CN102062033A - 优化燃烧室内燃烧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及优化燃烧室内燃烧的方法。一种用于在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法，包括：监测内燃机的运行情况，和根据运行情况调整燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度以因此优化燃烧室内的燃烧。一种燃料喷射器系统包括：构造为将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射器和促动器。所述燃料喷射器包括：主体和可滑动地连接到所述主体且构造为在燃烧室内平移且将燃料缕流喷射到燃烧室内的燃料喷射器喷嘴。促动器构造为在燃烧室内调整所述燃料喷射器喷嘴。当燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时燃料缕流的形状大体上维持不改变。

Description

优化燃烧室内燃烧的方法
技术领域
本发明总的涉及内燃机的燃料喷射，且更特定地涉及内燃机的燃烧室内的燃烧优化。
背景技术
燃料喷射器用于维持内燃机运行期间平衡的空燃比。平衡的空燃比将例如未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳的发动机排放最小化，且保证合适的发动机功能和经济的燃料消耗。
特别地，燃料喷射器典型地将加压的燃料缕流喷射到内燃机的燃烧室的精确的喷射目标处。对于喷射目标的仔细控制可优化燃烧。然而，现有的喷射目标控制方法经常仅适合于一种发动机运行情况，例如峰值功率，且因此对于发动机运行情况的整个范围不很有效，例如对于低发动机速度或负荷的运行情况不很有效。
发明内容
在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法包括：监测内燃机的运行情况，且根据运行情况调整燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度以因此优化燃烧室内的燃烧。
一种在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法包括：监测内燃机的运行情况，根据运行情况选择燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度，且将燃料喷射器喷嘴定位在伸出深度处以因此优化燃烧室内的燃烧。在燃烧期间，燃料喷射器喷嘴和内燃机的活塞彼此大体上不相对另一个移动。
一种燃料喷射器系统包括燃料喷射器和促动器。燃料喷射器构造为将燃料喷射到内燃机的燃烧室内，且包括主体和可滑动地连接到主体的燃料喷射器喷嘴。燃料喷射器喷嘴构造为在燃烧室内平移且将燃料缕流喷射到燃烧室内。此外，促动器构造为在燃烧室内调整燃料喷射器喷嘴。当燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时，燃料缕流的形状大体上维持不变。
所述方法和系统允许精确控制内燃机运行期间燃料喷射器喷嘴的伸出深度，且因此优化燃烧。因此，所述方法和系统提供了卓越的发动机性能，将燃料消耗最小化，且将发动机排放最小化。此外，方法在发动机运行情况的整个范围内，例如在低发动机负荷和/或低发动机速度下提供了前述益处。
本发明提供以下技术方案：
方案1.一种用于在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法，所述方法包括如下步骤：监测内燃机的运行情况，和根据运行情况调整燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度以因此优化燃烧室内的燃烧。
方案2.根据方案1所述的方法，其中所述调整使燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移。
方案3.根据方案1所述的方法，其中在燃烧期间燃料喷射器喷嘴和内燃机的活塞在燃烧室内彼此相对移动。
方案4.根据方案3所述的方法，其中燃料喷射器喷嘴不接触活塞。
方案5.根据方案2所述的方法，其中当燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时所喷射的燃料缕流的形状大体上维持不变。
方案6.根据方案5所述的方法，其中所喷射的燃料缕流的形状不由于冲击而改变。
方案7.根据方案6所述的方法，其中所喷射的燃料缕流不冲击燃烧室的表面。
方案8.根据方案1所述的方法，其中燃料喷射器喷嘴通过促动器调整。
方案9.根据方案8所述的方法，其中促动器从包括液压促动器、气压促动器、凸轮－弹簧促动器、压电促动器和它们的组合的组中选择。
方案10.根据方案1所述的方法，其中运行情况从包括发动机负荷、发动机速度和它们的组合的组中选择。
方案11.根据方案1所述的方法，其中运行情况通过电子控制模块监测。
方案12.根据方案11所述的方法，其中伸出深度通过电子控制模块选择。
方案13.一种用于在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法，所述方法包括如下步骤：监测内燃机的运行情况；根据运行情况选择燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度；和将燃料喷射器喷嘴定位在伸出深度处以因此优化燃烧室内的燃烧；其中在燃烧期间燃料喷射器喷嘴和内燃机的活塞彼此大体上没有相对移动。
方案14.根据方案13所述的方法，其中在燃烧期间燃料喷射器喷嘴和活塞之间的距离大体上维持不改变。
方案15.根据方案13所述的方法，其中所述定位使燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移。
方案16.根据方案15所述的方法，其中当燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时所喷射的燃料缕流的形状大体上维持不改变。
方案17.一种燃料喷射器系统，包括：构造为将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：主体；和可滑动地连接到所述主体的燃料喷射器喷嘴，且所述燃料喷射器喷嘴构造为在燃烧室内平移且将燃料缕流喷射到燃烧室内；和构造为在燃烧室内调整所述燃料喷射器喷嘴的促动器；其中当所述燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时燃料缕流的形状维持大体上不改变。
方案18.根据方案17所述的燃料喷射器系统，其中所述促动器从包括液压促动器、气压促动器、凸轮－弹簧促动器、压电促动器和它们的组合的组中选择。
方案19.根据方案17所述的燃料喷射器系统，其中内燃机是柴油发动机。
本发明的以上特征和优点和其他特征和优点从用于实施本发明的最佳模式的如下详细描述中结合附图容易地显见。
附图说明
图1是包括现有技术的固定燃料喷射器喷嘴的示例性内燃机燃烧室的一部分的图示的横截面视图。
图2是包括燃料喷射器和促动器的燃料喷射系统的示意性横截面视图。
图3是布置在燃烧室内多个位置的图2的燃料喷射器喷嘴的一部分的示意性横截面视图。
具体实施方式
参考附图，其中类似的附图标号指示类似的元件，燃料喷射系统在图2中总地示出为10。在此公开的燃料喷射系统10和方法可用于要求燃料喷射的内燃机的应用。例如，燃料喷射系统10可用于汽车应用，包括带有共轨燃料喷射和/或电子燃料喷射的柴油内燃机或汽油内燃机。然而，应认识到的是燃料喷射系统10和方法可用于非汽车应用，例如但不限制于船舶、铁路和航空应用。
参考图2，燃料喷射系统10包括燃料喷射器12和促动器14。通过一般的背景解释且参考图1，内燃机16可包括燃烧室18，所述燃烧室18构造为用于在发动机运行期间点燃空气和燃料的混合物。燃烧室18可包括进气门20和排气门22，且可合适地构造为用于容纳活塞24。活塞24可在燃烧室18内可滑动地布置，且在燃料喷射式内燃机16运行期间可沿燃烧室18的中心垂直轴线C平移。在一个例子中，内燃机16可以是柴油发动机。
参考回到图2，燃料喷射器12构造为将燃料喷射到内燃机16的燃烧室18内。特别地，燃料喷射器12包括主体26和燃料喷射器喷嘴28。燃料喷射器12的主体26可以具有适合于容纳燃料且从燃料管线（未示出）输送燃料的任何形状。例如，主体26可以是中空柱形。
参考图2，燃料喷射器喷嘴28可滑动地连接到主体26，且构造为在燃烧室18内平移且将燃料缕流30喷射到燃烧室18内。例如，燃料喷射器喷嘴28可在燃料喷射器12的主体26内可滑动地布置，以构造为用于收回到主体26内和/或从主体26延伸。即，燃料喷射器喷嘴28与燃料喷射器12的主体26分开且不同。因此，虽然主体26可固定地接附到内燃机16的气缸盖32（图1和图2），但燃料喷射器喷嘴28构造为在燃烧室18内平移，如在下文中更详细地阐述。燃料喷射器喷嘴28可具有任何合适的形状。然而，应认识到的是燃料喷射器喷嘴28的尺寸和/或形状可由燃料喷射器12的主体26的尺寸和/或形状确定。
参考图2，燃料缕流30可通过孔36喷出燃料喷射器喷嘴28的远端端部34，例如喷射尖端。即，燃料喷射器喷嘴28可将燃料雾化以在燃烧室内提供燃料缕流30。如在现有技术中已知，本领域一般技术人员可根据希望的发动机性能特征选择燃料缕流30的尺寸、形状、定向和/或长度。
如在图2中一般地示出，促动器14构造为在燃烧室18内调整燃料喷射器喷嘴28，如在下文中更详细地阐述。促动器14可以是现有技术中已知的任何合适的促动器。例如，促动器14可从包括液压促动器、气压促动器、凸轮－弹簧促动器、压电促动器和它们的组合的组中选择。在一个例子中，促动器14可响应于基于燃料或机油压力的液压信号。即促动器14可以是液压挺杆。
如在上文中示出，燃料喷射器喷嘴28构造为在燃烧室18内平移。即，参考图3，燃料喷射器喷嘴28可在多个可选择的伸出深度d（1-3）处将燃料缕流30喷射到燃烧室18内，如在下文中更详细地阐述。如在此所使用，术语“伸出深度”指从内燃机16的气缸盖32到燃料喷射器喷嘴28的孔36的距离。即术语“伸出深度”一般地指燃料喷射器喷嘴28伸出到燃烧室18内多远。显著地，当燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内平移时燃料缕流30的形状大体上维持不变，如在下文中更详细地阐述。
在燃料喷射式内燃机16运行期间优化燃烧室18内的燃烧的方法包括监测内燃机16的运行情况。例如可监测例如但不限制于发动机负荷、发动机速度、燃料压力、燃料温度、燃烧室18内的空燃比、发动机温度、变速器参数和它们的组合的运行情况。在一个具体的示例中，可监测发动机负荷和/或发动机速度。
参考图2，运行情况可通过电子控制模块38监测。电子控制模块38可以是适合于数据输入、存储、处理和输出的任何装置或多个装置。例如，电子控制模块38可以是车辆计算机、计算机程序或发动机控制单元（ECU）。此外，虽然在图2中未示出，但在现有技术中已知，电子控制模块38可电连接用于监测发动机情况所需的多个系统、传感器和装置，例如但不限制于氧传感器、温度传感器和速度传感器。
该方法还包括根据运行情况调整燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内的伸出深度d（1-3），以因此优化燃烧室内的燃烧。如前所阐述，传感器喷嘴28可通过促动器14（图2）调整。例如，调整可使燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内平移。
一般地参考图1和图2，应认识到的是燃料喷射器喷嘴28可沿燃烧室18的任何轴线平移。例如，燃料喷射器喷嘴28可沿燃烧室18的中心垂直轴线C平移。然而，燃料喷射器喷嘴28可替代地沿与燃烧室18的中心垂直轴线C相交的轴线平移。例如，虽然未通过附图示出，但燃料喷射器喷嘴28可以以一角度伸出到燃烧室18内。
参考图2，在此实施例中，燃料喷射器喷嘴28和内燃机16的活塞24在燃烧期间在燃烧室18内可以彼此相对移动。即，燃料喷射器喷嘴28和活塞24之间的距离可在燃烧期间改变。例如，对于给定的发动机负荷和/或发动机速度燃料喷射器喷嘴28可调整到选择的深度d（1-3）（图3），且在燃烧期间固定到位。换言之，在此实施例中，在活塞24和燃料喷射器喷嘴28之间可存在相对运动。然而，为优化发动机性能且最小化内燃机16的停机，将认识到燃料喷射器喷嘴28不可接触活塞24。
参考图2和图3，当燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内平移时，所喷射的燃料缕流30的形状可以维持大体上不变。即所喷射的燃料缕流30的形状不会由于冲击而改变。例如，所喷射的燃料缕流30不会冲击燃烧室18的表面40。进一步地，所喷射的燃料缕流30不会冲击燃料喷射器喷嘴28的其它部件，例如挡板（未示出）或套（未示出）。换言之，所喷射的燃料缕流30的形状不会通过与任何平面40的撞击、冲撞和/或碰撞而修改。而是如以上所阐述，根据由燃料喷射器喷嘴28的任何孔36所确定的燃料缕流30的希望的形状，所喷射的燃料缕流30可喷出燃料喷射器喷嘴28的远端端部34。因为在调整期间所喷射的燃料缕流30不会冲击任何表面40，所以所喷射的燃料缕流30的形状可在每个伸出深度d（1-3）下维持大体上不改变。因此，燃烧室18的喷射目标可精确地被控制，而不改变燃料缕流30的形状。因此，通过调整燃料喷射器喷嘴28到伸出深度d（1-3），所喷射的燃料缕流30可精确地维持在燃烧室18的喷射目标内。比较起来，例如，改变燃料缕流30的长度或形状可能提供对于喷雾目标的更少的控制。
现在参考图3，在另一个实施例中，优化燃料喷射式内燃机16的燃烧室18内的燃烧的方法包括监测内燃机16的运行情况，如上文所阐述。方法进一步包括根据运行情况选择燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内的伸出深度d（1-3）。即对于每个运行情况，例如对于每个发动机速度和/或发动机负荷的最优和/或希望的伸出深度d（1-3）可通过电子控制模块38被存储和/或选择。例如，参考图3，对于小于等于约2000转/分钟（rpm）的发动机速度，燃料喷射器喷嘴28的希望的伸出深度d3可大于对于大约5500 rpm的发动机速度的希望的伸出深度d1。
另外，方法包括将燃料喷射器喷嘴28定位在伸出深度d（1-3）处以因此优化燃烧室18内的燃烧。例如，燃料喷射器喷嘴28可通过促动器14定位，如在前文中阐述，使得燃料喷射器喷嘴28可在燃烧室18内平移。
然而，对于该方法，燃料喷射器喷嘴28和内燃机16的活塞24大体上不彼此相互移动。即，燃料喷射器喷嘴28和活塞24之间的距离在燃烧期间可维持大体上不改变。例如，对于每个给定的发动机负荷和/或发动机速度，燃料喷射器喷嘴28可定位到选择的伸出深度d（1-3），且在燃烧期间根据活塞24的位置而连续地改变位置。换言之，在此实施例中，可能不存在活塞24和燃料喷射器喷嘴28之间的相对运动，使得喷射目标被固定。
参考图3，对于此实施例，当燃料喷射器喷嘴28在燃烧室18内平移时所喷射的燃料缕流30的形状也可以维持大体上不改变。即所喷射的燃料缕流30的形状不会由于冲击所改变。例如，所喷射的燃料缕流30不会冲击燃烧室18的表面40。进一步地，所喷射的燃料缕流30不会冲击燃料喷射器喷嘴28的其它部件，例如挡板（未示出）或套（未示出）。换言之，所喷射的燃料缕流30的形状不会通过与任何平面40的撞击、冲撞和/或碰撞而修改。而是如前文所阐述，根据由燃料喷射器喷嘴28的孔36确定的燃料缕流30的希望的形状，所喷射的燃料缕流30喷出燃料喷射器喷嘴28的远端端部34。因为所喷射的燃料缕流30在定位期间不会冲击任何表面40，所以所喷射的燃料缕流30的形状在每个选择的伸出深度d（1-3）处可大体上维持不改变。因此，燃烧室18的喷射目标可精确地控制而不改变燃料缕流30的形状。
与图1中固定的且不在燃烧室18内平移的现有技术的燃料喷射器42相比，上文中阐述的方法和系统允许对于内燃机16的卓越的控制和精确的燃料喷射。更特定地，方法和系统允许在内燃机16运行期间精确控制燃料喷射器喷嘴28的伸出深度d（1-3）。这样的精确控制允许燃烧室18内的优化的空燃比，且最小化了与浓或稀的空气－燃料混合物相关的问题。因此，方法和系统提供了卓越的发动机性能、最小化了燃料消耗，且最小化了例如未燃烧碳氢化合物和碳烟的发动机排放。进一步地，本发明在发动机运行情况的整个范围上，例如低发动机负荷和/或低发动机速度，提供了前述益处，且提供了燃烧模式的设计灵活性。
虽然用于执行本发明的最佳模式已详细描述，但本发明所涉及的领域的一般技术人员将认识到用于执行本发明的多种替代设计和实施例在附带的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法，所述方法包括如下步骤：
监测内燃机的运行情况，和
根据运行情况调整燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度以因此优化燃烧室内的燃烧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调整使燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在燃烧期间燃料喷射器喷嘴和内燃机的活塞在燃烧室内彼此相对移动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中燃料喷射器喷嘴不接触活塞。
5.根据权利要求2所述的方法，其中当燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时所喷射的燃料缕流的形状大体上维持不变。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所喷射的燃料缕流的形状不由于冲击而改变。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所喷射的燃料缕流不冲击燃烧室的表面。
8.一种用于在燃料喷射式内燃机运行期间优化燃烧室内燃烧的方法，所述方法包括如下步骤：
监测内燃机的运行情况；
根据运行情况选择燃料喷射器喷嘴在燃烧室内的伸出深度；和
将燃料喷射器喷嘴定位在伸出深度处以因此优化燃烧室内的燃烧；
其中在燃烧期间燃料喷射器喷嘴和内燃机的活塞彼此大体上没有相对移动。
9.一种燃料喷射器系统，包括：
构造为将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：
主体；和
可滑动地连接到所述主体的燃料喷射器喷嘴，且所述燃料喷射器喷嘴构造为在燃烧室内平移且将燃料缕流喷射到燃烧室内；和
构造为在燃烧室内调整所述燃料喷射器喷嘴的促动器；
其中当所述燃料喷射器喷嘴在燃烧室内平移时燃料缕流的形状维持大体上不改变。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射器系统，其中内燃机是柴油发动机。
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