CN1940275A - 内燃机的燃料喷射装置及燃料喷射方法、以及燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了内燃机的燃料喷射装置及燃料喷射方法以及燃料喷射阀。以这样的方式构成内燃机的燃料喷射技术，即在发动机的进气管内部被整流板分隔为上下流动通路的情况下，增加了上侧流动通路中心处的流速以及下侧流动通路中心处的流速。因此，沿进气门的气门头的气缸直径方向的空气流速分布在所述气门头中心的两侧上成为峰值。因此，通过使大多数喷射的燃料喷雾撞击到所述气门头的中心的两侧上，可以以较好的效率进行燃料喷雾的汽化。

Description

内燃机的燃料喷射装置及燃料喷射方法、以及燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射装置，该燃料喷射装置从进气门的上游侧朝向该进气门喷射燃料，本发明还涉及一种内燃机的燃料喷射方法以及一种燃料喷射阀。

背景技术

在日本未审专利第2001-295738号公报中公开了一种用于内燃机的燃料喷射装置，其中在燃料喷射阀的顶端部上设置有延伸管，通过该延伸管朝向进气门喷射燃料。

此外，在日本未审专利第2004-225598号公报中公开了一种燃料喷射阀，其中，在各个气缸中配置有两个进气门的发动机中，从燃料喷射阀喷射的燃料的流量在从一个进气门的气门头中心部分偏向另一进气门的位置处为最大值。

根据该燃料喷射阀，抑制了燃料在燃烧室壁上的附着，从而可降低从发动机排放的碳氢化合物HC的量。

另外，在日本未审专利第2005-120994号公报中公开了一种设置有整流板和蝶形阀的内燃机，该整流板将进气管的内部通路分隔成上、下分开的通路，该蝶形阀控制朝向进气管的在该整流板下方延伸的下通路的空气的进气流。

当蝶形阀关闭时，空气只在进气管上侧上的流动通路中流动，结果在燃烧室内产生强烈的翻滚气流(tumble flow)。

附带提及，在起动发动机时，因为进气门的温度较低，所以附着在进气门的气门头上的燃料的汽化率较低，而附着在进气门的气门头上的液体燃料的膜厚较大。因此，在起动时，大量燃料以液体状态流入燃烧室中，从而使得来自发动机的碳氢化合物HC的排放量变大。

另外，在以上方式中，在设置整流板以加强翻滚气流的情况下，进气管内的空气运动发生变化。然而，到目前为止，还没有使燃料喷雾相对于空气运动的变化最优化。

发明内容

本发明的目的是使燃料喷雾相对于由于设置整流板而引起的空气运动的变化最优化，以由此有效地汽化所述燃料喷雾。

为了实现上述目的，本发明提供了一种新颖的用于内燃机的燃料喷射技术，该内燃机设有布置在所述发动机的进气管中的整流板，从而可朝向所述空气运动由于设置所述整流板而被加强的区域喷射燃料。

在所述整流板将所述进气管分隔为上下部分的情况下，增加了在上侧的流动通路中心处的流速以及在下侧的流动通路中心处的流速。因此，在所述进气门的气门头的气缸直径方向上的空气的流速分布在所述气门头中心的两侧上成为峰值。因此，通过将大多数的燃料直接排放到所述气门头中心的两侧上，可以以良好的效率进行燃料喷雾的汽化。

从以下参照附图的描述中能理解本发明的其它目的和特征。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的内燃机的纵向剖视图；

图2为根据本发明第一实施例的内燃机的平面图；

图3为在本发明第一实施例中的燃料喷射阀的顶端沿图4的线A-A剖取的剖视图；

图4为在本发明第一实施例中的燃料喷射阀的喷嘴板从顶端外侧观察时的平面图；

图5为在本发明第一实施例中的燃料喷射阀示意图，示出了该燃料喷射阀的喷雾状态；

图6为在本发明第一实施例中的进气门的示意图，示出了燃料附着在进气门上的状态；

图7为在本发明第一实施例中的进气门的示意图，示出了在该进气门的气门头处的空气速度的分布；

图8为在本发明第二实施例中的燃料喷射阀的顶端的剖面图；

图9为容纳本发明第二实施例中的燃料喷射阀中的喷嘴板的平面图；

图10为在本发明第二实施例中的燃料喷射阀的示意图，示出了该燃料喷射阀的燃料喷雾状态；

图11为表示对于在本发明第二实施例中的每个区域的总流量的简图；

图12为表示在本发明第一和第二实施例中在进气冲程期间进气管内部速度分布的剖面图；

图13为在本发明第一和第二实施例中从排气门侧观察时内燃机的进气门附近的示意性简图；

图14为在本发明第三实施例中的内燃机的剖面图；

图15为在本发明第三实施例中的内燃机的平面图；

图16为表示在本发明第三实施例中的进气门的气门头处的空气运动强度分布的示意图；

图17为用于对详细说明在本发明第三实施例中的喷雾角的参数进行说明的简图；

图18为表示在本发明第三实施例中的燃料喷雾的流量分布的曲线图；

图19为表示在本发明第三实施例中相对于进气门的喷雾直接排放率、汽化率以及HC浓度之间相互关系的曲线图。

具体实施方式

第一实施例

图1表示内燃机的纵向剖视图，图2示意性地表示该内燃机的上部剖面图。

发动机1包括：气缸体2、气缸盖9以及插入到气缸体2中的活塞3，燃烧室4由气缸盖9和活塞3形成。

形成在气缸盖9中的进气管5和排气管6通向燃烧室4，并且在气缸盖9中布置有两个进气门7A和7B以及两个排气门8A和8B。

在进气管5的上游侧布置有燃料喷射阀20。燃料喷射阀20布置在其可朝向进气门7A和7B喷射燃料的位置。火花塞10设置在燃烧室4的中上部。

整流板30设置在进气管5内，而翻滚(tumble)控制阀31设置在整流板30的上游侧。

整流板30用作将进气管5中的流动通路分隔为上部和下部的分隔元件，并且其顶端位置在从燃料喷射阀20喷射的燃料喷雾不接触的区域中设置在尽可能靠近进气门7A和7B的位置处。

翻滚控制阀31是用于控制向着整流板30下侧的流动通路的进气流的阀，并由电机(附图中未示出)驱动。

燃料喷射阀20的燃料喷雾F沿两个分开的方向行进，一股燃料喷雾FA对准进气门7A，而另一股燃料喷雾FB对准进气门7B。

对于燃料喷雾FA和FB，将它们各自的喷射角度确定为使得它们尽可能不撞击进气管5的内壁。

图3和图4表示燃料喷射阀20的喷嘴部分21，具体地，图3表示燃料喷射阀20的喷嘴部分21的纵向剖视图(图4的A-A的截面)，而图4为从顶端侧观察时燃料喷射阀20的喷嘴部分21的视图。

在燃料喷射阀20的喷嘴部分21中，喷嘴板13通过引导件14而固定到支架15上。

在喷嘴板13中钻有多个喷嘴16。

在支架15内设置有能够上下运动的球阀17，通过提升球阀17，在引导件14和球阀17之间的小间隙允许燃料流动，从而从喷嘴16喷射燃料。

这里，将两个进气门7A和7B的并排方向定义为X轴，将气缸的直径方向定义为Y轴，而将气缸的轴向方向定义为Z轴，喷嘴板13的中心为原点。

如图4所示定义设置在喷嘴板13中心周围的第一至第四区域。

此外，将喷嘴16的中轴线与X轴方向的倾角定义为θ_X，与Y轴方向的倾角定义为θ_Y。

在各个区域都钻有三个喷嘴16，并且这三个喷嘴16的倾角θ_X和θ_Y分别具有不同的角度。

描述第一区域，钻有三个喷嘴16a、16b和16c，与两个喷嘴16a和16b沿X轴方向的倾角θ_X相比，喷嘴16c具有较大的倾角θ_X，而其沿Y轴方向的倾角θ_Y较小。

另一方面，与两个喷嘴16b和16c沿X轴方向的倾角θ_Y相比，喷嘴16a具有较小的倾角θ_X，而其沿Y轴方向的倾角θ_Y较大。

喷嘴16b的X轴方向的倾角θ_X，以及与Y轴方向的倾角θ_Y在喷嘴16a和喷嘴16c的倾角之间。

对其它区域的其它喷嘴16a、16b和16c而言，第一区域的喷射喷嘴16a、16b和16c分别围绕燃料喷射阀20的中轴线转动90度从而形成轴对称的形式。

因为在相对于X轴正方向和负方向上以相应角度钻有喷嘴16，所以在进行燃料喷射时，产生沿进气门7A和7B的并排方向变宽的两股燃料喷雾FA和FB。

另外，喷嘴16朝向Y轴的倾斜在第一和第二区域中设置成沿正方向，而在第三和第四区域中设置成沿负方向。因此，喷射喷雾FA和FB分别形成有上下并置的所述两股喷雾，并形成为一个一体的喷雾模式。

因此，在进气门的气门头的中心附近，燃料流量较小，而在从气门头中心的进气系统侧以及排气系统侧该流量则分别显示出一峰值。

因此，如果喷射的燃料附着到进气门7的气门头上，则形成在进气门7的气门头中心附近的燃料液体膜变得比形成在气门头的进气系统侧和排气系统侧上的燃料液体膜薄。

图5表示在使用燃料喷射阀20喷射燃料的情况下燃料喷雾的特性。

图5B和图5C的流动分布表示在喷射的燃料通过如图5A所示的与喷嘴部分相隔100mm的截面A-A时的流量特性。

图5B表示流量在A-A截面处相等的区域。着色较深的区域表示较大的流量。

图5C表示在与Y轴平行的轴线上通过X轴方向中心的燃料喷雾的流动分布。

如图5B和图5C所示，每个燃料喷雾FA和FB的中央截面(B-B)处的流量都在中心部分较低，而在其两侧上显示一峰值。如果在两侧的峰值流量分别为P1和P3，而中心部分处的流量为P2，则P1和P3近似为P2的1.5倍。

接下来描述在使用燃料喷射阀20进行燃料喷射的情况下，燃料相对于进气门的附着状态。

发动机为这样一种发动机，即在较低负荷和较小转速下运行时，翻滚控制阀31打开。另外，该发动机还是这样一种发动机，即在进气门7打开之前，在排气冲程期间通过燃料喷射阀20进行燃料喷射。

在排气冲程期间，因为在进气管5中实际上没有空气流，所以没有干扰燃料喷雾F，而且液体膜形成为附着到进气门7的气门头上。图6表示紧接着燃料喷射完成后在进气门7上液体膜FL的形成状况。

如上所述，从燃料喷射阀20喷射的燃料的流动分布在进气门的气门头的中心部分处减小，而在气门头的进气系统侧和排气系统侧(即相对于进气门中心的Y轴的+Y方向侧和-Y方向侧)上的流动较大。因此，沉积在进气门7的气门头的中心部分处的液体膜量较小，从进气门7的气门头的中心部分至+Y方向和-Y方向的液体膜量变得比中心部分的液体膜量大。

在进气冲程开始时，当进气门7开始打开时，燃烧室4的压力由于活塞3的下降而减小到比进气管5的压力小，从而将空气吸入到燃烧室4内。

在进气管5中，因为设置了将内部分隔为上下两个通路的整流板30，所以空气分开地在整流板30的上侧和下侧流动。此时，因为在整流板30的表面上作用有剪切应力，所以空气速度在整流板30的表面附近下降。此外，在进气管5的壁面处也同样作用有剪切应力，从而对于在由整流板30分隔开的上下通路中的气流而言，在每个通路中的流动的中央处的速度较大，而速度朝向外周减小。

图12表示在进气冲程期间进气管5内的空气的速度分布。

即使在空气已经通过布置有整流板30的通路区域后，空气动量也不会立即进行扩散，因此在整流板30的下游上，速度分布也具有两个峰值，即维持了处于上方和下方的上侧和下侧峰值。

图7表示在进气冲程期间朝向进气门7流入的空气的速度矢量。如图7所示，沿进气门7的气门头的中心部分处的液体膜表面流动的气流速度较低，而沿±Y方向偏离气门头中心的部分上产生的液体膜表面流动的气流速度较大。

进气门7的气门头上的液体膜FL由于空气的流动而汽化。液体膜的汽化率由以下公式(1)表示。

m_v＝K·S·(ρ_S-ρ_∞)           (1)

其中“m_v”为汽化率(kg/s)，“K”为质量转移率(m/s)，“S”为液体膜的表面积，“ρ_S”为液体膜表面的饱和蒸汽密度(kg/m³)，而“ρ_∞”为空气中的蒸汽密度(kg/m³)。

上述公式(1)中的质量转移率K是流速的函数，并由公式(2)表示。

$\frac{\mathrm{Kd}}{D}=0.023{\left[\frac{|V_g-V_f|d}{v}\right]}^{0.8}{S_c}^{0.4}---\left(2\right)$

其中“d”为进气管的直径(m)，“D”为扩散率(m²/s)，“V_g”为空气的速度(m/s)，“V_f”为液体膜的速度(m/s)，“v”为空气的运动粘性系数(m²/s)，而“S_c”为Schmidt数。

如公式(1)和(2)所示，空气的速度越大，则液体膜的汽化率越大。

因此，燃料的液体膜的汽化率在气门头中心附近(流量较小的位置)较低，而在从气门头中心沿±Y方向延伸的区域中产生的液体膜的汽化率较大。

即，在本实施例中，通过在沿±Y方向与进气门7的气门头中心分开的位置处(该处汽化率较高)形成较大量的液体膜，而在气门头中心部分(该处汽化效率较差)上减小液体膜量，从而可改善整个液体膜的汽化率。

结果，可减小以液体膜状态流入到燃烧室中的燃料，从而可降低从发动机排出的碳氢化合物HC的量。

第二实施例

图8和图9表示第二实施例的燃料喷射阀20的喷嘴部分21。图8为喷嘴部分21的纵向剖面图，而图9为从顶端侧观察的喷嘴部分21的视图。

采用图8与图9所示的燃料喷射阀20的内燃机与第一实施例类似。

在燃料喷射阀20的喷嘴部分21的顶端中，通过引导件14将喷嘴板13固定到支架15上。

在喷嘴板13中钻有多个喷嘴16。

在支架15内设有能够上下移动的球阀17，通过提升球阀17，引导件14与球阀17之间的小间隙允许燃料流动，从而从喷嘴16喷射燃料。

相对于燃料喷射阀20的中轴线倾斜地钻出喷嘴16，并且与第一实施例类似地定义X轴、Y轴和Z轴，以及第一至第四区域。

喷嘴16a沿Y轴方向的倾角θ_Y为零，但它沿着X轴方向具有斜度。

另一方面，喷嘴16b和16c沿着X轴方向和Y轴方向均具有倾角。

喷嘴16c沿Y方向的倾角θ_Y比喷嘴16b的θ_Y小，而喷嘴16c沿X方向的倾角θ_X比喷嘴16b的θ_X大。

另外，第二区域的喷嘴16d、16e以及16f相对于第一区域的喷嘴16c、16b和16a沿Y-Z平面对称。

第三区域和第四区域的喷嘴相对于第一区域和第二区域的喷嘴沿X-Z平面对称。

喷嘴板13设置在燃料喷射阀20的顶端，从而X轴平行于活塞销。

图10表示在使用第二实施例的燃料喷射阀20喷射燃料的情况下的喷雾状态。

图10表示在该喷雾状态下当喷射出的燃料通过如图10A所示的、在喷嘴下方100mm处的截面A-A时的燃料喷雾F的流动分布。

如图10B所示，燃料喷雾FA和FB的流动分布近似对称。

截面B-B的流动分布成为这样的分布，即该分布在中心部分处降低而在中心部分的任何一侧上的进气系统侧和排气系统侧上具有峰值。这是与第一实施例相同的分布特性。

另一方面，截面C-C的流动分布成为这样的分布，即该分布在中心部分处近似为零，而在其相对侧上具有两个峰值P4和P5。P4和P5位于阀中心内侧。

另外，如图11所示，如果燃料喷雾FA和燃料喷雾FB之间的中心位置为“a”，进气门的中心位置为“b”，而喷雾最外侧的位置为“c”，则“a”与“b”之间的喷雾流量的积分值设置为比“b”和“c”之间的喷雾流量的积分值大。

接下来描述在使用燃料喷射阀20进行燃料喷射的情况下，燃料附着到进气门上的状况。

现在，为了简洁起见，假设发动机1在低负荷和低转速下运行，而且翻滚控制阀31打开。此外，假设在进气门7打开之前，在排气冲程期间通过燃料喷射阀20执行燃料喷射。

在排气冲程期间喷射燃料，而且在这样的阶段开始燃料喷射，即，至少在进气门7打开之前完成燃料喷射。

在排气冲程期间，因为在进气管5中实际上没有空气流，从而没有干扰燃料喷雾F，并且液体膜形成为附着到进气门7的气门头上。

如上所述，流动分布在进气门7的气门头的中心部分减小，而在进气门7的进气系统侧和排气系统侧(即相对于进气门中心的+Y方向侧和一Y方向侧)上的流动较大。此外，在两个进气门7A和7B内侧的流动较大，而在外部较小，从而在流动较大的部位处的液体膜的量较大。

两个进气门7A和7B的内侧是指由这两个进气门7A和7B夹在中间的一侧。

在进气冲程开始时，当进气门7开始打开时，空气由于活塞3的下降而被吸入到燃烧室4中。

在进气管5中，因为存在整流板30，所以空气分开地在整流板30的顶侧和底侧流动。

此时，因为剪切应力作用在整流板30的表面上，所以空气速度在整流板30的表面附近下降。此外，在进气管5的壁面处也同样作用有剪切应力，因此在整流板30的顶部通路和底部通路中流动的气流具有这样的流动分布，即速度在各个流动通路中心处较高。

图12表示在进气冲程期间在进气管5内的进入空气的速度分布。

同样，在空气已经通过布置有整流板30的区域后，空气动量也不会立即进行扩散，因此在整流板30的下游上，也保持了具有两个峰值(一个位于上侧，另一个位于下侧)的速度分布。

即，沿进气门7的气门头的中心部分处的液体膜表面流动的气流速度较低，而沿着从进气门7的气门头中心在±Y方向上形成的液体膜表面的流动的气流速度较大。结果，促进了沿着自进气门7的气门头中心在±Y方向上形成的液体膜的汽化。

同时，将利用图13对形成在两个进气门7内侧的液体膜的性态进行描述。

图13为从排出侧观察的发动机在进气冲程期间的视图。

如上所述，在本实施例中，在两个进气门7内侧的液体膜的量比两个进气门7外侧的液体膜的量大。

在进气冲程中，来自进气管5的空气从进气门7的外周进入燃烧室。在本实施例的发动机中，已经从进气门7A的内侧进入的空气与已经从进气门7B进入的空气撞击，从而使来自两侧的空气混合，并形成较强的气流GF，该气流下降进入燃烧室。

由于在进气门7内侧流动的气流，在两个进气门7内侧产生的一部分液体膜FL以液相状态流入到燃烧室内侧。然而，由于该较强的气流GF，促进了雾化和汽化，从而使该液体膜在燃烧室内被气体化。

此外，已经从两个进气门7的内侧进入的液体膜随着距燃烧室壁表面的距离而变快。而且，因为流动GF的方向是沿着燃烧室的轴向方向，从而液体膜并不能很容易地附着在燃烧室的壁表面上。

另一方面，对于已经从两个进气门7的外侧进入的液体膜而言，因为离燃烧室壁表面的距离较近，并且那里的流动方向是朝向燃烧室壁表面，所以该液体膜容易与燃烧室壁表面撞击。

与燃烧室壁表面撞击的液相燃料形成壁流，因此不容易汽化，并且不经过燃烧就排出，从而增加了从发动机排放的碳氢化合物HC。

即，在第二实施例中，通过在沿每个进气门中心的±Y方向在进气门7上产生较大量的液体膜，使其具有与第一实施例相同的效果。另外，通过在两个进气门7(7a和7b)的内侧形成较大量的液体膜，可以抑制在燃烧室上出现壁流，并且可通过利用在所述两个进气门的内侧通过并进入到燃烧室中的高速气流来促进形成在两个进气门7a和7b内侧的液体膜的汽化。结果，可抑制从发动机的碳氢化合物HC排放。

第三实施例

图14为内燃机的剖视图，图15为图14的平面图。

如图14和图15所示，在内燃机51中，活塞54插入到形成在气缸体52中的气缸53中，从而能够在气缸53中往复运动。

气缸盖55装配到气缸53的顶部上，从而由活塞54的头部和气缸盖55形成燃烧室61。

火花塞62设置在气缸盖55的中心部分处。另外，两个进气门56a和56b以及两个排气门57a和57b布置在气缸盖55中，且火花塞62位于中心。

在气缸盖55中形成有进气端口58，该进气端口58连接至两个进气门56a和56b的气门座。进气端口58从气缸53的斜上方延伸到气缸盖55，并沿途分支为两支，连接到相应的进气门56a和56b的气门座上。

在进气端口58的分支点的上游侧上设置有整流板59，该整流板59将进气端口58内侧的空气分布通道分隔为沿气缸53的轴线方向观察的上下两个通道。

这里，与图1所示的第一实施例的发动机1类似，设置有用于打开/关闭由整流板59隔开的下通道侧上的空气通路的阀，并且通过关闭该阀可加强气缸内侧的翻滚气流。

然而，应理解，进气端口58内侧的上述空气运动的特性显示了空气流动通过两个空气通路(即在整流板59的下通道侧上的空气通路以及在上通道侧上的空气通路)的情况下的特性。

此外，在进气端口58的上通道侧距进气端口58的分支点更上游侧处装配有喷射阀60。喷射阀60通过利用电磁线圈的电磁吸引力提升阀体而打开，从而分别沿两个对准各个进气门56a和56b的方向喷射燃料。

从喷射阀60喷射的燃料例如为汽油。

整流板59的位置、喷射阀60的位置以及喷雾角度设置成使得整流板59不与来自喷射阀60的燃料喷雾相干涉。

从喷射阀60喷射的燃料与经由进气门56a和56b的空气一起被吸入到燃烧室61内部。燃烧室61内部的燃料通过火花塞62的火花点火而点燃，从而产生向下推动活塞54的动能。然后，经由排气门57a和57b将排气从燃烧室61中排出。

这里，从喷射阀60向每个进气门56a和56b喷射的燃料喷雾的形状被设置为这样的形状，即在与空气流垂直的平面内，该形状沿与进气端口58内部被整流板59分隔为上下部分的方向相对应的方向伸长。

另外，从喷射阀60向每个进气门56a和56b喷射的燃料喷雾的中轴线被设置成穿过朝着靠近相邻进气门56a和56b一侧偏离进气门56a和56b的气门头中心的位置。

此外，从喷射阀60喷射的燃料撞击到进气门56a和56b的气门头的与相邻进气门56a和56b接近的区域上。另外在顶部和底部，燃料撞击到进气端口58的各相应内壁上(参见图15)。

在整流板59设置在进气端口58中的情况下，进气端口58内的空气运动在整流板59的任何一侧上的顶部和底部处成为较强，并且燃料喷雾撞击到其上的进气端口58的内壁由于整流板59而成为空气运动较强的区域。

因此，对撞击到进气端口58的内壁上的燃料喷雾而言，即使在低温起动时，也通过空气运动较强的环境而促进了汽化。

另一方面，由于撞击到进气端口58内壁上的一部分燃料喷雾，至进气门56a和56b的气门头上的燃料的直接排放率下降。结果，在低温起动时进气门56a和56b的温度较低的条件下，可使附着到气门头上的液体燃料的膜厚变薄，从而可实现加速附着到气门头上的燃料的汽化率。

如图16所示，在进气门56a和56b的气门头中，在中心部分两侧上的空气运动较强，而在空气运动较强的部分处，液体燃料的膜厚较薄，从而获得较高的汽化率。然而，在气门头的中心部分处，空气运动相对较弱，从而液体膜的膜厚较厚。

这里，通过也将燃料直接排放到进气端口58的内壁上，减小了相对于进气门56a和56b的气门头的直接排放率，并且可以使附着到气门头(包括气门头的空气运动相对较弱的中心附近的部分)的液体燃料的膜厚普遍较薄。

因此，与所有的燃料喷雾撞击到进气门56a和56b的气门头上的情况相比，可促进低温起动时进气端口58内部的汽化，而且可使低温起动时燃料空气的混合物均匀化，从而可降低碳氢化合物HC的排放量。

接下来，将更加详细地描述喷射阀60的喷射角度的设置。

首先，如图17A、图17B和图17C所示，与整流板59相垂直地，燃料喷雾在含有一股燃料喷雾的中轴线的平面内的扩散角(沿大致垂直方向的扩散角)为θ3，指向各个进气门56a和56b的两股燃料喷雾的、由各自中轴线限定的角度为“θ1”，而燃料喷雾的在含有所述两股燃料喷雾的中轴线的平面内的扩散角(沿横向方向的扩散角)为“θ2”。另外，以喷射阀60的喷雾位置为基点，由连接所述基点和两个进气门56a和56b的相应中心的直线所对的角度为“θ_base”。

上述角度θ1、θ2、θ3和θ_base被设置成满足以下关系。

θ1：θ_base的65％至75％

θ2：θ_base的60％至70％

θ3：θ_base的75％至85％

此外，撞击到进气门56a和56b的气门头上以及撞击到进气端口58的内壁上的燃料喷雾的流动分布如图18A、图18B和图18C所示。

图18A、图18B和图18C表示距离喷射阀60的顶端约100mm处的横截面内的流动分布。

对连接两个进气门56a和56b的气门头的中心的线上的流动分布(截面B-B上的流动分布)而言，如图18B所示，在中心部分处的流量P2约为0％，而在两侧处，流量显示出峰值P1和P3。流量成为峰值P1和P3的位置在进气门56a和56b的气门头中心的内侧。

另外，对沿燃料喷雾的纵向方向(截面为近似椭圆形)的流动分布而言，即对沿进气端口58的大致垂直方向的流动分布(C-C截面的流动分布)而言，如图18C所示，流量在气门头的中心处最小，并且成为在气门头两侧上显示出峰值P4和P6的分布。

这里，峰值P1、P3、P4和P6都被设置为小于8％。另外，附着到进气门56a和56b的气门头上的燃料的体积被设置成在20至50mm³的范围内。

在对准进气门56a和56b的气门头的中心部分喷射燃料、并且全部燃料喷雾都撞击到进气门56a和56b的气门头上的情况下，流动分布在气门头的中心处成为峰值，且该峰值成为约15％。

在上述方式中，燃料喷雾撞击到进气门56a和56b的气门头上，并且还撞击到进气端口58的内壁上，从而降低了燃料喷雾撞击到进气门56a和56b的气门头上的撞击率。因此，即使在低温起动时，也可防止附着到气门头上的液体燃料薄膜变厚。

同时，为了降低至进气门56a和56b的气门头上的直接排放率，燃料喷雾撞击到进气端口58的内壁。然而，燃料喷雾所撞击的进气端口58的内壁部分为空气运动由于整流板59而较强的区域。因此，可以使撞击到进气端口58内壁上的燃料有效地汽化。

因此，即使例如在低温起动时，大量燃料也不会以液态形式流入到燃烧室61中，从而可降低从发动机排放的碳氢化合物HC的量。

此外，在每个气缸都设置有两个进气门56a和56b的情况下，空气运动在两个进气门56a和56b的气门头的中心内侧上的区域的顶部和底部处较强。

因此，通过使指向进气门56a和56b的燃料喷雾的中心线从气门头的中心偏向接近相邻的进气门56a和56b的一侧，可使燃料喷雾撞击到进气端口58内壁的空气运动最强的区域上，从而可使汽化率甚至更快。

图19描述了基于进气门56a和56b的气门头上的燃料的直接排放率的、在所述燃料喷射装置和所述燃料喷射阀中的喷雾的特性。

如图19所示，如果至进气门56a和56b的内侧部分的燃料的直接排放率在45％至70％的范围内，则气门头上的汽化率在基准值之上，而从内燃机51排放的碳氢化合物HC的浓度可保持在临界值之下。

通过将燃料的直接排放率保持在45％至70％的范围内，可以使附着到进气门56a和56b的气门头上的燃料的体积为20至50mm³。

此外，在气缸孔与用于燃烧室61的进气端口58的开口边缘之间的距离较近的情况下，于是当燃料喷雾撞击到进气端口58的内壁上时，不能被充分汽化的液体燃料被直接带入到气缸内部的气流中，从而存在防止形成均匀混合物的可能性。

因此，在气缸孔与用于燃烧室61的进气端口58的开口边缘之间的距离大于预定值的情况下，指向进气门56a和56b的燃料喷雾的中心线朝向接近相邻的另一个进气门56a和56b的一侧偏移，从而燃料喷雾撞击到进气端口58的内壁上。

因此，即使在撞击到进气端口58的内壁的空气运动较强的区域上的燃料喷雾不能被充分汽化的情况下，也可避免燃料喷雾以液态形式被直接带入气缸内侧的空气流中的情形。

在为每个气缸仅设置一个进气门的内燃机中，燃料喷雾被设置成沿由整流板59分隔进气端口内部的方向伸长的形状，从而通过分别朝向每个进气门的气门头和对应于进气端口的内壁沿纵向方向直接排放该燃料，可以实现与上述实施例相同的操作和效果。

另外，燃烧室61的形状、以及火花塞相对于燃烧室61的位置不限于图14所示的结构。

此外，能够可变地配置喷射阀60的喷雾角度，并且在低温条件下燃料喷雾能够分别撞击进气门56a和56b的气门头以及对应于进气端口8的内壁，而在暖机后，燃料喷雾能够仅撞击到进气门56a和56b的气门头上。

对于第三实施例的喷射阀60而言，可以采用如图8和图9所示的具有喷嘴板的燃料喷射阀。

这里，引入于2005年9月12日提交的日本专利申请No.2005-263167、2005年的9月29日提交的日本专利申请No.2005-285213以及2006年7月21日提交的日本专利申请No.2006-199281的全部内容作为参考。

尽管只选择了所选的实施例来说明本发明，但对本领域内技术人员显而易见的是，从本公开出发，在不偏离所附权利要求限定的本发明范围的情况下可作出各种变化和改进。

另外，仅为了示例的目的、而不是为了限制由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的目的提供以上对根据本发明的实施例的描述。

Claims (26)

1、一种用于内燃机的燃料喷射装置，该燃料喷射装置包括：

燃料喷射阀，该燃料喷射阀装配到进气门上游侧的进气管上；以及

整流板，该整流板分隔所述进气管内部的空气分布通道；

其中

所述燃料喷射阀朝着空气运动被所述整流板加强的区域喷射燃料。

2、根据权利要求1所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述燃料喷射阀直接将燃料喷雾排放到所述进气门的气门头上的以及所述进气管的内壁上的、其中空气运动被所述整流板加强的区域。

3、根据权利要求1所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述燃料喷射阀指向所述进气门的气门头的空气运动较强的区域喷射燃料。

4、根据权利要求3所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述燃料喷射阀的燃料喷雾的外周撞击到所述进气管内壁的、空气运动被所述整流板加强的区域上。

5、根据权利要求4所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述进气管的内壁存在空气运动被所述整流板加强的区域，并且

来自所述燃料喷射阀的燃料喷雾撞击到距离气缸孔一预定距离或离该气缸孔更远的区域上。

6、一种用于内燃机的燃料喷射装置，该燃料喷射装置包括：

燃料喷射阀，该燃料喷射阀被装配到进气门的上游侧的进气管上；以及

整流板，该整流板分隔所述进气管内侧的空气分布通道；

其中

从所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾在所述进气门的气门头上的流动分布，在所述进气门的气门头的中心的任一侧上沿所述进气管内部被所述整流板分隔的方向的两个位置处显示出最大值。

7、根据权利要求6所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述燃料喷射阀的燃料喷雾在与所述流动垂直的平面上的喷雾形状被设置成沿所述进气管内部被所述整流板分隔的方向伸长的形状，并且沿所述伸长方向的燃料喷雾分别撞击到所述进气门的气门头上以及所述进气管的相应内壁上。

8、根据权利要求7所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

从所述燃料喷射阀喷射的燃料的燃料喷雾撞击到所述进气门的所述气门头上的百分比在40％至70％的范围内。

9、根据权利要求6所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述内燃机为每个气缸设置两个进气门，并且

所述整流板沿分隔形成上下通道部分的方向分隔所述进气管的空气分布通道，

所述燃料喷射阀朝向所述两个进气门中的每个进气门喷射燃料，并且

所述燃料喷射阀的燃料喷雾的中心朝向相邻的另一个进气门侧偏离所述进气门的所述气门头的中心。

10、根据权利要求6所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于

所述内燃机为每个气缸设置两个进气门，并且

所述整流板沿分隔形成上下通道部分的方向分隔所述进气管的空气分布通道，

所述燃料喷射阀朝向所述两个进气门中的每个进气门喷射燃料，并且

在各个从所述两个进气门之间的中心位置朝向每个进气门中心延伸的区域中的燃料流的总体积比在每个进气门中心外部区域中的燃料流的总体积大。

11、根据权利要求6所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述内燃机为每个气缸设置两个进气门，并且

所述燃料喷射阀设有喷嘴板，该喷嘴板开设有喷嘴，并且多个喷嘴分别设置在围绕所述喷嘴板中心的四个区域中，从分别设置在四个区域中的所述多个喷嘴喷射的燃料形成为单股喷雾，从而总共四股燃料喷雾形成为沿相互不同的方向对准，并且

所述四股燃料喷雾中的两股一组对准各个进气门。

12、根据权利要求11所述的用于内燃机的燃料喷射装置，其特征在于，

所述多个开设在所述燃料喷射阀的所述喷嘴板中的喷嘴与所述喷嘴板中心呈同心圆布置。

13、一种装配到内燃机的进气管的燃料喷射阀，该进气管设置有分隔所述进气管内的空气分布通道的整流板，所述整流板布置在进气门上游的位置处，其中

所述燃料喷射阀具有朝向空气运动由于所述整流板而较强的区域喷射燃料的方向性。

14、根据权利要求13所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀具有朝向所述进气门的气门头和所述进气管的内壁喷射燃料的方向性，在这些区域中，空气运动由于所述整流板而较强。

15、根据权利要求13所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀具有朝向所述进气门的气门头的空气运动较强的区域喷射燃料的方向性。

16、根据权利要求15所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀的燃料喷雾的外周撞击在所述进气管内壁的空气运动被所述整流板加强的区域上。

17、根据权利要求16所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀的燃料喷雾撞击到所述进气管内壁的这样的区域上，在该区域中空气运动被所述整流板加强，并且该区域距离气缸孔一预定距离或离气缸孔更远。

18、一种装配到内燃机的进气管上的燃料喷射阀，该进气管在所述进气门的上游侧设置有分隔所述进气管内的空气分布通道的整流板，其中，

从所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾在所述进气门的气门头中的流动分布，在所述进气门的所述气门头的中心的任一侧上沿所述进气管内部被所述整流板分隔的方向的两个位置处显示出最大值。

19、根据权利要求18所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述燃料喷射阀的燃料喷雾在与所述流动垂直的平面中的喷雾形状被设置成沿所述进气管内部被所述整流板分隔的方向较长的形状，并且沿所述纵向方向的燃料喷雾分别撞击到所述进气门的气门头以及所述进气管的相应内壁上。

20、根据权利要求19所述的燃料喷射阀，其特征在于，

从所述燃料喷射阀喷射的燃料的燃料喷雾撞击到所述进气门的所述气门头上的百分比在40％至70％的范围内。

21、根据权利要求18所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述内燃机为每个气缸设置两个进气门，并且

所述整流板沿分隔形成上下通道部分的方向分隔所述进气管的空气分布通道，

所述燃料喷射阀朝向所述两个进气门中的每个进气门喷射燃料，并且

所述燃料喷射阀的燃料喷雾的中心朝向相邻的另一个进气门侧偏离所述进气门的所述气门头的中心。

22、根据权利要求18所述的燃料喷射阀，其特征在于

所述内燃机为每个气缸设有两个进气门，并且

所述整流板沿分隔形成上下通道部分的方向分隔所述进气管的空气分布通道，

所述燃料喷射阀朝向所述两个进气门中的每个进气门喷射燃料，并且

从所述两个进气门之间的中心位置到每个所述进气门的中心的各个区域中的燃料流的总体积比在每个进气门中心外部区域中的燃料流的总体积大。

23、一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀包括：

喷嘴板，该喷嘴板在其中开设有多个喷嘴，

其中，

在围绕所述喷嘴板中心的四个区域中分别形成有多个喷嘴，并且从所述四个区域中的每个区域中的多个喷射喷嘴喷射的燃料被集中成单股喷雾，并且针对所述四个区域集中为所述四个单股喷雾的燃料喷雾朝向相互不同的方向。

24、根据权利要求23所述的燃料喷射阀，其特征在于，

所述多个喷嘴与所述喷嘴板中心呈同心圆布置。

25、一种控制内燃机燃料喷射的方法，该内燃机包括：装配到进气门的上游侧的进气管上的燃料喷射阀；以及将所述进气管内部的空气分布通道分隔为上下部分的整流板，该方法包括以下步骤：

从所述燃料喷射阀向所述进气门的气门头喷射燃料，从而使所述气门头的流动分布在以所述气门头为中心的进气系统侧和排气系统侧的每一侧成为最大。

26、根据权利要求25所述的用于控制内燃机的燃料喷射的方法，其特征在于，

喷射燃料的步骤为朝向所述进气门的气门头并朝向以所述气门头为中心的进气系统侧和排气系统侧上的进气管内壁喷射燃料。

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