燃料喷射装置和操作活塞发动机的方法与流程

本发明涉及根据权利要求1所述的用于四冲程活塞发动机的汽缸的燃料喷射装置。本发明还涉及另一独立权利要求中限定的操作活塞发动机的方法。

背景技术：

活塞发动机发展的共同趋势是输出功率与汽缸容积之间的比率不断增长。这有助于提高发动机的热效率。然而，这种发展的结果是现代的四冲程发动机需要承受很高的热负荷。在一些情况下，燃烧室的部件的热负荷可能成为限制因素，其阻止了发动机的输出功率的增加。另选地，可能需要对发动机设计进行实质性修改，例如，以更有效的冷却系统的形式进行，或者一些部件的材料需要由具有良好耐热性的材料代替。这自然增加了制造成本。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供用于四冲程活塞发动机的汽缸的改进的燃料喷射装置，该汽缸设置有两个进气阀和两个排气阀，该两个进气阀被布置在与汽缸的纵向方向平行并且将汽缸分成两个部分的假想平面的进气阀侧上，该两个排气阀被布置在所述假想平面的排气阀侧上。

在权利要求1中给出了根据本发明的燃料喷射装置的特征。本发明的另一目的是提供一种操作活塞发动机的改进的方法。在另一独立权利要求中给出了该方法的特征。

根据本发明的燃料喷射装置包括：第一燃料喷射喷嘴，该第一燃料喷射喷嘴包括多个喷嘴孔；第二燃料喷射喷嘴，该第二燃料喷射喷嘴包括多个喷嘴孔；第一喷射器针，该第一喷射器针用于控制通过第一喷嘴的燃料喷射；以及第二喷射器针，该第二喷射器针用于控制通过第二喷嘴的燃料喷射。第二喷嘴的喷嘴孔的总横截面面积大于第一喷嘴的喷嘴孔的总横截面面积，第一喷嘴的喷嘴孔被布置成使得与朝向汽缸的进气阀侧相比，通过第一喷嘴喷射的燃料中的较大部分燃料被朝向排气阀侧喷射，并且第二喷嘴的喷嘴孔被布置成使得与朝向汽缸的排气阀侧相比，通过第二喷嘴喷射的燃料中的较大部分燃料被朝向进气阀侧喷射。

在根据本发明的方法中，当发动机负荷低于预定极限值时，使用仅所述第一喷嘴将燃料喷射到汽缸中，并且当发动机负荷高于预定极限值时，使用至少第二喷嘴将燃料喷射到汽缸中。

排气阀周围的有限区域经常会经历峰值温度。借助于根据本发明的燃料喷射装置和方法，可以减少排气阀周围的热负荷。通常燃烧室的其余部分的热负荷远低于它们的设计极限，并且因此，燃料喷射器的设计的相对较小变化可以允许增加输出功率，而无需重新设计其它部件。通过在低负荷下将大部分燃料喷射到排气阀侧，可以提高废气温度，这促进了涡轮增压器和选择性催化还原系统的操作。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第一喷嘴喷射的燃料的至少80％被朝向汽缸的排气阀侧喷射。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第二喷嘴喷射的燃料的至少80％被朝向汽缸的进气阀侧喷射。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第一喷嘴喷射的燃料的至少10％被朝向汽缸的进气阀侧喷射。根据本发明的实施方式，第二喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第二喷嘴喷射的燃料的至少10％被朝向汽缸的排气阀侧喷射。通过将燃料中的一部分燃料喷射到汽缸的另一侧，可以减小喷射器的结构应力。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的面向汽缸的排气阀侧的喷嘴孔的数量比面向进气阀侧的喷嘴孔的数量多。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴的面向汽缸的进气阀侧的喷嘴孔的数量比面向排气阀侧的喷嘴孔的数量多。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴包括面向汽缸的排气阀侧的多个喷嘴孔和面向汽缸的进气阀侧的至少一个喷嘴孔，并且面向进气阀侧的喷嘴孔的横截面面积小于面向汽缸的排气阀侧的喷嘴孔中的任何喷嘴孔的横截面面积。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴包括面向汽缸的进气阀侧的多个喷嘴孔和面向汽缸的排气阀侧的至少一个喷嘴孔，并且面向排气阀侧的喷嘴孔的横截面面积小于面向汽缸的进气阀侧的喷嘴孔中的任何喷嘴孔的横截面面积。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴包括面向排气阀侧的至少一个喷嘴孔和面向汽缸的进气阀侧的至少一个喷嘴孔，并且汽缸的径向方向与第二喷嘴的面向汽缸的排气阀侧的那些喷嘴孔的喷射方向之间的所述角度大于汽缸的径向方向与第二喷嘴的面向汽缸的进气阀侧的那些喷嘴孔的喷射方向之间的角度。因此，在第二喷嘴的排气阀侧，燃料被更多地朝向活塞喷射。这有助于进一步降低汽缸盖的峰值温度。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴包括面向汽缸的进气阀侧的至少一个喷嘴孔，并且第二喷嘴包括面向汽缸的排气阀侧的至少一个喷嘴孔，并且汽缸的径向方向与第二喷嘴的面向汽缸的排气阀侧的那些喷嘴孔的喷射方向之间的所述角度不同于汽缸的径向方向与第一喷嘴的面向汽缸的进气阀侧的那些喷嘴孔的喷射方向之间的角度。这有助于避免第一喷嘴和第二喷嘴的燃料射流的碰撞。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第一喷嘴喷射的所有燃料被朝向汽缸的排气阀侧喷射。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴的喷嘴孔被配置成使得通过第二喷嘴喷射的所有燃料被朝向汽缸的进气阀侧喷射。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的所有喷嘴孔面向汽缸的排气阀侧。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴的所有喷嘴孔面向汽缸的进气阀侧。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴的横截面轮廓在与汽缸的径向方向平行的平面中为椭圆形，椭圆的短轴平行于将汽缸分割的假想平面。根据本发明的实施方式，第二喷嘴的横截面轮廓在与汽缸的径向方向平行的平面中为椭圆形，椭圆的短轴平行于将汽缸分割的假想平面。椭圆形轮廓减小了喷嘴的结构应力。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴相对于燃料喷射器主体偏心地布置。根据本发明的实施方式，第二喷嘴相对于燃料喷射器主体偏心地布置。通过偏心地布置喷嘴，可以增加燃料喷射器的结构强度。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴位于排气阀侧，并且第二喷嘴位于假想平面的进气阀侧。因此，喷嘴不会干扰来自彼此的燃料射流。

根据本发明的实施方式，假想平面将汽缸分成相等大小的两半。

根据本发明的实施方式，在该方法中，当发动机负荷高于预定极限值时，使用仅第二喷嘴将燃料喷射到汽缸中。

根据本发明的实施方式，预定极限值在发动机的额定输出功率的30％至60％的范围中。如果第一燃料喷射喷嘴被优化以用于部分负荷，则在高于发动机的额定功率的60％的负载下，燃料喷射持续时间会变得太长，这导致不完全燃烧和过高的废气温度。

根据本发明的另一实施方式，预定极限值在发动机的额定输出功率的50％至60％的范围中。通过使用仅第一燃料喷射喷嘴达到50％至60％的负荷，可以有效地减少部分负荷下的nox排放。另外，第二燃料喷射喷嘴可以被更好地优化以用于更高的负载。

根据本发明的实施方式，该方法包括如下操作模式，其中，在单个发动机循环期间，使用第一喷嘴和第二喷嘴二者将燃料喷射到汽缸中，并且第一喷嘴和第二喷嘴的喷射定时彼此不同。利用不同的定时，可以避免燃料射流的碰撞。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的实施方式，其中

图1示出了活塞发动机的燃料喷射单元的剖视图，

图2示出了图1的燃料喷射单元的另一剖视图，

图3示出了与活塞发动机的汽缸连接的图1的燃料喷射单元，

图4示出了燃料喷射器的喷嘴的简化剖视图，

图5示出了燃料喷射器的喷嘴的另一剖视图，

图6示出了燃料喷射器的另一喷嘴的剖视图，

图7a示出了燃料喷射器的又一喷嘴的剖视图，

图7b示出了具有偏心布置的喷嘴的燃料喷射器的示例，

图8示出了燃料喷射器的大喷嘴的燃料喷射图案的示例，

图9示出了燃料喷射器的小喷嘴的燃料喷射图案的示例，

图10示出了燃料喷射器的大喷嘴的燃料喷射图案的另一示例，以及

图11示出了燃料喷射器的小喷嘴的燃料喷射图案的另一示例。

具体实施方式

图1和图2示出了用于大型内燃发动机(诸如，用于船舶或发电厂中的发动机)的燃料喷射单元1。发动机的汽缸孔至少为150mm。该发动机是多缸四冲程活塞发动机。可以使用直接喷射到发动机的汽缸中的液体燃料来操作发动机。发动机的各个汽缸设置有活塞，该活塞被布置成在汽缸内以往复的方式运动。

发动机的各个汽缸设置有类似的燃料喷射单元1。在图3中，图1和图2的燃料喷射单元1被示为与内燃发动机的汽缸盖21连接。图1至图3的燃料喷射单元1被布置成直接从燃料喷射泵22接收加压燃料。燃料喷射单元1包括喷射器部分20、中间部分30、控制阀9和气动致动器11。燃料喷射单元1借助于燃料输送管道23连接到燃料喷射泵22。发动机的各个汽缸33设置有自己的燃料喷射泵22。燃料喷射泵22是高压泵，其包括用于控制喷射定时和喷射燃料的量的装置。

燃料喷射单元1包括主体29，该主体29可以由几个部分组成。两个燃料喷射喷嘴3、4被布置在燃料喷射单元1的喷射器部分20中。第一燃料喷射喷嘴3旨在用于喷射少量的燃料，并且第二燃料喷射喷嘴4旨在用于将大量的燃料喷射到发动机的汽缸33中。相同种类的燃料通过两个燃料喷射喷嘴3、4喷射。两个燃料喷射喷嘴3、4都被配置成喷射液体燃料，诸如，轻燃料油或重燃料油。例如，当发动机负荷为发动机最大负荷的50％或更小时，可以使用第一燃料喷射喷嘴3，并且当发动机负荷大于最大负荷的50％时，可以使用第二燃料喷射喷嘴4。在高发动机负荷下也可以使用两个喷嘴3、4。常规地，燃料喷射喷嘴已经被优化以用于全负荷，这导致了更高的燃料消耗和部分负荷下的烟雾形成。此外，nox、co和碳氢化合物排放也更高。利用两个不同的燃料喷射喷嘴3、4，可以优化各个喷嘴以用于不同的发动机负荷。因此，有可能在低负荷下实现高发动机效率和低排放，同时避免在高负荷下过长的燃料喷射持续时间。

第一燃料通道31被布置在第一燃料喷射喷嘴3上游在燃料喷射单元1的主体29的内部，第二燃料通道32被布置在第二燃料喷射喷嘴4上游。燃料通道31、32用于在喷射之前存储燃料。燃料喷射单元1进一步包括第一喷射器针7和第二喷射器针8。第一喷射器针7打开和关闭位于第一燃料通道31与第一燃料喷射喷嘴3之间的流动连通。第二喷射器针8打开和关闭位于第二燃料通道32与第二燃料喷射喷嘴4之间的流动连通。第一喷射器针7的直径小于第二喷射器针8的直径。因此，通过第一喷射器针7的流动面积也小于通过第二喷射器针8的流动面积。喷射器针7、8被弹簧27、28朝向其关闭位置推动。喷射器针7、8通过由燃料喷射泵22供应到燃料喷射单元1的燃料的压力致动。燃料喷射单元1进一步包括泄漏孔5，用于将泄漏物排放到喷射单元1之外。

为了选择通过哪个燃料喷射喷嘴3、4将燃料喷射到汽缸33中，燃料喷射单元1设置有控制阀9。控制阀9包括与燃料喷射单元1的燃料入口2流体连通的入口端口。来自燃料喷射泵22的燃料输送管道23连接到燃料喷射单元1的燃料入口2。控制阀9进一步包括两个出口端口。第一出口端口连接到将控制阀9连接到第一燃料通道31的第一燃料管道，并且第二出口端口连接到将控制阀9连接到第二燃料通道32的第二燃料管道。控制阀9包括具有至少两个不同位置的阀构件10。在阀构件10的第一位置，允许燃料从入口端口通过第一出口端口流动到第一燃料管道。防止了燃料从入口端口流动到第二出口端口。在阀构件10的第二位置，允许燃料从入口端口通过第二燃料端口流动到第二燃料管道。防止了燃料从入口端口流动到第一出口端口。阀构件10还可以具有第三位置，在该第三位置中，允许流动到第一燃料管道和第二燃料管道二者。控制阀9包括弹簧17，该弹簧17将阀构件10朝向第二位置推动。因此，控制阀9被偏置到允许通过第二燃料喷射喷嘴4进行燃料喷射的位置。

代替被集成到燃料喷射单元1中，控制阀9也可以集成到燃料喷射泵22中。在那种情况下，第一燃料喷射喷嘴3和第二燃料喷射喷嘴4将需要单独的燃料输送管道。来自控制阀9的第一出口端口的第一燃料输送管道将被连接到燃料喷射单元1的第一燃料管道，并且来自第二出口端口的第二燃料输送管道将被连接到第二燃料管道。

为了选择控制阀9的位置，燃料喷射单元1设置有致动器。在附图的实施方式中，致动器是气动致动器11。然而，也可以使用其它类型的致动器，例如，机械致动器、液压致动器或电动致动器。在附图的实施方式中，致动器11包括第一活塞18，该第一活塞被布置在圆柱形腔室24中。第二活塞12被布置在第一活塞18内部。第二活塞12设置有与控制阀9的阀构件10接触的杆19。当气动致动器11没有被致动时，控制阀9的弹簧17经由控制阀9的阀构件10将第二活塞12的杆19向上推动。第二活塞12也向上推动第一活塞18。弹簧13被布置在第一活塞18上方，用于向下按压第一活塞18。即使当气动致动器11没有被致动时，弹簧13也保持第一活塞18与第二活塞12接触并且保持第二活塞12的杆19与控制阀9的阀构件10接触。当加压空气被引入第一活塞18与第二活塞12之间时，第二活塞12被向下(即，朝向控制阀9)推动。第二活塞12的杆19将控制阀9的阀构件10推动到第一位置。当发动机在低负荷(例如，在发动机最大功率的50％或更小的负荷)下工作时，将使用此位置。

当加压空气被引入位于第一活塞18上方的腔室24中时，第一活塞18被向下(即，朝向控制阀9)推动。第一活塞18也向下推动第二活塞12，并且第二活塞12的杆19将控制阀9的阀构件10推动到第三位置。可以偶尔使用第三位置以防止喷射器针7、8粘住。例如，当发动机在高负荷下长时间段工作时，控制阀9可以在短时间段内切换到第三位置，以允许也通过第一喷嘴3进行燃料喷射。该冲洗(flushing)可以根据预定时间表进行。

图4示出了从汽缸盖21的方向看的第二喷嘴4的简化剖视图。图5示出了图4的第二喷嘴4的剖视侧视图。图6示出了根据本发明的另一实施方式的第一喷嘴3，并且图7a示出了根据本发明的另一实施方式的第二喷嘴4。

第二喷嘴4包括多个喷嘴孔4a。优选地，第二喷嘴4包括至少四个喷嘴孔4a。在图4的示例中，第二喷嘴4包括八个喷嘴孔4a。通过喷嘴孔4a，燃料被直接喷射到发动机的燃烧室中。喷嘴孔4a沿着第二喷嘴4的周边分布，使得各个喷嘴孔4a将燃料喷射到在垂直于汽缸33的轴向方向的平面中看到的不同方向。燃料通过喷嘴孔4a朝向汽缸33的壁喷射。各个喷嘴孔4a相对于垂直于汽缸33的轴向方向35的平面34以角度α布置。喷嘴孔4a的喷射方向朝向活塞倾斜。因此，燃料被远离汽缸盖21喷射。对于各个喷嘴孔4a，燃料喷射方向与径向平面34之间的角度α不必相同，而是喷嘴孔4a可以相对于汽缸33的径向方向处于不同角度。

第一喷嘴3类似于第二喷嘴4。第一喷嘴3的形状甚至可以与第二喷嘴4的形状相同。然而，第一喷嘴3的喷嘴孔3a的总横截面面积小于第二喷嘴4的喷嘴孔4a的总横截面面积。第二喷嘴4可以包括比第一喷嘴3更多的喷嘴孔4a并且/或者第二喷嘴4的喷嘴孔4a可以大于第一喷嘴3的喷嘴孔3a。因此，第二喷嘴4被配置成比第一喷嘴3喷射更大量的燃料。

第一喷嘴3和第二喷嘴4的喷嘴孔3a、4a相对于在汽缸33的轴向方向上将喷嘴3、4分开的平面不对称地布置。第二喷嘴4的喷嘴孔4a被布置成使得通过第二喷嘴4喷射的燃料中的较大部分燃料朝向汽缸33的进气阀侧喷射。第一喷嘴3的喷嘴孔3a被布置成使得通过第一喷嘴3喷射的燃料中的较大部分燃料朝向汽缸33的排气阀侧喷射。可以以许多不同的方式实现第一喷嘴3和第二喷嘴4的不对称喷雾图案。

图8至图11示出了第一喷嘴3和第二喷嘴4的喷雾图案的示例。来自第二喷嘴4的喷嘴孔4a的射流由具有虚线的形式36例示。类似地，来自第一喷嘴3的喷嘴孔3a的射流也由具有虚线的形式37例示。在一些情况下，第一喷嘴3和第二喷嘴4可以同时使用，但是为了清楚起见，第一喷嘴3和第二喷嘴4的喷雾图案在单独的图中示出。发动机的每个汽缸33设置有两个进气阀15和两个排气阀16。平行于汽缸33的轴向方向的假想平面27将汽缸33分成两个部分25、26。进气阀15位于假想平面27的进气阀侧25，并且排气阀16位于假想平面27的排气阀侧26。在附图的实施方式中，假想平面27将汽缸33分成相等大小的两半。然而，假想平面27不必是汽缸33的中心平面。例如，进气阀15的直径可以大于排气阀16的直径。进气阀侧25因此可以大于排气阀侧26。因此，假想平面27可以偏离汽缸33的中心平面。

根据本发明，第二喷嘴4的喷嘴孔4a被布置成使得与朝向汽缸33的排气阀侧26相比，通过第二喷嘴4喷射的燃料中的较大部分燃料被朝向进气阀侧25喷射。热废气通过排气阀16排出，而较冷的进气通过进气阀15引入汽缸33中。因此，汽缸33的排气阀侧26通常经历比进气阀侧25更高的温度。通过在高发动机负荷下朝向进气阀侧25比朝向排气阀侧26喷射更多的燃料，可以减小温度差，并且在排气阀侧26经历较低的峰值温度。利用燃料喷射系统的构造的相对简单的改变，可以因此减少发动机的部件的热负荷，而无需重新设计发动机的冷却系统。

第一喷嘴3的喷嘴孔3a被布置成使得与朝向汽缸33的进气阀侧25相比，通过第一喷嘴3喷射的燃料的较大部分燃料被朝向排气阀侧26喷射。因此，较小的燃料喷射喷嘴3朝向排气阀16喷射更多的燃料。在低发动机负荷下，这会增加废气温度，这促进涡轮增压器和选择性催化还原系统的操作。

可以以许多不同的方式实现第二喷嘴4在进气阀侧25的更大的燃料喷射量。例如，如图8所示，与面向汽缸33的排气阀侧26相比，第二喷嘴4的更多数量的喷嘴孔4a可以面向进气阀侧25。在图8的实施方式中，六个燃料射流36指向进气阀侧25。两个燃料射流36指向汽缸33的排气阀侧26。图4示出了对应的第二喷嘴4。另选地或除了在进气阀侧具有更多喷嘴孔4a之外，面向进气阀侧25的喷嘴孔4a可以大于面向排气阀侧26的喷嘴孔4a。第二喷嘴4的面向进气阀侧25的那些喷嘴孔4a中的各个喷嘴孔可以具有比第二喷嘴4的面向汽缸33的排气阀侧26的那些喷嘴孔4a中的任何喷嘴孔更大的横截面面积。例如，第二喷嘴4的面向排气阀侧26的那些喷嘴孔4a的各个横截面面积可以比第二喷嘴4的面向汽缸33的进气阀侧25的那些喷嘴孔4a的各个横截面面积小5％至20％。

同样在第一喷嘴3的情况下，可以以许多不同的方式实现在进气阀侧25和排气阀侧26的不同燃料喷射量。例如，与面向进气阀侧25相比，更多的喷嘴孔3a可以面向排气阀侧26，并且/或者面向排气阀侧26的喷嘴孔3a可以比面向进气阀侧25的喷嘴孔3a更大。图9示出了一个实施方式，其中，第一喷嘴的两个喷嘴孔3a面向进气阀侧25，并且六个喷嘴孔3a面向排气阀侧26。对应的第一喷嘴3类似于图4所示的喷嘴4。

根据本发明的实施方式，第二喷嘴4的喷嘴孔4a被布置成使得通过第二喷嘴4喷射的燃料的至少80％被朝向进气阀侧25喷射。因此，可以将燃料中的一部分燃料(例如朝10％至20％)朝向排气阀侧26喷射。通过朝向排气阀侧26喷射燃料中的一部分燃料，可以减小第二喷嘴4的结构应力。

根据本发明的实施方式，第一喷嘴3的喷嘴孔3a被布置成使得通过第一喷嘴3喷射的燃料的至少80％被朝向排气阀侧26喷射。因此，可以将燃料中的一部分燃料(例如朝10％至20％)朝向进气阀侧25喷射。通过朝向进气阀侧25喷射燃料中的一部分燃料，可以减小第一喷嘴3的结构应力。

如图10所示，第二喷嘴4也可以被配置成将所有燃料朝向汽缸33的进气阀侧25喷射。类似地，如图11所示，第一喷嘴3可以被配置成将所有燃料朝向排气阀侧26喷射。图6示出了对应的喷嘴3。第二喷嘴4可以具有类似的配置。

在图8至图11的实施方式中，第一燃料喷射喷嘴3位于汽缸33的排气阀侧26，并且第二燃料喷射喷嘴4位于汽缸33的进气阀侧25。因此，喷嘴3、4在主燃料喷射方向中不会干扰彼此的燃料射流。

为了进一步减小排气阀16周围的热负荷，来自第二燃料喷射喷嘴4的燃料射流36可以更指向排气阀侧26的活塞。径向平面34与喷嘴孔4a的喷射方向之间的角度α对于面向汽缸33的排气阀侧26的那些喷嘴孔4a可以比对于面对进气阀侧25的那些喷嘴孔4a更大。因此，面向排气阀侧26的喷嘴孔4a比面向进气阀侧25的喷嘴孔4a更指向活塞。这进一步减少了排气阀16附近的燃料量。喷射方向是指通过喷嘴孔4a喷射的喷雾的中心轴线的方向。喷雾可以是例如锥形的，并且喷射方向是圆锥的中心轴线的方向。例如，在径向平面34与第二喷嘴4的面向汽缸33的排气阀侧26的那些喷嘴孔4a的喷射方向之间的角度α可以比在径向平面34与第二喷嘴4的面向汽缸33的进气阀侧25的那些喷嘴孔4a的喷射方向之间的角度α至少大2度。进气阀侧25和排气阀侧26的喷射方向的角度α的差可以例如在2度至10度的范围中。角度的合适的差主要取决于活塞顶部的形状。也可以考虑喷嘴4相对于排气阀16的位置。

在第一喷嘴3设置有面向进气阀侧25的至少一个喷嘴孔3a并且第二喷嘴4设置有面向排气阀侧26的至少一个喷嘴的情况下，汽缸33的径向方向与第二喷嘴4的面向排气阀侧26的那些喷嘴孔4a的喷射方向之间的角度α可以不同于汽缸33的径向方向与第一喷嘴3的面向汽缸33的进气阀侧25的那些喷嘴孔3a的喷射方向之间的角度。这有助于避免来自第一喷嘴3和第二喷嘴4的燃料射流的碰撞。

图7a示出了根据本发明的实施方式的第二喷嘴4的剖视图。在图7a的实施方式中，第二喷嘴4在汽缸33的径向平面中是椭圆形的。椭圆的短轴38平行于将汽缸33分成进气阀侧25和排气阀侧26的假想平面27。椭圆的长轴39垂直于平面27。椭圆形减小了喷嘴4的结构应力。第一喷嘴3可以具有相似的形状。

在图7b中示出了增加具有不对称喷雾图案的燃料喷射器的结构强度的另一方式。在图7b中，第二喷嘴4相对于燃料喷射器主体40偏心地布置。术语燃料喷射器主体在此是指燃料喷射器的位于喷嘴4上方的部分。第二喷嘴4从燃料喷射器主体40的纵向中心轴线朝向第二喷嘴4的主燃料喷射方向(即，朝向燃料喷射器主体40的进气阀侧)偏移。因此，燃料喷射器主体40的壁厚在主体40的排气阀侧比在主体40的进气阀侧更大。第一喷嘴3可以以类似的方式布置，但是朝向燃料喷射器主体的排气阀侧偏移。可以通过机加工或通过在燃料喷射器的期望侧添加材料来制成该偏心配置。各个喷嘴3、4也可以相对于喷射器针7、8的纵向中心轴线偏心地定位，喷射器针7、8控制通过喷嘴3、4的燃料喷射。

在包括上述燃料喷射装置的活塞发动机的操作方法中，当发动机负荷低于预定极限值时，使用仅第一喷嘴3将燃料喷射到汽缸33中。当发动机负荷高于预定极限值时，使用至少第二喷嘴4将燃料喷射到汽缸33中。当发动机负荷高于预定极限值时，可以仅使用第二喷嘴4将燃料喷射到汽缸33中。另选地，可以使用第一喷嘴3和第二喷嘴4二者。极限值可以在发动机额定输出功率的30％至60％的范围中。如果第一燃料喷射喷嘴3被优化以用于部分负荷，则在高于发动机的额定功率的60％的负载下，燃料喷射持续时间会变得太长，这导致不完全燃烧和过高的废气温度。极限值可以在发动机额定输出功率的50％至60％的范围中。通过使用仅第一燃料喷射喷嘴3达到50％至60％的负荷，可以有效地减少部分负荷下的nox排放。另外，第二燃料喷射喷嘴4可以被更好地优化以用于更高的发动机负载。

当使用第一喷嘴3和第二喷嘴4二者时，第一喷嘴3和第二喷嘴4的喷射定时可以彼此不同。因此可以避免来自第一喷嘴3和第二喷嘴4的燃料射流的碰撞。

本发明的不同变化是可能的。例如，第一燃料喷射喷嘴3和第二燃料喷射喷嘴2不必被布置在相同的燃料喷射单元中，而是发动机的各个汽缸33可以设置有两个单独的燃料喷射器。本发明还可以应用于具有共轨燃料喷射系统的发动机。因此，发动机的各个汽缸33不必设置有自己的燃料喷射泵22，而是一个高压泵可以将燃料供应给几个汽缸33的燃料喷射器。喷射器针7、8可以例如通过电气控制。

本领域技术人员将认识到，本发明不限于上述实施方式，而是可以在所附权利要求的范围内变化。