[发明专利]用于汽车的发动机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有燃料直喷式内燃机的发动机装置。此外，本发明还涉及一种用于在启动之前或期间和/或在暖机时加热内燃机的方法。

技术背景

更加严格的排气标准和与之相应的法律法规规定，内燃机的废气质量要越来越好并且对环境的不利影响要越来越小。相应于在废气和废气成分以及炭黑颗粒或类似的含在燃烧废气中的物质的许用极限值方面增加的要求，汽车制造商和发动机开发商要持续不断地进一步优化内燃机的燃烧过程。

业已表明，在内燃机温度较高时才开始燃烧可以得到有利的原始排放成分。在内燃机启动或暖机阶段中，也就是说从启动时刻到达到预定的一般在约90℃至105℃内的工作温度，例如燃料的混合不能达到最佳。因此特别在内燃机启动或暖机阶段中，可能超出在内燃机废气中包含的化学物质和颗粒的许用极限值。

实验进一步显示，正好在燃料直喷式内燃机中，尤其汽油直喷式内燃机中，即在燃料空气混合物喷入内燃机仍然相对较冷的燃烧室时会发生燃料的凝结(Auskondensieren)。在此，凝结的形成会发生在尤其是仍然相对较冷的气缸内壁区段上或活塞内壁上。在这种情况下会出现局部燃料混合气过浓的现象，这会在燃烧过程中导致更严重地形成炭黑。

在燃料直喷式内燃机中，通过燃料直接喷入发动机燃烧室中用于形成燃料混合气的涡流和时长相对较短。因此，提到的有关燃料凝结或局部混合气过浓的问题，在发动机直接喷射时由于废气质量和所要求的排放标准的不能遵守，尤其在发动机启动或暖机阶段会产生非常严重的后果。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，降低在汽车内燃机的启动和/或暖机阶段产生的废气质量和尤其是废气的炭黑和尘埃的比率。在此，本发明的特点在于对于汽车发动机装置只有尽可能少的设计措施和结构变化，并且能够以较小成本和制造费用实施。

上述技术问题首先通过一种用于汽车的发动机装置解决，该发动机装置具有燃料直喷式内燃机，该内燃机与冷却回路热耦连以便排放工作中产生的废热；还具有能与冷却回路耦连的用于存储热能的存储装置，该存储装置设计用于，在内燃机的启动之前和/或暖机阶段中将存储的热能传输给冷却回路和/或内燃机。该技术问题还可以通过一种具有该发动机装置的汽车和一种用于在内燃机启动之前和/或暖机阶段中加热该内燃机的方法解决。

通过这样能够以有利的方式达成，发动机组件，尤其是发动机缸体或者发动机直接与燃烧室邻接的区域的温度，在发动机启动之前和/或紧接启动的热机阶段中就已经提高。因此，可以有效地防止燃料凝结在之前较冷的燃烧室内壁上，且减少在启动和/或暖机阶段有害物质的排放，特别是颗粒的形成。

也可以通过发动机改善的，尤其是加速的升温减少暖机阶段中的燃料消耗，以及缩短暖机阶段的时间。

由此在第一种有利的扩展设计中，存储装置具有用于储热介质的容器。此容器在此可选择地既能与发动机装置的冷却回路耦连，也能够与其去耦，以使热能在冷却回路与存储装置的容器中的储热介质之间交换，或能够使已加热的或相对较热的储热介质隔热。存储装置的容器或者存储装置本身优选设计成高度隔热的，以便甚至在外部温度相对较低时并且在内燃机长时间静止后，也能在存储装置中提供仍然充足的热能，以加速或者缩短内燃机的加热过程。存储装置和其容器的尺寸按照内燃机及其组件的尺寸和热容以及按照冷却回路的可填充容积设计。

为此存储装置用于，容纳并存储内燃机在内燃机工作中产生的多余的废热，尤其以便能够在需要的情况下，尤其在内燃机冷启动之前或期间再提供这种存储的热能。

因此，还按照另一种优选的结构设计规定，存储装置仅通过冷却回路与内燃机热耦连。以此种方式和方法可以将用于实施一个被动的内燃机加热装置的设计耗费保持得相对较低。在最简单的结构设计中例如，仅仅使热能存储装置与本来就存在的冷却回路，特别是发动机装置的冷却剂回路连接。

在此甚至可以考虑，给已经存在的内燃机设计方案和相应的发动机装置加装所述的存储装置。

作为其备选还可以考虑，将存储装置直接与内燃机或内燃机部件热耦连，因此，尤其可以实现从存储装置至内燃机的热传递，必要时也可以独立于内燃机装置的冷却回路进行。