本發(fā)明一般性地涉及四沖程內(nèi)燃機(jī)，具體而言，是涉及提高了效率的、低污染和高扭矩的氫燃料四沖程內(nèi)燃機(jī)、以及涉及一種用于運(yùn)行該內(nèi)燃機(jī)的方法。

背景技術(shù)：

1、四沖程內(nèi)燃機(jī)是公知的，并且通常包括：發(fā)動(dòng)機(jī)外殼；曲軸，其繞曲軸軸線可旋轉(zhuǎn)；一個(gè)或多個(gè)氣缸，其布置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)部；活塞，其布置在各個(gè)氣缸內(nèi)部，在遠(yuǎn)離所述曲軸的上止點(diǎn)(top?dead?center，tdc)位置與接近所述曲軸的下止點(diǎn)(bottom?deadcenter，bdc)位置之間沿著往復(fù)軸線可往復(fù)運(yùn)動(dòng)。往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的活塞作用連接(operatively?connected)于曲軸，以致其使得曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括：燃燒室，其在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和與所述曲軸相對(duì)的活塞頭部之間界定于所述氣缸內(nèi)；每個(gè)氣缸至少一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門；用于將燃料供給到所述燃燒室中的裝置；每個(gè)氣缸至少一個(gè)火花塞(如果發(fā)動(dòng)機(jī)是基于燃料空氣混合物的火花點(diǎn)火)；以及，通常包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，其用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。

2、燃料直噴式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)以具有四個(gè)連續(xù)沖程的循環(huán)和重復(fù)循環(huán)操作運(yùn)行，所述沖程如下：

3、進(jìn)氣沖程：活塞從上止點(diǎn)開始向下移動(dòng)，到下止點(diǎn)，進(jìn)氣門打開，空氣進(jìn)入燃燒室。

4、壓縮沖程：活塞從下止點(diǎn)移回到上止點(diǎn)，并壓縮氣缸內(nèi)的空氣，燃燒室內(nèi)的壓力和溫度都升高。

5、燃燒沖程(做功沖程)：通常，在壓縮沖程的末尾(在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前)到燃燒沖程的早期，燃料噴射器開始將燃料噴射到燃燒室內(nèi)。在某時(shí)間點(diǎn)，燃料自發(fā)地自動(dòng)點(diǎn)火(壓縮點(diǎn)火)或者由來自火花塞的火花進(jìn)行點(diǎn)火(火花點(diǎn)火)。燃料-空氣混合物燃燒便在活塞頭部上產(chǎn)生壓力并向下推動(dòng)活塞，從而將能量傳遞到旋轉(zhuǎn)的曲軸。

6、排氣沖程：在活塞抵達(dá)氣缸底部(下止點(diǎn))之后，活塞開始向上移動(dòng)，排氣門打開，活塞的掃氣作用使廢氣離開燃燒室，去往排氣系統(tǒng)并最終到達(dá)大氣。

7、這種發(fā)動(dòng)機(jī)一直以來主要是利用液態(tài)或氣態(tài)烴燃料運(yùn)行，但是，鑒于有關(guān)環(huán)境考慮在所不希望之碳足跡方面的更嚴(yán)格的規(guī)定，氫似乎是可避免碳氧化物和未燃燒的烴一起釋放的一種明顯且巧妙的解決方案。

8、然而，用氫作為燃料來替代烴燃料，卻并不容易。即使與貌似類似的氣態(tài)烴燃料(諸如甲烷或丙烷)相比，氫也還具有許多明顯不同于烴燃料的特性。

9、第一，在化學(xué)燃料當(dāng)中，氫具有最高的質(zhì)量能量比，并且，在質(zhì)量能量消耗方面，其優(yōu)于常規(guī)汽油燃料約3倍，優(yōu)于乙醇5至6倍，優(yōu)于甲烷和丙烷2.5倍。

10、第二，氫在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中具有非常高的燃燒速度或火焰速度，其比汽油高約6倍。在化學(xué)計(jì)量的空氣燃料比下，氫火焰速度比汽油火焰速度高(快)近一個(gè)數(shù)量級(jí)。

11、第三，與其它燃料相比，氫具有寬的可燃性極限，例如相比于在汽油的情況下在空氣中為1.4至2.3體積％，在25℃和1巴下為4至75體積％。

12、第四，氫具有非常低的點(diǎn)火能(量)。氫-空氣混合物的最小點(diǎn)火能(量)僅為0.017mj，而其它可燃?xì)怏w(諸如汽油、甲烷或丙烷)的點(diǎn)火能(量)則通常為0.1mj量級(jí)。

13、第五，與汽油的約350℃相比，氫卻是具有約585℃的較高的自動(dòng)點(diǎn)火溫度。盡管其點(diǎn)火能(量)低，但這使得在沒有附加點(diǎn)火源的情況下僅僅基于熱來點(diǎn)燃?xì)?空氣混合物是困難的。

14、第六，氫具有非常高的分子擴(kuò)散率，這意味著，其分散到空氣中的能力顯著大于汽油。

15、第七，與汽油的2.0mm相比，氫具有約0.6mm的小淬熄距離。因此，離開燃燒火焰熄滅處內(nèi)部氣缸壁的距離明顯更小，這可能不利地影響氣缸壁上的潤(rùn)滑劑膜并增加了回火的風(fēng)險(xiǎn)。

16、第八，氫對(duì)于常用金屬(諸如鐵和鋼)的機(jī)械特性具有眾所周知的不期望的影響，通常稱為氫的脆化效應(yīng)，其導(dǎo)致這些金屬的延展性和斷裂時(shí)的真實(shí)應(yīng)力降低。

17、盡管其中至少有一些特性初看起來似乎是期望的和有利的，但它們明顯加起來會(huì)使得用氫對(duì)烴燃料的貌似容易解決的替代面臨挑戰(zhàn)。

18、真實(shí)情況更是如此，因?yàn)槠渲杏幸恍┨匦?即前六個(gè)特性)會(huì)導(dǎo)致顯著更高的燃燒溫度，而這又增多了燃燒過程中所不希望的nox的產(chǎn)生。此外，更高的燃燒溫度結(jié)合于更短淬熄距離和脆化效應(yīng)，進(jìn)一步增加了用氫替代烴燃料的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本發(fā)明的目的是，提供一種四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特別配置為使用氫作為燃料，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的運(yùn)行，而不妥協(xié)背棄其作為產(chǎn)生動(dòng)力的環(huán)境清潔之解決方案(特別是關(guān)于nox的排放)的巨大潛力。另一目的是，提供一種用于運(yùn)行這種發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)方法，以增強(qiáng)其性能和其環(huán)保優(yōu)勢(shì)。

3、發(fā)明概述

4、為了克服至少一些上述問題以及實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明在第一方面提出了一種火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)外殼；曲軸，其繞曲軸軸線可旋轉(zhuǎn)；氣缸，其布置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)部；活塞，其布置在所述氣缸內(nèi)部，在遠(yuǎn)離所述曲軸的上止點(diǎn)(tdc)位置與接近所述曲軸的下止點(diǎn)(bdc)位置之間沿著往復(fù)軸線可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且作用連接于曲軸，以致往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的活塞能使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；燃燒室，其在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和與所述曲軸相對(duì)的活塞頭部之間界定于所述氣缸內(nèi)；進(jìn)氣門；排氣門；氫噴射器，其被配置為將氫直接噴射到所述燃燒室中；水噴射器，其被配置為將水直接噴射到所述燃燒室中；火花塞或電熱塞；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，其被配置為控制氫噴射和水噴射的正時(shí)(timing，時(shí)機(jī)或時(shí)間)和量，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元配置為：在壓縮沖程期間在tdc之前180°至100°的第三正時(shí)將第三量的氫噴射到燃燒室中，在壓縮沖程期間在tdc之前20°至tdc之后20°的第一正時(shí)將第一量的氫噴射到燃燒室中，以及，在壓縮沖程期間在tdc之前110°至90°、優(yōu)選為從小于110°至大于90°(諸如107.5°至92.5°或甚至105°至95°)的第二正時(shí)將第二量的(液態(tài)或氣態(tài))的水噴射到燃燒室中。

5、作為本文中的初步注釋，序數(shù)詞“第一”、“第二”、“第三”和“第四”僅用于限定術(shù)語“量”和“正時(shí)”，并明確對(duì)應(yīng)地將所噴射之材料(即氫或水)的相應(yīng)“量”聯(lián)系到其噴射“正時(shí)”。那么也就是說，在“第一正時(shí)”噴射“第一量”，在“第二正時(shí)”噴射“第二量”，等等。因此，這些序數(shù)詞并不表示性質(zhì)、大小、重要性、時(shí)間順序等方面的任何其它相互關(guān)系。因而，每個(gè)循環(huán)的總氫量就是在第一正時(shí)和第三正時(shí)噴射的第一量的氫與第三量的氫之總和，而每個(gè)循環(huán)噴射的總水量等于在第二正時(shí)噴射的第二量的水，或者，在下文進(jìn)一步解釋的一些有利實(shí)施例中，是等于在第二正時(shí)和第四正時(shí)噴射的第二量的水與第四量的水之總和。

6、發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在壓縮沖程期間在tdc之前約110°至約90°的正時(shí)噴射液態(tài)水可以克服由于使用氫及其上述特定特性而產(chǎn)生的一些問題。事實(shí)上，將一定量的水引入燃燒室中不僅可以在壓縮期間降低燃燒室內(nèi)的溫度，而且還可以在燃燒期間減小溫度，從而減少不期望的nox的產(chǎn)生。實(shí)際看來，甚至早在火花塞或電熱塞觸發(fā)燃燒之前、甚至早在噴射第一量的氫之前良久，噴射水就可以至少在一定程度上控制氫的高質(zhì)量能量比和非常高燃燒速度的結(jié)果。然而，這樣相對(duì)較早地將水噴射到燃燒室中，不僅在至少部分地改良?xì)淙紵矫媸怯幸娴模疫€可以以能量有利的方式進(jìn)行。實(shí)際上，在tdc之前約110°至約90°的正時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力(和溫度)仍然相對(duì)較低，這意味著，在該階段噴射水既不需要高壓噴射器，也不需要任何昂貴且能量密集(energy-intensive)的高壓泵。因此，水通常在遠(yuǎn)低于150℃、優(yōu)選低于約100℃(諸如低于70℃、低于50℃)的溫度下或者甚至在大約環(huán)境溫度下以液態(tài)形式噴射。

7、一般而言，當(dāng)將水噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中時(shí)，存在以下風(fēng)險(xiǎn)：水不能足夠快地蒸發(fā)并沉積在氣缸壁上，從而損害所述氣缸壁上潤(rùn)滑劑膜的完整性并導(dǎo)致潤(rùn)滑劑稀釋，這在氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中由于上文所述的其脆化效應(yīng)和其小的淬熄距離而更加有害。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在噴射(第二量的)液態(tài)水之前的時(shí)間噴射相對(duì)少量(第三量)的氫，可以很大程度上控制或甚至防止水沉積的這種負(fù)面影響。據(jù)認(rèn)為，該有利效果是由于上文所述的氫的非常高的分子擴(kuò)散率之故，這便促進(jìn)了水的分散，并從而改善了其蒸發(fā)，這樣又降低了在氣缸壁上發(fā)生有害沉積的風(fēng)險(xiǎn)。為了獲得所述效果，可以在壓縮沖程期間在tdc之前180°至100°的(第三)正時(shí)，最優(yōu)選地在開始噴射第二量的水之前最晚時(shí)間，噴射(第三量的)氫。

8、還已經(jīng)確定，僅用相對(duì)較少量的氫作為第三量，就可以獲得氫對(duì)于水噴射的有利分散效果。實(shí)際上，有利的是，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元配置為：將第三量的氫控制為占總氫量的5至50重量％、優(yōu)選10至45重量％并且特別是15至40重量％，所述總氫量(每個(gè)循環(huán))是第三量的氫與第一量的氫之總和。

9、盡管早期噴射有效量的水很可能因?yàn)榇藭r(shí)氣缸內(nèi)溫度太低以致不能確保水的蒸發(fā)而導(dǎo)致潤(rùn)滑劑膜破裂或潤(rùn)滑劑稀釋，但是發(fā)明人意想不到地發(fā)現(xiàn)：若按照本發(fā)明進(jìn)行操作運(yùn)行，這根本就無礙于在這些早期正時(shí)的任何水噴射。實(shí)際上，由于第三量的氫的早期噴射和它的源于其非常高的分子擴(kuò)散率的分散效應(yīng)，甚至可以在壓縮沖程期間非常早地執(zhí)行相對(duì)少量的水的噴射，從而允許將附加量的水引入到燃燒室中，而無潤(rùn)滑問題風(fēng)險(xiǎn)。因此，在一些有利的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元配置為：在壓縮沖程期間在tdc之前180°至110°的第四正時(shí)進(jìn)一步將第四量的水噴射到燃燒室中。第三量的氫可在噴射第四量的水之前、同時(shí)或之后開始，這意味著，第四量的水可以與第三量的氫的噴射在時(shí)間上有重疊。有利的是，在第四正時(shí)噴射所述第四量的水，該第四正時(shí)為最早與第三量的氫的噴射同時(shí)。

10、優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元配置為：將第四量的水控制為占總水量的0.5至5重量％、優(yōu)選0.75至4重量％、特別是0.85至3.0重量％，對(duì)于每個(gè)循環(huán)，所述總水量是第二量的水與第四量的水之總和。

11、除了上文已經(jīng)提到的本發(fā)明的有利特征和效果之外，其又一主要益處是：添加水的存在減少了爆震，這便又允許內(nèi)燃機(jī)以下述的λ值(即空氣燃料當(dāng)量比)運(yùn)行，該λ值顯著低于通?？捎糜跉淙剂蟽?nèi)燃機(jī)的λ值。實(shí)際上，尤其鑒于氫的高質(zhì)量能量比和非常高燃燒速度等，出于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制和nox還原之故，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)通常必須在極貧條件下運(yùn)行。因此，傳統(tǒng)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)無法以高的制動(dòng)熱效率(例如同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中所知的那樣高的制動(dòng)熱效率)運(yùn)行。

12、現(xiàn)在，本發(fā)明的這種有效水噴射，無論是在第二正時(shí)僅噴射第二量的水還是在第四正時(shí)附加早期噴射第四量的水，都能實(shí)現(xiàn)以下述的λ值運(yùn)行，該λ值與傳統(tǒng)氫燃料內(nèi)燃機(jī)中的λ值相比，得以顯著減小，從而允許以更高效率運(yùn)行。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通常配置為：控制每個(gè)循環(huán)的總氫量和每個(gè)循環(huán)的液態(tài)水總量(如果沒有噴射第四量的水，則后者僅為所述第二量的水，否則為第二量的水與第四量的水之總和)，以獲得1.5與2.5之間、優(yōu)選1.6與2.4之間、更優(yōu)選1.7與2.3之間的λ值。

13、由此，本發(fā)明的這種有效水噴射還消除了或至少減少了對(duì)于附加的昂貴和復(fù)雜設(shè)備(諸如廢氣再循環(huán)(egr)閥或先進(jìn)的渦輪壓縮機(jī))的需要。

14、還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，水與氫的質(zhì)量比令人意想不到地基本上與發(fā)動(dòng)機(jī)的速度無關(guān)，并且本發(fā)明的益處(諸如更高效的運(yùn)行、更低的nox產(chǎn)生、更低的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)力等)不僅可以對(duì)于只以特定的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)值運(yùn)行的固定發(fā)動(dòng)機(jī)(stationary?engine)獲得，諸如在發(fā)電機(jī)(generator)中，而且可以適用于任何其它類型的應(yīng)用，諸如特別是車輛發(fā)動(dòng)機(jī)。有利地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元配置為：控制總氫量和總水量，以獲得1.0至2.0之間、優(yōu)選1.3至1.9之間、更優(yōu)選1.5至1.7之間(如約1.6)的水與氫的質(zhì)量比。

15、在根據(jù)本發(fā)明的火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)的一些特別有利的實(shí)施例中，第一正時(shí)是在壓縮沖程期間在tdc之前15°至tdc之后15°，和/或第二正時(shí)是壓縮沖程期間在上止點(diǎn)(tdc)之前105°至95°、優(yōu)選大約100°，和/或噴射氫的第三正時(shí)是壓縮沖程期間在tdc之前175°至120°，和/或如果適用，第四正時(shí)是壓縮沖程期間在tdc之前175°至120°。

16、添加液態(tài)水，其轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，可以降低溫度，這樣又允許提高實(shí)際壓縮比，即內(nèi)燃機(jī)中氣缸和燃燒室的容積在它們的最大值和最小值時(shí)的比率。在優(yōu)選的火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比在12.9:1和17:1之間，優(yōu)選在13.4:1和16.5:1之間，更優(yōu)選在13.9和16之間。

17、在第二方面，本發(fā)明類似地提出了一種運(yùn)行火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)(優(yōu)選為根據(jù)第一方面的發(fā)動(dòng)機(jī))的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)外殼；曲軸，其繞曲軸軸線可旋轉(zhuǎn)；氣缸，其布置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)部；活塞，其布置在所述氣缸內(nèi)部，在遠(yuǎn)離所述曲軸的上止點(diǎn)(tdc)位置與接近所述曲軸的下止點(diǎn)(bdc)位置之間沿著往復(fù)軸線可往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且作用連接于曲軸，以致往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的活塞能使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；燃燒室，其在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和與所述曲軸相對(duì)的活塞頭部之間界定于所述氣缸內(nèi)；進(jìn)氣門；排氣門；氫噴射器，其被配置為將氫直接噴射到所述燃燒室中；水噴射器，其被配置為將水直接噴射到所述燃燒室中；火花塞或電熱塞；以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，其被配置為實(shí)現(xiàn)此方法的步驟，所述方法在每個(gè)四沖程循環(huán)包括以下步驟：

18、a)在壓縮沖程期間在tdc之前180°至100°的第三正時(shí)通過氫噴射器將第三量的氫噴射到燃燒室中；

19、b)在壓縮沖程期間在tdc之前20°至tdc之后20°的第一正時(shí)通過氫噴射器將第一量的氫噴射到燃燒室中；以及

20、c)在壓縮沖程期間在tdc之前110°至90°、優(yōu)選小于110°至大于90°(諸如107.5°至92.5°或甚至105°至95°)的第二正時(shí)通過水噴射器將第二量的水噴射到燃燒室中。

21、在本發(fā)明的運(yùn)行火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)的方法中，步驟a)中的第三量的氫優(yōu)選地被控制為占總氫量的5至50重量％，所述總氫量是第三量的氫與第一量的氫之總和。

22、有利地，該方法還包括以下步驟：

23、d)在壓縮沖程期間在tdc之前180°至110°的第四正時(shí)通過水噴射器將第四量的水噴射到燃燒室中。

24、第四量的水優(yōu)選地被控制為占總水量的0.5至5重量％，其中，所述總水量是第二量的水與第四量的水之總和。

25、在一些特別有利的實(shí)施例中，對(duì)總氫量和第二量的水或總水量進(jìn)行控制，以獲得1.5至2.5之間、優(yōu)選1.6至2.4之間、更優(yōu)選1.7至2.3之間的λ值，該λ值是空氣燃料當(dāng)量比。

26、在運(yùn)行火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)的方法中，優(yōu)選地控制總氫量和總水量，以獲得1.0至2.0之間、更優(yōu)選1.3至1.9之間、最優(yōu)選1.5至1.7之間(諸如特別是大約1.6)的水與氫的質(zhì)量比。

27、所述運(yùn)行火花往復(fù)式四沖程內(nèi)燃?xì)淙剂习l(fā)動(dòng)機(jī)的方法可以按下述方式進(jìn)行控制，即：在步驟a)中，將噴射氫的第三正時(shí)設(shè)定為在壓縮沖程期間在tdc之前180°至100°，優(yōu)選175°至120°，和/或在步驟b)中，將第一正時(shí)設(shè)定為在壓縮沖程期間在tdc之前15°至tdc之后15°，和/或在步驟c)中，將第二正時(shí)設(shè)定為在壓縮沖程期間在上止點(diǎn)(tdc)之前105°至95°、優(yōu)選大約100°，和/或如果適用，將第四正時(shí)設(shè)定為在壓縮沖程期間在tdc之前180°至110°，優(yōu)選175°至120°。

28、內(nèi)燃機(jī)的正時(shí)，更具體地如本文所述及的噴射正時(shí)，通常是由曲軸的角度來表明，其表示出關(guān)于往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的位置，若需要，相對(duì)于操作循環(huán)的有關(guān)沖程進(jìn)行表示。表達(dá)辭“上止點(diǎn)”或“tdc”和“下止點(diǎn)”或“bdc”是在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域中公知的表達(dá)方式，并且是指沿著往復(fù)軸線在氣缸內(nèi)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)的活塞(或者更具體地說是活塞的頂部)的兩端位置。上止點(diǎn)是活塞在遠(yuǎn)離曲軸時(shí)的位置，而下止點(diǎn)是接近于曲軸的位置。由此，沿著往復(fù)軸線的位置通常都是按相對(duì)于曲軸旋轉(zhuǎn)而言以及在曲軸旋轉(zhuǎn)的意義上來說距任一止點(diǎn)的度數(shù)(°)給出。通常，上述表達(dá)辭前面/后面有介詞“之后(after)”或“之前(before)”。例如：“上止點(diǎn)之前110°”(縮寫為tdc之前110°或者110°btdc)意味著，活塞的頂部處于沿著往復(fù)軸線的這樣一個(gè)位置，該位置對(duì)應(yīng)于曲軸相對(duì)于上止點(diǎn)在-110°的旋轉(zhuǎn)角度?！熬嗌现裹c(diǎn)-20°至+20°”之間的范圍標(biāo)記法等同于“從上止點(diǎn)之前20°至上止點(diǎn)之后20°”或者“tdc之前20°至tdc之后20°”。

29、此外，本文中噴射正時(shí)之表述乃是意味著一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)噴射的起始。實(shí)際上，盡管噴射持續(xù)時(shí)間必須很短，但它們不可避免地需要一些時(shí)間，在此時(shí)間期間，活塞在氣缸內(nèi)持續(xù)(行走)其路徑。

30、所述進(jìn)氣門(一個(gè)或多個(gè))和所述排氣門(一個(gè)或多個(gè))可以是任何適當(dāng)類型的閥，優(yōu)選地，這些閥是幾乎所有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中所用的獨(dú)立的提升閥(poppet?valve，錐閥、菌形閥、菌狀閥)、滑動(dòng)閥(sliding?valve)或旋轉(zhuǎn)盤形閥(rotating?disk?valve)，它們或者是由發(fā)動(dòng)機(jī)本身(該發(fā)動(dòng)機(jī)因此便是致動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)，如通過凸輪軸驅(qū)動(dòng)，或者是由單獨(dú)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，如氣動(dòng)、液壓或電動(dòng)致動(dòng)器。例如，設(shè)計(jì)為滑盤或轉(zhuǎn)盤(slide?or?spinningdisk)的氣門系統(tǒng)可以有利地允許實(shí)現(xiàn)在下止點(diǎn)打開和關(guān)閉排氣門以及在關(guān)閉排氣門之前打開進(jìn)氣門的設(shè)定正時(shí)。

31、本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)可有利地進(jìn)一步包括水箱作為水源以供給水噴射器(一個(gè)或多個(gè))、以及在排氣門(一個(gè)或多個(gè))下游的冷凝器單元。該冷凝器單元，例如熱交換器，可以被設(shè)置為將來自于廢氣的蒸汽冷凝成水，然后可以通過管道將該水供給到水箱。這種用于蒸汽生產(chǎn)的水的再循環(huán)對(duì)于移動(dòng)式應(yīng)用場(chǎng)合是特別有益的，在移動(dòng)式應(yīng)用場(chǎng)合中，所攜帶的水量往往應(yīng)該是受限的。此外，水的再循環(huán)還減少了再補(bǔ)充水的次數(shù)。還可以提供過濾裝置，以過濾所排出的蒸汽。所述水箱優(yōu)選設(shè)計(jì)為既用于通過普通的充注蓋來充水，又用于通過冷凝的廢水進(jìn)行充填。

32、本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)當(dāng)然可以由多個(gè)氣缸組成。此外，這些氣缸中的每一個(gè)可包括優(yōu)選地沿著燃燒室周邊分布的多個(gè)水噴射器。水噴射器可位于處在燃燒室內(nèi)部的氣缸的任何適當(dāng)位置處。

33、除非另有明確說明，否則本文提供的所有明確的值都應(yīng)理解為近似值。因此，每一個(gè)所說的明確的值均應(yīng)理解為包括在所述值以下10％和以上10％之間的數(shù)值范圍。對(duì)于前面有詞語“約”、“大約”或類似詞語的明確的值，應(yīng)理解為包括在所述值以下20％和以上20％之間的數(shù)值范圍。