CN107304740A - 用于内燃机的燃料喷射单元 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于内燃机的燃料喷射单元。燃料喷射单元包括：分离器，分离器设置在用以将空气供应至形成在发动机盖中的燃烧室的进气端口中，分离器将空气通道分割成上通道和下通道；叶片，叶片设置在分离器的前面并且通过旋转而打开或关闭上通道或下通道；以及第一喷射器，第一喷射器设置在进气端口的上方。具体地，当第一喷射器喷射燃料时，叶片不与燃料干涉。

Description

用于内燃机的燃料喷射单元
技术领域
本公开涉及一种用于配备有汽油直喷(GDI)和多点喷射(MPI)以提高燃料效率并且减少EM(排放物质)的内燃机的燃料喷射单元。
背景技术
该部分中的陈述仅提供了与本公开有关的背景信息并且不能构成现有技术。
随着对开发高压喷射器和提高燃料效率的需求的增加，已经开始了开发GDI。GDI发动机能够通过在部分负荷运行过程中执行约40:1的超稀燃烧(ultra-lean combustion)的燃烧系统而显著提高燃料效率。
如图1所示，GDI发动机包括利用强烈的滚动将吸入空气引导至燃烧室11中的进气端口12和用于排出燃烧气体的排气端口13，其中，将燃料直接喷射到燃烧室11中的喷射器14设置在进气端口12的一侧处并且通过产生火花而点燃从喷射器14喷射的燃料的火花塞15设置在燃烧室11的上方。具体地，用于增强吸入空气的流量的碗部(bowl，活塞碗)17形成在活塞16的顶部上。
相应地，通过进气端口12流入碗部17中的吸入空气在碗部17的壁上流动的同时流量增加，并且从喷射器14直接喷射的燃料撞击碗部17的壁，由此在活塞16的热表面上蒸发并且一旦由于碗部17中的吸入空气的强烈流动而蒸发则与吸入空气混合，由此产生分层的气体混合物。尽管气体混合物在整个燃烧室中处于压缩状态，然而，火花塞周围产生分层的浓缩气体混合物，并且在这种状态下，发生燃烧。
如上所述，当吸入空气撞击形成在活塞16的顶部上的碗部17的壁并且从喷射器14喷射的燃料也撞击碗部17的壁时，吸入空气的流量增加。燃料撞击碗部17的区域被称为壁引导碗(wall guide bowl)。
我们发现，因为喷射到碗部中的燃料在撞击活塞的壁的同时蒸发，所以比不撞击活塞的壁的燃料蒸发得更迟。相应地，后蒸发的燃料更迟参与燃烧，因此，产生烟灰并且增加氢碳(HC)排放量。
具体地，我们发现，在冷启动条件(例如，当不加热活塞时)，排出更多的烟气并且仅通过进气端口增强吸入空气的流量，因此，全负荷下的性能由于进气端口上的负荷而降低。
上述内容仅旨在助于对本公开的背景的理解并且并不旨在指本公开落在已为本领域技术人员已知的相关领域的范围内。
发明内容
相应地，本公开解决了相关领域中发生的上述问题并且提出了用于具有GDI和MPI类型的内燃机的燃料喷射单元，从而能够通过抑制燃料壁变湿而提高燃料效率并且减少EM。
就本公开的一方面而言，提供了一种用于内燃机的燃料喷射单元，燃料喷射单元包括：分离器，分离器设置在进气端口中，进气端口被配置为将空气供应至形成在发动机盖中的燃烧室并且被配置为将空气通道分割成上通道和下通道；叶片，叶片设置在分离器的前面并且被配置为通过旋转而打开或关闭上通道或下通道；以及第一喷射器，第一喷射器设置在进气端口的上方，其中，当第一喷射器喷射燃料时，叶片不与燃料干涉。
分离器的后端可定位在第一喷射器的端部。
分离器和叶片可形成在单个模块中。
第一喷射器可以设置在发动机盖中。
发动机盖的气门角是预定值或更小，以使得第一喷射器可以设置在进气端口中。
被配置为将燃料直接喷射到燃烧室中的第二喷射器可以设置在进气端口下方。
规避槽可以形成在分离器的末端处，以避免在喷射燃料时分离器与第一喷射器干涉。
第一喷射器可以是组合式多个喷射器形式的，组合式多个喷射器形式的第一喷射器的容量比单个喷射器形式的第一喷射器的容量小。
多个规避槽可以形成在分离器的端部处，以避免在喷射燃料时分离器与组合式多个第一喷射器干涉。
叶片可围绕旋转轴旋转并且旋转轴可以连接至驱动单元并且通过驱动单元而旋转。
根据用于内燃机的具有上述所述结构的燃料喷射单元，可以通过使用MPI和GDI改善PN，并且抑制或防止燃料壁变湿、提高燃料效率，并且通过使VCM(可变电荷运动)和VTS(可变滚动系统)模块化以及将MPI定位在VTS后面而减少EM。
进一步地，可以在紧凑型结构中实现MPI+VTS+GDI系统，因此，设计受到更少的限制，与利用电动机驱动VCM的机械类型相比较，运转速度增加，并且通过发动机与精确预测的滚动开始增加时的时间点进行映射能够稳定地执行燃烧。
进一步地，通过使用具有相对更小容量的多个MPI喷射器可以减少燃料损失并且根据空气的量准确地控制燃料。
从此处提供的描述中，应用的进一步领域将变得显而易见。应理解的是，该描述与具体实施例仅旨在用于示出之目的并且并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了很好地理解本公开，现将参考附图描述通过实施例给出的各种形式，附图中：
图1是示出了用于相关领域的内燃机的燃料喷射单元的示图；
图2是示出了用于内燃机的燃料喷射单元的示图；并且
图3和图4是示出了形成在分离器中的规避槽的示图。
此处描述的附图仅用于示出之目的并且并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
下列描述在性质上仅是示例性的并且并不旨在限制本公开、应用、或用途。应当理解的是，在附图中，对应的参考编号指示类似或对应的部件和特征。
下面参考所附附图描述了根据本公开的一种形式的用于内燃机的燃料喷射单元。
图2是示出了根据本公开的一种形式的用于内燃机的燃料喷射单元，并且图3和图4是示出了形成在分离器330中的规避槽(avoiding groove)331的示图。
用于内燃机的燃料喷射单元包括：分离器330，分离器设置在进气端口300中，进气端口将空气供应至形成在发动机盖100中的燃烧室200，并且分离器将空气通道310分割成上通道311和下通道313；叶片400，叶片设置在分离器330的前面并且通过旋转打开或关闭上通道311或下通道313；以及第一喷射器500，第一喷射器设置在进气端口300的上方，其中，当第一喷射器500喷射燃料时，叶片400并不与燃料干涉，由此抑制或防止壁变湿。
进气门350和排气门810设置用于内燃机的燃烧室200，其中，进气门350连接至进气端口300并且排气门810连接至排气端口800。通过空气滤清器(air cleaner box)(未示出)、通气箱(serge tank)(未示出)以及节流阀(未示出)从车辆的外部流入的空气被供应至燃烧室200，并且被供应至燃烧室200的空气与从喷射器500和喷射器600喷射的燃料混合，然后，通过位于燃烧室200的中央处的火花塞700被点燃并燃烧。
进气端口300将吸入空气引导至燃烧室200中，且进气端口300中的分离器330和叶片400增强滚动，以更有效地混合用于燃烧的空气和燃料。
分离器330设置在进气端口300中并且通过分离器330介于其间的方式将空气通道310分割成上通道311和下通道313。分离器330的后端定位在第一喷射器500的端部后面，因此，当第一喷射器500喷射燃料时，抑制或防止了由于与分离器330干涉而使得壁变湿。
进一步地，围绕旋转轴410旋转的叶片400定位在分离器330的前面，因此，叶片400通过打开或关闭下通道313而引导空气。具体地，当叶片400阻挡下通道313时，全部吸入空气通过上通道311流入燃烧室200中，由此增强滚动。叶片400围绕旋转轴410旋转并且旋转轴410连接至单个驱动单元900且通过驱动单元900旋转。驱动单元900可以是电动机。如上所述，因为通过驱动单元900操作叶片400，所以与相关领域的机械类型相比较，能够增加运行速度。进一步地，将发动机与精确预测的滚动开始增加的时间点进行映射，由此能够更为稳定地执行燃烧。进一步地，可以通过将分离器330和叶片400形成在单个模块中并且同时使用分离器330和叶片400而提高效率。
第一喷射器500设置在发动机盖100中。然而，当发动机盖100的气门角是预定值或更小时，第一喷射器500定位在进气端口300中并且将燃料喷射到空气中，因此，能够有效地混合空气和燃料。进一步地，将燃料直接喷射到燃烧室200中的第二喷射器600可以设置在进气端口300的下方。
如图3所示，比燃料的边界T更大的规避槽331形成在分离器330的端部，以避免在喷射燃料时与第一喷射器500干涉(interference，干扰)。相应地，当喷射燃料时，并不与分离器330产生干涉。相应地，可以减少发动机盖100的进气岐管(未示出)的长度。即，根据该结构，能够实现紧凑型结构。
进一步地，如图4所示，规避槽331形成在分离器330的端部，以避免分离器在喷射燃料时与第一喷射器500干涉。在图4中，不同于图3中所示的构造，第一喷射器500可由多个第一喷射器500(例如，组合式多个喷射器类型)构成，该多个第一喷射器具有比第一喷射器500是单个喷射器500(即，单个式喷射器)时(如图3)更小的容量。多个规避槽331形成在分离器330的端部，以避免在喷射燃料时分离器与该多个第一喷射器500干涉。规避槽331可以比在第一喷射器500喷射燃料时形成的燃料边界T更大，以抑制或防止分离器330与喷射燃料干涉。
例如，当提供一个第二喷射器600和两个第一喷射器500时，具有更小容量的第一喷射器500设置在进气端口300中，以改善燃料在低速周期内的线性。当发动机在RPM非常低的周期内运行时，第一喷射器500中的一个运行，但是，在中速RPM的周期内，第一喷射器500和第二喷射器600中的一个或仅第二喷射器600运行。具体地，在早期启动或怠速时，通过使用第一喷射器500可以根据空气的量准确地控制燃料，而无燃料损失。第一喷射器500将燃料喷射到进气端口300并且可以安装在发动机盖100或进气岐管中。
本公开可应用于具有MPI和GDI类型的系统，具体地，应用于应用有VTS(可变滚动系统)的进气端口300和发动机盖100。第一喷射器500、第二喷射器600、分离器330以及叶片400可分别用于MPI、GDI、VTS以及VCM(可变电荷运动(Variable Charge Motion))。
因此，根据本公开的用于内燃机的燃料喷射单元，可以通过使用MPI和GDI而改善PN、抑制或防止燃料壁变湿、提高燃料效率并且通过使VCM和VTS模块化以及将MPI定位在VTS后面而减少EM。
进一步地，在紧凑型结构中可以实现MPI+VTS+GDI系统，因此，设计受到更少的限制，与利用电动机驱动VCM的机械类型相比较，运行速度增加，并且通过将发动机与精确预测的滚动开始增加时的时间点进行映射能够稳定地执行燃烧。
进一步地，通过使用具有相对更小容量的多个MPD喷射器可以减少燃料损失并且根据空气的量准确地控制燃料。
尽管参考附图中示出的具体形式对本公开进行了描述，然而，令本领域技术人员显而易见的是，在不背离本公开的范围内，可以各种方式更改并且改造本公开。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的燃料喷射单元，所述燃料喷射单元包括：
分离器，所述分离器设置在进气端口中，所述进气端口被配置为将空气供应至形成在发动机盖中的燃烧室，所述分离器被配置为将空气通道分割成上通道和下通道；
叶片，所述叶片设置在所述分离器的前面，并且所述叶片被配置为通过旋转而打开或关闭所述上通道或所述下通道；以及
第一喷射器，所述第一喷射器设置在所述进气端口的上方；
其中，当所述第一喷射器喷射燃料时，所述叶片不与所述燃料干涉。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述分离器的后端定位在所述第一喷射器的端部后面。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述分离器和所述叶片形成在单个模块中。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述第一喷射器设置在所述发动机盖中。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述发动机盖的气门角是预定值或更小，以使得所述第一喷射器设置在所述进气端口中。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，被配置为将燃料直接喷射到所述燃烧室中的第二喷射器设置在所述进气端口下方。
7.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，规避槽形成在所述分离器的端部处，以避免在喷射燃料时所述分离器与所述第一喷射器干涉。
8.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述第一喷射器为组合式多个喷射器形式的，组合式多个喷射器形式的所述第一喷射器的容量比单个喷射器形式的所述第一喷射器的容量小。
9.根据权利要求8所述的燃料喷射单元，其中，多个规避槽形成在所述分离器的端部处，以避免在喷射燃料时所述分离器与组合式多个喷射器形式的所述第一喷射器干涉。
10.根据权利要求1所述的燃料喷射单元，其中，所述叶片被配置为围绕旋转轴旋转，并且所述旋转轴连接至驱动单元且通过所述驱动单元而旋转。
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