CN111608834A

CN111608834A - 燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法

Info

Publication number: CN111608834A
Application number: CN202010327827.9A
Authority: CN
Inventors: 任江; 苏建业
Original assignee: United Automotive Electronic Systems Co Ltd
Current assignee: United Automotive Electronic Systems Co Ltd
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-09-01

Abstract

本发明提供了一种燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法，燃油喷射系统包括进气总管、节气门、进气歧管、进气阀、气缸和喷油器；所述节气门设置在所述进气总管内，所述进气总管内连接多个所述进气歧管；每一所述进气歧管连接一个所述气缸，所述进气歧管与所述气缸由所述进气阀隔开；所述喷油器包括歧管喷油器和总管喷油器，所述歧管喷油器设置于进气歧管内且位于所述进气阀前，所述总管喷油器设置于进气总管内且位于所述节气门后。本发明提供的燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法，可以大幅度降低进气道喷射(PFI)发动机的颗粒物排放，对满足苛刻的排放法规十分有利。

Description

燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法

技术领域

本发明涉及发动机燃油喷射控制技术领域，特别涉及一种燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法。

背景技术

现有的进气道喷射汽油发动机(简称PFI发动机)是在进气阀关闭期间，使用喷油器进行单次喷射，将燃油喷射到进气道内和空气混合，来参与后续的燃烧过程。图1为现有的PFI发动机系统中的燃油喷射系统的结构示意图，在进气阀4关闭期间，低压喷油器(即歧管喷油器5)将燃油喷入进气道和空气混合，当进气阀4打开后，混合气将被吸入气缸内进行燃烧。现有的燃油喷射系统在每一个进气过程中只喷射一次燃油，如果在负荷较大的情况下，大量液态燃油会积聚在进气阀4附近，这部分燃油在后续燃烧中燃烧很差，导致大量的颗粒排放物产生。

现在新的排放法规增加了新的要求，即对所有汽油发动机的颗粒排放物设定一定的限值。原有的PFI发动机采用进气道单次喷射，在大负荷条件下，大量燃油积聚在进气阀4处，产生大量的颗粒排放物，这给目前PFI发动机特别是涡轮增压PFI发动机通过新法规的颗粒物排放限值带来了很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法，以降低进气道喷射发动机的颗粒物排放。

为解决上述技术问题，本发明提供一种燃油喷射系统，包括进气总管、节气门、进气歧管、进气阀、气缸和喷油器；

所述节气门设置在所述进气总管内，所述进气总管连接多个所述进气歧管；

每一所述进气歧管连接一个所述气缸，所述进气歧管与所述气缸由所述进气阀隔开；

所述喷油器包括歧管喷油器和总管喷油器，所述歧管喷油器设置于所述进气歧管内且位于所述进气阀前，所述总管喷油器设置于所述进气总管内且位于所述节气门后。

可选的，预先根据发动机负荷设置所述总管喷油器和所述歧管喷油器喷射燃油的喷射比例；在发动机运行过程中，获取所述发动机的当前负荷；根据所述发动机的当前负荷确定对应的喷射比例，并控制所述总管喷油器和所述歧管喷油器按照所确定的喷射比例喷射一个完整工作循环中的总喷油量。

可选的，当发动机负荷小于预设阈值时，设置的所述喷射比例为0；

当发动机负荷不小于所述预设阈值时，设置的所述喷射比例大于0。

可选的，当发动机负荷不小于所述预设阈值时，设置的所述喷射比例与所述发动机负荷大小正相关。

可选的，所述喷射比例预先根据相应负荷下发动机颗粒排放物最低的原则进行标定。

可选的，当所述发动机的当前负荷小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀关闭期间喷射燃油。

可选的，当所述发动机的当前负荷不小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀开启期间喷射燃油。

基于同一发明构思，本发明还提供一种发动机系统，所述发动机系统设置有如上文任一项所述的燃油喷射系统。

基于同一发明构思，本发明还提供一种燃油喷射方法，包括：

预先根据发动机负荷设置总管喷油器和歧管喷油器喷射燃油的喷射比例；

在发动机运行过程中，获取所述发动机的当前负荷；

根据所述发动机的当前负荷确定对应的喷射比例，并控制所述总管喷油器和所述歧管喷油器按照所确定的喷射比例喷射一个完整工作循环中的总喷油量。

当发动机负荷不小于预设阈值时，设置的所述喷射比例大于0。

可选的，当发动机负荷不小于预设阈值时，设置的所述喷射比例与所述发动机负荷大小正相关。

可选的，当所述发动机的当前负荷小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在进气阀关闭期间喷射燃油。

可选的，当所述发动机的当前负荷不小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在进气阀开启期间喷射燃油。

与现有技术相比，本发明提供的燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法，具有以下优点：

与传统的单喷油器进气道喷射(PFI)发动机相比，总管喷油器和歧管喷油器组成的双喷射系统可以改善喷射燃油和进气的混合过程，减少进气阀附近区域的油膜堆积，从而大大减少由于油膜堆积产生的颗粒排放物。同时，安装在进气阀附近的歧管喷油器喷油可以快速对各缸不均匀的喷油量进行补偿，在过渡工况下，同样可以对油膜变化量进行快速的补偿，使得发动机的性能得到保持。因此，本发明提供的燃油喷射系统、发动机系统，可以大幅度降低进气道喷射(PFI)发动机的颗粒物排放，对满足苛刻的排放法规十分有利。

本发明提供的燃油喷射方法通过预先设置总管喷油器和歧管喷油器的喷射比例，在发动机运行过程中，根据发动机负荷确定对应的喷射比例，进而控制总管喷油器和歧管喷油器按照对应的喷射比例进行喷油，如此可以改善喷射燃油和进气的混合过程，减少进气阀附近区域的油膜堆积，从而大大减少由于油膜堆积产生的颗粒排放物，另外，根据发动机的实际负荷控制总管喷油器和歧管喷油器的喷射比例可以进一步改善燃烧、排放效果。同时，由歧管喷油器喷油可以快速对各缸不均匀的喷油量进行补偿，在过渡工况下，同样可以对油膜变化量进行快速的补偿，使得发动机的性能得到保持。因此，本发明提供的燃油喷射方法，可以大幅度降低进气道喷射(PFI)发动机的颗粒物排放，对满足苛刻的排放法规十分有利。

进一步的，可

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中PFI发动机的燃油喷射系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的燃油喷射系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的燃油喷射方法的流程示意图。

图1-2中的附图标记如下：

1-进气总管；2-节气门；3-进气歧管；4-进气阀；5-歧管喷油器；6-总管喷油器；7-排气阀；8-排气总管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如背景技术所述，现有的进气道喷射(PFI)发动机，在进气阀关闭期间，低压喷油器将燃油喷入进气道，和空气混合。当进气阀打开后，混合气将被吸入气缸内进行燃烧。现有的燃油喷射系统在每一个进气过程中只喷射一次燃油，如果在负荷较大的情况下，大量液态燃油会积聚在进气阀座附近，这部分燃油在后续燃烧中燃烧很差，导致大量的颗粒排放物产生。

基于此，本发明的核心思想在于提供一种燃油喷射系统、发动机系统以及燃油喷射方法，除了在各个气缸的进气歧管中进气门附近各布置一个歧管喷油器外，还在进气总管节气门后布置一个总管喷油器，总管喷油器和歧管喷油器组成双喷射系统，可以改善喷射燃油和进气的混合过程，减少进气阀附近区域的油膜堆积，从而大大减少由于油膜堆积产生的颗粒排放物。

下面结合图2对本发明提供的一种燃油喷射系统进行详细介绍。本发明一实施例提供的一种燃油喷射系统包括进气总管1、节气门2、进气歧管3、进气阀4、气缸(未示出)和喷油器。

其中，所述节气门2设置在所述进气总管1内，所述进气总管1连接多个所述进气歧管3，每一所述进气歧管3连接一个所述气缸，所述进气歧管3与所述气缸由所述进气阀4隔开。

所述喷油器包括歧管喷油器5和总管喷油器6，所述歧管喷油器5设置于所述进气歧管3内且位于所述进气阀4前，所述总管喷油器6设置于所述进气总管1内且位于所述节气门2后。

在本发明提供的燃油喷射系统中，歧管喷油器5和总管喷油器6组成双喷射系统。其中，总管喷油器6的流量较大，可持续喷油，燃油随同进气气流均匀混合后供给所有气缸；歧管喷油器5的流量较小，分别根据所在气缸的循环工作时刻喷入燃油，和进气混合气进一步混合后通过进气阀4进入所在气缸。该双喷射系统的总管喷油器6和歧管喷油器5可以统一由发动机控制器ECU控制，既可以控制总管喷油器6和歧管喷油器5单独喷射，也可以控制总管喷油器6和歧管喷油器5按照一定比例同时喷射。

在应用时，可预先根据发动机负荷设置所述总管喷油器6和所述歧管喷油器5喷射燃油的喷射比例，如此，在发动机运行过程中，可首先获取所述发动机的当前负荷，然后根据所述发动机的当前负荷确定对应的喷射比例，并控制所述总管喷油器6和所述歧管喷油器5按照所确定的喷射比例喷射一个完整工作循环中的总喷油量。其中，所述喷射比例可以预先根据相应负荷下发动机颗粒排放物最低的原则进行标定。

具体的，可根据发动机的运行负荷划分大负荷工况和小负荷工况，在不同工况下，按照不同的控制策略来控制总管喷油器6和歧管喷油器5喷射燃油。

更具体的，当发动机负荷小于预设阈值时(即在小负荷工况下)，可设置所述喷射比例为0，即控制歧管喷油器5喷射全部燃油(即一个完整工作循环中的总喷油量)，总管喷油器6不喷油，从而可以保证发动机小负荷下的各气缸喷油均匀性，以及歧管喷油器5在小负荷下不进入非线性区，保证喷油的高精度。所述预设阈值可根据实际情况进行设定，本发明对此不做限定。

当发动机负荷增加至不小于所述预设阈值时(即在大负荷工况下)，可设置所述喷射比例大于0，即控制总管喷油器6和歧管喷油器5按照一定的喷射比例同时喷射。在某一负荷下，令总管喷油器6和歧管喷油器5按照不同的喷射比例同时喷射，从而能够获取到不同喷射比例下发动机的颗粒物排放量，然后将颗粒物排放量最低的喷射比例设定为该负荷下的最佳的喷射比例，即该负荷下预设的喷射比例，如此当发动机处于该负荷时，就可以控制总管喷油器6和歧管喷油器5按照该预设的喷射比例同时喷射，以达到发动机颗粒物排放最低的目的。优选的，所述喷射比例随负荷的增大而逐渐增加，例如到大(全)负荷时，总管喷油器6和歧管喷油器5的喷射比例为7：3。在大负荷工况下，由于总管喷油器6的喷射点距离进气阀4较远，总管喷油器6所喷射的燃油在进入气缸前有充分的时间和距离与进气气流充分混合，得到混合充分的混合气，不会在进气阀4处堆积液态油膜，后续能够燃烧充分，因此产生颗粒排放物很少。而靠近进气阀4的歧管喷油器5可以喷少量的燃油，用于弥补总管喷油器6喷油易造成的各缸喷油的不均匀性。由于喷油量少，易于混合，并且可以在所述进气阀4开启期间喷射，燃油利用进气气流进行充分混合，因而产生的颗粒排放物也很少。

另外，在发动机过渡工况下，由于歧管喷油器5喷射的快速补偿作用，也保证发动机过渡工况下对燃油油膜变化的快速补偿，保证发动机的正常工作。

综上所述，对于利用本发明提供的燃油喷射系统的进气道喷射发动机，无论在小负荷还是大负荷工况下，均能取得较低的颗粒排放物排放，因而可以有效解决颗粒排放物问题，通过严格的排放法规。同时，也能保证发动机各缸喷油的准确性和均匀性，发动机过渡工况下燃油能够得到快速的补偿。

基于同一发明构思，本发明还提供一种发动机系统，所述发动机系统设置有如上文所述的燃油喷射系统。优选的，所述发动机系统为进气道喷射(PFI)发动机。由于本发明提供的发动机系统包括上文所述的燃油喷射系统，由此，本发明提供的发动机系统具有上文所述的燃油喷射系统的所有优点，即本发明提供的发动机系统可以大幅度降低进气道喷射(PFI)发动机的颗粒物排放，对满足苛刻的排放法规十分有利。

基于同一发明构思，本发明还提供一种燃油喷射方法，如图3所示，该方法包括：

S101，预先根据发动机负荷设置总管喷油器和歧管喷油器喷射燃油的喷射比例；

S102，在发动机运行过程中，获取所述发动机的当前负荷；

S103，根据所述发动机的当前负荷确定对应的喷射比例，并控制所述总管喷油器和所述歧管喷油器按照所确定的喷射比例喷射一个完整工作循环中的总喷油量。

优选的，当发动机负荷小于预设阈值时，设置的所述喷射比例为0；

优选的，当发动机负荷不小于所述预设阈值时，设置的所述喷射比例与所述发动机负荷大小正相关。

优选的，所述喷射比例预先根据相应负荷下发动机颗粒排放物最低的原则进行标定。

优选的，当所述发动机的当前负荷小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀关闭期间喷射燃油。

优选的，当所述发动机的当前负荷不小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀开启期间喷射燃油。

本发明提供的燃油喷射方法可以应用于上文所述的燃油喷射系统，也可以应用于其它类似的燃油喷射系统，只要在燃油喷射系统中设置有总管喷油器和歧管喷油器即可。

本发明提供的燃油喷射方法，通过预先设置总管喷油器和歧管喷油器的喷射比例，在发动机运行过程中，根据发动机负荷确定对应的喷射比例，进而控制总管喷油器和歧管喷油器按照对应的喷射比例进行喷油，如此可以改善喷射燃油和进气的混合过程，减少进气阀附近区域的油膜堆积，从而大大减少由于油膜堆积产生的颗粒排放物，另外，根据发动机的实际负荷控制总管喷油器和歧管喷油器的喷射比例可以进一步改善燃烧、排放效果。同时，由歧管喷油器喷油可以快速对各缸不均匀的喷油量进行补偿，在过渡工况下，同样可以对油膜变化量进行快速的补偿，使得发动机的性能得到保持。因此，本发明提供的燃油喷射方法，可以大幅度降低进气道喷射(PFI)发动机的颗粒物排放，对满足苛刻的排放法规十分有利。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于发动机系统、燃油喷射方法实施例而言，由于其基本相似于燃油喷射系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见燃油喷射系统实施例的部分说明即可。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种燃油喷射系统，其特征在于，包括进气总管、节气门、进气歧管、进气阀、气缸和喷油器；

2.如权利要求1所述的燃油喷射系统，其特征在于，预先根据发动机负荷设置所述总管喷油器和所述歧管喷油器喷射燃油的喷射比例；在发动机运行过程中，获取所述发动机的当前负荷；根据所述发动机的当前负荷确定对应的喷射比例，并控制所述总管喷油器和所述歧管喷油器按照所确定的喷射比例喷射一个完整工作循环中的总喷油量。

3.如权利要求2所述的燃油喷射系统，其特征在于，当发动机负荷小于预设阈值时，设置的所述喷射比例为0；

4.如权利要求3所述的燃油喷射系统，其特征在于，当发动机负荷不小于所述预设阈值时，设置的所述喷射比例与所述发动机负荷大小正相关。

5.如权利要求3所述的燃油喷射系统，其特征在于，当所述发动机的当前负荷小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀关闭期间喷射燃油。

6.如权利要求3所述的燃油喷射系统，其特征在于，当所述发动机的当前负荷不小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在所述进气阀开启期间喷射燃油。

7.如权利要求2所述的燃油喷射系统，其特征在于，所述喷射比例预先根据相应负荷下发动机颗粒排放物最低的原则进行标定。

8.一种发动机系统，其特征在于，所述发动机系统设置有如权利要求1-7中任一项所述的燃油喷射系统。

9.一种燃油喷射方法，其特征在于，包括：

在发动机运行过程中，获取所述发动机的当前负荷；

10.如权利要求9所述的燃油喷射方法，其特征在于，当发动机负荷小于预设阈值时，设置的所述喷射比例为0；

11.如权利要求10所述的燃油喷射方法，其特征在于，当发动机负荷不小于所述预设阈值时，设置的所述喷射比例与所述发动机负荷大小正相关。

12.如权利要求10所述的燃油喷射方法，其特征在于，当所述发动机的当前负荷小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在进气阀关闭期间喷射燃油。

13.如权利要求10所述的燃油喷射方法，其特征在于，当所述发动机的当前负荷不小于所述预设阈值时，所述歧管喷油器在进气阀开启期间喷射燃油。

14.如权利要求9所述的燃油喷射方法，其特征在于，所述喷射比例预先根据相应负荷下发动机颗粒排放物最低的原则进行标定。