CN104074616A - 发动机的燃料喷射和进气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发动机的燃料喷射和进气方法，所述发动机具有一个或多个气缸，每个气缸具有两个或多个进气门，所述方法包括：控制每个气缸的两个或多个进气门以异步方式作动，其中，至少一个进气门的开启早于其它进气门；控制燃料在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。

Description

发动机的燃料喷射和进气方法

技术领域

本发明涉及发动机的燃料喷射和进气，更具体地说，本发明涉及在每缸两进气门或多进气门的发动机中控制各进气门异步作动并实现非对称的燃料喷射的技术。

背景技术

预混合(如点燃式汽油发动机和点燃式天然气发动机以及均质预混合压燃式发动机)和部分预混合(如柴油引燃的天然气发动机)燃烧发动机(例如汽车发动机)的配气和燃料喷射(参与预混合部分的燃料的喷射)是此种发动机工作的必要条件。对配气而言，如果能够在全负荷时减少气缸内残留的废气，则有助于提高发动机的动力输出。对此，如果可以在进排气门重叠区域，也就是进排气门同时开启的时间段内，当进气压力高于排气背压时，通过适当的气门重叠的持续时间，允许部分进气不经过燃烧，直接进入排气管路，则构成所谓的扫气现象。扫气可以非常有效地降低缸内的残余废气，代之以新鲜空气，从而有效提高扭矩输出。在汽油机中，扫气还有助于提高燃烧的抗爆震性能。与此同时，当前多气门技术已经成熟。多气门有助于提高进、排气有效换气面积，对于降低换气阻力、提高换气效率有明显帮助。而在供油方面，主要有缸外喷射和缸内喷射两种。汽油和气体燃料都可以使用缸外喷射。缸外喷射的优点是成熟、价格低、燃料和空气的混合时间长，对混合有利。汽油发动机也可以使用缸内喷射。一般而言，汽油的缸内直接喷射对于提高动力性有利，但是有成本高和开发周期长的问题。

对于多气门和缸外燃料喷射，已经有成熟的方案。

图1是示出现有技术的缸外喷射燃料的进气门作动的示意图。参照图1，排气门100首先开启，在排气门100接近关闭时，进气门101开启，排气门和进气门同时开启的部分102，一般被称作气门重叠角。燃料喷射在所有的进气门的缸外一侧，一般在进气门开启之前，燃料即已喷射完毕，当进气门开启时，燃料和空气的混合物一同进入气缸。同时，对发动机而言，通过涡轮增压，或机械增压，或气波增压，或其它技术手段，有可能在气门重叠角102部分，造成进气压力高于排气背压。而在使用上述传统的缸外燃料喷射时，进气门开启前，进气门缸外一侧存在大量燃料是不可避免的。因此，应该避免进气不经过燃烧就直接进入排气道，造成燃料的浪费和由此带来的排放问题。这就不能有效利用扫气带来的优势。

发明内容

因此，如何在缸外供油时，在可能的情况下，能够使得仅仅是空气而非燃料，在气门重叠角时有效扫过气缸，从而尽量多地排除废气，是一个现实的问题。

本发明要解决的技术问题在于，在使用缸外燃料喷射以保持技术的成熟和低成本的同时，使得发动机的扫气成为可能。为此，本发明针对每缸有两个或两个以上进气门的情况提出，将一个或一部分进气门提前开启，实现扫气。在此种工况下，在先开启的进气门所对应的进气道部分不喷射燃料；其余进气门延后开启，燃料喷射到这些进气门所对应的进气道内。通过适当的气门重叠，从在后开启的进气门进入气缸的油气混合物可以避免直接进入排气管路。这样，实现扫气的进气门可以仅提供新鲜空气而非空气和燃料的混合物进入气缸，避免了扫气过程带走燃料。

根据本发明的一方面，提供一种发动机的燃料喷射和进气方法，所述发动机具有一个或多个气缸，每个气缸具有两个或多个进气门，所述方法包括：控制每个气缸的两个或多个进气门以异步方式作动，其中，至少一个进气门的开启早于其它进气门；控制燃料在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。

优选地，当所述发动机应用多点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管内喷射。

优选地，当所述发动机应用单点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与后开启的一个或多个进气门对应的进气总管内喷射，其中，每个进气门通过对应的一个进气歧管连接到所述进气总管。

优选地，每个气缸的两个或多个进气门由位于同一个凸轮轴的不同凸轮型线驱动，各凸轮型线的相对位置固定或者具有相对调节能力。

优选地，每个气缸的两个或多个进气门由不同的凸轮轴的凸轮型线驱动。

优选地，所述发动机是点燃式或压燃式。

优选地，喷射的燃料是液态燃料或气态燃料。

优选地，进气总管被分隔成两个部分，分别对应于与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管以及与在先开启的一个或多个进气门对应的进气歧管。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，在附图中：

图1是示出现有技术的缸外喷射燃料的进气门作动的示意图；

图2是示出根据本发明的实施例的发动机的多点燃料喷射和进气方法的示图；

图3是示出根据本发明的另一实施例的发动机的单点燃料喷射和进气方法的示图；

图4是示出根据本发明实施例的发动机的燃料喷射和进气方法的流程图。

部件及标号说明：

100，200，300 排气门升程

101  进气门升程

102  进排气门重叠角

201，301  当前的进气门升程(对比之用)

202，302  提前开启的进气门升程

203，303  延迟开启的进气门升程

204，304  原来的气门重叠角(对比之用)

205，305  新的进排气门重叠角(为实现扫气所对应的气门重叠角)

150，250，350 空气滤清器

151，251，351 涡轮增压器

152，252，352 中间冷却器

153，253，353 进气总管

154，254，354 喷油嘴

155，255，355 进气歧管

156，256，356 排气管

157，257，357 排气后处理器和消音器

具体实施方式

在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

图2是示出根据本发明的实施例的发动机的多点燃料喷射和进气方法的示图。

图2示出发动机应用多点进气道燃料喷射方案的情况。参照图2，根据本发明的排气门升程以200表示，传统的进气门升程以201表示。发动机具有一个或多个气缸，每个气缸具有两个或多个进气门。根据本发明的实施例，将每个气缸的进气门分成两组。当需要时，一组进气门开启较早，其气门升程以202表示，另一组进气门开启较晚，其气门升程以203表示。换句话说，这两组进气门以异步方式作动。燃料喷射在与203对应的气门的缸外上游流道部分。需要注意的是，对于与202对应的气门和与203对应的气门，相应的流道应有足够的分离段，以避免喷射的燃料从与202对应的气门进入气缸。由图2中可见，当进气压力高于排气背压时，新鲜空气，而非油气混合物，可经进气门202进入气缸。进气门202和排气门200的重叠角以205表示，对应地，原来的气门重叠角在图中表示为204。可见，此时允许更大的气门重叠角，因此，进气有更多的时间流入气缸，并可能从排气门流出。在这个过程中，流出排气门的气体不仅为新鲜空气，也同时有前一个循环残留的废气，从而使得气缸内的新鲜空气比例提高。此后，进气门203开启。当进气门203开启时，排气门200已经或即将关闭，使得由进气门203进入气缸的油气混合物不可能或没有足够的时间从排气门200流出气缸。避免了燃料的浪费以及相应的污染。图2中示出气缸具有两个进气门的示例。此时，进气歧管针对两个进气门分离，进气门以异步方式作动，燃料仅向在后开启的进气门的上游喷射。因为各个进气门的上游流道彼此隔离，所以燃料只能从一个进气门进入气缸。

图3是示出根据本发明的另一实施例的发动机的单点燃料喷射和进气方法的示图。

图3示出发动机应用单点进气道燃料喷射方案的情况，其中，示出气缸具有两个进气门的示例。此时，进气歧管和进气总管都被隔离，进气门以异步方式作动，这样，油气混合物只能通过一个气门进入气缸。由于整个控制过程与图2描述的示例类似，因此这里省略详细描述。

根据本发明的实施例，可以(但不限于)以下述硬件方式实现：

1.进气门位于同一根凸轮轴上，而且相对相位固定不可调；

2.与排气门升程200对应的凸轮和与进气门升程202对应的凸轮位于同一根凸轮轴上，而且其相对相位不可调。与进气门升程203对应的凸轮位于另一根凸轮轴上。这两个凸轮轴允许有相对调节；

3.进气门升程202和203对应的凸轮在同一根凸轮轴上，其相对相位可以调节。

图4是示出根据本发明实施例的发动机的燃料喷射和进气方法的流程图。如上所述，发动机具有一个或多个气缸，并且可以是点燃式或压燃式发动机。此外，每个气缸具有两个或多个进气门。

参照图4，在步骤S401中，控制每个气缸的两个或多个进气门以异步方式作动。也就是说，所述两个或多个进气门中的至少一个进气门的开启早于其它进气门。然后，在步骤S402中，控制燃料在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。这里，喷射的燃料是液态燃料或气态燃料。具体地讲，当发动机应用多点进气道燃料喷射方案时，可控制燃料仅在与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管内喷射。另一方面，当发动机应用单点进气道燃料喷射方案时，可控制燃料仅在与后开启的一个或多个进气门对应的进气总管内喷射。换句话说，在应用单点进气道喷射方案时，与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管和与在先开启的进气门对应的进气歧管彼此分隔，并且这种分隔延伸到进气总管，直到燃料喷射处，即，进气总管也被分隔成两个部分，分别对应于与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管以及与在先开启的一个或多个进气门对应的进气歧管。可选择地，在步骤402中，可控制燃料仅在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。

如上所述，每个气缸的两个或多个进气门可以由位于同一个凸轮轴的不同凸轮型线驱动，各凸轮型线的相对位置固定或者具有相对调节能力。可选择地，每个气缸的两个或多个进气门由不同的凸轮轴的凸轮型线驱动。

根据本发明的示例性实施例，可以在喉口燃料喷射的条件下实现扫气，同时避免燃油耗和排放的恶化。

上述根据本发明的示例性实施例的发动机的燃料喷射和进气方法可以以硬件或固件被实现，或者被实施为软件或计算机代码或它们的组合。另外，软件或计算机代码还可被存储在非暂时性记录介质(只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、致密盘(CD)-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(诸如通过互联网的数据传输))中或是通过网络下载的计算机代码，其中，所述计算机代码最初存储在远程记录介质、计算机可读记录介质、或非暂时性机器可读介质上并将被存储在本地记录介质上，从而描述于此的方法可使用通用计算机、数字计算机或专用处理器以存储在记录介质上的这样的软件、计算机代码、软件模块、软件对象、指令、应用程序、小应用程序、app等来实施，或者在可编程硬件或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)中被实施。

虽然已经显示和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种发动机的燃料喷射和进气方法，所述发动机具有一个或多个气缸，每个气缸具有两个或多个进气门，其特征在于，所述方法包括：

控制每个气缸的两个或多个进气门以异步方式作动，其中，至少一个进气门的开启早于其它进气门；

控制燃料在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述发动机应用多点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管内喷射。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述发动机应用单点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与后开启的一个或多个进气门对应的进气总管内喷射，其中，每个进气门通过对应的一个进气歧管连接到所述进气总管。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，每个气缸的两个或多个进气门由位于同一个凸轮轴的不同凸轮型线驱动，各凸轮型线的相对位置固定或者具有相对调节能力。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，每个气缸的两个或多个进气门由不同的凸轮轴的凸轮型线驱动。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机是点燃式或压燃式。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，喷射的燃料是液态燃料或气态燃料。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进气总管被分隔成两个部分，分别对应于与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管以及与在先开启的一个或多个进气门对应的进气歧管。