專利名稱：點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其屬于發(fā)動機燃料噴 射、混合氣形成和燃燒領域。
背景技術：
應用稀薄燃燒策略的缸內直噴汽油機由于具有良好的燃料經濟性，瞬態(tài)響 應性，因而成為目前發(fā)動機燃燒領域的重要研究課題之一。由于這種發(fā)動機的 混合氣比較稀薄，使發(fā)動機存在點火困難及燃燒不穩(wěn)定等問題，造成了功率損 失及排放物增加。

發(fā)明內容
為了保證可靠點火和提高火焰?zhèn)鞑サ姆€(wěn)定性，并進一步擴大缸內直噴汽油機 的稀薄燃燒范圍，提高熱效率，降低排放，本發(fā)明提出了一種點火室式直噴汽 油機的燃料噴射方式，該燃料噴射方式在氣缸蓋上設置一個點火室，將火花塞 放置其中，點火室與主燃燒室由一個或數個小孔相連接；讓設置在點火室外的
噴油嘴噴孔方向不直接對準點火室口，但至少有一個噴孔指向點火室口下方，
避免噴霧直接進入點火室、進而附在點火室壁面、形成油膜；同時采用一次或
一次以上的噴射，利用進氣氣流和壓縮擠流的作用，保證點火室的混合氣的濃 度在各種工況下都在可點燃范圍內。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種點火室式直噴汽油機的燃 料噴射方式，由一個電控單元控制位于氣缸蓋上的噴油嘴噴射，噴油嘴的噴孔 方向不直接對準位于氣缸蓋上裝有火花塞的點火室口，而是至少有一個噴孔方 向指向點火室口的下方。
所述噴油嘴根據工況要求釆用至少一次噴射，每一工作循環(huán)燃料總量等于點 火室濃度控制量和主噴射量之和。
3所述噴油嘴采用一次噴射時，該次噴射為點火室濃度控制量噴射，或者當 汽油機在高工況采用當量比濃度或接近當量比濃度工作時，這一次噴射也是主 噴射。
所述噴油嘴采用多于一次噴射時，點火室濃度控制量采用至少一次的噴射來 完成，主噴射量也采用至少一次噴射來完成。
所述點火室濃度控制量根據壓入點火室內的混合氣中燃料量多少，進行調 整，主噴射量根據工況要求確定，循環(huán)噴射量為點火室濃度控制量和主噴射量 之和。
所述噴油嘴采用的點火室濃度控制量在壓縮行程上止點前60度到0度的曲 柄轉角范圍內噴射。
所述噴油嘴采用的主噴射量在發(fā)動機的進氣行程或在壓縮行程上止點前 180度到60度曲柄轉角范圍內噴射。
上述技術方案的指導思想是設置在點火室外的噴油嘴噴孔方向不直接對準 點火室口，但至少有一個噴孔指向點火室口下方，避免噴霧直接進入點火室， 進而附在點火室壁面，形成油膜；從排氣閥關閉到壓縮行程上止點， 一次或多 次噴射燃料。壓縮行程后期，缸內氣流速度低，噴射的燃料不易發(fā)生偏向，能 夠噴射到點火室口下方，接著通過壓縮擠流把燃料擠入點火室內，而在進氣行 程或壓縮行程前期，氣流速度較大，噴射的燃料由于氣流的作用而遠離點火室 口。這樣既滿足工況要求，又使點火室內部混合氣的濃度保持在容易點燃的范 圍之內。由于點火室內的氣流運動較弱，在火花塞點火時易于形成穩(wěn)定的火核， 這樣就保證了發(fā)動機的著火穩(wěn)定。在發(fā)動機的火焰?zhèn)鞑ミ^程中，由于點火室與 主燃燒室之間的流通面積較小，使點火室內部的火焰以比較大的速度沖入主燃 燒室，以較大的火焰鋒面點燃主燃燒室內的混合氣，加快其燃燒速度，使燃燒 更趨近于等容放熱，提高熱效率。
本發(fā)明的有益效果是由于點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式采用了一次或一次以上的噴射向缸內噴油，每一工作循環(huán)燃料總量為缸內氣流弱時的點 火室濃度控制量或再加上缸內氣流強時的主噴射量，保證了點火室內的混合氣 當量比在容易點燃的范圍內，這樣使得著火穩(wěn)定可靠，火焰?zhèn)鞑タ焖俜€(wěn)定。點 火室使主燃燒室的設計只需考慮主燃燒室內的混合氣分布，減少了對火花塞附 近混合氣濃度的考慮，降低了主燃燒室的設計復雜程度，為組織更合理的燃燒 奠定了基礎。主燃燒室內的混合氣更加容易被引燃，有利于進一步擴大發(fā)動機 的稀薄燃燒范圍及加快缸內燃燒速度，提高發(fā)動機的熱效率?？煽康狞c火和穩(wěn) 定快速的火焰?zhèn)鞑タ梢允拱l(fā)動機平穩(wěn)地運行于更低的怠速，使車輛在城市工況 下運行時產生比較明顯的節(jié)油效果。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 圖1是發(fā)動機位于進氣沖程示意圖。
圖2是發(fā)動機位于噴油嘴噴油的壓縮沖程后期示意圖。
圖3是發(fā)動機位于噴油嘴不噴油的壓縮沖程后期，混合氣被擠入點火室內
的示意圖。
圖4是發(fā)動機位于壓縮沖程上止點附近，開始點火的示意圖。
圖5是發(fā)動機位于作功沖程，火焰從點火室沖出，點燃了主燃燒室內的混
合氣示意圖。
圖6是發(fā)動機位于進氣沖程示意圖。
圖7是發(fā)動機位于旋流噴霧噴油嘴噴油的壓縮沖程后期示意圖。
圖8是發(fā)動機位于旋流噴霧噴油嘴噴油嘴不噴油的壓縮沖程后期，混合氣
被擠入點火室內的示意圖。
圖9是發(fā)動機位于壓縮沖程上止點附近，開始點火的示意圖。
5圖io是發(fā)動機位于作功沖程，火焰從點火室沖出，點燃了主燃燒室內的混
合氣示意圖。
圖中1、進氣閥，2、排氣閥，3、噴油嘴，4、點火室，5、主噴射油束， 6濃度控制量噴射油束、，7、氣流，8、火花塞，9、活塞。
具體實施例方式
圖1、 2、 3、 4、 5示出了采用多孔噴油嘴按點火室式直噴汽油機的燃料噴 射方式的工作示意圖。圖6、 7、 8、 9、 IO示出了采用旋流噴霧噴油嘴按點火室 式直噴汽油機的燃料噴射方式的工作示意圖。
上述附圖所示的實施例中，在直噴式汽油機的氣缸蓋上設置了一個點火室 4,將火花塞8放置其中，噴油器選用噴油嘴3，噴油嘴噴孔方向不直接對準點 火室口，但至少有一個噴孔指向點火室口下方。結合發(fā)動機缸內的氣流運動， 應用汽油電控噴射系統(tǒng)，在發(fā)動機的排氣閥2關閉到壓縮上止點期間進行一次 或一次以上噴射，通過選擇合適的噴射定時，在氣流比較弱時進行點火室濃度 控制量噴射；根據工況需要在氣流速度大時進行主噴射，因為氣流的作用，使 油束遠離點火室口。這樣通過控制噴入點火室的油量的多少，使點火室4內混 合氣的濃度不隨工況的變化而變化，進而保證點火的穩(wěn)定性。
在噴向點火室4的油束周圍的氣流運動比較弱時，或氣流運動對噴向點火 室4的油束方向影響較小時進行點火室濃度控制量噴射。般壓縮行程上止點 前60度至0度曲柄轉角范圍從噴油孔到點火室口處范圍內氣流運動較弱，對噴 向點火室口下方的油束方向不會造成較大影響，而此時，往點火室口方向的擠 流慢慢增強，將到點火室口下方的噴霧擠入到點火室4中。
在噴油孔到點火室4入口處局部范圍內氣流運動比較強時，或氣流運動對 噴向點火室4的油束方向影響較大時進行主噴射。 一般在發(fā)動機進氣行程和壓 縮行程上止點前180度到60度曲柄轉角范圍內，由進氣產生的缸內氣流較強，而壓縮擠流較弱。主噴射在進氣行程進行時，由于進氣閥附近的氣流運動
十分強烈，使得從噴油器噴出的油束產生偏離，從而使主噴射量噴束5遠離點
火室4;當主噴射在壓縮行程前期進行時，由于缸內擠流速度很小，主噴射量噴
束5也不能進入點火室4。當然，噴霧蒸發(fā)后形成的混合氣，在壓縮行程會進入 點火室。
權利要求
1、一種點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征是由一個電控單元控制位于氣缸蓋上的噴油嘴(3)噴射，噴油嘴(3)的噴孔方向不直接對準位于氣缸蓋上裝有火花塞(8)的點火室口(4)，而是至少有一個噴孔方向指向點火室口(4)的下方。
2、 據權利要求1所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征是 所述噴油嘴(3)根據工況要求采用至少一次噴射，每一工作循環(huán)燃料總量等于 點火室濃度控制量和主噴射量之和。
3、 據權利要求1所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征是所述噴油嘴(3)采用一次噴射時，該次噴射為點火室濃度控制量噴射，或者當汽油機在高工況采用當量比濃度或接近當量比濃度工作時，這一次噴射也是主 噴射。
4、 據權利要求l所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征是 所述噴油嘴(3)采用多于一次噴射時，點火室濃度控制量采用至少一次的噴射來完成，主噴射量也采用至少一次噴射來完成。
5、 據權利要求1或2或3或4所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式， 其特征是所述點火室濃度控制量根據壓入點火室內的混合氣中燃料量的多少，進行調整，主噴射量根據工況要求確定，循環(huán)噴射量為點火室濃度控制量和主 噴射量之和。
6、 據權利要求2或3所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征 是所述噴油嘴(3)采用的點火室濃度控制量在壓縮行程上止點前60度到0 度的曲柄轉角范圍內噴射。
7、 據權利要求3或4所述的點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其特征 是所述噴油嘴(3)采用的主噴射量在發(fā)動機的進氣行程或在壓縮行程上止點 前180度到60度曲柄轉角范圍內噴射。
全文摘要
一種點火室式直噴汽油機的燃料噴射方式，其屬于發(fā)動機燃料噴射、混合氣形成和燃燒領域。該燃料噴射方式讓設置在點火室外的噴油嘴噴孔方向不直接對準點火室口，但至少有一個噴孔指向點火室口下方，避免噴霧直接進入點火室，進而附在點火室壁面，形成油膜；同時采用一次或一次以上的噴射，利用進氣氣流和壓縮擠流的作用，保證點火室的混合氣的濃度在各種工況下都在可點燃范圍內。這樣既避免點火室內形成油膜，又使著火可靠，火焰?zhèn)鞑タ焖俜€(wěn)定?？煽康闹鸷头€(wěn)定快速的火焰?zhèn)鞑プ尠l(fā)動機平穩(wěn)地運行于更高的壓縮比和空燃比，以及更低的怠速，使得車輛在城市工況下運行時產生比較明顯的節(jié)能效果。
文檔編號F02D41/04GK101598076SQ20091001238
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月4日 優(yōu)先權日2009年7月4日
發(fā)明者馮立巖, 冷先銀, 劉小藝, 杜寶國, 田江平, 凱 盛, 隆武強, 齊鯤鵬 申請人:大連理工大學