用于气体燃料的内燃机的制作方法

本发明涉及一种用于气体燃料的内燃机。此外，本发明涉及一种车辆。本发明可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然本发明将针对卡车进行描述，但是本发明不限于该特定车辆，而是也可以用于其它交通工具，诸如作业机器和海船，诸如船艇。此外，本发明可用于固定应用，诸如发电机等。

背景技术：

1、近年来人们对开发用于气体燃料的内燃机产生了兴趣。仅作为示例，气体燃料可以包含氢气或由氢气组成。为了实现气体燃料的适当燃烧，通常期望气体燃料在燃烧室中适当混合。对于气体燃料，这可能是具有挑战性的，这是因为与液体燃料(诸如柴油)相比，气体燃料通常与较低的密度以及因此较低的喷射动量相关联。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种内燃机，该内燃机允许气体燃料的适当燃烧。

2、根据本发明的第一方面，该目的通过根据本发明的内燃机实现。

3、因此，本发明的第一方面涉及一种用于气体燃料的内燃机。内燃机包括汽缸和活塞，该活塞用于在汽缸中沿往复轴线做往复运动，由此燃烧室至少部分地由汽缸和活塞界定。活塞包括活塞顶，该活塞顶面向燃烧室。活塞顶在平行于往复轴线的方向上的且投影到横向于往复轴线延伸的活塞顶平面上的活塞顶投影具有活塞顶中心点。

4、活塞包括活塞碗表面和活塞边沿部分，其中该活塞碗表面限定活塞碗。活塞边沿部分包围活塞碗表面，并且活塞碗开口是活塞边沿部分和活塞碗表面之间的相交部分。活塞碗开口的开口重心在活塞顶平面内。开口重心偏离活塞顶中心点。第一分离平面沿第一方向以及沿平行于往复轴线的方向延伸，并且与活塞顶中心点以及开口重心相交。第二分离平面沿横向于第一方向的第二方向以及沿平行于往复轴线的方向延伸，并且与开口重心相交。

5、活塞碗表面具有两个半部：近侧活塞碗表面半部和远侧活塞碗表面半部，这些活塞碗表面半部由第二分离平面分离，其中近侧活塞碗表面半部与活塞顶中心点位于第二分离平面的同一侧。内燃机还包括火花塞，该火花塞适于在燃烧室中产生火花。内燃机还包括燃料喷射器，该燃料喷射器用于将气体燃料喷射到燃烧室中，使得在内燃机运行期间，从燃料喷射器排出的大部分燃料被引向并撞击近侧活塞碗表面半部或远侧活塞碗表面半部。

6、根据上文的内燃机意味着气态燃料可以被喷射从而撞击远侧活塞碗表面半部，并且使得燃料随后可以被反撞向近侧活塞碗表面半部，或者替代地，气体燃料可以被喷射从而撞击近侧活塞碗表面半部，使得燃料随后可以被反撞向远侧活塞碗表面半部，由此获得燃料的滚流运动。这样的滚流运动进而意味着燃料与例如空气和/或氧气的适当混合，以便确保适当的燃烧。

7、可选地，在第一方向上从开口重心到火花塞的开口重心到火花塞距离小于在第一方向上从活塞顶中心点到火花塞之间的活塞顶中心点到火花塞距离。

8、可选地，活塞顶投影的外周具有一周长测量值。开口重心到火花塞距离小于所述周长测量值的至少10％，优选小于所述周长测量值的5％，更优选小于所述周长测量值的1％。

9、可选地，火花塞投影位于第二分离平面或远侧活塞碗表面半部中，火花塞投影是火花塞在平行于往复轴线的方向上的且投影到活塞顶平面上的投影。

10、可选地，大部分燃料是指从燃料喷射器排出的燃料的至少60％，优选至少70％，更优选至少80％。如上所述，从燃料喷射器排出的大部分燃料被引向并撞击远侧活塞碗表面半部。因此，但可选地，从燃料喷射器排出的燃料的至少60％、优选至少70％、更优选至少80％被引向并撞击远侧活塞碗表面半部。

11、可选地，燃料喷射器适于以等于或超过800m/s、优选等于或超过1200m/s、更优选等于或超过1600m/s的平均燃料喷射器出口速度排出气体燃料。燃料喷射器出口速度等于或高于上述任一个极限意味着气体燃料的适当喷射。

12、可选地，燃料喷射器适于在等于或低于500巴、优选等于或低于300巴、更优选等于或低于100巴的排出压力下排出气体燃料。与液体燃料的喷射不同，气体燃料可以在相对低的压力下喷射，例如等于或低于上述任一个极限。

13、可选地，活塞边沿部分在与活塞顶平面平行的边沿部分平面中延伸。活塞碗表面位于活塞边沿部分平面的与燃烧室相反的一侧。因此，活塞边沿部分可以是平坦的，并且活塞碗可以被视为活塞顶中的腔体。

14、可选地，用于将气体燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器使得，在内燃机运行期间，从燃料喷射器排出的大部分燃料被引向并撞击远侧活塞碗表面半部。

15、可选地，远侧活塞碗表面半部包括远侧活塞碗侧壁，而近侧活塞碗表面半部包括近侧活塞碗侧壁。远侧活塞碗侧壁的至少部分和近侧活塞碗侧的壁的至少部分经由活塞碗底部彼此连接。活塞碗底部意味着燃料从远侧活塞碗表面半部到近侧活塞碗表面半部的适当传递。

16、可选地，活塞碗表面的活塞碗深度是从活塞碗开口到活塞碗表面的最大距离，如沿往复轴线所见。近侧活塞碗侧壁的上部从活塞边沿部分延伸并且沿进入到活塞碗中的方向延伸，如沿往复轴线所见，在活塞碗深度的0至50％范围内，优选在活塞碗深度的0至30％范围内，更优选在活塞碗深度的0至20％范围内延伸。近侧活塞碗侧壁的上部包括开口突起部，该开口突起部在朝向由第一分离平面和第二分离平面相交而形成的相交线的方向上延伸。

17、根据上文的开口突起部意味着可以在近侧活塞碗侧壁处获得局部湍流。这样的局部湍流进而意味着燃料与例如空气的适当混合。

18、可选地，活塞顶投影的外周具有一周长测量值。开口突起部的开口突起部宽度是从活塞碗表面的与开口突起部相邻的部分到开口突起部的最靠近相交线的部分的量度。突起部宽度在周长测量值的0.01％至1％范围内。在上述范围内的突起部宽度意味着湍流产生的适当大的可能性。

19、可选地，开口突起部的开口突起部高度在往复轴线上。开口突起部高度在开口突起部宽度的20％至200％，优选50％至150％的范围内。同样，在上述任一个范围内的高度意味着湍流产生的适当大的可能性。

20、可选地，开口突起部具有围绕相交线的开口突起部角延伸部。开口突起部角延伸部在100°至240°范围内，优选在160°至200°范围内。在上述任一个范围内的开口突起部角延伸部意味着从远侧活塞碗侧壁向近侧活塞碗侧壁输送的至少大部分燃料可以接触开口突起部，从而获得湍流。

21、可选地，用于将气体燃料喷射到燃烧室中的燃料喷射器使得，在内燃机运行期间，从燃料喷射器排出的大部分燃料被引向并撞击近侧活塞碗表面半部。

22、可选地，远侧活塞碗表面半部包括远侧活塞碗侧壁，而近侧活塞碗表面半部包括近侧活塞碗侧壁。远侧活塞碗侧壁的至少部分和近侧活塞碗侧壁的至少部分经由活塞碗底部彼此连接。

23、可选地，燃料喷射器包括第一开口和第二开口。第一开口适于沿第一开口方向排出气体燃料，而第二开口适于沿第二开口方向排出气体燃料，第一开口方向与第二开口方向形成的角度在10°至80°的范围内，优选在15°至60°的范围内，更优选在20°至40°的范围内。

24、可选地，第一开口方向和第二开口方向中的每一个开口方向与平行于第二分离平面的参考平面形成一角度。该角度的绝对值在0至5°的范围内，优选在0至2°的范围内。

25、可选地，第一开口方向和第二开口方向中的每一个开口方向与平行于第一分离平面的参考平面形成一角度。该角度的绝对值在0至5°的范围内，优选在0至2°的范围内。

26、可选地，第一开口方向和第二开口方向中的每一个开口方向与平行于第二分离平面的参考平面形成一角度。该角度的绝对值在0至5°的范围内，优选在0至2°的范围内。

27、可选地，燃料喷射器包括第三开口。第三开口适于沿第三开口方向排出气体燃料。第三开口方向与平行于第二分离平面的第二参考平面形成一角度。该角度的绝对值在5°至30°的范围内，优选在10°至20°的范围内。

28、可选地，燃料喷射器包括第四开口，该第四开口适于沿第四开口方向排出气体燃料。第三开口方向和第四开口方向关于第二参考平面在相反的方向上。第四开口方向与第二参考平面形成一角度。该角度的绝对值在5°至30°的范围内，优选在10°至20°的范围内。

29、可选地，所述燃料喷射器包括至少六个开口，优选至少八个开口。

30、可选地，活塞顶投影的外周具有周长测量值，在活塞顶平面中，活塞顶中心点和开口重心之间的距离为周长测量值的至少1％，优选至少2％。

31、可选地，活塞顶具有单个活塞碗。

32、可选地，内燃机还包括汽缸盖，该汽缸盖具有汽缸盖表面，该汽缸盖表面面向活塞顶并且至少部分地界定燃烧室。

33、可选地，汽缸盖表面在汽缸盖表面平面中延伸。汽缸盖表面平面与活塞顶平面形成一角度，该角度小于10°，优选小于5°，更优选汽缸盖表面平面与活塞顶平面平行。

34、可选地，燃料喷射器至少部分地布置在汽缸盖中。

35、可选地，火花塞至少部分地布置在汽缸盖中。

36、可选地，燃料喷射器适于将氢燃料喷射到燃烧室中。

37、本发明的第二方面涉及一种驱动布置，该驱动布置包括根据本发明第一方面的内燃机和氢燃料供应系统，该氢燃料供应系统用于向燃料喷射器供应氢燃料。优选地，氢燃料供应系统包括用于存储氢燃料的储箱。

38、本发明的第三方面涉及一种车辆，该车辆包括根据本发明第一方面的内燃机或根据本发明第二方面的驱动布置。

39、本发明的其它优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。

40、此外，本发明的第四方面涉及一种用于气体燃料的内燃机。该内燃机包括汽缸和活塞，该活塞用于在汽缸中沿往复轴线做往复运动，由此燃烧室至少部分地由汽缸和活塞界定。活塞包括活塞顶，该活塞顶面向燃烧室。活塞顶在平行于往复轴线的方向上的且投影到横向于往复轴线延伸的活塞顶平面上的活塞顶投影具有活塞顶中心点。

41、活塞包括活塞碗表面和活塞边沿部分，其中该活塞碗表面限定活塞碗。活塞边沿部分包围活塞碗表面，并且活塞碗开口是活塞边沿部分和活塞碗表面之间的相交部分。活塞碗开口的开口重心在活塞顶平面中。开口重心偏离活塞顶中心点。

42、内燃机还包括火花塞，该火花塞适于在燃烧室中产生火花。内燃机还包括燃料喷射器，该燃料喷射器用于将气体燃料喷射到燃烧室中，使得气体燃料被喷射到活塞碗中。

43、本发明的第四方面意味着在燃烧之前和/或在燃烧期间气体燃料与例如空气的适当混合。应当注意，本发明的第四方面可以与上文参考本发明的第一方面至第三方面中的任一方面所呈现的一个或多个特征相结合。