CN1380942A - 燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

内燃机的燃料喷射系统,它至少包括一燃料喷射阀(4),该燃料喷射阀将燃料喷射到燃烧室(7)中,该燃烧室具有伸入该燃烧室(7)中的火花塞(3),燃料喷射阀(4)具有一阀体(10),该阀体(10)具有多个在圆周上设置的喷射孔(11、11d),这些喷射孔(11、11d)这样设置,即在燃烧室(7)中产生一个锥形的喷射油束(5),紧邻地设置在火花塞(3)两侧的至少这些喷射孔(11d)具有长形横截面。

Description

燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1或9所述类型的燃料喷射系统。
现有技术
在通过内部形成混合的混合压缩强迫点火内燃机中，对于火花塞区域的分层充气运行需要在可点燃区域具有确定的燃料—空气比的“混合雾”。为此，使用具有一喷嘴的燃料喷射阀，它朝内或朝外打开并产生圆锥形油束。
例如由DE19804463A1公开了混合压缩强迫点火内燃机的燃料喷射系统，它至少具有将燃料喷射到由活塞—/缸—组件构成的燃烧室中的燃料喷射阀和突入燃烧室的火花塞。其中燃料喷射阀的喷嘴体至少具有一行分布在喷嘴体周围的喷射孔。通过从其喷射孔有目的地喷射燃料，实现了通过形成混合雾而实现的油束导向燃烧方法，其中至少一束油束的方向对准火花塞，而其余的油束用于形成至少近似完整的或相关联的混合雾。
DE19642653C1公开了一种形成可点燃的燃料—空气混合物的方法。在由活塞限定的燃烧室中在从包围喷嘴口的阀座提升阀元件而打开喷嘴口时通过喷射器喷出燃料，而在直接喷射内燃机的缸中形成点燃的燃料—空气混合物。为了在内燃机的所有工作状态下，特别是在其分层充气运行下在整个特性曲线的每个运行点可以形成最佳油耗和排放的混合雾，要可变地调节其阀元件的开启行程和喷射时间。
另外，DE3808635C2公开了一种将燃料直接喷射到混合压缩式内燃机的缸中的燃料喷射装置。该燃料喷射装置包括燃料喷射阀，它距缸盖一些距离并与一个排气孔相对地设置在缸壁中，并且具有一个出口，其中燃料喷射阀的射束轴线对准在缸盖中设置的火花塞周围的区域。燃料喷射阀具有带螺旋形涡旋槽的电磁操作的阀针，以产生喷射油束的涡旋流。其涡旋槽的总横截面积至少小于出口横截面积的一半，其中，燃料喷射阀设置在扫气口的上方并且它的射束轴线对着安置在缸盖中心上的点燃点。
上述多数文献中所公开的喷射系统公开了壁或空气导向的燃烧方法。空气导向的燃烧方式主要取决于流入空气的运动，其目的在于，将可点燃的燃料—空气混合物在分层充气运行的整个特性曲线族区域上精确地送入火花塞的电极区域。在壁导向燃烧方式中，燃料通过或多或少崎岖不平的燃烧室几何结构辅助在同时形成混合物的情况下被送往火花塞。
在壁导向和空气导向燃烧方法中在怠速运转和低的部分负荷运转时，到火花塞的混合气输送仅仅很不完全地实现，在平均的部分负荷运转中，部分地仅以所使用的高压喷射阀或流体导送结构的无理地小的连续散射通过进气管实现。有缺陷的可重复性首先体现在过多地排放未燃烧的碳氢化合物，这是由个别燃烧中断导致的。这些特性导致了上述两种燃烧方法还具有其它严重的缺点：由于燃料喷射阀和火花塞之间的距离大，较小的喷射量不再在稳定点火所需的混合气浓度上到达火花塞。发动机在怠速运转区域和低的部分负荷区域中不能不被扼制地运行。这意味着，在火花塞电极上的燃料—空气混合气太稀薄。由于吸入空气节流，与带进气管喷射的混合压缩、强迫点火内燃机相比，其耗油优点降低。
发明优点
相比而言，具有权利要求1或权利要求9所述技术特征的本发明燃料喷射系统的优点在于：由于燃料喷射阀的在火花塞区域特别构造的喷射孔使得在火花塞区域的混合气不是太富油并且不会太稀薄，而且通过近似封闭的锥形油束几乎完全避免了贫油桥(Magerbruecken)。本发明的技术措施有助于形成稳定的火焰芯。
本发明的另一优点是，火花塞较少熏黑，减少了温度突变负荷及改善了在固定的喷射时刻在分层充气运行的整个特性曲线族中点火角不灵敏性，这样可以使喷射与点火同时进行。
长形喷射孔的造形的优点是，减少了喷射孔通过流体时的流动损失，从而降低了工作压力。
通过从属权利要求的技术方案可以得到权利要求1或9的燃料喷射系统的有益扩展。
根据对燃料喷射系统的要求可以选择喷射孔的不同配置及它们之间的不同倾斜角度。
包围火花塞的喷射孔的长形结构特别是有优点的，因为在一定的由喷射孔的长度预定的公差内，可以以变化的装配深度安装火花塞或火花塞电极。
附图说明
下面参照附图对本发明优选的实施例作进一步描述。其中，
图1示出了本发明具有燃料喷射阀的燃料喷射系统的一实施例的示意性剖面图；
图2A-2B示出了本发明燃料喷射阀阀体结构的第一组实施例；
图3A-3C示出了本发明燃料喷射阀阀体结构的第二组实施例；
图4A-4B示出了本发明燃料喷射阀阀体结构的第三组实施例；
图5A-5B示出了本发明燃料喷射阀阀体结构的第四组实施例。
具体实施方式
图1以示意性部分剖视图示出了混合压缩式内燃机1的一纵向剖面，内燃机1具有一缸盖2，在其上的相应凹结构中设置了一个火花塞3和燃料喷射阀4。由于火花塞3和燃料喷射阀4的结构基本是公知的，故对这些构件不再作进一步描述。
燃料喷射阀4将呈锥形喷射油束5的燃料喷射到由缸盖2、活塞6以及缸壁(未示出)限定的燃烧室7中。燃烧室7部分地由活塞6上构成的燃烧室凹部8构成。
燃料喷射阀4和火花塞3彼此这样设置，即火花塞3相对燃料喷射阀4侧向偏置地伸入燃烧室7，其中火花塞电极9处于喷射油束5的区域内。
喷射油束5的形状取决于燃料喷射阀4的喷射侧端部结构。燃料喷射阀4例如为朝内打开的(I-阀)燃料喷射阀4。燃料喷射到燃烧室7中是通过激励电磁或压电执行元件实现的，通过它，一阀针(未进一步示出)或一个与该阀针相连的阀关闭件从一个设有喷射孔的阀体上抬起，以这种方式，使得燃料通过燃料喷射阀4和阀体上的喷射孔喷射到燃烧室7中。
在图2-5示出并且在以下进一步描述本发明阀体上喷射孔的实施例。
在图2-5中，其各图的左侧示出了具有喷射孔11的阀体10，而在各图的右侧示出了设置在阀体10圆周上的喷射孔11的展开图。
在图2中示出的喷射孔11配置的两个实施例中，其中喷射孔11设置成两行12a、12b或具有从喷射孔行12a移出的喷射孔11。在此，另外的喷射孔行只包括两个单独的喷射孔11，它们逆着喷射方向从喷射孔行12a错位移出。在图2A中，两喷射孔行12a、12b之间的轴向距离为a。在阀体10的朝向火花塞3的一侧上，喷射孔行12a具有一个火花塞空位13，在其位置上没有喷射孔11a。替代喷射孔行12a上缺少的喷射孔11，在第二喷射孔行12b上设置另两个喷射孔11b，从而确保了燃烧室7中的喷射油束5的均匀性以及由此形成的混合雾的均匀性。
为了进一步实现喷射油束5的均匀化，如图2B所示，还可以移位设置喷射孔11，其中移位最远的喷射孔11c距喷射孔行12a的距离为b，在不影响燃烧室7中的混合雾的均匀性的情况下，以这样的方式使火花塞空位13增大一些。
移出来的喷射孔11之间的距离a或b可以变化，适应相应的要求。
图3A-3C示出了圆形喷射孔11与长形喷射孔11d的不同组合。长形喷射孔横截面相对于圆形横截面形状的优点在于，它们具有高流量系数(Stroemungsdurchflussbeiwert)，即与圆形喷射孔相比其流动被干扰的程度小，这样减少了摩擦及紊流损失，或者说其结果减小了系统压力。
图3A示出了圆形喷射孔11与长形喷射孔11d的组合，其中圆形喷射孔11位于与长形喷射孔11d的喷射侧端部相同的平面内。长形喷射孔11d设置在火花塞空位13的左侧和右侧。
图3B中的长形喷射孔11d还彼此以一可自由选择的角度彼此倾斜，在本实施例中该角度为大约45°。
如图3C所示，圆形喷射孔11也可以与长形喷射孔11d的中心点位于一个平面内。所有三种情况可以产生相对均匀的混合雾，由此，通过喷射孔11、11d的尺寸可以控制喷射量。
与图3A和3C相似，在图4中示出了两种喷射孔配置，其中，在阀体10上只设置长形喷射孔11d。
在图4A中，长形喷射孔11d与图3A类似地这样设置，即，与火花塞3相邻的长形喷射孔11d的喷射端与其余长形喷射孔11d’位于相同的平面内，这些长形喷射孔11d’绕阀体10设置并以其长轴相对于位于火花塞空位13上的喷射孔11d翻转90°。在图4B中，在圆周上设置的长形喷射孔11d’与围住火花塞3的长形喷射孔11d的中心点设置在一个平面内。
图4A和4B所示的长形喷射孔11d、11d’的配置的优点在于，由于在阀体10上设置的喷射孔11d、11d’的数量较少，降低了加工成本。通过用长形喷射孔11d’在很大程度上覆盖阀体10的圆周保证了在喷射时燃料的均匀分布。
图5中示出了用于配置长形喷射孔11e的两个实施例，长形喷射孔11e相对于邻近火花塞3的长形喷射孔11d呈一倾斜角。
在图5A中，长形喷射孔11e以它们的上部的输入侧端朝着邻近火花塞3的长形喷射孔11d的方向倾斜。在此，长形喷射孔11e这样倾斜，即倾斜的喷射孔11e至少具有一个平行的主轴线。通过长形喷射孔11e的其余倾斜位置可以实现各喷射孔11e的喷射油束略微重叠，由此可以进一步改善混合雾的均匀性。
图5B与图5A的配置近似，在这里，长形喷射孔11e在相反的方向上倾斜，即长形喷射孔11e的上部的输入侧端远离邻近火花塞3的长形喷射孔11d地倾斜。在此同样可以实现略微的重叠。
本发明不局限于所示的实施例，例如燃料喷射阀4可以采用比所述实施例多或少的喷射孔11。同样也可设置多于一喷射孔行的长形喷射孔11，以改善燃料—空气混合物的均匀性。此外，喷射孔11的长形结构不限于标准的椭圆形状，这些横截面形状也可以是矩形或蛋形的。

Claims (10)

1.内燃机的燃料喷射系统，它至少包括一燃料喷射阀(4)，该燃料喷射阀将燃料喷射到燃烧室(7)中，该燃烧室具有伸入该燃烧室(7)中的火花塞(3)，燃料喷射阀(4)具有一阀体(10)，该阀体(10)上具有多个在圆周上设置的喷射孔(11)，这些喷射孔(11)这样设置，即在燃烧室(7)中产生至少近似呈锥形的喷射油束(5)，其特征在于：直接设置在火花塞(3)两侧的至少这些喷射孔(11d)具有长形的横截面。
2.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于：长形喷射孔(11d)的中心点与其余喷射孔(11、11d、11d’、11e)位于一个线上。
3.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于：长形喷射孔(11d)的端部与其余喷射孔(11、11d、11d’、11e)位于一个线上。
4、如权利要求1-3之一的燃料喷射系统，其特征在于：所有喷射孔(11d、11d’、11e)具有长形横截面。
5、如权利要求2-4之一的燃料喷射系统，其特征在于：紧邻火花塞(3)的喷射孔(11d)相对于其余的喷射孔(11)倾斜一个预定的角度。
6、如权利要求4的燃料喷射系统，其特征在于：紧邻火花塞(3)的喷射孔(11d)轴向平行地定位，而所有其余的喷射孔(11d’、11e)具有与其不同的定位。
7、如权利要求6的燃料喷射系统，其特征在于：其余喷射孔(11d’)相对于紧邻火花塞(3)的喷射孔(11d)倾斜90°定位。
8、如权利要求6的燃料喷射系统，其特征在于：其余喷射孔(11e)这样倾斜设置，即它们分别具有一个平行的主轴线。
9、内燃机的燃料喷射系统，它至少包括一燃料喷射阀(4)，该燃料喷射阀将燃料喷射到燃烧室(7)中，该燃烧室具有伸入该燃烧室(7)中的火花塞(3)，燃料喷射阀(4)具有一阀体(10)，该阀体(10)具有多个在圆周上设置的喷射孔(11)，这些喷射孔(11)这样设置，即在燃烧室(7)中产生至少近似呈锥形的喷射油束(5)，其特征在于：至少紧邻地设置在火花塞(3)两侧的喷射孔(11b)设置在一个与其余喷射孔(11a)的喷射孔行(12a)错开的喷射孔行(12b)上。
10、如权利要求9的燃料喷射系统，其特征在于：火花塞(3)两侧的分别两喷射孔(11b、11c)呈阶梯状设置在两个相对于其余喷射孔(11a)的喷射孔行(12a)错开的平面上。
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