃料被直接射入汽缸的燃烧室内被认为是显著降低燃料消耗率的合适的方法，即使在奥托循环发动机中也如是。通过在特定限制内使用的质量调节来实现发动机的消除气流阻碍。
[0007]为了在直喷式奥托循环发动机中引发外施点火，发动机可以装有点火装置，比如火花塞。因此，在燃烧室的结构设计期间的一个任务是提供喷嘴和点火装置在燃烧室内的协调布置，由于发动机汽缸盖内的非常有限的空间可利用率，这通常是困难的。
[0008]由于这些原因，喷嘴通常被偏心地布置在汽缸盖内并与汽缸的纵向轴线间隔开，如本公开中所描述。根据一种实施例，向外打开的喷嘴可以用于喷射燃料并由于喷嘴针被移动到燃烧室中而打开。打开的喷嘴在喷嘴体和针之间具有环状间隙，燃料通过该间隙被引入燃烧室。
[0009]这样一种喷嘴布置对燃烧室中的混合物形成具有不利影响。特别的，在喷嘴的偏心布置与通过环状间隙引入均衡质量分布的油雾到燃烧室内之间存在矛盾。也就是说，喷嘴在燃烧室中的不对称布置与形成均衡且对称的油雾以用于有效燃烧并降低排放是矛盾的。进一步，喷嘴通常相对于汽缸的纵向轴线是偏斜的，这进一步增强了所描述的缺点。
[0010]均质形式且均衡质量分布的油雾与喷嘴的偏心、可能倾斜的安装位置互相作用，从而使得汽缸中的燃料分配对燃烧和污染物的形成有不利的影响，特别是对未燃烧的烃类和碳烟的排放有不利影响。
【发明内容】
[0011]因此，发明人试图提供一种直喷式发动机，其中减少或消除了上述由于喷嘴领域的偏心安装位置所导致的缺点。他们发现这可以部分地在一种实施例中被实现，其中直喷式发动机具有至少一个汽缸，其中燃烧室由可以沿着汽缸的纵向轴线移动的活塞的活塞冠和喷嘴共同形成，该喷嘴被偏心地置于汽缸盖内在活塞冠的相反侧并且与汽缸的纵向轴线间隔开。对于燃料的直接喷射，喷嘴可以具有喷嘴针，该喷嘴针可以在作为喷嘴外壳的喷嘴体内移动，其中，当通过移动到燃烧室内而转变到喷嘴的打开位置时喷嘴针打开被设置在喷嘴体和针之间的环状间隙。影响燃料流的一个或者更多个导向元件被装在喷嘴的表面上。
[0012]因此，通过经由导向元件重新引导喷射器中的一些燃料流，不均衡的入流条件将会产生并因此导致在喷嘴出口处不均匀的流动分布。喷射器会因此被转向偏心喷射布置并被对齐成用于偏转空气运动。
[0013]需要理解的是上面的总结知识以简要形式介绍将在【具体实施方式】中被进一步描述的选择性概念。这不是想要确定要求保护的主题的关键或者核心特征，其范围仅由附于【具体实施方式】的权利要求书确定。此外，要求保护的主题不局限于解决上面或者本公开任何部分提出的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1表示示例性发动机实施例。
[0015]图2表示发动机汽缸的示例性实施例。
[0016]图3A表示喷嘴在关闭位置的示例性实施例。
[0017]图3B表示喷嘴在打开位置的示例性实施例。
[0018]图4表示喷嘴的替代性实施例。
【具体实施方式】
[0019]由于发动机缸盖内的可利用空间非常有限，所以通常难以提供一种喷嘴和点火装置在燃烧室中的协调布置。通过将喷嘴偏心地布置在汽缸盖中并与汽缸的纵向轴线间隔开可以节省空间。
[0020]根据该实施例，用于燃料喷射的喷嘴可以借助于喷嘴针移动到燃烧室中而打开。打开的喷嘴在喷嘴体和针之间可以具有环状间隙，燃料通过该间隙被引入燃烧室内。
[0021]这种喷嘴的布置对于燃烧室中混合物的形成有不利影响。特别地，在喷嘴的偏心布置和通过环状间隙产生被引入燃烧室内的具有均匀质量部分的油雾之间存在矛盾。也就是说，喷嘴在燃烧室中的不对称布置与为了高效燃烧和减少排放的均匀并对称的油雾的形成是矛盾的。进一步，喷嘴还可以相对于汽缸的纵向轴线是倾斜的，这会进一步加强所描述的缺点。
[0022]油雾的均质形成和均衡质量分布与喷嘴的偏心并可能倾斜的安装位置的结合，使得燃烧室内的燃料分布对于燃烧和污染物的形成有不利影响，特别是对未燃烧的烃类和碳烟的排放有不利影响。
[0023]因此发明人试图提供一种直喷式发动机，其中减少或消除了上述由于喷嘴的偏心安装位置所导致的缺点。他们发现这可以在一种实施例中被实现，其中直喷式发动机具有至少一个汽缸，其燃烧室是由活塞的活塞冠、汽缸盖和喷嘴共同形成，其中该活塞可以沿着汽缸的纵向轴线移动，该喷嘴被布置在汽缸盖中在活塞冠的相对面且与汽缸的纵向轴线间隔开。
[0024]为了直接喷射燃料，喷嘴具有喷嘴针，其可以在作为喷嘴外壳的喷嘴体中移动，其中当通过被移动到燃烧室内而转变到喷嘴的打开位置时喷嘴针打开在喷嘴体和针之间的环状间隙。喷嘴针可以具有一个或更多个元件来影响喷嘴面向燃料的表面上的燃料流。导向元件因此可以重新引导喷射器内的一些燃料流来在喷嘴出口处产生不均衡入流条件和不均匀流量分布。喷射器因此可以被调整到偏心喷射布置并可以进一步被调整对齐成用于期望的空气流偏转。
[0025]图1是示出多缸发动机10中的一个汽缸的示意图，其可以被包括在机动车辆的推进系统中。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统以及通过输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这种示例中，输入装置130包括加速器踏板和加速器踏板位置传感器134，该传感器134用于产生成比例的踏板位置信号PP。发动机10的汽缸(即燃烧室)30可以包括燃烧室壁32和位于其内的活塞36。活塞36可以与曲轴40相联接，以致活塞的往复运动被转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统与车辆的至少一个驱动轮联接。进一步，起动马达可以与曲轴40通过飞轮相连以便使得发动机10能够起动运转。
[0026]汽缸30可以通过进气通道42接收来自进气歧管44的空气并通过排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够选择性地通过相应进气门52和排气门54与汽缸30连通。在一些实施例中，汽缸30可以包括两个或者更多个进气门和/或两个或者更多个排气门。
[0027]在这种示例中，进气门52和排气门54可以分别经由凸轮致动系统51和53被凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53可以均包括一个或者更多个凸轮并且可以使用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换系统(CPS )、可变凸轮正时(VCT )、可变气门正时(VVT)和/或者可变气门升程(VVL)系统中的一个或者更多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动来控制。例如,汽缸30可以替代性地包括由电子气门致动控制的进气门和由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
[0028]燃料喷射器66被示为直接与汽缸30联接以用于将燃料与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地喷射进燃烧室内。用这种方式，燃料喷射器66向汽缸提供所谓的直接燃料喷射。比如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的一侧或者燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)被输送到燃料喷射器66。在一些实施例中，汽缸30可替代地或者额外地包括以如下构造被布置在进气通道42内的燃料喷射器，即其提供所谓的向汽缸30上游的进气口内提供进气道燃料喷射。燃料喷射器66可以包括喷嘴，如在此描述的。
[0029]进气通道42可以包括带有节流板64的节气门62。在这种具体示例中，可以由控制器12通过被提供到包括有节气门62的电动马达或者致动器的信号来改变节流板64的位置，这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。用这种方式，节气门62可以被操作以改变被提供给汽缸30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置通过节气门位置信号TP被提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122以用于分别向控制器12提供MAF和MAP信号。
[0030]在选定操作模式下，点火系统88能够响应来自控制器的点火提前信号SA通过火花塞92向汽缸提供点火火花。尽管火花点火部件已被示出，但是在一些实施例中，在有或者没有点火火花的情况下，汽缸30或者发动机10的一个或更多个其他燃烧室可以以压缩点火模式运行。
[0031 ] 所示排气氧传感器126在排放控制装置70上游与排气通道48联接。传感器126可以是用于提供对排气空气/燃料比的指示的任意适当传感器，比如线性氧传感器或者UGEO(通用或宽域氧传感器)、双态氧传感器或EG0、HEG0 (加热EG0)、N0x、HC或者CO传感器。所示排放控制装置70置于在排气传感器126下游沿着排气通道48。装置70可以是三元催化剂/器(TWC)、N0x捕集器、各种其他的排放控制装置或者他们的组合。在一些实施例中，在发动机10运转期间，可以通过在具体空/燃比范围内操作发动机中的至少一个汽缸来周期性地重置排放控制装置70。
[0032]发动机10可以进一步包括压缩装置，例如包括沿着进气歧管44被布置的至少一个压缩机162的涡轮增压器或者机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机162可以被沿着排气通道48布置的涡轮164 (比如通过轴)至少部分地驱动。也可以包括一个或更多个废气门和压缩机旁通阀来控制通过涡轮和压缩机的流动。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分被发动机和/或电子机器控制，并且可以不包含涡轮。因此，可以通过控制器12来改变由涡轮增压器或者机械增压器被提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量。进一步，传感器123可以被置于进气歧管44内以提供BOOST信号给控制器12。
[0033]控制器12在图4中被表示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、用于可执行程序和校准值的在这个具体示例中被表示为只读存储芯片(ROM) 106的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机的传感器的各种信号，除了那些在之前讨论的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器120的引入质量空气流量(MAF)的测量；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。可以通过控制器12由信号PIP产生发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供对进气歧管内的真空或压力的指示。注意到可以使用上面传感器的各种组合，比如有MAF传感器而没有MAP传感器，或者反之亦然。在化学计量比操作期间，MAP传感器能够给出对发动机转矩的指示。进一步，这种传感器连同探测到的发动机转速能够提供对进入汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一种示例中，传感器118 (也被用作发动机转速传感器)可以针对曲轴的每次回转产生预定数量的等距脉冲。
[0034]存储介质只读存储器106能够被编程有计算机可读数据表示的指令，其可由处理器102执行以用于执行下述方法以及可以预期的但没有具体列出的其它变形。[0035]发动机10的一部分在图2中被表示，具体地是燃料喷射器66、汽缸30和活塞36。这里所示汽缸沿着汽缸纵向轴线对齐，该纵向轴线可以贯穿汽缸和活塞的长度。示例性喷嘴纵向轴线也在图2中被示出。这里喷嘴纵向轴线是倾斜的，以致其不平行于汽缸纵向轴线。喷嘴纵向轴线可以平行于喷油针或者在此讨论的环状间隙的中心。
[0036]在一些实施例中，喷嘴纵向轴线可以平行于汽缸纵向轴线并可以与汽缸的中心间隔开。在另一些实施例中，喷嘴纵向轴线与汽缸纵向轴线可以具有在0到180度之间的角位移。
[0037]图3A示出处于侧视图且处于关闭位置的喷嘴201的示例性实施例。燃料喷射器可以包括喷嘴201以向燃烧汽缸喷注燃料。喷嘴201可以直接将燃料喷入燃烧室汽缸内，并且具有起到外壳的作用的喷嘴体202和以可运动方式被安装的喷嘴针203。燃料喷射器和位于其内的喷嘴可以通过燃料通道210与燃料管道流体联接，它们贯穿喷嘴针203并且具有一个或者多个通入环状间隙204的出口。喷嘴体202可以额外地或者替代性地具有与燃料管道相联接的燃料通道且其出口通入环状间隙204。从一个或者更多个燃料通道运到环状间隙204的燃料可以被加压。燃料管道可以与一个或者更多个燃料箱相连接，所述燃料箱中的燃料会被定期补充。在一些实施例中，单个发动机汽缸可以具有与相同或者不同的燃料源相联接的多个燃料喷射器。
[0038]由于喷嘴针203沿着喷嘴201的纵向轴线移动，喷嘴201打开。如图3B所示，在喷嘴体202与喷嘴针203之间的环状间隙204打开以将燃料引入燃烧室中。环状间隙204在关闭位置可以被喷嘴体202和喷嘴针203完全包围，以致其能够完全或者部分被燃料填充。在打开位置，喷嘴针203可以从喷嘴体202伸出到燃烧室中，因此露出环状间隙204并将环状间隙204与燃烧室流体联接。因此针可以沿着喷嘴的纵向轴线线性运动。
[0039]在喷嘴201的内部，在喷嘴体202的面向燃料和针203的内表面206上，布置有导向元件205以影响通过导管208引导通过喷嘴201的燃料流。导向元件205是波状形式。
[0040]沿着喷嘴环状间隙的不均衡或者变化的喷射条件可以是由于装有至少一个导向元件的喷嘴。因此，不等量的燃料自喷嘴出现并在沿着环状间隙的各点处进入燃烧室。而且，出现于环状间隙的燃料会没有一致的动量。因此，引入燃烧室内的油雾会具有不均衡的质量分布。可以通过导向元件不对称地阻碍在环状间隙204内或者接近环状间隙204处的燃料流路径，来辅助相对于喷嘴的纵向轴线，不对称地引导燃料流。阻碍物可以是波状的或者球面的并可以位于燃料流路径内。
[0041]出现于环状间隙的油雾的不均衡质量分布以及具有非均质形式的油雾与偏心布置的喷嘴相结合，导致了燃烧室中的燃料分布会使得位于燃烧室内的增压空气更加有效地被利用。因此可以获得关于燃烧并因此关于排放的优点。
[0042]现在转到图4，以垂直于喷嘴201纵向轴线的横截面示出了喷嘴201的另一实施例。需要注意到同样的附图标记用于同样的部件。
[0043]与图3说明的实施例比较，置于喷嘴体202的内表面206上的导向元件205是球面形式的。如在图3的实施例中说明的，导向元件205面向燃料和针203的内表面207。
[0044]沿着喷嘴的环状间隙的不均衡喷射条件可以是由于在喷嘴内的一个或者更多个部分导向元件。因此，不等量的燃料会出现于喷嘴并且在沿着环状间隙的各点处进入燃烧室。进一步，出现于环状间隙的燃料可以具有不同的动量。因此，与传统的大体上对称的分布不同的是，被引入燃烧室的油雾具有不均衡的质量分布。
[0045]出现于环状间隙的非均质油雾的不均衡质量分布与偏心布置的喷嘴相结合有助于用于燃烧的有利燃料分布。因此可以得到与燃烧和排放有关的优点。
[0046]进一步的实施例可以具有被设置在单个发动机汽缸上的多个燃料喷射器，其中的一个或更多个被偏心配置并与汽缸纵向轴线间隔开和/或倾斜。有利的实施例可以在汽缸的相反侧上布置两个喷嘴或者可以绕燃烧室的直径等距分布多个喷嘴以得到更加对称的油雾。
[0047]发动机的实施例在所述至少一个导向元件205被布置在喷嘴体202的表面上时是有利的。喷嘴体202可以在其内侧上和外侧上(面向燃烧室)具有足够大的表面积以布置所述至少一个导向元件205。具体地，喷嘴体202可以具有比喷嘴针203更大的表面积，由于这个原因，喷嘴体202会特别适合提供和支撑导向元件。与喷嘴针相203对比，喷嘴体202也可以是更大的部件，并且因此更加适合容纳导向元件205。对于喷嘴体202上导向元件的布置，喷嘴体202的有利之处还在于，与喷嘴针203不同，其是静态的并且不平移。
[0048]一个或者更多个导向元件被布置在喷嘴体202的表面上的实施例的有利之处在于，所述至少一个导向元件205被布置在喷嘴体202的内表面上在喷嘴201的内部。这里，实施例的进一步有利之处在于，导向元件205被布置在喷嘴内部并面向喷嘴针203。
[0049]如果导向元件205被布置在喷嘴201内部，则导向元件会影响燃料在喷嘴内的燃料流动(在出现自喷嘴201之前)。在导向元件205以这种方式布置的情况下，出现在环状间隙的特定点处的燃料量可以被影响，而被布置在喷嘴201的外部的导向元件205会影响已经出现自喷嘴201的燃料的方向并且因此影响燃烧室中的分布。
[0050]无论如何，实施例的有利之处还可以在于，导向元件被布置在喷嘴体202的面向燃烧室的外表面上。
[0051]实施例还可以包括，至少一个导向元件205被布置在喷嘴针203的表面上。这里，实施例的有利之处可以在于，导向元件被布置于喷嘴201内部在喷嘴针203的面向喷嘴体202的内表面206的表面上,其原因是由于上面所阐明的原因连同在喷嘴体202的内表面206上的布置。实施例的有利之处还可以在于,所述至少一个导向兀件205被布置在喷嘴针203的面向燃烧室的外表面上。其他的实施例可以具有被布置于环状间隙外侧的所述至少一个导向兀件。
[0052]如根据实施例所使用的，向外打开的喷嘴的环状间隙可以具有很小的尺寸和制造公差。位于喷嘴201的休息位置或者关闭位置的喷嘴针203可以安全地闭合喷嘴201。当喷嘴被闭合时，通过环状间隙引入的燃料可以可靠地阻止封锁时的燃料泄漏。如果导向元件被布置于环状间隙内，则这会导致制造的复杂化。因此在一些实施例中有利的是所述至少一个导向元件被布置于环状间隙的外侧。
[0053]发动机的实施例的有利之处可以在于，所述至少一个导向元件是波状形式，其中所述波状形式优选地沿燃料的主要流动方向被定向。
[0054]发动机的实施例的有利之处还可以在于，所述至少一个导向元件是球状形式或者当喷嘴被布置上相对于汽缸的纵向轴线是倾斜的。
[0055]喷嘴的倾斜安装位置可以用于沿点火装置的方向或者沿燃烧室的中心的方向定向被偏心布置的喷嘴。在这方面，喷嘴的倾斜布置也会有助于燃烧室中燃料的不均衡分布。[0056]发动机的一些实施例可以具有外施点火。如【背景技术】中所述，直接喷射燃料到燃烧室内是用于减少在自动点火奥托循环发动机中的燃料消耗率的一种适当措施，其中被强制提供的点火装置使得喷嘴的偏心布置成为必需。不过，发动机的实施例的有利之处还可以在于，通过自动点火来发起空/燃混合物的燃烧。
[0057]在一些有利的实施例中，喷嘴可以是压电的或者磁控的喷嘴。
[0058]在一些实施例中，活塞的活塞冠具有活塞凹陷。燃料可以具有有限的时间窗口来喷射以达到在燃烧室内的期望的混合物制备。因此空气和燃料的混合、在初步反应中包括汽化的燃料的制备以及被制备的混合物的点火可以迅速发生以便在合适的曲轴转角间隔内实现点火。被设置于活塞冠内的活塞凹陷形状可以是欧米伽形状，并且有利于遍布整个燃烧室来分布燃料从而实现喷射的燃料和压缩的增压空气的快速混合。
[0059]以这种方式，尽管圆锥形的油雾具有有限打开角度来优化空气利用，但是仍可以发生快速混合。活塞凹陷因此可以帮助混合物的预备和混合物的均质化。
[0060]在活塞具有活塞凹陷的发动机中，实施例的有利之处可以在于，活塞凹陷被居中地形成在活塞冠内而不是相对于喷嘴偏心，以致凹陷的纵向轴线与活塞的纵向轴线一致。这是因为，在压缩的过程中，活塞凹陷对于燃烧室中汽缸的新鲜充气的运动有重大影响。进一步，如果在喷射期间燃料流以如下方式被影响，即通过喷嘴上的导向元件沿环状间隙产生不均衡喷射条件，则被引入到燃烧室的油雾具有不均衡的质量分布。
[0061]注意本文包括的示例控制和估计程序可以在不同的发动机和/或者汽车系统构造中使用。本文描述的具体程序可代表任何数目的处理策略中的一个或更多，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，阐明的不同的动作、运行和/或功能可以以所阐明的顺序、并行或者在一些情况下省略地执行。同样地，为了达到示例实施例中的特征和优点，处理的顺序不是必要的，只是便于示出和说明。所示步骤或功能中的一个或更多可以根据所使用具体的策略而重复地执行。并且，所说明的动作、操作和/或功能可以图形地表示有待被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器内的代码。
[0062]将理解本文公开的构造和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不在限制意义上考虑，因为许多变体是可能的。比如上面的技术可以应用于V_6、1_4、I_6、V_12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0063]下面的权利要求特别指出了被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应理解为包括一个或者更多这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或者更多这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性能的其他的组合和子组合可通过修改当前权利要求或者在这个或者相关应用的新的权利要求的提出而被保护。这些权利要求，无论比原来的权利要求的范围更宽，更窄，等同或者不同，也被视为包括在现在公开的主题内。
【权利要求】
1.一种发动机系统，包括: 燃烧室； 汽缸； 具有用于直接喷射燃料的喷嘴的汽缸盖，该喷嘴被偏心地布置在所述汽缸盖内在活塞冠的相对侧并且与所述汽缸的纵向轴线间隔开； 在所述喷嘴内的喷嘴针，所述喷嘴针在起到喷嘴壳作用的喷嘴体内可移动，其中在关闭位置时在所述喷嘴针和所述喷嘴体之间存在环状间隙，并且所述喷嘴针在打开位置时移动到所述燃烧室内；和 导向元件，其影响所述喷嘴的面向所述燃料的表面上的燃料流动。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述导向元件被布置在所述喷嘴体的所述表面上。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其中所述导向元件被布置在所述喷嘴的内部在所述喷嘴体的内表面上或者面向所述喷嘴针。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述导向元件被布置在所述喷嘴体的外表面上并面向所述燃烧室。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述导向元件被布置在所述喷嘴针的所述表面上。
6.根据权利要求5所述的发动机系统，其中所述导向元件被布置在所述喷嘴的内部并且在所述喷嘴针的所述表面上，该表面面向所述喷嘴体的内表面或者面向所述燃烧室。
7.根据权利要求1所述的发动`机系统，其中所述导向元件被布置在所述环状间隙的外部。
8.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述导向元件具有波状形式或者球状形式。
9.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述喷嘴相对于所述汽缸的纵向轴线是倾斜的。
10.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述发动机具有外施点火。
11.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述活塞的所述活塞冠包括活塞凹陷。
12.—种发动机方法,包括: 至少部分使用燃料来填充喷嘴的环状间隙； 经由喷嘴针将燃料喷入到燃烧室内； 通过所述环状间隙将燃料流动不对称地弓丨入到所述燃烧室内；和 将油雾引入到所述燃烧室内，该油雾具有不均衡的质量分布。
13.根据权利要求12所述的发动机方法，其中通过使用导向元件来不对称地引导所述燃料流动，所述导向元件阻碍燃料流动路径。
14.根据权利要求12所述的发动机方法，其中阻碍燃料流动路径包括绕波状或球状障碍物引导所述燃料流动。
15.根据权利要求14所述的发动机方法，其中阻碍所述燃料流动路径包括绕在所述环状间隙内侧或所述环状间隙外侧的导向元件来引导燃料。
16.根据权利要求12所述的发动机方法，进一步包括偏心地间隔于所述燃烧室的纵向轴线地从汽缸盖上的一个位置喷射燃料。
17.根据权利要求12所述的发动机方法，进一步包括在所述燃烧室中施加点火。
18.—种发动机系统,包括: 汽缸，其包括燃烧室、活塞和活塞冠； 燃料喷射器，其被安装到所述汽缸或所述汽缸内并且与燃料管道相联接，所述燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括包围喷嘴针的喷嘴体，该喷嘴针沿着所述喷嘴的纵向轴线线性移动； 在所述喷嘴体和所述喷嘴针之间的环状间隙，所述环状间隙在关闭位置时被所述喷嘴针和所述喷嘴体完全包围并且在打开位置时与所述燃烧室流体连通；和 导向元件，其在所述环状间隙内或附近并且不对称地伸出到燃料流动路径中。
19.根据权利要求18所述的发动机系统，其中所述喷嘴偏心地间隔于所述汽缸的纵向轴线。
20.根据权利要求18所述的发动机系统，其中所述喷嘴与所述汽缸的纵向轴线平行，或者所述喷嘴相对于所述汽缸的所述纵向轴线倾斜，以便所述喷嘴针在所述打开位置比在所述关闭位置更向下。
【文档编号】F02M61/14GK103670860SQ201310405678
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】O·贝克迈尔, T·洛伦茨, H·H·鲁兰德, S·奎林, M·科霍斯罗维 申请人:福特环球技术公司