CN107076007B - 带有用于在具有低压缩比的双区燃烧室中生产燃料混合物的双锥角的直喷式内燃机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩点火直喷式内燃机，压缩比范围在13.5至16.5之间，包括由活塞(16)的上表面(44)在一侧上界定的燃烧室(34)，活塞(16)包括突起(48)，突起(48)布置在具有至少两个混合区域(Z1，Z2)的凹型碗状腔体(46)的中心内，所述喷射装置包括至少一个喷射器(30)以不同流层夹角(A1、A2)将燃料喷射在至少两个燃料射流层(36，38)内。根据本发明，燃料喷射器包括通过彼此上下布置的至少两排喷射孔(33a,33b)喷射燃料，且每排的孔的数量(Ninf,Nsup)大于或等于‑4.Ns+14且对于上排小于或等于‑4.Ns+16或对于下排小于或等于‑4.Ns+18，其中Ns是该发动机的涡流数，涡流数小于1.5。

Description

带有用于在具有低压缩比的双区燃烧室中生产燃料混合物的 双锥角的直喷式内燃机及其使用方法

技术领域

本发明涉及直喷式内燃机，尤其是压缩点火式发动机以及控制这种发动机中燃料喷射的方法。

本发明更具体地涉及可用于航空运输和公路部门的发动机，或者诸如发电机组的静止设备领域。此种类型的发动机通常包括至少一个气缸、活塞、用于氧化剂的进气装置、已燃气体排放装置、燃烧室以及将燃料喷射入燃烧室的喷射装置，活塞设有布置在凹型碗状腔体中的突起并在气缸中往复直线运动地滑动。

如通常被认可的，在发动机设计时，燃烧室的性能、污染物排放和机械强度约束大大增加，而为满足这些目标的手段是完全相反的。

因此，性能提高通常导致排放物增加和更高的机械应力。

因此，有必要克服这些应力来确保发动机的整个运行范围内有限的污染物排放和令人满意的机械强度，尤其是在非常高负载的情况下。具体对于污染物排放，使用燃烧室内存在的所有氧化剂，例如包括环境压力下的空气的氧化剂、增压空气或空气(增压或未增压)和再循环燃烧气体的混合物是非常重要的。

实际上，燃烧室中的燃料混合物(氧化剂/燃料)需要尽可能均匀。

实践中，燃料维持限制在碗状腔体中且不能与主要包含在挤压区(即位于由气缸壁和气缸头的与活塞相对的面界定的燃烧室的上部分的容积)内的氧化剂混合。

这包括在燃烧室中产生高富余区域、在该燃料混合物燃烧时产生大量的烟灰、一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(HC)的缺点。

另外，回到机械强度问题，热载荷聚集在活塞的重入部分，即标记活塞碗状腔体(bowl)与包围挤压区的上区域之间的过渡的碗状腔体颈部或者直径限制部，其在非常高载荷下可能限制机械强度。

背景技术

为了克服这些缺点，且如申请人所提交的法国专利申请13/60,426中更好地描述的，提出了使用一种内燃机，该内燃机包括燃料喷射装置和活塞，该燃料喷射装置带有具有至少两个流层夹角的喷头，该活塞包括设有具有两个燃烧区容积的结构的碗状腔体，具有实质上提高燃烧质量的内部空气动力特性。

相比于传统的发动机，这允许使用更大量的氧化剂以及在燃烧室的更大表面面积上分布热载荷。

在这类发动机中，喷射燃料和氧化剂的混合，诸如环境压力下的空气或增压空气或空气(增压或未增压)与再循环废气的混合物，分两个阶段进入燃烧室。

首先，在燃料喷射时，位于燃料射流***的氧化剂沿该射流被携带。然后发生由于该夹带产生的紊流造成的小规模混合。

为了改进该燃料/氧化剂混合，在第二阶段使用称为涡流的氧化剂的涡流运动，这提供未混合燃料的大规模“搅拌”。该涡流可以看作氧化剂绕大致平行于燃烧室的轴线或与其合并的轴线的旋转运动。该涡流可借助于特定的氧化剂入口得到，诸如特定的进气管几何形状。

但在该构造中，应注意，尽管在气体喷雾中进行小规模混合是非常快的，但与涡流运动相关的大规模混合更慢地进行。

发动机的性能、其燃料消耗或诸如烟灰、一氧化碳或为燃烧烃的污染物排放取决于燃料与进入的氧化剂的快速混合的能力。

因此通常进行喷射***和涡流水平的优化以优化发动机性能。

一种选择在于2至3量级的由Ns表示的相对高的涡流数，该数量等于氧化剂的涡流运动与曲轴的转速比。

该选择的一个缺点在于，对于某些发动机运行点，尤其是当燃料喷射压力低时或当喷射大量燃料时，燃料射流会过度周向转向，因此造成各射流之间的相互作用或者甚至叠加。

该现象会显著增加烟灰和为燃烧烃排放，同时降低燃烧效率，且因此降低功率和消耗。

本发明旨借助于允许实现氧化剂(气态流体)与喷射流体的更好混合，同时使得能够使用具有至少两个流层夹角和轮廓允许燃烧室包括至少两个燃烧区的活塞的燃料燃烧***的方法来克服上述缺点。

发明内容

本发明因此涉及一种压燃直喷式内燃机，所述内燃机包括至少一个气缸、承载燃料喷射装置的气缸头、在该气缸中滑动的活塞、在一侧上由所述活塞的上表面界定的燃烧室，所述活塞包括突起，所述突起沿气缸头的方向延伸并布置在具有至少两个混合区的凹型碗状腔体的中心内，所述喷射装置包括以不同流层夹角将燃料喷射在至少两个燃料射流层内的至少一个喷射器，用于区域的具有喷射轴线C1的下流层和用于区域(Z1)的具有喷射轴线C2的上流层，

其特点在于，所述燃料喷射器包括彼此上下布置的至少两排喷射孔，且每排的孔的数量大于或等于-4.Ns+14且对于上排小于或等于-4.Ns+16或对于下排小于或等于-4.Ns+18，其中Ns是该发动机的涡流数。

最小压缩比是13.2的区域，且最大压缩比是16.5的区域。

涡流数可较佳地小于1.5且更佳地为1的量级。

用于燃料流层的燃料射流的孔具有相对于另一燃料流层的燃料射流的孔的角度偏移。

燃料射流层各具有不同的流层夹角。

本发明还涉及一种压燃直喷式内燃机的喷射方法，该压燃直喷式内燃机包括至少一个气缸、承载燃料喷射装置的气缸头、在该气缸中滑动的活塞、在一侧上由活塞的上表面界定的燃烧室，该活塞包括突起，突起沿气缸头的方向延伸并布置在凹型碗状腔体的中心内，所述方法包括以具有不同流层夹角的至少两个燃料喷射流层，具有喷射轴线C1的下流层和具有喷射轴线C2的上流层中喷射燃料，其特点在于，包括通过彼此上下布置的至少两排喷射孔喷射燃料，且每排的孔的数量大于或等于-4.Ns+14且对于下流层小于或等于-4.Ns+16或对于上流层小于或等于-4.Ns+18，其中Ns是该发动机的涡流数。

附图说明

在阅读下文参考附图以非限制性示例给出的描述之后，本发明的其它特征和优点将清楚，附图中：

图1示出根据本发明的内燃机，

图2是图1所示发动机的活塞碗状腔体轮廓的一半部分的放大局部视图。

图3是初始燃料喷射阶段碗状腔体的局部剖视图，

图3A和3B分别是沿图3中的线AA和BB的剖视图，

图4是初始燃料喷射阶段碗状腔体的另一局部剖视图，

图4A和4B分别是沿图4中的线AA和BB的剖视图，

图5是以初始燃料喷射阶段碗状腔体的局部剖视图示出的图3所示变体，

图5A是沿图5中的线AA的剖视图，

图6是初始燃料喷射阶段碗状腔体(图5所示变体)的另一局部剖视图，

图6A是沿图6中的线AA的剖视图，以及

图7是示出端口数量与对于两个流层中每个涡流数Ns的关系的图表。

具体实施方式

参考图1，范围较佳地在13.5至16.5之间的低压缩比的压燃直喷式内燃机包括至少一个气缸10、在上部分关闭气缸的气缸头12、由气缸头承载的燃料喷射装置14以及活塞16，活塞16沿轴线XX’在气缸中往复直线运动滑动。

燃料理解为诸如柴油、煤油的液体燃料或者具有允许包含该燃料的直接喷射***的压燃式发动机运行的物理化学特性的任何其它燃料。

该发动机还包括燃烧气体排放装置18和用于氧化剂的进气装置24，燃烧气体排放装置18具有至少一个排放管20，可以通过诸如废气阀22的任何方式来控制排放管20的打开，进气装置24具有至少一个进气管26，可以通过诸如进气阀28的任何方式来控制进气管26的打开。

进气装置设计成进入较佳地低于1.5的预定涡流比的氧化剂。进气装置因此可包括至少一个节流装置，且发动机可包括用于致动节流装置的至少一个控制装置，从而得到较佳地低于1.5的预定涡流比。这些进气装置还可包括用于进气管26的特定几何形状。

喷射装置包括较佳地沿活塞的轴线XX'布置的至少一个燃料喷射器30，燃料喷射器30的喷嘴32包括多个孔33，燃料通过这些孔沿发动机的燃烧室34方向喷射和投射。

来自这些喷射装置，投射的燃料形成至少两个喷射流层，这里是两个燃料喷射40和42的流层36和38，在所示的示例中，这两个流层具有与活塞16的轴线合并的总轴线，同时轴向重叠定位。

更精确地，更靠近活塞16的流层36此后在下面的描述中称为下流层，而更远离该活塞的流层38称为上流层。

如可在图1中看到的，这两个流层形成彼此不同的流层夹角A1和A2。流层夹角应理解为由源自喷射器的圆锥形成的顶角，喷射器的虚周壁穿过燃料喷射40或42的所有轴线C1或C2。

有利地，下流层的流层夹角A1较佳地范围在40°至105°之间，而上流层的流层夹角A2较佳地范围在155°至188°之间。

为了简化，在余下的描述中，角度a1相对应于A1/2，而角度a2相对应于A2/2(参见图2)。

较佳地，角A1与角A2之差大于或等于50°。这因此允许限制两个流层之间的燃料喷射交叠，且因此限制诸如烟灰的污染物的形成以及诸如喷射和由于涡流的大规模搅拌的过程期间流层之间的任何相互作用。

该喷射器构造还允许两个流层的孔彼此上下定位，即使它们通常较佳地布置成具有角度偏移，一遍确保射流之间没有相互作用，如申请人提交的法国专利申请第14/52,119号中更清楚描述的。

当然，喷射装置也可以不沿轴线XX’布置，但在该情形中，来自燃料喷射器的燃料射流层的总轴线至少基本上平行于该轴线XX’。

类似地，可以每个流层由不同的喷射器(单流层喷射器)来承载，该喷射器专用于燃烧室的不同区域。

燃烧室34由气缸头12的与活塞相对的内表面、气缸10的圆形内壁以及活塞16的上表面44来界定。

活塞的上表面包括凹型碗状腔体46，这里凹型碗状腔体的轴线与气缸的轴线合并，凹型碗状腔体的凹腔朝向气缸头并容纳突起48，突起48布置在碗状腔体的大致中心并朝向气缸头12升起，同时较佳地与来自喷射器30的燃料流层的轴线同轴。

当然，也可能碗状腔体的轴线与气缸的轴线不同轴，但主要的是布局，根据该布局，燃料射流层、突起的轴线以及碗状腔体的轴线较佳地合并。

另外，参考图2大致呈截头形状的突起48包括较佳地圆形顶部50，该顶部50在朝向活塞16外部对称远离轴线XX’移动的同时延伸大致线性倾斜表面52，该大致线性倾斜表面52通过倾斜侧面54向下延伸至碗状腔体的底部56。

当然，倾斜表面52可以是不存在的(零长度)且因此倾斜侧面54将突起的顶部连接至碗状腔体的底部。

在图2的示例中，该碗状腔体的底部是圆形的，具有半径R1的圆弧形式的凹圆形表面58，称为内部圆形表面并连接到倾斜侧面54的底部，并具有半径R2的另一圆弧形式的凹圆形表面60，称为外部圆形表面，在点M通过其一端连接到内部圆形表面的下端并在点N处通过其另一端连接到这里基本上竖直的侧壁62。

两个圆形表面58和60因此界定环形容积的下部，这里是基本上圆柱形部分64的环并具有中心B，其目的将在以下描述中描述。

侧壁62仍是在远离轴线XX’移动的同时而延伸凸圆形表面66，该凸圆形表面66成具有半径R3的圆弧形式，称为再进入部，引导至倾斜平面68，该倾斜平面68连接至凹拐点表面69，凹拐点表面69连接至大致平面表面。该平面表面由外凸表面72连续，该外凸表面72呈具有半径R5的圆弧形式，其通向平面表面74，该平面表面74向上延伸至气缸壁的附近。

由此，燃烧室包括两个不同区域Z1和Z2，其中发生它们包含的氧化剂(增压或者不增压的空气，或者空气和再循环燃烧气体的混合物)与来自喷射器的燃料的混合，以及由此形成燃料混合物的燃烧。

由突起48界定的区域Z1、在碗状腔体底部处的环面64、壁62以及凸圆形表面66形成与燃料喷射轴线C1的下流层36关联的燃烧室的下区域。由平面68界定的区域Z2、凹表面69、大致平面表面70、凸表面72、平面表面74、气缸和气缸头12的内周壁形成与燃料喷射轴线C2的上流层38关联的该室的上区域。

在此构造中，对于靠近顶部死点中心的活塞位置，该碗状腔体包括：

-碗状腔体底部外径FD，具有认为在轴线XX’与碗状腔体的最下部点M之间的半径，即在半径为R1与R2的表面之间相交处，

-碗状腔体开口直径BD，具有被认为在碗状腔体底部附近并相对应于轴线XX’与外凹表面60的最远点之间量取的距离的半径，

-颈部直径GD，具有相对应于轴线XX’与界定该碗状腔体的外部分的垂直壁62之间的距离，

-上喷射直径ID1，具有相对应于轴线XX’与拐点表面69在点P(点P在倾斜平面68与凹表面66之间)处的起始点之间的距离的半径，通过界定喷射器喷嘴的轴线上的喷射轴线C2的原点T2与点P之间的喷射38的长度L6，满足公式ID1/sin(a2)，

-碗状腔体的径向半部分Cb的展开长度，包括从突起顶部与轴线XX’交叉点至气缸壁的长度，

-在点M出的碗状腔体底部与突起的顶部之间的突起高度H，

-在点M处的碗状腔体底部与平面表面74之间的碗状腔体高度L，

-相对应于侧壁62的延伸的接合高度L3，该侧壁62的延伸被认为在外圆形表面60在点N处的端点与外圆形表面66的起点之间，

-被认为在点P与点M之间的高度L4，

-倾斜表面54相对于垂直线的倾斜角度a3，

-通过界定喷嘴的轴线上喷射轴线C1的原点T1与点F之间的喷射40长度L5，由撞击环面的下流层36燃料喷射的主轴线C1与撞击点F的切线形成的倾斜角a4。该长度L5满足公式ID2/sin(a1)，其中ID2相对应于具有相对应于轴线XX'与点F之间的距离的半径，

-被认为在外圆形表面60与侧壁62在点NMD处的切线的倾斜角a5，

-水平面相对于大致平面壁70的切线的倾斜角a6，

-水平面相对于倾斜平面68在相交点P处的倾斜角a7。

所有这些参数关于顶部死点中心附近的活塞16位置来考虑，其相对应于点M与喷射42的轴线C2的原点T2之间的距离D。

更精确地，距离D等于高度L4和高度C的和，高度C相对应于原点T2和点P之间的轴向高度。该高度相对应于公式ID1/tan(a2)。

由此，该碗状腔体的尺寸和角度参数满足以下条件中的至少一个：

-角度a4大于80°，其大小将喷射燃料的一半以上通入环空64的中心B与突起之间，且更具体地，在点M处的下部，且因此在环空内产生朝向圆柱形顶部的空气动力学向上运动，

-角度a5必须是正的且小于90°。较佳地，必须是30°至40°量级，从而将下流层36燃料喷射40朝向氧化剂容积S1引导，以使用该区域的氧化剂同时限制该燃料朝向上流层38向上流动，

-定位在下流层的燃料喷射40之间的氧化剂容积S1最小，仍优化腔室内氧化剂使用。

-突起48的顶部的位置尽可能靠近喷射器30的喷嘴32，从而限制喷射器下方不会有燃料喷射撞击的氧化剂的体积，其量同样使容积S1最小。由此，比率H/L大于40％且较佳地大于60％。

-角度a3大致等于或大于下流层的角度a1(-10°<a3-a1<10°)。由此，下流层喷射的总轴线与突起的斜面54相切。下流层36的燃料喷射40可因此通过完全在撞击活塞之前蒸发而与圆形表面58相交。

-两个流层之间的氧化剂体积S2不为零，因为各流层之间的相互作用不利于污染物。然而，体积S2需要最小化。因此，环面与再进入部66(半径R3的凸圆形表面)之间的连接长度L3必须使得L3/(2*R2的长度)<1或者(L3/R2的长度<2)，以确保上流层38与下流层36之间可用的氧化剂体积S2相对于由下流层的喷射产生的燃料体积是低的，

-布置在从再进入部66起始的活塞的上部分中的第二燃烧区用于上流层38的燃料喷射42，

-区域Z2的燃烧体积至少等于碗状腔体的总容积的十分之一。

-称为挤压区的该区域由倾斜平面68、凹表面69、平面表面70、凸表面72以及平面表面74形成，

-角度a6范围在10°和75°之间，其允许燃烧燃料喷射42从而在活塞上产生空气动力学运动并还允许在挤压区使用氧化剂。该空气动力学允许在活塞上更好的燃料/氧化剂混合，尤其在膨胀时，由此促进燃烧气体的氧化，

-为了促进喷射42在挤压区的分布，在再进入部66与表面70之间设置引导表面68。该引导表面可以在再进入部的连接处倒圆角或者是大致平面。该引导表面的目的是集中燃料喷射42并将燃料喷射朝向凸表面72引导。由此，该引导表面在相交点P处具有角度a7，其与角度a2之间的差小于45°，

-弯曲表面69的位置使得距离L5和L5大约为相同量级(0.5<L5/L6<2)。因此，有利地，燃料喷射会分别在环空和弯曲区域同时撞击活塞。

-直径ID1必须使得ID1/GD>1且ID1<(GD+(Cb-GD)*2/3)。这允许燃料喷射42优化活塞上方的空气动力学。

此外，

·比率BD/L小于6，较佳地小于4，

·比率R2/R1小于1，较佳地小于0.6，

·比率FD/BD小于1，

·比率Cb/BD小于2，从而维持燃料的完全蒸发并防止气缸壁润湿，

·为了环面的空气动力学和燃料喷射的向上流动，比率GD/BD范围在0.7与1之间，

·比率H/L大于40％，较佳地大于60％，从而最小化喷射器喷嘴与突起之间的氧化剂体积，

·比值L5/L6的范围同时对于两个流层的影响在0.5至2之间。

·A1范围在40°与130°之间，其中a1＝A1/2，

·A2范围在130°与180°之间，其中a2＝A2/2，

·a3大致等于a1，

·a4大于80°，

·a5范围在0°和90°之间，较佳地大致在30°和40°之间，

·a6范围在15°和75°之间，

·a7-a2小于45°，

·比率ID1/GD大于1，

·ID1小于(GD+(Cb-GD)*2/3)。

由此，通过该碗状腔体的参数，下流层36燃料喷射直接目标是环面64且它们不直接撞击再进入部66。

因此，下燃料/氧化剂混合物的燃烧基本上发生在环空容积中，而上燃料/氧化剂混合物的燃烧基本上发生在挤压区中并在活塞上方。

此外，限制上流层射流与下流层射流的相互作用，这允许在满足高负载下机械强度限制的同时允许燃料/氧化剂混合物均质化。

我们现在结合示出进入燃烧室34的燃料喷射的示例的图1来考虑图3。

如已经提到的，喷射器30在其喷嘴32的区域内承载有燃料射流从其径向延伸的喷射孔33(见图1)。这些孔由大致彼此平行布置的至少两个系列的径向燃料喷射孔33a和33b组成。这些孔周向定位在喷嘴上且各系列彼此上下布置。各系列中的一个系列包括孔33a，通过形成用于混合区Z1的具有轴线C1的下流流层36来通过孔33a喷射燃料。另一系列包括孔33b，用于喷射形成用于混合区Z2的具有轴线C2的上射流层38的燃料。

在该构造中，沿从喷射器开始的径向方向并远离喷射器朝向燃烧室的壁发生燃料射流的径向喷射，其对应于轴线C1和C2。

当然，不偏离本发明的范围，孔33a和33b的直径可以不同。例如，孔33a的直径可大于孔33b的直径。由于喷射压力在喷射器喷嘴的区域内相等，这导致具有不同流率的两个燃料射流层。

两个燃烧区Z1和Z2独立运行的情况还允许两个流层的孔的数量独立进行选择。

已知区域Z1内的涡流比Ns总是大于区域Z2内的涡流比Ns，更大数量的孔可显著地用于上流层38，因为单流层的射流-射流相互作用由于气态流体的涡流流动而较低。

因此，一个目的是增加各流层的孔的数量N，从而促进混合和燃烧率。

对于下流层，提出将区域Z1内的涡流比Ns与该流层的射流的孔的数量Ninf相互关联，使得-4.Ns+14≤Ninf≤-4.Ns+16。

关于上流层38，相关性取决于用于该流层的燃料喷射的孔的数量，-4.Ns+14≤Nsup≤-4.Ns+18。

考虑到区域Z1内的涡流比Ns总是大于区域Z2内的涡流比，更大数量的孔可显著地用于上流层，因为单流层的射流-射流相互作用由于气态流体的涡流流动而较低。

此外，两个燃烧区Z1和Z2独立运行的情况还允许两个流层的射流孔的数量独立进行选择。

燃料和氧化剂的混合然后主要通过氧化剂被燃料射流夹带来实现，与涡流运动相关的贡献保持较低且仅用于在活塞膨胀室用大规模搅拌完成混合过程。

另外参照以非限制实例的方式示出喷射器的图3，喷射器包括24各喷射孔，12各孔33a和12各孔33b，流层36的射流40周向均匀分布，同时相对于其轴线C1各分开大致等于30°的角α，且流层38的射流42也周向均匀分别，同时相对于其轴线C2各分开大致等于30°的角β。

此外，下流层的孔33a和上流层的孔33b具有角度偏移，由b2指示，其基本上等于同一流层的两个射流之间的半角。

该角度偏移具有降低来自下流层的燃料离开碗状腔体底部以在最终喷射阶段流向区域Z1的上部时两个流层之间相互作用的风险。

该喷射***的一个特定特征是其使用大量的端口，不一定对于每个流层相同，具有理想地低于1.5的低涡流数量，从而实现燃料和气态流体尽可能快的混合，主要是在喷射过程期间。

燃料和氧化剂的混合然后主要通过气态氧化剂被燃料射流夹带来实现，与涡流运动相关的贡献保持较低且仅用于在活塞膨胀室通过大规模搅拌完成混合过程。

因此，在燃料喷射期间，氧化剂以搅拌运动S和较佳地低于1.5的涡流比进入燃烧室34。

借助于非限制实例，有在两个流层之间等距分布的24个燃料射流(用于下流层的12个射流和用于上流层的12个射流)且角度b2为15°。

下流层的燃料射流40被送向区域Z1中碗状腔体46的底部(图3A-沿图3的线AA的剖视图)，而上流层的射流42朝向区域Z2内碗状腔体的顶部定向(图3B-沿图3的线BB的剖视图)。

在最终喷射阶段期间，可以观察到，具有理想地数量级为1的适当涡流数Ns的情况下，两个流层的燃料射流不交叠(图4)，且燃烧用掉了区域Z1(图4A沿图4的线AA的剖视图)和区域Z2(图4B-沿图4的线BB的剖视图)内存在的氧化剂。

图5、5A、6和6A的变体与图3和4的不同在于两个流层的孔33a和33b彼此上下定位(图5，零偏移b2)。

在该构造中，下流层的燃料射流40被送向区域Z1中碗状腔体46的底部，而上流层的射流42朝向区域Z2内碗状腔体的顶部定向而没有射流交叠(图5A-沿图5的线BB的剖视图)。

类似地，在最终喷射阶段期间，可以观察到，具有理想地数量级为1的适当涡流数Ns的情况下，两个流层的燃料射流不交叠(图5)，且燃料用掉了区域Z1和区域Z2(图6A-沿图6的线AA的剖视图)内存在的几乎所有氧化剂。

因此，使用具有大量端口的喷射***有利于喷射燃料与氧化剂之间通过射流的机械夹带的快速混合。但是，端口的数量需要在每个区域(Z1和Z2)内适应涡流数量Ns(经由所提供的两个选择，参见图7)和活塞的形状(相关的流层夹角)。

该快速混合机构允许更高的均质化，因此限制燃烧期间诸如高富燃料区域的烟灰或贫燃料区域内NOx的污染物的产生。不产生污染物允许燃烧效率增加且因此该类发动机的特定消耗降低。

Claims (7)

1.一种压燃直喷式内燃机，所述内燃机包括至少一个气缸(10)、承载燃料喷射装置(14)的气缸头(12)、在该气缸中滑动的活塞(16)、在一侧上由所述活塞的上表面(44)界定的燃烧室(34)，所述活塞包括突起(48)，所述突起(48)沿气缸头的方向延伸并布置在具有至少两个混合区(Z1，Z2)的凹型碗状腔体(46)的中心内，所述喷射装置包括至少一个喷射器(30)，所述喷射器(30)以不同流层夹角(A1、A2)将燃料喷射在至少两个燃料射流层(36，38)内，用于区域(Z1)的具有喷射轴线C1的下流层(36)且用于区域(Z2)的具有喷射轴线C2的上流层(38)，其特征在于，所述喷射器包括彼此上下布置的至少两排喷射孔(33a,33b)，且每排的孔的数量(Ninf,Nsup)大于或等于-4*Ns+14且对于下排小于或等于-4*Ns+16或对于上排小于或等于-4*Ns+18，其中Ns是该内燃机的涡流比。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，最小压缩比是13.2的区域，且最大压缩比是16.5的区域。

3.如权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，涡流比(Ns)小于1.5。

4.如权利要求3所述的内燃机，其特征在于，涡流比(Ns)为1的量级。

5.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，燃料流层(36)的燃料射流(40)的孔(33a)具有相对于用于另一燃料流层(38)的燃料射流(42)的孔(33b)的角度偏移(b2)。

6.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，燃料射流层(36,38)各具有不同的流层夹角(A1,A2)。

7.一种压燃直喷式内燃机的喷射方法，所述内燃机包括至少一个气缸(10)、承载燃料喷射装置(14)的气缸头(12)、在该气缸中滑动的活塞(16)、在一侧上由活塞的上表面(44)界定的燃烧室(34)，所述活塞包括突起(48)，突起(48)沿气缸头的方向延伸并布置在凹型碗状腔体(46)的中心内，所述方法包括以不同流层夹角(A1、A2)的至少两个燃料射流层，喷射轴线C1的下流层(36)和喷射轴线C2的上流层(38)喷射燃料，其特征在于，包括通过彼此上下布置的至少两排喷射孔(33a,33b)喷射燃料，且每排的孔的数量(Ninf,Nsup)大于或等于-4*Ns+14且对于下排小于或等于-4*Ns+16或对于上排小于或等于-4*Ns+18，其中Ns是该内燃机的涡流比。

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