用于内燃机的喷射装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于内燃机的喷射装置。

背景技术：

通常已知内燃机的喷射装置，用于将燃料喷入到进气管中或者用于将燃料直接喷入到燃烧室中。为了在内燃机全负荷的情况下通过改善效率实现燃料消耗的减少并且实现爆震减少，通过其他喷射阀来喷射水。内燃机的消耗虽然能够通过用于喷射水的其他喷射阀来减少，但在内燃机部分负荷的情况下没有实现减少颗粒排放。

发明中容

根据下面的权利要求，根据本发明的用于内燃机的喷射装置相对于现有技术具有下述优点：不但在内燃机全负荷运行的情况下实现燃料消耗减少，而且在内燃机部分负荷运行的情况下实现颗粒排放减少。在内燃机运行时的燃料消耗减少通过基础发动机的效率改善实现，并且由此实现：在内燃机全负荷的情况下为了减少爆震将水喷入到进气管中。所述内燃机具有用于喷射燃料的第一喷射路径、用于喷射水的第二喷射路径和用于或者喷射所述燃料(也就是也在第一喷射路径中使用的相同燃料)或者喷射另一燃料的第三喷射路径。在内燃机部分负荷运行的情况下的颗粒排放减少能够由于存在用于喷射所述燃料或者所述另一燃料的第三喷射路径而实现。根据本发明的喷射装置能够以有利的方式不但通过优化的全负荷实现内燃机燃料消耗的减少，而且在内燃机部分负荷的情况下实现颗粒排放减少。因为在许多地区在法律上要求不但减少燃料消耗而且减少颗粒排放，在此存在大的需求。所述内燃机优选地构造为用于机动车、优选汽车的汽油机。所述内燃机优选地包括多于一个气缸，其中，所述气缸的每个包括带有至少一个第一喷射阀和第二喷射阀的燃烧室。根据本发明，所述喷射装置具有用于直接喷射到燃烧室中的第一喷射阀和用于喷射到进气管中的至少所述第二喷射阀，其中，该第二喷射阀设置用于喷射水。

本发明有利的构型和扩展方案能够从从属权利要求，以及参照附图的说明取得。

根据一种优选的扩展方案设置，第二喷射阀：

-配置用于选择性地或者喷射水或者喷射所述燃料或所述另一燃料，或者

-配置用于同时喷射水和所述燃料或所述另一燃料。

根据本发明的喷射装置具有三个喷射路径：用于喷射燃料的第一喷射路径、用于喷射水的第二喷射路径和用于喷射燃料或与之不同的另一燃料的第三喷射路径。根据本发明的一种实施方式，由此实现所述三个喷射路径：所述喷射装置具有用于将燃料直接喷入到燃烧室的第一喷射阀和用于选择性地或者喷射水或者喷射所述燃料(或者另一燃料)的第二喷射阀。在此，第一喷射路径通过第一喷射阀实现，并且不但第二喷射路径而且第三喷射路径通过第二喷射阀(但在不同的时间上)实现，其方式是，(选择性地在第一时间点上)通过第二喷射阀喷射水或者(在第二时间点上)通过第二喷射阀喷射燃料，其中，或者喷射(在第一喷射阀中使用的)燃料或者喷射另一燃料作为这种燃料。

根据本发明的替代的实施方式，所述三个喷射路径由此实现，第二喷射阀配置用于同时(一方面)喷射水并且(另一方面)喷射所述燃料或所述另一燃料，也就是说，第二喷射路径和第三喷射路径(至少部分地)同时通过第二喷射阀实现，其方式是，通过第二喷射阀喷射水-燃料混合物。

根据本发明的另一优选实施方式，第二喷射阀尤其实施为单喷射器(single-injector)或者实施为双喷射器(twin-injector)。

根据另一优选扩展方案设置：喷射装置包括第三喷射阀，用于将(在第一喷射阀中使用的)所述燃料或者所述另一燃料或者第三燃料喷入到所述进气管中或者到另外的进气管中。在此，第一喷射路径通过第一喷射阀实现，第二喷射路径通过第二喷射阀实现并且第三喷射路径通过第三喷射阀实现。

尤其在此根据一种具有三个喷射阀的实施方式设置：通过第一喷射阀将燃料直接喷入到燃烧室中，并且通过第二喷射阀喷射水(也就是说仅仅喷射水并且不喷射燃料)，而通过第三喷射阀喷射所述(在第一喷射阀中使用的)燃料或者所述另一燃料。

尤其在此根据另一具有三个喷射阀的实施方式设置：通过第一喷射阀将燃料直接喷入到燃烧室中，并且通过第三喷射阀喷射第三燃料，而通过第二喷射阀或者选择性地喷射水和所述另一燃料，或者同时既喷射水又喷射所述另一燃料。

根据另一种优选扩展方案设置：

-第一喷射阀涉及主喷射阀并且第二和第三喷射阀涉及辅助喷射阀，

或者

-第一和第二喷射阀涉及辅助喷射阀并且第三喷射阀涉及主喷射阀，其中，主喷射阀比辅助喷射阀喷射更大量的燃料和/或具有更长的运行时间。由此有利地实现，附加于所述燃料，能够喷射另一燃料和第三燃料，其中，主喷射阀比辅助喷射阀喷射更大量的燃料和/或具有更长的运行时间。由此有利地实现，(在主喷射阀和在辅助喷射阀中使用相同燃料的情况下)主喷射阀能够被更小地确定尺寸，从而能够使燃料量更好地与相应的负荷情况匹配。在之前在一定的负荷情况中由于主喷射阀的尺寸仅仅能够喷射比所要求的燃料更大量的燃料时，通过主喷射阀的更小尺寸能够降低颗粒排放，因为能够更好地使喷射的燃料量与在相应情况下所要求的燃料量匹配，并且也能够利用用于更好地喷雾处理的喷射器特定的设计特征。能够使运行策略和系统设计和所述燃料的、所述另一燃料的和/或水的输送以及所述第三燃料的输送匹配于按照特定细分(segmentspezifisch)或者说按照特定市场的要求。

根据另一优选实施方式特别地设置：所述燃料是汽油燃料和/或灵活燃料(flexfuel)，其中，所述第一喷射阀配置为用于喷射所述燃料的主喷射阀，并且所述第二喷射阀配置为用于选择性地喷射所述燃料或者用于喷射水的辅助喷射阀。在此，通过第一喷射阀实现第一喷射路径，并且通过第二喷射阀既实现第二喷射路径又实现第三喷射路径(但在不同的时间上)，其方式是，选择性地通过第二喷射阀喷射水(尤其是下述时间点：在该时间点中内燃机处于全负荷运行点或者处于接近全负荷运行点——尤其为了减少爆震)或者通过第二喷射阀喷射燃料(尤其是下述时间点：在该时间点中内燃机处于部分负荷运行点——尤其为了减少颗粒)。在此，根据本发明有利地可行的是，实现通过截止阀耦合地控制第二喷射阀并且实现操控水泵。第二喷射阀的设计在此必须实现用于两个介质。在本发明的框架中尤其根据标号e0-e85、e22-e100或者说m15-m100的燃料被解释为灵活燃料。根据该实施方式在冷起动/热运转范围中能够使用第二喷射阀尤其用于降低排放。

根据另外一种优选的实施方式特别设置，

-或者所述燃料是汽油燃料和/或灵活燃料

-或者所述燃料是cng燃料或者lpg燃料，

其中，所述第一喷射阀配置用于喷射所述燃料，其中，所述第二喷射阀配置用于喷射水，其中，所述第三喷射阀配置用于喷射所述燃料。在此，根据本发明有利地实现，第三喷射阀的运行和第二喷射阀的运行自己自足地根据脱耦控制来实现；尤其能够实现第三喷射阀和第二喷射阀的特定设计。作为运行策略尤其适合的是，在部分负荷运行中为了减少颗粒并且必要时在全负荷运行点中或者在接近全负荷运行点为了燃料量的提高而使用第三喷射阀，而为了减少爆震在内燃机的全负荷运行点中或者在接近全负荷运行点使用第二喷射阀。根据该实施方式尤其为了降低排放在冷起动范围/热运转范围中能够利用第三喷射阀。

根据另一种优选实施方式特别设置，

-或者所述燃料是汽油燃料和/或灵活燃料，并且所述另一燃料是cng燃料(压缩天然气)或者lpg燃料(液化天然气)

-或者所述燃料是cng燃料或者lpg燃料，并且所述另一燃料是汽油燃料和/或灵活燃料-燃料，

其中，所述第一喷射阀配置用于喷射所述燃料，其中，所述第二喷射阀配置用于喷射水，并且其中，所述第三喷射阀配置用于喷射所述另一燃料。由此根据本发明能够实现双燃料喷射系统与水喷射的的组合。

根据另一种优选的实施方式特别设置，

-或者

-所述燃料是汽油燃料和/或灵活燃料，并且

-所述另一燃料是乙醇燃料和/或甲醇燃料，并且

-所述第三燃料是cng燃料或者lpg燃料或者醇类燃料

-或者

-所述燃料是cng燃料或者lpg燃料或者醇类燃料，并且

-所述另一燃料是乙醇燃料和/或甲醇燃料，并且

-所述第三燃料是汽油燃料和/或灵活燃料，

其中，所述第一喷射阀配置用于喷射所述燃料，其中，所述第三喷射阀配置用于喷射所述第三燃料，并且其中，所述第二喷射阀

-配置用于选择性地喷射所述另一燃料或者用于喷射水，或者

-配置用于同时不仅喷射水而且喷射所述另一燃料。由此根据本发明实现三重的燃料/水喷射系统。

根据另一种优选的扩展方案设置：控制单元根据所述内燃机的负荷和所述内燃机的其它运行参数控制所述第一喷射阀的喷射量、所述第二喷射阀的喷射量和/或所述第三喷射阀的喷射量。由此有利地实现，能够根据内燃机的负荷和其它运行参数使喷射的所述燃料的量和/或喷射的所述另一燃料的量和/或喷射的所述第三燃料的量和喷射的水的量匹配。

根据另一种优选的扩展方案设置：所述燃料、所述另一燃料和所述第三燃料涉及下列燃料中的一个：

-汽油，或者

-液化气(lpg)，或者

-天然气(cng)，或者

-醇类，优选是甲醇和/或乙醇，或者

-灵活燃料，尤其是由乙醇和汽油组成的混合物(例如e0-e85、e22-e100)或者由甲醇和汽油组成的混合物(m15-m100)，或者

-汽油和灵活燃料。优选有利地实现，所述内燃机能够以一个燃料、以两个不同的燃料或者以三个不同的燃料来运行。

附图说明

图1示出根据本发明的第一示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置的示意性示图。

图2示出根据本发明的第二示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置的示意性示图。

图3示出根据本发明的第三示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置的示意性示图。

具体实施方式

在不同附图中，相同部件始终设有相同附图标记并且由此通常也分别仅仅被取名或者说提到一次。

在图1至3中示出的喷射装置1——对于内燃机的每个气缸而言——分别具有第一喷射阀20和第二喷射阀30。所述内燃机包括根据本发明的多个气缸，例如两个、三个、四个、五个、六个、八个、十个或者十二个气缸。图1至3中分别示例性地画出内燃机的四个气缸50，其中，然而所述四个气缸没有各自设有不同的附图标记。气缸50中的每一个都具有带有至少一个所属的进气管的燃烧室。所述四个气缸50中的每一个的各个进气管或者说吸气管在图1至3中用附图标记51、52、53和54标明，其中，这些附图标记通过附图标记50’来概括。四个气缸50中的每一个的各个第一喷射阀20在图1至3中用附图标记21、22、23和24标明，其中，这些附图标记通过附图标记20来概括。四个气缸50中的每一个的各个第二喷射阀30在图1至3中用附图标记31、32、33和34标明，其中，这些附图标记通过附图标记30来概括。根据本发明，各个第一喷射阀21、22、23、24尤其对应第一蓄压器20’，储存的介质(燃料)从该第一蓄压器输送到各个第一喷射阀21、22、23、24。根据本发明相应地，各个第二喷射阀31、32、33、34尤其对应第二蓄压器30’，储存的介质(水和/或要么所述燃料要么其它燃料)从该第二蓄压器被输送到各个第二喷射阀31、32、33、34。

图1中示出根据本发明的第一示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置1。根据第一实施方式，所述内燃机或者说所述喷射装置1(每个气缸)除了包括第一和第二喷射阀20、30以外还包括第三喷射阀40。在图1中示出的四个气缸50中的每一个的各个第三喷射阀40在图1中利用附图标记41、42、43和44表明，其中，这些附图标记通过附图标记40来概括。根据本发明，各个第三喷射阀41、42、43、44尤其对应第三蓄压器40’，储存的介质(燃料或者说其它燃料)从该第三蓄压器输送到各个第三喷射阀41、42、43、44。

根据在图1中示出的第一实施方式，所述内燃机或者说喷射装置1包括第一喷射路径6，用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料或者甚至cng燃料或者lpg燃料)借助第一喷射阀20直接喷入到所述气缸50中的每一个的燃烧室中。此外，所述内燃机或者说喷射装置1包括第二喷射路径7和第三喷射路径8，所述第二喷射路径用于将水喷入到所述气缸50中的每一个的各个进气管50’中，所述第三喷射路径用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料或者甚至cng燃料或lpg燃料)直接喷入到进气管中。借助燃料泵9向第一喷射路径6和第三喷射路径8输送燃料。借助水泵10向第二喷射路径7输送水。

根据本发明，第一喷射阀20尤其涉及用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料或者甚至cng燃料或lpg燃料)直接喷入到气缸50的燃烧室中的主喷射阀。根据本发明，第二喷射阀30尤其涉及用于将水喷入到气缸50的进气管中的辅助喷射阀。根据本发明，第三喷射阀40尤其涉及用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料或者甚至cng燃料或lpg燃料)喷入到气缸50的进气管中或者也到气缸50的另外的进气管(未示出)中的辅助喷射阀。根据一种优选实施方式，气缸50附加地包括另一第二喷射阀，其中，所述另一第二喷射阀在此涉及用于将水喷入到所述进气管或者到所述另外的进气管的辅助喷射阀，尤其连同第二喷射阀一起作为双喷射器。

控制单元根据内燃机的负荷和内燃机的其它运行参数控制第一喷射阀20的喷射量、第二喷射阀30的喷射量和/或第三喷射阀40的喷射量。由此，根据脱耦的控制能够自给自足地运行水和燃料(例如汽油和/或灵活燃料)的喷射。在内燃机的部分负荷阶段中，优选地接通第三喷射阀40。由此实现颗粒排放的减少。在内燃机的全负荷阶段中，优选地接入第三喷射阀40。由此实现燃料(例如汽油和/或灵活燃料或者甚至cng燃料或lpg燃料)喷射量的提高。此外，在内燃机的全负荷阶段中，优选地接入第二喷射阀30。由此冷却燃烧室，从而以合适的方式有利地提高内燃机效率并且增加抗爆性。在内燃机的冷起动阶段和/或热运转阶段优选地接入第三喷射阀40。由此实现降低排放。

根据在图1中示出的实施方式的一种变型(然而其中未示出该变型)包括内燃机或者说喷射装置1，即第一、第二和第三喷射路径6、7、8；但与在图1中示出的实施方式的区别在于，通过第一和第三喷射阀20、40不是喷射同样的燃料，而是喷射不同的燃料：第一喷射路径设置用于借助第一喷射阀20将燃料直接喷入到气缸50的燃烧室中。第二喷射路径7设置用于将水喷入到气缸50的进气管50’中。第三喷射路径8设置用于将(与第一燃料不同的)另一燃料或者喷入到所述进气管中或者喷入到所述另外的进气管中。根据本发明，在这个说明的变型中尤其设置，所述(通过第一喷射阀20喷入的)燃料是汽油燃料和/或灵活燃料，并且所述(通过第二喷射阀30喷入的)另一燃料是cng燃料或者lpg燃料。替代于此地，在这个说明的变型中尤其设置，所述(通过第一喷射阀20喷入的)燃料是cng燃料或者lpg燃料，并且所述(通过第二喷射阀30喷入的)其它燃料是汽油燃料和/或灵活燃料。

根据这个说明的变型，内燃机包括第三喷射阀40。第一喷射阀20尤其涉及基础喷射阀，用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料)直接喷入到燃烧室中。第二喷射阀30涉及辅助喷射阀，用于将水喷入到所述进气管中。第三喷射阀40涉及基础喷射阀，用于将另一燃料(例如液化气或者天然气)喷入到所述进气管中或者气缸50的另外的进气管中。此外，气缸50优选附加地包括另一第二喷射阀，其中，所述另一第二喷射阀在此涉及辅助喷射阀，用于将水喷入到所述进气管中或者所述另外的进气管中，尤其连同第二喷射阀一起作为双喷射器。

在图2中示出根据本发明的第二示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置1。内燃机包括：第一喷射路径6，用于将燃料(例如汽油和/或灵活燃料)直接喷入到燃烧室中；第二喷射路径7，用于将水喷入到进气管中；和第三喷射路径8，用于将燃料(例如汽油和灵活燃料)喷入到所述进气管中。借助燃料泵9将燃料(例如汽油和灵活燃料)输送到第一喷射路径6和第三喷射路径8。借助水泵10将水输送到第二喷射路径7。根据本发明设置，第三喷射路径8借助截止阀11与第一喷射路径6分隔。第一喷射阀2尤其涉及主喷射阀，用于将燃料(例如汽油和灵活燃料)直接喷入到燃烧室中。第二喷射阀30涉及辅助喷射阀，用于将水或者燃料喷入到所述进气管中。

控制单元根据内燃机的负荷和内燃机的其它运行参数来控制第一喷射阀20的喷射量和第二喷射阀30的喷射量。由此，通过截止阀11和操控水泵10实现耦合地控制第二喷射路径7和第三喷射路径8。由此，辅助喷射阀(第二喷射阀30)设计用于选择性地或者喷入水或者喷入燃料。在内燃机的部分负荷阶段中，优选地接通第二喷射阀30，其中，借助第二喷射阀30喷入所述燃料。由此实现颗粒排放的减少。在内燃机的全负荷阶段中，除了运行第一喷射阀20，优选地接入第二喷射阀30，其中，借助第二喷射阀30喷入水。由此冷却燃烧室，从而能够以合适的方式有利地提高内燃机效率并且增加抗爆性。在内燃机的冷起动阶段和/或热运转阶段中，优选地接通第二喷射阀30用于喷射燃料。由此实现降低排放。

在图3中示出根据本发明的第三示例性实施方式的用于内燃机的喷射装置1。与在图1中示出的实施方式相应地，所述内燃机或者说喷射装置1(每个气缸)除了包括第一和第二喷射阀20、30以外还包括第三喷射阀40，其中，每个气缸50的各个第三喷射阀40又在图3中以附图标记41、42、43和44标明，并且其中，所述附图标记通过附图标记40来概括。根据本发明，各个第三喷射阀41、42、43、44尤其又对应第三蓄压器40’，储存的介质(第三燃料)从该第三蓄压器输送到各个第三喷射阀41、42、43、44。内燃机或者说喷射装置1又包括第一喷射路径6，用于借助第一喷射阀20将燃料直接喷入到气缸50的燃烧室中。此外，内燃机或者说喷射装置1包括：第二喷射路径7，用于替代地(选择性地)或者甚至组合地(借助第二喷射阀30)将水或者说另一燃料喷射到气缸50的各个进气管50’中；以及第三喷射路径8，用于(借助第三喷射阀40)将第三燃料直接喷入到气缸50的所述进气管中或者气缸50的另外的进气管中。根据在图3中示出的实施方式，设置汽油燃料和/或灵活燃料或者cng燃料或者lpg燃料或者醇类燃料作为(通过第一喷射阀20直接喷入到燃烧室中的)燃料。设置乙醇燃料和/或甲醇燃料作为(借助第二喷射阀30喷入的)另一燃料。设置cng燃料或者lpg燃料或者醇类燃料(尤其当使用汽油燃料和/或灵活燃料作为燃料时)也或者设置汽油燃料和/或灵活燃料(尤其当使用燃料cng燃料或者lpg燃料或者醇类燃料作为燃料时)，作为(借助第三喷射阀40喷入的)第三燃料。借助燃料泵9将燃料输送到第一喷射路径6。借助水泵10将水或者借助另一燃料泵12将所述另一燃料输送到第二喷射路径7。借助第三燃料泵13将所述第三燃料输送到第三喷射路径8。

第一喷射阀20尤其涉及主喷射阀，用于将燃料直接喷入到燃烧室中。第二喷射阀30尤其涉及辅助喷射阀，用于选择性地或者将水或者将另一燃料喷入到所述进气管中。第三喷射阀40尤其涉及辅助喷射阀，用于将第三燃料喷入到所述进气管中或者到所述另外的进气管中。

控制单元根据内燃机的负荷和内燃机的其他运行参数控制第一喷射阀20的喷射量、第二喷射阀30的喷射量和第三喷射阀40的喷射量。根据负荷和其它运行参数实现借助第二喷射阀30选择性地或者喷射水或者喷射所述另一燃料。此外，根据运行参数通过第三喷射阀40喷入第三燃料。

根据另一实施方式，第一喷射阀20涉及基础喷射阀，用于将燃料直接喷入到燃烧室中。第二喷射阀30涉及辅助喷射阀，用于将水喷入到所述进气管中。第三喷射阀40涉及基础喷射阀，用于将所述燃料或者所述另一燃料喷入到所述进气管中或者到所述另外的进气管中。此外，气缸50优选附加地包括另一第二喷射阀和/或另一第三喷射阀，其中，所述另一第三喷射阀涉及基础喷射阀，用于将所述燃料或者所述另一燃料喷入到所述进气管中或者到所述另外的进气管中，尤其连同第三喷射阀一起作为双喷射器，其中，所述另一第二喷射阀涉及辅助喷射阀，用于将水喷入到所述进气管中或者到所述另外的进气管中，尤其连同第二喷射阀一起作为双喷射器。