【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用氢燃料的内燃发动机(internal combustion engine，内燃机)。
技术介绍
1、燃料通常通过燃料喷射器被引入到内燃发动机(诸如，用于氢燃料的内燃发动机)的燃烧腔室中。在直喷式发动机中，燃料通过燃料喷射器被直接喷射到燃烧腔室中。在这种直喷式发动机中，在通过例如火花塞引发燃烧之前，燃料与空气在燃烧腔室内混合。燃料/空气混合物的燃烧和发动机的效率受到燃料和空气的混合的影响。燃料和空气的较佳混合导致更好的燃烧以及更高的效率。
2、已经发现，当氢燃料以平行于或基本平行于限定燃烧腔室的缸体的纵向轴线(即，缸体内活塞往复运动的轴线)的角度喷射到燃烧腔室中时，发生氢燃料和空气的最佳混合。已知的是，通过使燃料喷射器与燃料方向的期望轴线对准，例如使燃料喷射器与缸体纵向轴线对准，来以这个角度或某个其它期望的角度提供燃料喷射。
3、多个部件必须被定位在发动机的缸头(cylinder head，缸盖)内。发动机必须装配入其中的空间范围可能取决于机器或车辆的其它部件。例如，可能期望将需要火花塞的、使用氢燃料的内燃发动机装配到不需要火花塞的、柴油内燃发动机的空间范围内。因此，可能难以将缸头内的部件定位在最佳定位和/或最佳定向。
4、特别地，可能无法按照期望将燃料喷射器定位和/或定向在缸头内。这在直喷式发动机中特别重要，因为燃料通过燃料喷射器被直接喷射到燃烧腔室中。
5、燃料喷射器必须被定位在诸如入口端口和出口端口等的部件周围。这样的设计限制可能会防止将燃料喷射器定向成使
6、可能期望将缸头固定件保持在与其它类型的内燃发动机相同的配置中，以便通过部件的标准化来提高制造的容易性。这种考虑进一步限制了按需定位和定向燃料喷射器的自由度。
7、在燃料未以期望方向喷射到燃烧腔室中的情况下，燃料流入燃烧腔室可能不会发生燃料和空气的最佳混合，由此降低发动机效率。
8、本教导寻求克服或至少减轻现有技术的问题。
技术实现思路
1、根据本教导的第一方面，提供一种使用氢燃料的内燃发动机，该发动机具有至少一个缸体组件，该缸体组件或各缸体组件包括：燃烧腔室，该燃烧腔室包括缸体、缸头和往复活塞组件，该缸体限定缸体纵向轴线；燃料喷射器，用于将燃料喷射到燃烧腔室中，该燃料喷射器限定喷射器纵向轴线；以及燃料流引导器，其中燃料流引导器被定位在燃料喷射器的出口与燃烧腔室之间的燃料流路中。燃料喷射器被定向为使得喷射器纵向轴线以第一角度延伸；而且燃料流引导器被配置为以不同于第一角度的第二角度引导燃料流进入燃烧腔室。
2、将燃料流引导器设置成以与燃料喷射器的纵向轴线不同的角度引导燃料流进入燃烧腔室，允许燃料喷射到燃烧腔室中的方向与燃料喷射器的定向角度不同。由于燃料流进入燃烧腔室的方向并不仅是由燃料喷射器的定向决定，因此提供了更大的设计自由度。在有期望的燃料喷射角度但设计限制防止了燃料喷射器以该角度定向的情况下，这可以提供特别的优势。
3、在示例性实施例中，第一角度是相对于缸体纵向轴线的非零角度。
4、在示例性实施例中，第二角度在(相对于)缸体纵向轴线的角度的30°内。
5、在示例性实施例中，第二角度在(相对于)缸体纵向轴线的角度的15°内。
6、在示例性实施例中，第二角度在(相对于)缸体纵向轴线的角度的10°内。
7、在示例性实施例中，第二角度在(相对于)缸体纵向轴线的角度的5°内。
8、在示例性实施例中，第二角度基本上平行于缸体纵向轴线。
9、在示例性实施例中，第二角度平行于缸体纵向轴线。
10、应认识到，当氢燃料以平行于或基本平行于缸体的纵向轴线的角度喷射到燃烧腔室中时发生氢燃料和空气的最佳混合。尽管燃料喷射器相对于缸体纵向轴线处于非零角度，但是将燃料的喷射引导为接近平行于缸体纵向轴线、或平行于缸体纵向轴线的角度会改善氢燃料和空气的混合。
11、在示例性实施例中，燃料流引导器包括由内部面限定的孔，其中，在使用中，燃料通过该孔进入燃烧腔室，而且其中内部面被配置为以第二角度引导燃料流进入燃烧腔室。
12、内部面可以有效地用于引导燃料流。使用供燃料进入燃烧腔室的孔的内部面引导燃料流是调节燃料流方向的简单且有效的手段—孔内部面的设计可以适应于特定的内燃发动机布局，亦即，取决于燃料喷射器纵向轴线的角度。
13、在示例性实施例中，燃料流引导器仅包括一个孔。
14、这种燃料流引导器，有利地经由穿过孔的低的压降，提供了燃料流的有效引导。
15、在示例性实施例中，内部面的至少一部分基本上平行于第二角度。
16、这种孔是在所需的方向上引导燃料流的有效手段。
17、在示例性实施例中，缸体组件还包括围绕燃料喷射器的套筒，其中套筒包括燃料流引导器。
18、在示例性实施例中，套筒具有：第一端部，其在燃料喷射器上(over，上方)延伸；以及第二端部，其延伸超出燃料喷射器的出口，其中套筒的第二端部包括燃料流引导器。
19、围绕套筒提供了按需相对于燃料喷射器定位燃料流引导器的有效手段，使得燃料流引导器的角度相对于燃料喷射器纵向轴线的角度是按需的。
20、在示例性实施例中，套筒的第二端部在燃料喷射器出口与燃料流引导器之间限定腔室。
21、腔室容积被配置为与燃料流引导器成比例，以便优化进入燃烧腔室的燃料的流动。
22、在示例性实施例中，缸体组件包括头适配器(head adaptor/adapter，盖适配器)，用于相对于缸头定位燃料喷射器，而且头适配器与套筒是一体的。
23、头适配器与套筒成一体有利地减少了缸体组件中的独立部件的数量，而且还用于相对于缸头定位燃料流方向。
24、在示例性实施例中，燃料流引导器与缸头是一体的。
25、在示例性实施例中，燃料流引导器通过缸头限定。
26、燃料流引导器与缸头成一体或者由缸头限定有利地减少了缸体组件中的独立部件的数量，而且还用于相对于缸头定位燃料流方向。
27、在示例性实施例中，缸体组件包括套筒定位装置，其被配置用于防止套筒围绕燃料喷射器纵向轴线旋转，该套筒定位装置包括由套筒限定的定位特征和由缸头限定的相应的定位特征。
28、套筒定位装置有利地防止或者至少限制燃料流引导器的可能导致燃料流方向错误(misdirection，方向偏离)的不希望的移动。
29、在示例性实施例中，活塞包括冠部，而且冠部限定不对称的凹部。
30、在示例性实施例中，冠部具有延伸穿过缸体纵向轴线的平面，而且凹部沿着该平面是不对称的。
31、冠部的不对称的凹部有助于燃料和空气在燃烧腔室中的混合。
32、在示例性实施例中，凹部包括远离缸头的冠部低点，其中冠部低点偏离于缸体纵向轴线。
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【技术保护点】
1.一种使用氢燃料的内燃发动机，所述发动机具有至少一个缸体组件，该缸体组件或各缸体组件包括：
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一角度是相对于所述缸体纵向轴线的非零角度，而且其中所述第二角度在相对于所述缸体纵向轴线的角度的30°内。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中所述第二角度在相对于所述缸体纵向轴线的角度的15°内。
4.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中所述第二角度基本上平行于所述缸体纵向轴线。
5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述燃料流引导器包括由内部面限定的孔，其中，在使用中，燃料通过所述孔进入所述燃烧腔室，而且其中所述内部面被配置为以所述第二角度引导燃料流进入所述燃烧腔室。
6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中所述燃料流引导器仅包括一个孔。
7.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中所述内部面的至少一部分基本上平行于所述第二角度。
8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述缸体组件还包括围绕所述燃料喷射器的套筒，而且其中所述套筒包括所述燃料流引导器。p>
9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述套筒具有：第一端部，在所述燃料喷射器上延伸；以及第二端部，延伸超出所述燃料喷射器的出口，其中所述套筒的第二端部包括所述燃料流引导器。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其中所述套筒的第二端部在所述燃料喷射器的出口与所述燃料流引导器之间限定腔室。
11.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述缸体组件包括头适配器，用于相对于所述缸头定位所述燃料喷射器，并且其中所述头适配器与所述套筒是一体的。
12.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述缸体组件包括套筒定位装置，所述套筒定位装置被配置用于防止所述套筒围绕所述燃料喷射器纵向轴线旋转，所述套筒定位装置包括由所述套筒限定的定位特征和由所述缸头限定的相应的定位特征。
13.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述燃料流引导器与所述缸头是一体的。
14.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述活塞包括冠部，并且其中所述冠部限定不对称的凹部，其中所述冠部具有所述缸体纵向轴线延伸穿过的平面，而且所述凹部在所述平面内是不对称的。
15.根据权利要求14所述的内燃发动机，其中所述凹部包括位于所述平面内且远离所述缸头的冠部低点，而且其中所述冠部低点从所述缸体纵向轴线偏移。
16.根据权利要求15所述的内燃发动机，其中所述燃料喷射器从所述缸体纵向轴线在第一径向方向上偏移，而且其中所述冠部低点从所述缸体纵向轴线在所述第一径向方向上偏移。
...【技术特征摘要】
1.一种使用氢燃料的内燃发动机，所述发动机具有至少一个缸体组件，该缸体组件或各缸体组件包括：
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述第一角度是相对于所述缸体纵向轴线的非零角度，而且其中所述第二角度在相对于所述缸体纵向轴线的角度的30°内。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中所述第二角度在相对于所述缸体纵向轴线的角度的15°内。
4.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中所述第二角度基本上平行于所述缸体纵向轴线。
5.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述燃料流引导器包括由内部面限定的孔，其中，在使用中，燃料通过所述孔进入所述燃烧腔室，而且其中所述内部面被配置为以所述第二角度引导燃料流进入所述燃烧腔室。
6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中所述燃料流引导器仅包括一个孔。
7.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中所述内部面的至少一部分基本上平行于所述第二角度。
8.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中所述缸体组件还包括围绕所述燃料喷射器的套筒，而且其中所述套筒包括所述燃料流引导器。
9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述套筒具有：第一端部，在所述燃料喷射器上延伸；以及第二端部，延伸超出所述燃料喷射器的出口，其中所述套筒的第二端部...
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