本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)。更具體地，本發(fā)明是參考?xì)浠鸹c火內(nèi)燃機(jī)開發(fā)的，具有源自壓燃式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前大規(guī)模減少二氧化碳排放到大氣中的趨勢在各個層面上影響了汽車行業(yè)的生產(chǎn)鏈，并且要求每個階段實施先前沒有設(shè)想到的解決方案，以便遵守國家和歐洲層面日益嚴(yán)格的法規(guī)。

2、期望co2排放減少直至完全消除要求例如實施不涉及燃燒的汽車系統(tǒng)(例如電動車輛)或者采用無碳燃料(比如氫氣)的汽車系統(tǒng)。

3、在氫氣燃燒的主要特征中，可能提及的是非常高的抗爆震性和比在碳基燃料的情況下高得多的火焰前緣的速度。

4、此類特征導(dǎo)致燃燒期間的高壓力峰值，并且因此要求一種具有適于承受由此產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)。

5、在這方面，參考圖1，具有源自柴油發(fā)動機(jī)或一般來說源自壓燃式發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)的氫燃料發(fā)動機(jī)的實施是特別有利的，因為此類發(fā)動機(jī)通常被定尺寸成使得可以承受比等同的火花點火發(fā)動機(jī)更高的機(jī)械應(yīng)力，因此使得能夠最大限度地提高氫氣燃燒期間的熱力學(xué)效率。圖1中的附圖標(biāo)記e總體表示現(xiàn)有技術(shù)的壓燃式內(nèi)燃機(jī)；該圖示出了進(jìn)氣導(dǎo)管4(切向進(jìn)氣，所謂的“渦流端口”)、6(所謂的“填充端口”，以螺旋流引進(jìn)空氣)和氣缸2的內(nèi)部容積的平面圖。

6、然而，此類選擇并非沒有技術(shù)問題。舉例來說，主要的技術(shù)問題涉及燃燒室內(nèi)的裝料流場。眾所周知，柴油壓燃式發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)管被配置成生成空氣圍繞氣缸軸線的旋轉(zhuǎn)運動(所謂的“渦流運動”)，其雖然在采用的燃料是柴油時在混合和燃燒方面保證了非常好的效果，但是在氫氣燃燒的情況下，其效果低下，甚至是適得其反的，并且可能甚至導(dǎo)致啞火事件。

7、該問題與氫氣的特性密切相關(guān)：氫氣是一種極其輕的氣體，特別是比存在于燃燒空氣中的氮氣和氧氣更輕。

8、在燃燒室中引起的渦流運動必然也被賦予給噴射到燃燒室中的氫氣，導(dǎo)致包含氫氣、氧氣和氮氣的裝料的旋轉(zhuǎn)。因此，由于后兩種氣體的質(zhì)量比氫氣更重，所以后兩種氣體借助于離心效應(yīng)朝向燃燒室的外圍投射(和集中)，而氫氣沒有受到同樣的投射并且基本上保持在噴射點周圍。由于離心分離，這對有效混合燃燒空氣和氫氣構(gòu)成障礙，并且阻礙了混合物點燃(或者至少阻止了其完全燃燒)。

9、另一個問題涉及壓燃式發(fā)動機(jī)的總體構(gòu)造；面向氣缸的氣缸蓋表面通常是平面狀的或接近平面狀，并且通常使得閥的軸線大致垂直于氣缸蓋的邊緣(或者，類似地，平行于氣缸的縱向軸線)；因此，閥之間包含的角度接近零。這對于柴油噴射器i的(中心/同軸)安裝來說通常不是問題，但是對于將火花塞與氫氣噴射器一起安裝來說就成了問題：如果火花塞位于中心，則可能覆蓋燃燒室的幾乎肯定有氫氣存在的容積區(qū)域，因為離心力對氫氣不是特別有效的。

10、由于此類安裝困難，基于壓燃式發(fā)動機(jī)的氫燃料發(fā)動機(jī)的解決方案是已知的，設(shè)想將火花塞安裝在相對于氣缸軸線的偏心位置，該位置通常與最初設(shè)想的用于安裝壓燃式發(fā)動機(jī)的電熱塞gp的位置重合，其構(gòu)造被借鑒。這不可避免地導(dǎo)致一個折衷的解決方案：火花塞位于一個區(qū)域，在該區(qū)域中，不考慮可能的氫氣缺乏，由于渦流運動導(dǎo)致的裝料速度太高以至于在任何情況下都阻礙混合物的最佳點火。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決前面概述的技術(shù)問題。具體地，本發(fā)明的目的是提供一種氫火花點火內(nèi)燃機(jī)，該氫火花點火內(nèi)燃機(jī)從壓燃式內(nèi)燃機(jī)借鑒了其構(gòu)造，但該氫火花點火內(nèi)燃機(jī)不存在前述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的借助于具有在所附權(quán)利要求中闡述的特征的內(nèi)燃機(jī)來實現(xiàn)，權(quán)利要求形成了本文提供的與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)公開的組成部分。

技術(shù)特征：

1.一種氫火花點火內(nèi)燃機(jī)(1)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其中，所述火花塞與所述氣缸(2)的所述縱向軸線(z2)同軸布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其中，所述火花塞(14)相對于所述氣缸的縱向軸線偏心布置，偏心度等于或小于10mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)(1)，其中，所述噴射器(16)包括被配置成將氫氣輸送到所述氣缸(2)的末端端部(16t)，并且所述火花塞(14)包括包含被配置成用于點燃所述氣缸中的空氣和氫氣的混合物的火花間隙的末端端部(14t)，其中，所述噴射器和所述火花塞的末端端部(16t，14t)面向所述活塞(p)的碗形凹部(20)內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述噴射器(16)的縱向軸線(a16)相對于所述氣缸(2)的縱向軸線(z2)是偏斜的。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，當(dāng)所述活塞(p)處于上止點時，所述噴射器(16)的縱向軸線(a16)在所述氣缸(2)的縱向軸線上的投影在所述碗形凹部(20)的底部下方的點(p16)處與所述氣缸(2)的縱向軸線(z2)相交。

7.一種用于在根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的內(nèi)燃機(jī)中燃燒氫氣和空氣的方法，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述將氫氣引入到所述氣缸(2)中是在燃燒上止點之前在110度曲柄角度度數(shù)和330度曲柄角度度數(shù)之間的曲柄角度度數(shù)范圍內(nèi)執(zhí)行的。

技術(shù)總結(jié)
本文描述的是一種基于現(xiàn)有技術(shù)的壓燃式柴油內(nèi)燃機(jī)(E)的構(gòu)造的氫火花點火內(nèi)燃機(jī)(1)。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)(1)包括至少一個氣缸(2)和每個氣缸的兩個進(jìn)氣導(dǎo)管(4，6)，它們適于生成渦流運動，并且借助于例如將點火火花塞(14)布置在中心位置以及將噴射器(16)布置在側(cè)向位置來實現(xiàn)氫氣的有效混合和燃燒，該噴射器具有相對于正交于氣缸(2)的縱向軸線(Z2)的平面傾斜等于或大于40度角度α)的軸線(A16)。

技術(shù)研發(fā)人員：喬瓦尼·馬約拉納,埃托雷·穆蘇,克萊芒·迪芒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：斯泰蘭蒂斯歐洲有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2