用于直噴式自動點火發(fā)動機的汽缸蓋的制作方法
【專利說明】用于直噴式自動點火發(fā)動機的汽缸蓋
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年10月8日提交的德國專利申請?zhí)?02014220343.0的優(yōu)先權(quán)，為了全部目的通過引用將該申請的全部內(nèi)容結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于直噴式自動點火發(fā)動機的汽缸蓋，具體而言用于機動車輛。
【背景技術(shù)】
[0004]在自動點火發(fā)動機(也被稱為壓燃式發(fā)動機)中提供電熱塞(glow plug)以便在冷啟動的過程中幫助加熱發(fā)動機。在過去，已經(jīng)在預(yù)燃室(pre-chamber)中提供電熱塞以促進(jìn)進(jìn)入燃燒室之前的燃料空氣混合物的加熱。發(fā)動機已被設(shè)計為在預(yù)燃室中移動電熱塞以影響在預(yù)燃室中的氣流。然而，與直噴式汽缸設(shè)計相比，預(yù)燃室發(fā)動機設(shè)計減少了燃燒效率。此外，發(fā)明者也已經(jīng)認(rèn)識到基于變化的發(fā)動機工況來改變自動點火發(fā)動機中的燃燒室的尺寸的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一種方法中，提供了一種自動點火發(fā)動機系統(tǒng)。該自動點火發(fā)動機系統(tǒng)包括:汽缸，該汽缸具有聯(lián)接到其上的進(jìn)氣門和排氣門；在汽缸蓋中的開口，該開口限定該汽缸的邊界的一部分；電熱塞加熱元件，該電熱塞加熱元件穿過該開口延伸到該汽缸中；插入件，該插入件至少部分地圍繞電熱塞加熱元件并且被聯(lián)接到其上；以及調(diào)整機構(gòu)，該調(diào)整機構(gòu)被配置為改變該電熱塞加熱元件和該插入件在該汽缸中的位置。
[0006]以此方式，能夠顯著改變該燃燒室的容積，同時還改變該電熱塞伸出到該燃燒室中的程度。其結(jié)果為，通過增加燃燒加熱能夠改善冷啟動的運行。另外，還能夠改變發(fā)動機排量以提供所希望的發(fā)動機輸出，從而改善燃料經(jīng)濟性。具體而言，例如在冷啟動過程中，該插入件能夠被致動以減小汽缸排量。然而，在另一些示例中，該插入件能夠獨立于發(fā)動機溫度移動。以此方式，冷啟動汽缸加溫和可變發(fā)動機排量二者能夠由單一裝置實現(xiàn)，從而提供了電熱塞單元的雙重用途的益處。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了自動點火發(fā)動機截面的一部分，其中能看到其燃燒室；
[0008]圖2示出了來自圖1的呈相同形式的圖示的自動點火發(fā)動機，但其部件之一在改變位置中；
[0009]圖3示出了來自圖1和圖2的自動點火發(fā)動機的部件的細(xì)節(jié)；
[0010]圖4示出了來自圖3與移位結(jié)構(gòu)相結(jié)合的細(xì)節(jié)；并且
[0011]圖5示出了用于運行發(fā)動機系統(tǒng)的方法。
[0012]圖1至圖5示出了具有各種部件的相對定位的示例構(gòu)型。至少在一個示例中，如果這類元件示出為彼此直接接觸、或直接聯(lián)接，則這類元件可以對應(yīng)地被稱為直接接觸或直接聯(lián)接。類似地，至少在一個示例中，被示出為彼此連續(xù)或鄰近的元件可以對應(yīng)地是互相連續(xù)或鄰近的。作為一個示例，互相以共享面接觸設(shè)置的部件可以被稱為共享面接觸。作為另一個示例，在至少一個示例中，僅以其間的間距相互隔開放置而其間沒有其他部件的元件可以照此稱謂。
【具體實施方式】
[0013]內(nèi)燃發(fā)動機被分為施加點火發(fā)動機(奧托循環(huán)發(fā)動機)和自動點火發(fā)動機(柴油發(fā)動機)ο與施加點火發(fā)動機相反，自動點火發(fā)動機不需要額外的點火源，諸如例如火花塞，以便點燃燃料空氣混合物用于燃燒。這是由于高壓縮壓力在自動點火發(fā)動機中占主導(dǎo)。這導(dǎo)致在燃燒室之內(nèi)的溫度足夠高以點燃在燃料噴射的期間產(chǎn)生的可燃混合物。所述自動點火因此形成了柴油發(fā)動機的運行的基礎(chǔ)，然而這類自動點火在火花點火式發(fā)動機的情況中是不希望的，被稱為爆震。
[0014]進(jìn)而自動點火發(fā)動機能夠被分為那些具有間接噴射和那些具有直接噴射的類型。前者也被稱為預(yù)燃室發(fā)動機，因為其具有兩部分燃燒室。后者包括主燃燒室和被分配至汽缸蓋的附加的輔助燃燒室(例如預(yù)燃室)。相比之下，在這種情況中，同樣，主燃燒室位于活塞與汽缸蓋之間。燃燒過程本身在預(yù)燃室內(nèi)開始，燃料被噴射到預(yù)燃室中并且起初僅部分地燃燒。因此被點燃的混合物隨后被迫使進(jìn)入主燃燒室中，在主燃燒室內(nèi)發(fā)生“柔性”剩余燃燒。具有定位在主燃燒室上游的渦流室的柴油發(fā)動機額外地產(chǎn)生燃燒空氣的漩渦，其在壓縮過程中被迫進(jìn)入渦流室中，隨后燃料被噴射到所述旋流燃燒空氣中。其結(jié)果為，這類柴油發(fā)動機展現(xiàn)“更硬性”運行。
[0015]內(nèi)燃發(fā)動機的壓縮比能夠主要以其結(jié)構(gòu)設(shè)計的方式，并且因此以發(fā)動機自身的構(gòu)造的方式被固定地設(shè)置。在這種情況中，壓縮比的一定量的變化能夠是高度有利的，尤其在柴油發(fā)動機的情況中。因此，能夠利用這樣的可變壓縮比例如以便改善燃燒過程并且因此減少排氣排放。這可以例如通過在冷啟動階段期間設(shè)定高壓縮比來實現(xiàn)，然而壓縮比的相應(yīng)減小在存在熱發(fā)動機狀況時也可以是有利的。
[0016]JPS 63 243461披露了一種以渦流室噴射來運行的柴油發(fā)動機。除了至少一個渦流室之外，該柴油發(fā)動機具有至少一個關(guān)聯(lián)的主燃燒室。借助被安排在汽缸體的汽缸之內(nèi)的活塞的沖程運動通常產(chǎn)生了所希望的壓縮。主燃燒室由汽缸的內(nèi)表面、并且由活塞的頂偵叭并且由安排在汽缸體上的汽缸蓋的下側(cè)區(qū)域限定。柴油燃料借助噴射噴嘴被噴射到汽缸蓋的渦流室中。具體而言，為了允許柴油發(fā)動機的冷啟動，還提供了至少部分地伸入渦流室中的電熱塞。渦流室以流體傳導(dǎo)的方式經(jīng)由流動管道被連接到主燃燒室。為了改善在渦流室中的壓縮比并且減少由于電熱塞至少部分地伸入渦流室中而引起的渦流的紊流，提出了所述小電熱塞加熱元件被安排在渦流室之內(nèi)以便可以移動。
[0017]此外，US 4，240，392已經(jīng)披露了用于壓縮類型內(nèi)燃發(fā)動機的電熱塞的設(shè)計，該壓縮類型內(nèi)燃發(fā)動機以柴油燃料運行并且同樣地具有渦流室。為此目的，電熱塞包括被提供用于發(fā)動機汽缸體中的結(jié)構(gòu)的外套。在外套內(nèi)安排了可以相對于所述外套移位并且被聯(lián)接到位移裝置的部件。該部件在末端側(cè)處具有帶有電動加熱裝置的加熱蓋，該電動加熱裝置能夠穿過外套的開口端而被引入渦流室中。該部件在兩個末端位置之間的位移旨在確保加熱蓋以足夠的程度伸入渦流室中，尤其在冷啟動期間。相比之下，所述加熱蓋在不被使用時應(yīng)該縮回至最大可能程度，以便不會不必要地妨礙渦流室中柴油燃料的渦流。
[0018]GB 2 217 386 A和US 4，397，273各自披露了用于柴油發(fā)動機的電熱塞結(jié)構(gòu)。所述電熱塞結(jié)構(gòu)包括預(yù)燃室，該預(yù)燃室位于柴油發(fā)動機的主燃燒室之外并且具有面朝主燃燒室的開口并且將后者連接到預(yù)燃室上。在預(yù)燃室之內(nèi)安排了電熱塞加熱元件，該電熱塞加熱元件能夠借助位移裝置沿其縱向方向移位。以此方式，電熱塞加熱元件能夠在兩個位置之間向后和向前移動。位移裝置通過在其運行期間由柴油發(fā)動機提供的油壓來運行。
[0019]此外，DE 41 17 729 Cl和JPS 52 44346 A披露了在預(yù)燃室中具有電熱塞加熱元件的電熱塞結(jié)構(gòu)，該電熱塞允許沿其縱向方向的位移。在這種情況中，DE 41 17 729 Cl被具體地定向為在具有預(yù)燃室的內(nèi)燃發(fā)動機中使用，電熱塞加熱元件隨后能夠伸入其中。相比之下，JPS 52 44346提出與內(nèi)燃發(fā)動機的主燃燒室直接結(jié)合的電熱塞結(jié)構(gòu)的使用。
[0020]由于燃燒室在預(yù)燃室發(fā)動機的情況中被分為兩部分，相對于沒有這類燃燒室的柴油發(fā)動機而言，在這種情況中通常形成了對熱量流動的更大的有效表面區(qū)域，這尤其在柴油發(fā)動機的冷啟動階段中具有不利影響。
[0021]本說明書因此不針對所述類型的預(yù)燃室發(fā)動機而針對直噴式發(fā)動機，也就是說對應(yīng)地針對非預(yù)燃室柴油發(fā)動機。在下文中，這些將被稱為“柴油發(fā)動機”或“直噴式柴油發(fā)動機”。
[0022]先前對柴油發(fā)動機中的壓縮比的變化的嘗試在一些情況下是復(fù)雜的并且由于其復(fù)雜性而在經(jīng)濟上無法實現(xiàn)。此外，已知的嘗試在一些情況下被證明是不穩(wěn)健的。另外，壓縮比由先前的電熱塞加熱元件的位移僅能夠改變至微不足道的程度。
[0023]根據(jù)先前的設(shè)計，具有可變壓縮比的柴油發(fā)動機因此依然具有改進(jìn)的空間。針對這種背景，本說明書的目的是進(jìn)一步發(fā)展直噴式柴油發(fā)動機，也就是說發(fā)展其汽缸蓋，以便可能實現(xiàn)持久的并且尤其是經(jīng)濟上改善的系統(tǒng)，從而使所希望的壓縮比的變化成為可能。
[0024]在此描述了具有使直接噴射、可變位移、和可變電熱塞長度成為可能的各種特征的汽缸蓋和發(fā)動機系統(tǒng)。
[0025]應(yīng)指出的是，在以下描述中單獨指定的特征可以以任何希望的技術(shù)意義的方式彼此結(jié)合，并且因此披露了汽缸蓋和發(fā)動機系統(tǒng)的進(jìn)一步的改進(jìn)。
[0026]因此在下文中將介紹用于直噴式柴油發(fā)動機的汽缸蓋，該直噴式柴油發(fā)動機尤其適用于在機動車輛