CN101319638A - 点火室直喷汽油机的燃油喷射方法 - Google Patents
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Abstract
一种点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，其属于发动机燃料喷射、混合气形成和燃烧领域。该燃料喷射方法采用了一次或一次以上的喷射方式，循环喷射量为缸内气流弱时的点火室浓度控制量或再加上缸内气流强时的主喷射量，点火室浓度控制量根据不同工况压入点火室内混合气中的燃料不同而变化，保证了点火室内部的混合气空燃比在容易点燃的范围内，这样可以使着火稳定可靠，火焰传播快速稳定。主燃烧室内的混合气更加容易被引燃，有利于进一步扩大发动机的稀薄燃烧范围及加快燃烧速度，提高发动机的热效率。可靠的着火和稳定快速的火焰传播还可以使发动机平稳地运行于更低的怠速转速，使得车辆在城市工况下运行时产生比较明显的节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，其属于发动机燃油喷射、混合气形成和燃烧领域。
背景技术
应用稀薄燃烧策略的缸内直喷汽油机由于具有良好的燃油经济性，瞬态响应性，因而成为目前发动机燃烧领域的重要研究课题之一。由于这种发动机的混合气比较稀薄，使发动机存在点火困难及燃烧不稳定等问题，造成了功率损失及排放物增加。
发明内容
为了保证可靠点火和提高火焰传播的稳定性，并进一步扩大缸内直喷汽油机的稀薄燃烧范围，提高热效率，降低排放，本发明提出了一种点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，该燃油喷射方法在气缸盖上设置一个点火室，将火花塞放置其中，点火室与主燃烧室由一个或数个小孔相连接；采用多孔喷嘴进行一次或多次喷射。根据各次喷油的作用不同，将其分为点火室浓度控制量喷射和主喷射。主喷射量根据工况变化，其作用是满足工况负荷要求，点火室浓度控制量根据压入点火室内混合气中油量确定，保证在不同的工况下喷射到点火室中的燃油量能够在压入点火室的混合气中扩散雾化形成适宜点燃的混合气。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，由一个电控单元控制位于气缸盖上的多孔喷嘴喷射，多孔喷嘴有一束燃料指向位于气缸盖上装有火花塞的点火室的入口。所述的多孔喷嘴根据工况要求采用至少一次喷射，每一工作循环燃料总量等于点火室浓度控制量和主喷射量之和；点火室浓度控制量根据压入点火室内的混合气中燃料量确定，主喷射量根据工况要求确定。
所述的多孔喷嘴采用一次喷射时，该次喷射为点火室浓度控制量喷射；所述的多孔喷嘴采用多于一次喷射时，点火室浓度控制量采用至少一次的喷射来完成，主喷射量也采用至少一次喷射来完成。
所述的多孔喷嘴喷射时采用变喷油速率喷射，具体是：采用较高的喷油速率进行点火室浓度控制量喷射；采用较低的喷油速率进行主喷射。所述的多孔喷嘴采用的点火室浓度控制量在发动机的排气阀关闭到进气行程上止点后的40度曲柄转角范围内完成喷射或在进气行程下止点前20度至压缩冲程下止点后120度曲柄转角范围内完成喷射。所述的多孔喷嘴采用的主喷射量在发动机的进气行程上止点后20度至压缩行程上止点前60度曲柄转角范围内完成喷射。
对于负阀重叠角的发动机，所述的多孔喷嘴采用的点火室浓度控制量在发动机的排气阀关闭到进气阀开启期间内完成喷射。
上述技术方案的指导思想是：从排气阀关闭到压缩行程上止点，将燃油分为若干次喷射，在缸内气流运动比较弱时，采用高速率喷射，喷射的燃油能够直接喷射到点火室内部，而在气流运动比较强时，采用低速率喷射，喷射的燃油由于气流的作用不能喷入点火室。保证既满足工况要求，又使点火室内部混合气的浓度保持在容易点燃的范围之内。由于点火室内的气流运动较弱，在火花塞点火时易于形成稳定的火核，这样就保证了发动机的着火稳定。在发动机的火焰传播过程中，由于点火室与主燃烧室之间的流通面积较小，使点火室内部的火焰以比较大的速度冲入主燃烧室，以较大的火焰锋面点燃主燃烧室内的混合气，加快其燃烧速度，使燃烧更趋近于等容放热，提高热效率。
本发明的有益效果是：由于点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，采用了一次或一次以上的喷射方式向缸内喷油，每一工作循环燃油总量为缸内气流弱时的点火室浓度控制量或再加上缸内气流强时的主喷射量，保证了点火室内的混合气空燃比在容易点燃的范围内，这样使得着火稳定可靠，火焰传播快速稳定。点火室使主燃烧室的设计只需考虑主燃烧室内的混合气分布，减少了对火花塞附近混合气浓度的考虑，降低了主燃烧室的设计复杂程度，为组织更合理的燃烧奠定了基础。主燃烧室内的混合气更加容易被引燃，有利于进一步扩大发动机的稀薄燃烧范围及加快缸内燃烧速度，提高发动机的热效率。可靠的点火和稳定快速的火焰传播可以使发动机平稳地运行于更低的怠速转速，使车辆在城市工况下运行时产生比较明显的节油效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是负阀重叠期间喷射示意图。
图2是图1所示的气缸盖布置示意图。
图3是在进气终点附近喷射示意图。
图4是图3所示的气缸盖布置示意图。
图5是在进气过程中喷射示意图。
图6是图5所示的气缸盖布置示意图。
图7是压缩上止点前喷射示意图。
图8是图7所示的气缸盖布置示意图。
图9、图10、图11是不同的点火室和喷油器位置布置示意图。
图中：1、进气阀，2、排气阀，3、多孔喷嘴，4、点火室，5、点火室浓度控制量喷束，6、主喷射量喷束，7、气流，8、火花塞，9、活塞。
具体实施方式
上述附图所示的实施例中，在直喷式汽油机的气缸盖上设置了一个点火室4，将火花塞8放置其中，喷油器选用多孔喷嘴3，其中的一个喷孔中心线指向点火室4的入口。结合发动机缸内的气流运动，应用汽油电控喷射***，在发动机的排气阀2关闭到压缩上止点期间进行一次或一次以上喷射，通过选择合适的喷射定时，在气流比较弱时进行一次或一次以上高速率喷射，每次喷射的一束油喷射到点火室内，其它油束进入主燃烧室；根据工况需要在气流比较强时还可以进行一次或一次以上的低速率喷射，因为气流的作用，使喷向点火室4的油束偏离点火室4的入口，所有油束都喷入主燃烧室。这样通过控制喷入点火室的油量的多少，使点火室内混合气的浓度不随工况的变化而变化，进而保证点火的稳定性。
在喷向点火室4的油束周围的气流运动比较弱时，或气流运动对喷向点火室4的油束方向影响较小时进行高速率的点火室浓度控制量喷射。如图1、2所示：采用负阀重叠角(在排气行程上止点附近，排气阀的关闭早于进气阀的开启)的发动机，在排气阀2关闭到进气阀1开启期间内喷射。此时由于发动机的进气阀1和排气阀2都处于关闭状态，缸内的气流运动较弱，点火室浓度控制量喷束5就能进入点火室4中；又如图3、4所示：在进气开始阶段喷射，一般指进气行程上止点后40度曲柄转角范围内；或进气终了及压缩行程喷射，一般指进气行程下止点前20度至压缩行程下止点后120度曲柄转角范围内。在喷油孔到点火室4入口处局部范围内气流运动较弱，且此时缸内压力较小，加之燃油速率较高，气流运动对喷向点火室4的油束的方向不会造成较大影响，点火室浓度控制量喷束5也能够进入点火室4中。
在喷油孔到点火室4入口处局部范围内气流运动比较强时，或气流运动对喷向点火室4的油束方向影响较大时进行低速率的主喷射，一般在发动机进气行程上止点后20度至压缩行程上止点前60度曲柄转角范围内。如图5、6所示，当主喷射在进气行程进行时，由于进气阀附近的气流运动十分强烈，使得从喷油器喷出的油束产生偏离，从而使主喷射量喷束6不能进入点火室4；如图7、8所示，当主喷射在压缩行程进行时，由于缸内或是压力大，或是气流速度大，加之燃油喷射速率低，油束容易受到气流7的影响，而使主喷射量喷束6不能进入点火室4。
图9、10、11示出了点火室4和喷油器的几种布置方案，以便对不同的机型进行适当选配。
对于采用点火室燃烧***的直喷式汽油机，其燃油喷射通常可采用下述几种方法：
一、一次喷射法：发动机怠速运转时，采用点火室浓度控制量喷射。
二、二次喷射法：其中一次为点火室浓度控制量喷射，一次为主喷射。
三、三次喷射法：其中一次为点火室浓度控制量喷射，二次为主喷射。
四、四次喷射法：其中一次为点火室浓度控制量喷射，三次为主喷射；或其中三次为点火室浓度控制量喷射，一次为主喷射；或其中二次为点火室浓度控制量喷射，二次为主喷射；
五、N次喷射法：其中N1次为点火室浓度控制量喷射，N2次为主喷射，N＝N1+N2。
虽然在不同的工况下发动机的循环供油量不同，但是按照以上思想选择合适的喷油定时和喷射量，即可实现点火室内部的空燃比在不同的发动机工况下保持稳定。
Claims (7)
1、一种点火室直喷汽油机的燃油喷射方法，由一个电控单元控制位于气缸盖上的多孔喷嘴(3)喷射，多孔喷嘴(3)有一束燃料指向位于气缸盖上装有火花塞(8)的点火室(4)的入口；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)根据工况要求采用至少一次喷射，每一工作循环燃料总量等于点火室浓度控制量和主喷射量之和；点火室浓度控制量根据压入点火室内的混合气中燃料量确定，主喷射量根据工况要求确定。
2、据权利要求1所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)采用一次喷射时，该次喷射为点火室浓度控制量喷射。
3、据权利要求1所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)采用多于一次喷射时，点火室浓度控制量采用至少一次的喷射来完成，主喷射量也采用至少一次喷射来完成。
4、据权利要求3所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)喷射时采用变喷油速率喷射，具体是：采用较高的喷油速率进行点火室浓度控制量喷射；采用较低的喷油速率进行主喷射。
5、据权利要求2或3所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)采用的点火室浓度控制量在发动机的排气阀关闭到进气行程上止点后的40度曲柄转角范围内完成喷射或在进气行程下止点前20度至压缩冲程下止点后120度曲柄转角范围内完成喷射。
6、据权利要求4所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：所述的多孔喷嘴(3)采用的主喷射量在发动机的进气行程上止点后20度至压缩行程上止点前60度曲柄转角范围内完成喷射。
7、据权利要求2或3所述的点火室直喷汽油机的燃油喷射方法；其特征是：对于负阀重叠角的发动机，所述的多孔喷嘴(3)采用的点火室浓度控制量在发动机的排气阀(2)关闭到进气阀(1)开启期间内完成喷射。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113236413A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-10 | 清华大学 | 一种射流点火燃烧***及射流点火方法 |
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2008
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