CN110273801A - 用于燃料喷射器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于燃料喷射器的方法和系统。在一个示例中，一种系统可以包括燃料喷射器，所述燃料喷射器具有布置在所述燃料喷射器的出口表面与喷嘴的半圆锥形端部部分之间的半环形文氏管形状的出口通道。所述喷嘴还可以包括一个或多个空气夹带特征，所述一个或多个空气夹带特征与所述半环形文氏管出口通道配合工作以促进空气‑燃料混合。

Description

用于燃料喷射器的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及一种包括空气夹带特征的燃料喷射器。
背景技术
在柴油发动机和汽油发动机中，在进气冲程期间，通过打开一个或多个进气门将空气汲取到燃烧室中。然后，在随后的压缩冲程期间，进气门可以关闭，并且燃烧室的往复活塞压缩在进气冲程期间进入的气体，从而升高燃烧室中的气体的温度。然后将燃料喷射到燃烧室中的热的压缩气体混合物中，随后燃料通过压缩点火和火花点火等中的一者或多者或其组合而燃烧。燃烧的空气-燃料混合物推动活塞，驱动活塞的运动，然后将活塞的运动转换成曲轴的旋转能量。
柴油和/或汽油燃料可能不会与燃烧室中的空气均匀混合，这导致形成致密的燃料阱。这些致密的燃料区域可能产生烟灰。微粒过滤器可以布置在排气通道中以减少烟灰和其他微粒物质的量。然而，微粒过滤器可能导致制造成本增加并且可能无法解决与未燃烧燃料相关联的燃料经济性问题。
用于减轻发动机烟灰输出的技术可以包括用于在喷射之前以燃料夹带空气的特征。一个或多个通道可以布置在喷射器主体中，作为插入件插入发动机缸盖板表面或发动机缸盖中。来自燃烧室的空气可以与燃料混合，从而冷却喷射温度，同时以燃料夹带空气。可以延长浮起长度并且可以延迟燃烧开始，从而通过一系列发动机工况限制烟灰产生，从而减少对微粒过滤器的需求。
然而，本文中的本发明人已经认识到这种喷射器的潜在问题。作为一个示例，根据日益严格的排放标准，先前描述的燃料喷射器可能不再足以将烟灰产生减少到期望水平。因此，微粒过滤器可能位于排气通道中，从而增加车辆的制造成本和包装限制。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过燃料喷射器解决，所述燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括半圆柱形杆和半圆锥形端部部分，并且其中出口通道包括半环形文氏管形状，所述半环形文氏管形状被配置成当所述喷嘴朝向燃烧室致动时使燃料流动。以这种方式，出口通道可以限制燃料喷射器喷射燃料的范围，从而减少燃料渗透到燃烧室的不期望部分。
作为一个示例，燃料喷射器可以是侧装喷射器，定位成喷射到燃烧室中。在一些示例中，燃料喷射器可以垂直于活塞的摆动轴线定位。半环形文氏管形状的出口通道可以被配置成沿与燃料喷射器的中心轴线成角度的方向喷射燃料，其中燃料喷射朝向与活塞相对布置的火花塞引导。通过这样做，可以减小燃料冲击在活塞顶部表面上的可能性，这可以减少烟灰产生。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着表示所要求保护的主题的关键或基本特征，该主题的范围是由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了混合动力车辆的发动机。
图2A和图2B示出了燃料喷射器的第一位置和第二位置。
图3A和图3B示出了包括一个或多个空气夹带特征的燃料喷射器的各种实施例。
图2A至图3B大致按比例示出。
具体实施方式
以下描述涉及用于燃料喷射器的系统和方法。燃料喷射器可以包括各种空气夹带特征，所述空气夹带特征被配置成在燃烧之前将空气与燃料混合。燃料喷射器将燃料喷射到内燃发动机(诸如图1中所示的内燃发动机)气缸中。燃料喷射器可以是直接喷射器。
燃料喷射器的实施例示于图2A和图2B中。其中，燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括从半圆柱形杆延伸的基本上半圆锥形的端部部分。喷嘴的致动可以调整形成在燃料喷射器的端部部分与出口表面之间的半环形文氏管形状的出口通道的开度。
图3A示出了可以布置在燃料喷射器的喷嘴中的空气夹带特征的第一实施例。第一实施例可以包括从端部部分的基部延伸到端部部分的倾斜表面的多个通道。通道可以将燃烧室气体引导到出口通道的文氏管喉管，使得燃料可以在流入燃烧室之前与燃烧室气体混合。
图3B示出了可以布置在燃料喷射器的喷嘴中的空气夹带特征的第二实施例。第二实施例可以包括钟形室，所述钟形室被配置成从燃烧室接收燃烧室气体。钟形室可以经由圆柱形通道将燃烧室气体排出到出口通道的文氏管喉管。
图1至图3B示出了具有各种部件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为直接彼此接触或直接联接，则这些元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或邻近的元件可以分别是彼此邻接的或邻近的。作为示例，部件设置成彼此共面接触可以被称为共面接触。作为另一个示例，彼此分开定位的元件之间只有间距并且没有其他元件在至少一个示例中可以被称为如此。作为又一示例，被示出为在彼此的上方/下方的、在彼此相对的侧上或在彼此的左侧/右侧的元件可以相对于彼此被称为如此。此外，如图中所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可以被称为部件的“顶部”，而最底部元件或元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的垂直轴，并用于描述图的元件相对于彼此的定位。因而，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件垂直地定位在其他元件上方。作为又一示例，图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，圆形的、直线的、平面的、弯曲的、磨圆的、倒角的、成角度等)。此外，在至少一个示例中，被示为相互交叉的元件可以被称为相交元件或相互交叉。此外，在一个实例中，被示出为在另一个元件内的元件或被示出为在另一个元件外部的元件可以被称为如此。应当理解，被称为“基本相似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％-5％的偏差内)而彼此不同。
注意，图2B、图3A和图3B示出了指示哪里存在供气体和/或流体流动的空间的箭头，并且装置壁的实线示出了哪里流动被阻挡并且由于缺少由从一点横跨到另一点的装置壁所产生的流体连通，而使连通不可行。除了允许所述流体连通的壁中的开口之外，壁在区域之间形成分离。
燃烧室中的空气可以通过空气通道，并且可以在燃烧之前实现燃料和空气的更彻底和均匀的混合。特定地说，可以增加浮起长度，所述浮起长度是本领域技术人员通常用来描述燃料喷雾和燃烧火焰之间的距离的术语。因此，在燃烧之前燃料可能夹带更多的空气。因此，可以延迟燃烧并且可以增加燃料的空气夹带，从而导致更完全和无烟灰的燃烧。
图1描绘了用于车辆的发动机系统100。车辆可以是具有与路面接触的驱动轮的道路车辆。发动机系统100包括发动机10，发动机10包括多个气缸。图1详细描述了一个这样的气缸或燃烧室。发动机10的各个部件可以由电子发动机控制器12控制。
发动机10包括气缸体14和气缸盖16，气缸体14包括至少一个气缸孔20，气缸盖16包括进气门152和排气门154。在其他示例中，在发动机10被配置为二冲程发动机的示例中，气缸盖16可以包括一个或多个进气道和/或排气道。气缸体14包括气缸壁32，其中活塞36位于气缸壁32中并连接到曲轴40。气缸孔20可以定义为由气缸壁32包围的容积。气缸盖16可以联接到气缸体14，以包围气缸孔20。因此，当联接在一起时，气缸盖16和气缸体14可以形成一个或多个燃烧室。特定地说，燃烧室30可以是包括在活塞36的顶部表面17与气缸盖16的防火缸体表面19之间的容积。因此，基于活塞36的摆动来调整燃烧室30的容积。燃烧室30在本文中也可以称为气缸30。燃烧室30示出为经由相应的进气门152和排气门154与进气歧管144和排气歧管148连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。替代地，进气门和排气门中的一者或多者可以由机电控制的阀线圈和电枢组件操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。因此，当气门152和154关闭时，燃烧室30和气缸孔20可以流体密封，使得气体不会进入或离开燃烧室30。
燃烧室30可以由气缸体14的气缸壁32、活塞36和气缸盖16形成。气缸体14可以包括气缸壁32、活塞36、曲轴40等。气缸盖16可以包括一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器66)、一个或多个进气门152以及一个或多个排气门(诸如排气门154)。气缸盖16可以经由紧固件(诸如螺栓和/或螺钉)联接到气缸体14。特定地说，当联接时，气缸体14和气缸盖16可以经由垫圈彼此密封接触，并且因此气缸体14和气缸盖16可以密封燃烧室30，使得当进气门152打开时气体仅可以经由进气歧管144流入和/或流出燃烧室30，和/或当排气门154打开时仅经由排气歧管148流入和/或流出燃烧室30。在一些示例中，每个燃烧室30可以包括仅一个进气门和一个排气门。然而，在其他示例中，可以在发动机10的每个燃烧室30中包括多于一个的进气门和/或多于一个的排气门。
因此，气缸壁32、活塞36和气缸盖16可以形成燃烧室30，其中活塞36的顶部表面17用作燃烧室30的底壁，而气缸盖16的相对表面或防火缸体表面19形成燃烧室30的顶壁。因此，燃烧室30可以是包括在活塞36的顶部表面17、气缸壁32和气缸盖16的防火缸体表面19内的容积。
在一些示例中，发动机10的每个气缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。在选定操作模式下，点火系统190可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向气缸14提供点火火花。然而，在一些实施例中，诸如在发动机10可以通过自动点火或者通过喷射燃料(这可能是一些柴油发动机的情况)而发起燃烧的情况下，可以省略火花塞192。
燃料喷射器66可以定位成将燃料直接喷射到燃烧室30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。从驱动器68向燃料喷射器66供应工作电流，驱动器68对控制器12作出响应。在一些示例中，发动机10可以是汽油发动机，并且燃料箱可以包括汽油，汽油可以由喷射器66喷射到燃烧室30中。然而，在其他示例中，发动机10可以是柴油发动机，并且燃料箱可以包括柴油燃料，柴油燃料可以通过喷射器66喷射到燃烧室中。此外，在发动机10被配置为柴油发动机的这种示例中，发动机10可以包括电热塞以发起燃烧室30中的燃烧。
在图1的实施例中，喷射器66被示出为侧装喷射器，其中喷射器66安装在气缸14的侧壁上。喷射器66可以定位成沿与活塞36的摆动轴线成角度的方向喷射。在一些示例中，喷射器66可以包括一个或多个特征，使得喷射器可以仅朝向火花塞192并且远离活塞36的顶部表面17喷射。
在一些示例中，喷射器66可以包括一个或多个特征，以降低由从喷射器66喷射的燃料夹带的空气的温度。具体地，当燃料在燃料喷射期间离开喷射器66时，燃料可以在燃烧之前与喷嘴中的空气混合的同时行进一段距离。在本文的描述中，燃料喷雾在燃烧之前行进的距离可以被称为“浮起长度”。特定地说，浮起长度可以指喷射的燃料在燃烧过程开始之前行进的距离。因此，浮起长度可以是喷射器66的孔口与燃烧室30中发生燃料燃烧的点之间的距离，燃料从所述孔口离开喷射器66。
喷射器66可以降低在燃烧室30中燃烧之前与燃料混合的气体的温度。此外，喷射器66可以在喷射器66的喷嘴内或喷嘴处实现更高的喷雾速度，从而以燃料喷射和燃料渗透到燃烧室30中来增加空气夹带。以这种方式，可以增加燃料喷雾的浮起长度和/或可以增加燃料喷雾中的空气夹带量。喷嘴可以与燃烧室30流体连通，使得燃烧室30中的气体可以进入喷嘴的一个或多个流通通道并且再循环回到燃烧室30中。作为一个示例，在进气冲程期间引入燃烧室30的进气可以在压缩冲程的全部或一部分期间被推入喷嘴中。
进气歧管144被示出为与可选的电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的位置以控制到发动机气缸30的气流。这可以包括控制来自进气增压室146的增压空气的气流。在一些实施例中，可以省略节气门62，并且可以经由联接到进气通道42并位于进气增压室146上游的单个进气系统节气门(AIS节气门)82来控制到发动机的气流。在另外的示例中，可以省略节气门82，并且可以利用节气门62控制到发动机的气流。
在一些实施例中，发动机10被配置成提供排气再循环或EGR。当包括EGR时，EGR可以被提供为高压EGR和/或低压EGR。在发动机10包括低压EGR的示例中，低压EGR可以经由EGR通道135和EGR阀138在进气系统(AIS)节气门82下游和压缩机162上游的位置处从涡轮164下游的排气系统中的位置提供给发动机进气系统。当存在驱动流的压差时，EGR可以从排气系统汲取到进气系统。通过部分关闭AIS节气门82可以产生压差。节流板84控制压缩机162的入口处的压力。可以电控制AIS，并且可以基于可选的位置传感器88调整其位置。
环境空气经由进气通道42被吸入燃烧室30，进气通道42包括空气滤清器156。因此，空气首先通过空气滤清器156进入进气通道42。然后，压缩机162从进气通道42汲取空气，以经由压缩机出口管(图1中未示出)向增压室146供应压缩空气。在一些示例中，进气通道42可以包括具有过滤器的气箱(未示出)。在一个示例中，压缩机162可以是涡轮增压器，其中压缩机162的动力通过涡轮164从排气流汲取。具体地，排气可以使涡轮164旋转，涡轮164经由轴161联接到压缩机162。废气门72允许排气旁通涡轮164，使得可以在变化的工况下控制增压压力。废气门72可以响应于增加的增压需求而关闭(或者可以减小废气门的开度)，诸如在驾驶员踩下加速踏板期间。通过关闭废气门，可以增加涡轮上游的排气压力，从而提高涡轮转速和峰值功率输出。这允许提高增压压力。另外，当压缩机再循环阀部分打开时，废气门可以朝向关闭位置移动以保持期望的增压压力。在另一个示例中，废气门72可以响应于降低的增压需求而打开(或者可以增大废气门的开度)，诸如在驾驶员松开加速踏板期间。通过打开废气门，可以降低排气压力，降低涡轮转速和涡轮功率。这允许降低增压压力。
然而，在替代实施例中，压缩机162可以是机械增压器，其中到压缩机162的动力从曲轴40汲取。因此，压缩机162可以经由诸如带的机械联动装置联接到曲轴40。因此，曲轴40输出的旋转能量的一部分可以传递到压缩机162，以便为压缩机162提供动力。
压缩机再循环阀158(CRV)可以设置在压缩机162周围的压缩机再循环路径159中，使得空气可以从压缩机出口移动到压缩机入口，以便减小可能在压缩机162上产生的压力。增压空气冷却器157可以在增压室146中定位在压缩机162下游，用于冷却输送到发动机进气口的增压空气。然而，在如图1所示的其他示例中，增压空气冷却器157可以定位在进气歧管144中的电子节气门62的下游。在一些示例中，增压空气冷却器157可以是空气-空气增压空气冷却器。然而，在其他示例中，增压空气冷却器157可以是液体-空气冷却器。
在所描绘的示例中，压缩机再循环路径159被配置成将冷却的压缩空气从增压空气冷却器157的下游再循环到压缩机入口。在替代示例中，压缩机再循环路径159可以被配置成将压缩空气从压缩机的下游和增压空气冷却器157的上游再循环到压缩机入口。CRV158可以经由来自控制器12的电信号打开和关闭。CRV 158可以被配置为具有默认半开位置的三态阀，CRV 158可以从默认半开位置移动到完全打开位置或完全关闭位置。
通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在排放控制装置70上游联接到排气歧管148。排放控制装置可以是催化转换器，并且因此在本文中也可以称为催化转换器70。替代地，双态排气氧传感器可以用UEGO传感器126代替。在一个示例中，转换器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每一排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转换器70可以是三元型催化剂。虽然所描绘的示例示出了涡轮164上游的UEGO传感器126，但是应当理解，在替代实施例中，UEGO传感器可以在排气歧管中定位在涡轮164下游和转换器70上游。另外或替代地，转换器70可以包括柴油氧化催化剂(DOC)和/或柴油冷起动催化剂。
在一些示例中，微粒过滤器(PF)74可以联接在排放控制装置70的下游，以在排气流动的方向上捕获烟灰。在一些示例中，在转换器70与PF 74之间可以存在选择性催化还原装置和/或贫NOx捕集器。PF 74可以由多种材料制成，包括堇青石、碳化硅和其他高温氧化物陶瓷。PF 74可以周期性地再生，以便减少过滤器中对抗排气流的烟灰沉积物。过滤器再生可以通过将过滤器加热到一定温度来完成，所述温度将以比新烟灰微粒沉积更快的速率燃烧烟灰微粒，例如400℃-600℃。
然而，在其他示例中，由于在燃料喷射器66的喷嘴中包括流通通道，PF 74可以不包括在发动机10中。因此，可以减少燃烧循环期间的烟灰产生。在一些示例中，由于在燃烧/点燃燃烧室30中的混合物之前燃料和空气的混合增加，烟灰含量可以降低到大约为零。因此，在一些示例中，在燃烧循环期间发动机10可以大致不产生烟灰(例如，零烟灰)。在其他示例中，由于喷射器的特征，可以减少烟灰产生，并且因此，PF 74可以较不频繁地再生，从而减少燃料消耗。
在燃烧循环期间，发动机10内的每个气缸可以经历四冲程循环，包括：进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在进气冲程和做功冲程期间，活塞36远离气缸盖16朝向气缸底部移动，增加了活塞36顶部和防火缸体表面19之间的容积。活塞36靠近气缸底部并且在其进气冲程和/或做功冲程结束时(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。相反，在压缩冲程和排气冲程期间，活塞36远离BDC朝向气缸的顶部(例如，防火缸体表面19)移动，从而减小活塞36的顶部与防火缸体表面19之间的容积。活塞36靠近气缸顶部并且在其压缩冲程和/或排气冲程结束时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的位置通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。因此，在进气冲程和做功冲程期间，活塞36从TDC移动到BDC，并且在压缩冲程和排气冲程期间，活塞36从BDC移动到TDC。
此外，在进气冲程期间，通常，排气门154关闭并且进气门152打开以允许进气进入燃烧室30。在压缩冲程期间，气门152和154都可以保持关闭，因为活塞36压缩在进气冲程期间进入的气体混合物。在压缩冲程期间，由于活塞36在其朝向燃料喷射器66行进时产生的正压力，燃烧室30中的气体可以被推入喷射器66中。来自燃烧室30的气体可以经由传导和/或对流通过气缸盖16和环境空气中的一者或多者散热。因此，喷射器66中的气体温度可以相对于燃烧室30中的气体温度降低。
当在压缩冲程和/或做功冲程期间活塞36靠近TDC或处于TDC时，燃料通过喷射器66喷射到燃烧室30中。在随后的做功冲程期间，气门152和154保持关闭，因为膨胀和燃烧的燃料和空气混合物将活塞36推向BDC。在一些示例中，可以在压缩冲程期间在活塞36到达TDC之前喷射燃料。然而，在其他示例中，可以在活塞36到达TDC时喷射燃料。在另外的示例中，燃料可以在活塞36到达TDC之后喷射并且在做功冲程期间开始向BDC平移回去。在另外的示例中，可以在压缩冲程和做功冲程期间喷射燃料。
可以在一段时间内喷射燃料。根据一个或多个线性或非线性方程，可以经由脉冲宽度调制(PWM)改变喷射的燃料量和/或喷射燃料的持续时间。此外，喷射器66可以包括多个喷射孔口，并且从每个孔口喷射出的燃料量可以根据需要改变。
喷射的燃料在进入燃烧室30之前行进通过喷射器66的喷嘴的容积。换句话说，喷嘴可以包括用于夹带空气和燃料的空气通道和燃料通道，其中所述通道位于燃烧室30内。然而，通道由喷嘴和燃料喷射器主体的表面限定，并且燃料和空气在于喷嘴外部流动并进入燃烧室30以与未混合的燃烧室气体混合之前流过这些通道。下面将更详细地描述空气和燃料流过喷嘴。
在排气冲程期间，排气门154可以打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管148，并且活塞36返回到TDC。排气可以继续经由排气通道180从排气歧管148流到涡轮164。
排气门154和进气门152都可以在相应的关闭的第一位置和打开的第二位置之间调整。此外，气门154和152的位置可以调整到它们各自的第一位置和第二位置之间的任何位置。在进气门152的关闭的第一位置，空气和/或空气/燃料混合物不在进气歧管144和燃烧室30之间流动。在进气门152的打开的第二位置，空气和/或空气/燃料混合物在进气歧管144和燃烧室30之间流动。在排气门154的关闭的第二位置，空气和/或空气燃料混合物不在燃烧室30和排气歧管148之间流动。然而，当排气门154处于打开的第二位置时，空气和/或空气燃料混合物可以在燃烧室30与排气歧管148之间流动。
注意，上述气门打开和关闭时间表仅作为示例描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、进气门迟闭或各种其他示例。
图1中将控制器12示出为微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和传统数据总线。控制器12示出为除了接收先前讨论的那些信号之外，还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到输入装置130用于感测由车辆驾驶员132调整的输入装置踏板位置(PP)的位置传感器134；用于确定末端气体点火的爆震传感器(未示出)；来自联接到进气歧管144的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自联接到增压室146的压力传感器122的增压压力的测量值；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可以感测(未示出传感器)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，霍尔效应传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等间隔脉冲，从中可以确定发动机转速(RPM)。输入装置130可以包括加速踏板和/或制动踏板。因此，来自位置传感器134的输出可以用于确定输入装置130的加速踏板和/或制动踏板的位置，并且因此确定期望的发动机扭矩。因此，可以基于输入装置130的踏板位置估计车辆驾驶员132所请求的期望发动机扭矩。
在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮59的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的传统车辆，或仅具有电机的电动车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机61。电机61可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴40和电机61经由变速器54连接到车轮59。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴40与电机61之间，并且第二离合器56设置在电机61与变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机61和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机61与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括如并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机61从牵引电池58接收电力以向车轮59提供扭矩。电机61还可以作为发电机操作，以提供电力以对电池58充电，例如在制动操作期间。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器，以基于存储在控制器的存储器上的所接收信号和指令来调整发动机操作。例如，调整燃料喷射可以包括调整喷射器66的致动器以移动到或移离喷射器66的喷嘴，使得燃料可以流到燃烧室30。
现在参考图2A，其示出了燃料喷射器66的实施例200。因此，先前介绍的部件可以在随后的附图中类似地编号。实施例200可以示出燃料喷射器66的横截面。燃料喷射器66可以包括喷嘴210，喷嘴210被配置成致动以调整一个或多个喷射设置，如本文将描述。
轴系统290被示出为包括两个轴，即，平行于水平方向的x轴和平行于竖直方向的y轴。因此，燃料喷射器66的横截面可以在x-y平面内。在一个示例中，x-y平面可以是燃料喷射器66的唯一切割平面，燃料喷射器66关于所述切割平面对称。也就是说，在一个示例中，燃料喷射器66仅关于单个平面对称。在实施例200中，喷射器66被示出为侧装喷射器并且可以沿垂直于燃烧室30的第一中心轴线298的方向喷射。在一些示例中，活塞(例如，图1的活塞36)可以平行于中心轴线298摆动。燃料喷射器66可以包括垂直于第一中心轴线298的第二中心轴线299，燃料喷射器66的喷嘴210可以沿着第二中心轴线299致动。因此，燃料可以基本上与第一中心轴线298成角度地喷射。
喷嘴210的横截面可以包括半扫帚形状。另外或替代地，喷嘴210的横截面可以包括L形、t形、曲棍球棒形等。因此，喷嘴210的一部分可以在沿与第二中心轴线299成角度的方向延伸之前，沿平行于第二中心轴线299的方向延伸。
喷嘴210可以包括沿第二中心轴线299延伸的杆212。杆212可以与喷嘴的端部部分214邻接。杆212可以包括半圆柱形状并且基本上平行于第二中心轴线299布置。端部部分214可以从杆212的第一末端延伸。端部部分214可以包括半圆锥形状，使得端部部分214的顶点联接到杆212，并且端部部分214的基部面向燃烧室30。在一个示例中，端部部分214的基部是相对于第二中心轴线299具有固定半径的半圆形或D形。另外或替代地，端部部分的基部可以是C形的，如下所述。在一个示例中，杆212仅包括半圆柱形状，并且端部部分214仅包括半圆锥形状。半圆柱形状仅从半圆锥形状的顶点延伸。
杆212可以联接到致动器202。更具体地，杆212可以在其第二末端物理地联接到平台216，其中平台216在第一侧上与致动器202直接接触，并且在第二侧上与弹簧204直接接触。平台216可以包括具有矩形横截面的矩形棱柱形状。致动器202可以从控制器12接收信号，所述信号指示致动器202向平台216施加力以克服弹簧204的力。通过这样做，喷嘴210可以在第一位置之外被致动。图2A的实施例200中所示的喷射器66的位置可以与第一位置相同，其中可以不发生燃料喷射。在没有力的情况下，弹簧204可以压靠平台216，从而致动喷嘴210远离燃烧室30，并迫使喷嘴210进入第一位置，其中端部部分214可以压靠喷射器主体206的出口表面222。
在第一位置，燃料喷射器66可以被配置成防止燃料喷射到燃烧室30中。因此，端部部分214可以与出口表面222形成气密密封，以防止和/或减少燃料从囊207流入燃烧室30中。囊207可以包括半圆环形状。囊207可以从燃料供给管线226接收燃料。在一些示例中，燃料供给管线226可以将燃料轨流体地联接到囊207。
以这种方式，喷嘴210定位成在燃料喷射器主体206内致动，其中喷嘴210的致动可以调整囊207的容积和一个或多个燃料喷射状态。一个或多个燃料喷射状态可以包括燃料喷射量、燃料喷射压力和燃料喷射角度。在第一位置，喷嘴210的端部部分214可以压靠燃料喷射器主体206的出口表面222，以气密地密封出口通道(例如，图2B的出口通道224)。
现在参考图2B，其示出了燃料喷射器66布置在第二位置的实施例250。第二位置可以对应于燃料喷射器66的其中燃料可以喷射到燃烧室30中的位置。更具体地，第二位置可以对应于燃料喷射器66的完全打开位置。在一些示例中，图2A的实施例中示出的第一位置可以对应于燃料喷射器66的完全关闭位置。以这种方式，第一位置和第二位置可以描绘燃料喷射器66的极端位置。应当理解，燃料喷射器66可以包括在第一位置与第二位置之间的多个位置。所述多个位置在本文中可以被称为打开更多或关闭更多的位置，其中打开更多的位置可以指燃料喷射器66的位置更接近第二位置(例如，打开大于50％)。因此，关闭更多的位置可以指燃料喷射器66的位置更接近第一位置(例如，打开小于50％)。打开更多的位置可以比关闭更多的位置向燃烧室30喷射更多的燃料。
所述多个位置中的每一个可以对应于燃料喷射量、燃料喷射压力和燃料喷射角度中的一者或多者。例如，如果燃料喷射器66处于关闭更多的位置，则燃料喷射可以包括更小的燃料喷射角度。可以相对于第二中心轴线299测量燃料喷射角度。因此，较小的燃料喷射角度可以指偏离第二中心轴线299较少的燃料喷射。燃料喷射器66可以喷射燃料的角度范围可以在5度到80度之间。因此，来自燃料喷射器66的燃料喷射可以不穿过和/或横穿第二中心轴线299。这样，燃料喷射可以不朝向活塞，并且可以仅朝向燃烧室30与火花塞相邻的上部区域。在一些示例中，当喷嘴210从第一位置移动到第二位置时，燃料喷射角度可以增大并且更多地朝向防火缸体表面或火花塞(例如，图1的防火缸体表面19或火花塞92)引导。
在第二位置，致动器202压靠平台216以克服弹簧204的力，从而致动喷嘴210朝向燃烧室30。出口通道224可以形成在出口表面222与喷嘴210之间。来自囊207的燃料可以经由出口通道224流到燃烧室30，如经由描绘燃料流动的示例的黑色头部箭头所示。出口通道224可以包括半环形文氏管形状，使得出口通道224包括在其入口与出口之间的限制部。换句话说，出口通道224可以包括文氏管入口和文氏管出口，其中文氏管喉管布置在它们之间。在一个示例中，出口通道224仅包括形成在端部部分214与出口表面222之间的半环形文氏管形状。出口表面222朝向端部部分214突出。
在一些示例中，燃料喷射器66可以是侧壁安装式喷射器，而不是安装到气缸盖或通过气缸盖安装，如上面在图1中所述。燃料喷射器66可以布置成使得燃料喷射可以朝向燃烧室30的火花塞和/或防火缸体表面并且远离活塞的顶部表面引导。这可以防止和/或减轻燃料对活塞的冲击，从而减少从燃烧室30排出的烟灰。
现在参考图3A，其示出了喷嘴210的第一实施例300，其包括空气夹带特征310。在第一实施例中，喷嘴210可以是部分中空的，使得当燃料喷射器66在第一位置之外时，空气夹带特征310可以将燃烧室气体从燃烧室30引导到出口通道224。更具体地，除了空气夹带特征310之外，端部部分214可以是完全实心的，空气夹带特征310可以布置穿过端部部分214，从其基部延伸到倾斜表面，以促进燃烧室气体在燃料喷射到达燃烧室30之前与燃料喷射混合。如上所述，出口通道224可以包括半环形文氏管形状。文氏管喉管和/或出口通道224的受限部分可以促进燃烧室气体流过空气夹带特征310，如白色头部箭头所示。如图所描绘，燃烧室气体通过端部部分214进入空气夹带特征310，并在进入出口通道224之前沿与第二中心轴线299成角度的方向流动，燃烧室气体可以在出口通道224中与燃料混合。通过以这种方式使燃烧室气体流动，出口通道中的涡流和/或其他形式的湍流可以增加，从而增加燃料与燃烧室气体之间的混合。
空气夹带特征310可以包括多个通道312。通道312可以从端部部分214的基部延伸到与出口通道224的文氏管喉管相邻的倾斜侧壁。通道312可以包括圆柱形状。另外或替代地，通道可以是矩形棱柱、圆锥形或其他类似形状。在图3A的示例中，恰好有三个通道。然而，在其他示例中，可以存在两个通道或四个或更多个通道。
现在参考图3B，其示出了喷嘴210的第二实施例350，其基本上类似于第一实施例300，除了空气夹带特征360与空气夹带特征310不同之外。空气夹带特征360可以包括半钟形室362，其中圆柱形通道364从半钟形室362延伸出来。气缸可以用作燃烧室气体可以流过并通向出口通道224的出口。
基于气缸的压缩比、燃料类型、平均燃料喷射压力和周围环境中的一者或多者，燃料喷射器66可以装配有空气夹带特征310或360。空气夹带特征310和360可以在将燃料喷射到燃烧室30中之前提供一些空气/燃料混合，同时降低燃料喷射温度。出口通道224的文氏管喉管可以经由其中形成的低压促进燃烧室气体流过空气夹带特征310和360。另外或替代地，燃烧室气体从空气夹带特征310和360流出到出口通道224可以引起燃料喷射的涡流，这可以促进到达燃烧室30时的进一步混合。
以这种方式，燃料喷射器可以包括半环形文氏管形状的出口通道，所述出口通道被配置成远离活塞喷射燃料。可以基于喷嘴的半圆锥形端部部分与燃料喷射器的出口表面之间的相互作用来调整出口通道的开度。通过半环形文氏管形状的出口通道喷射燃料的技术效果是引导燃料远离活塞，同时进一步促进燃烧室气体流过喷嘴的一个或多个空气夹带特征。通过这样做，可以减少来自燃烧室的烟灰排放，从而提高燃料经济性。
如本文所述的燃料喷射器的一个示例可以包括喷嘴，所述喷嘴包括半圆柱形杆和半圆锥形端部部分，并且其中出口通道包括半环形文氏管形状，所述半环形文氏管形状被配置成在喷嘴被致动朝向燃料流动时使燃料流动。燃料喷射器的第一示例还包括：其中喷嘴是单个连续件。燃料喷射器的第二示例可选地包括第一示例，还包括：其中杆在第一末端物理地联接到端部部分，并且其中杆在第二末端物理地联接到平台，其中平台是矩形棱柱并且物理地联接到致动器和多个弹簧中的每一者。燃料喷射器的第三示例可选地包括第一和/或第二示例，还包括：其中在第一位置，端部部分通过压靠燃料喷射器的出口表面而气密地密封出口通道，并且其中在第二位置时，端部位置与出口表面间隔开以将囊流体地联接到燃烧室。燃料喷射器的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，还包括：其中端部部分是至少部分中空的，并且包括一个或多个空气夹带特征，所述一个或多个空气夹带特征被配置成使燃烧室气体流到出口通道。燃料喷射器的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个，还包括：其中空气夹带特征包括多个圆柱形通道，所述多个圆柱形通道从端部部分的基部延伸到出口通道的文氏管喉管。燃料喷射器的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，还包括：其中空气夹带特征包括单个圆柱形通道，所述单个圆柱形通道从端部部分的基部延伸到出口通道的文氏管喉管。
示例性系统可以包括：发动机，其包括燃烧室；以及燃料喷射器，其安装在燃烧室的侧壁上，定位成沿与活塞的摆动轴线成角度的方向喷射，其中所述燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括：半圆柱形杆、半圆锥形端部部分和出口通道，所述出口通道包括半环形文氏管形状，所述出口通道布置在燃料喷射器的出口表面与端部部分之间。所述系统的第一示例可选地包括：其中出口通道可经由致动器或多个弹簧基于喷嘴的致动而调整。所述系统的第二示例可选地包括第一示例，还包括：其中致动器克服弹簧的力并将喷嘴压向燃烧室以增加出口通道的开度。系统的第三示例可选地包括第一和/或第二示例，还包括：其中多个弹簧将喷嘴压离燃烧室并减小出口通道的开度。所述系统的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，还包括：其中端部部分是部分中空的并且包括从端部部分的基部延伸到端部部分的倾斜表面的一个或多个通道，其中所述一个或多个通道被配置成将燃烧室气体从燃烧室引导到出口通道。所述系统的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或多个，还包括：其中燃料喷射器被定位成沿朝向燃烧室的顶部表面的方向远离活塞喷射。所述系统的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或多个，还包括：其中囊用于在燃料喷射器中存储燃料，其中囊包括半圆环形状。所述系统的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或多个，还包括：其中燃料喷射器朝向火花塞喷射。
示例性系统可以包括：包括至少一个气缸的发动机，所述至少一个气缸包括：燃烧室，所述燃烧室具有由侧壁、顶部表面和活塞限定的容积；以及安装在顶部表面上的火花塞和安装在侧壁上的燃料喷射器，所述燃料喷射器被定位成仅朝向火花塞远离活塞喷射，其中出口通道包括半环形文氏管形状并且在燃料喷射器的出口表面与燃料喷射器的喷嘴的半圆锥部分之间延伸。所述系统的第一示例还包括：其中出口通道包括文氏管入口、文氏管喉管和文氏管出口，其中文氏管喉管位于文氏管入口与文氏管出口之间，并且其中文氏管喉管流体地联接到半圆锥部分的空气夹带特征。所述系统的第二示例可选地包括第一示例，还包括：其中空气夹带特征包括钟形室和圆柱形通道，所述钟形室从燃烧室接收燃烧室气体，并且圆柱形通道使燃烧室气体流到文氏管喉管。所述系统的第三示例可选地包括第一和/或第二示例，还包括：其中半圆锥部分物理地联接到延伸穿过半环形囊的半圆柱部分。所述系统的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或多个，还包括：其中燃料喷射器包括单个对称轴。
需注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所描述的的特定例程可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、间歇驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所需要的，而是为了便于说明和描述而提供。一个或多个所示的动作、操作和/或功能可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所述动作、操作和/或功能可以以图形表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。
应当明白的是，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这样要素的引入，从而既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求，无论其范围与原始权利要求书的范围相比更宽、更窄、相同或不同，都也被认为包含在本发明的主题内。
根据本发明，提供了一种燃料喷射器，其具有喷嘴，所述喷嘴包括半圆柱形杆和半圆锥形端部部分，并且其中出口通道包括半环形文氏管形状，所述半环形文氏管形状被塑形成当喷嘴致动朝向燃烧室时使燃料流动。
根据实施例，喷嘴是单个连续件。
根据实施例，杆在第一末端物理地联接到端部部分，并且其中杆在第二末端物理地联接到平台，其中平台是矩形棱柱并且物理地联接到致动器和多个弹簧中的每一者。
根据实施例，在第一位置，端部部分通过压靠燃料喷射器的出口表面而气密地密封出口通道，并且其中在第二位置时，端部位置与出口表面间隔开以将囊流体地联接到燃烧室。
根据实施例，端部部分是至少部分中空的，并且包括一个或多个空气夹带特征，所述一个或多个空气夹带特征被配置成使燃烧室气体流到出口通道。
根据实施例，空气夹带特征包括多个圆柱形通道，所述多个圆柱形通道从端部部分的基部延伸到出口通道的文氏管喉管。
根据实施例，空气夹带特征包括单个圆柱形通道，所述单个圆柱形通道从端部部分的基部延伸到出口通道的文氏管喉管。
根据本发明，提供了一种系统，其具有：发动机，其包括燃烧室；以及燃料喷射器，其安装在燃烧室的侧壁上，定位成沿与活塞的摆动轴线成角度的方向喷射，其中燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括：半圆柱形杆、半圆锥形端部部分和出口通道，所述出口通道包括半环形文氏管形状，所述出口通道布置在燃料喷射器的出口表面与端部部分之间。
根据实施例，出口通道可经由致动器或多个弹簧基于喷嘴的致动而调整。
根据实施例，致动器克服弹簧的力并将喷嘴压向燃烧室以增大出口通道的开度。
根据实施例，所述多个弹簧将喷嘴压离燃烧室并减小出口通道的开度。
根据实施例，端部部分是部分中空的并且包括从端部部分的基部延伸到端部部分的倾斜表面的一个或多个通道，其中所述一个或多个通道被配置成将燃烧室气体从燃烧室引导到出口通道。
根据实施例，燃料喷射器被定位成沿朝向燃烧室的顶部表面的方向远离活塞喷射。
根据实施例，上述发明的特征还在于用于在燃料喷射器中存储燃料的囊，其中所述囊包括半圆环形状。
根据实施例，燃料喷射器朝向火花塞喷射。
根据本发明，提供了一种系统，其具有：包括至少一个气缸的发动机，所述至少一个气缸包括：燃烧室，所述燃烧室具有由侧壁、顶部表面和活塞限定的容积；以及安装在顶部表面上的火花塞和安装在侧壁上的燃料喷射器，所述燃料喷射器被定位成仅朝向火花塞远离活塞喷射，其中出口通道包括半环形文氏管形状并且在燃料喷射器的出口表面与燃料喷射器的喷嘴的半圆锥部分之间延伸。
根据实施例，出口通道包括文氏管入口、文氏管喉管和文氏管出口，并且其中文氏管喉管位于文氏管入口与文氏管出口之间，并且其中文氏管喉管流体地联接到半圆锥部分的空气夹带特征。
根据实施例，空气夹带特征包括钟形室和圆柱形通道，所述钟形室从燃烧室接收燃烧室气体，并且圆柱形通道使燃烧室气体流到文氏管喉管。
根据实施例，半圆锥部分物理地联接到延伸穿过半环形囊的半圆柱部分。
根据实施例，燃料喷射器包括单个对称轴。

Claims (15)

1.一种燃料喷射器，包括：
喷嘴，其包括半圆柱形杆和半圆锥形端部部分，并且其中出口通道包括半环形文氏管形状，所述半环形文氏管形状被塑形成当所述喷嘴朝向燃烧室致动时使燃料流动。
2.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中所述喷嘴是单个连续件。
3.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中所述杆在第一末端物理地联接到所述端部部分，并且其中所述杆在第二末端物理地联接到平台，其中所述平台是矩形棱柱并且物理地联接到致动器和多个弹簧中的每一者。
4.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中在第一位置，所述端部部分通过压靠所述燃料喷射器的出口表面而气密地密封所述出口通道，并且其中在第二位置时，所述端部位置与所述出口表面间隔开以将囊流体地联接到所述燃烧室。
5.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中所述端部部分是至少部分中空的并且包括一个或多个空气夹带特征，所述一个或多个空气夹带特征被配置成使燃烧室气体流到所述出口通道。
6.如权利要求5所述的燃料喷射器，其中所述空气夹带特征包括多个圆柱形通道，所述多个圆柱形通道从所述端部部分的基部延伸到所述出口通道的文氏管喉管。
7.如权利要求5所述的燃料喷射器，其中所述空气夹带特征包括单个圆柱形通道，所述单个圆柱形通道从所述端部部分的基部延伸到所述出口通道的文氏管喉管。
8.一种系统，包括：
发动机，其包括燃烧室；以及
燃料喷射器，其安装在所述燃烧室的侧壁上，定位成沿与活塞的摆动轴线成角度的方向喷射，其中
所述燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴包括半圆柱形杆、半圆锥形端部部分和出口通道，所述出口通道包括半环形文氏管形状，所述出口通道布置在所述燃料喷射器的出口表面与所述端部部分之间。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述出口通道能够经由致动器或多个弹簧基于所述喷嘴的致动而调整。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述致动器克服所述弹簧的力并将所述喷嘴压向所述燃烧室以增加所述出口通道的开度。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述多个弹簧将所述喷嘴压离所述燃烧室并减小所述出口通道的开度。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述端部部分是部分中空的并且包括从所述端部部分的基部延伸到所述端部部分的倾斜表面的一个或多个通道，其中所述一个或多个通道被配置成将燃烧室气体从所述燃烧室引导到所述出口通道。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述燃料喷射器被定位成沿朝向所述燃烧室的顶部表面的方向远离所述活塞喷射。
14.如权利要求8所述的系统，还包括用于在所述燃料喷射器中存储燃料的囊，其中所述囊包括半圆环形状。
15.如权利要求8所述的系统，其中所述燃料喷射器朝向火花塞喷射。
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