一种汽油发动机的制作方法

本发明涉及一种具有防积碳喷油器的汽油发动机，喷油器用于汽车发动机的气缸内供油。

背景技术：

发动机的喷油器积碳主要包括两种情况：汽油在喷油器中受热分解后在喷油器中沉积形成的积碳及气缸内未充分燃烧后的汽油形成的碳颗粒物或胶质物在喷油器的喷嘴处累积形成的积碳，随着近年来汽油品质的改善及喷油器结构的改进，前述第一类积碳现象已大为改善；然而，随着缸内直喷型汽油机的推广及使用，前述第二类积碳现象成为影响喷油器喷油效率、汽油雾化情况的主要因素，因而有必要对喷油器进行再次优化改进。

现有技术中具有防积碳功能的喷油器，一般采用加强对喷油器的冷却效果、加强隔热效果来减少喷油器内积碳的形成或增加喷油器中汽油的流动效果来减少喷油器内积碳的沉积，主要是针对上述第一类积碳形成过程；采用喷油器的阀针来清除喷嘴处的积碳，可以清除超过一定厚度的积碳，不能完全清除阀针与阀座之间的所有积碳。然而，现有的缸内直喷发动机的喷油压力高，喷油器的阀针与阀座的配合密封面更精密，当喷油器喷油时、阀针与阀座之间的开启间隙更小，对汽油喷射口处阀针或阀座上的积碳更敏感，因而需要采用一种结构更优化的喷油器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有防积碳喷油器的汽油发动机，可以减小气缸内未充分燃烧后的汽油形成的积碳对于喷油器的影响，防止喷油器的喷油效率衰减。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽油发动机，包括汽油发动机，该汽油发动机包括喷油器，喷油器包括：阀体及滑动配合于阀体内的柱塞，柱塞由连接于其顶端的控制器驱动其上下位移，柱塞的底端设有阀针，阀针的外壁适于与阀体内的阀座的内壁密封配合，阀座的内壁上设有出液口，阀体上设有用于向阀座处输送汽油的进液孔，阀体内设有引流通道，引流通道的一端与出液口相连通，其另一端与阀体底部的喷液口相连通。

所述引流通道呈螺旋形或蛇形。

所述引流通道设于阀座的下侧，引流通道的上端与出液口连通，引流通道的下端与喷液口连通，引流通道的中心轴线平行于阀体的中心线。

柱塞包括端部固定连接的上柱塞与下柱塞，控制器与上柱塞传动连接，上柱塞密封滑动配合于阀体内的柱塞腔中，柱塞腔的内径均匀，阀座设于柱塞腔的底部，下柱塞的直径小于上柱塞，直径小于下柱塞的阀针设于下柱塞的底部，当柱塞在滑动过程中，进液孔的内端始终与下柱塞的外侧面和柱塞腔之间的柱形腔相连通。

柱塞包括端部固定连接的上柱塞与下柱塞，控制器与上柱塞传动连接，上柱塞密封滑动配合于阀体内的柱塞腔中，柱塞腔的内径均匀，阀座设于柱塞腔的底部，下柱塞的直径小于上柱塞，直径小于下柱塞的阀针设于下柱塞的底部，当柱塞移动至最上位置时，进液孔适于与下柱塞的外侧面和柱塞腔之间的柱形腔相连通；当柱塞移动至最下位置时，上柱塞适于将进液孔的内端封闭。

当柱塞移动至最下位置时，上柱塞下端的边沿比进液孔的内端下边缘低且两者的间距G为0.05-0.25mm。

出液口、引流通道及喷液口的直径相等，其直径为0.1-0.3mm。

本发明还提供一种汽油发动机的工作方法，其包括以下步骤：

a、汽油从进液孔进入下柱塞外侧面和柱塞腔之间的柱形腔内；

b、控制器使柱塞从最下位置向上移动至最上位置，阀针的外壁与阀座的内壁之间产生设定的间隙，柱形腔内的汽油经该间隙进入出液口，汽油经过引流通道后从喷液口处喷入气缸内；

c、控制器使柱塞移动至最下位置，阀针与阀座密封，引流通道与柱形腔不连通，单次喷油过程结束，再次喷油时重复步骤a-c。

本发明还提供一种汽油发动机的工作方法，其包括以下步骤：

d、控制器使柱塞保持在最下位置，阀针与阀座密封，引流通道与下柱塞外侧面和柱塞腔之间的柱形腔不连通；

e、控制器使柱塞从最下位置向上移动，当移动距离大于间距G时，汽油从进液孔进入柱形腔内，柱塞继续向上移动至最上位置，阀针的外壁与阀座的内壁之间产生设定的间隙，柱形腔内的汽油经该间隙进入出液口，汽油经过引流通道后从喷液口处喷入气缸内；

f、控制器使柱塞向下移动，当柱塞从下端边沿与进液孔的内端下边缘平齐的位置继续移动至最下位置的过程中，上柱塞封闭进液孔的内端，柱塞对柱形腔内的汽油挤压使其压力升高；

g、柱塞继续移动至最下位置，阀针与阀座密封，引流通道与柱形腔不连通，单次喷油过程结束，再次喷油时重复步骤d-g。

所述设定的间隙为0.3-0.5mm。

相对于现有技术，本发明具有的技术效果是：

（1）引流通道将精密的阀针、阀座与气缸内的燃烧室分隔开，当气缸内汽油燃烧时，阀针与阀座之间处于密封状态，汽油在燃烧室内燃烧后产生的碳颗粒物、未充分燃烧后形成的胶质物不易进入上端密闭的引流通道内，从而防止上述物质附着于出液口处阀针的外壁或阀座的内壁上，防止积碳阻塞阀针开启后与阀座之间的汽油流通间隙，防止喷油器的喷油效率衰减。

（2）汽油在螺旋形或蛇形的引流通道流动时，在旋转惯性力的作用下流速加快、动能增加，使汽油对附着于引流通道内壁上的沉积物产生更强的冲洗作用，有利于及时、高效地清除引流通道内壁上的沉积物，防止沉积物累积形成最终的积碳；在引流通道内加速流动的汽油从喷液口喷出后，其喷射速度更快，汽油以更快速度与气缸内的空气冲击，有利于提高汽油的雾化效果，使汽油与缸内空气混合更充分，从而减小汽油燃烧不充分的现象，减少燃烧后产生的碳颗粒物及未充分燃烧后形成的胶质物，减小喷油器引流通道内的沉积物形成量以及气缸内的积碳形成量。

（3）引流通道的中心轴线平行于阀体的中心线，使引流通道的中心轴线保持竖直状态，当汽油在压力作用下流经引流通道时，重力对汽油也产生加速作用，使汽油在旋转运动过程中速度更快、动能更大，增强其冲洗效果，进一步提高汽油从喷液口喷出的速度。

（4）上柱塞与柱塞腔配合对柱塞腔内具有压力的汽油进行密封，防止汽油流向控制器，下柱塞的直径小于上柱塞，使下柱塞的外侧面与柱塞腔之间的柱形腔可以储存汽油，当柱塞在上、下极限位置之间移动过程中，进液孔的内端始终保持与该柱塞腔内的储存汽油的空间连通，保证汽油的供给。

（5）当柱塞移动至最上位置时，进液孔与柱形腔连通，当柱塞移动至最下位置时，上柱塞将进液孔的内端封闭；当柱塞从恰好封闭进液孔的内端的位置继续移动至最下端的过程中，对柱形腔内的汽油进行挤压，提高喷油器在喷油过程末尾的喷射压力，增强了汽油对于引流通道内壁上的沉积物的冲洗作用；同时增强了汽油对于出液口处阀针的外壁或阀座的内壁的冲洗作用，进一步防止上述碳颗粒物及胶质物在此处的沉积并形成积碳；喷油过程末尾的喷射压力的提高，有利于使引流通道内汽油快速排出，减小引流通道内壁附着的残余汽油量，使汽油单次喷射的汽油量得到更充分地利用，使得发动机控制单元（ECU）能够更精确地控制汽油的喷射量；汽油以更高压力从喷液口喷出，使得汽油与气缸内的空气混合更充分。

（6）出液口、引流通道与喷液口的直径相等，可以保证三者中任一方都不会对汽油的流动产生阻碍，其直径为0.1-0.3mm，相比现有喷油器的喷油孔径更小，提高了喷射压力及汽油雾化效果。

（7）当柱塞开启阀门后，阀针与阀座之间设定的间隙为0.3-0.5mm，大于或等于出液口、引流通道与喷液口的直径，减小汽油通过间隙的阻力，保证汽油的及时供应。

（8）上柱塞下端的边沿比进液孔的内端下边缘低且两者的间距G设为0.05-0.25mm，使间距小于设定的阀针与阀座之间的设定的间隙0.3-0.5mm，既保证了喷油过程末尾对柱形腔内的汽油进行加压，在柱塞上移过程中又使得汽油更早地进入柱形腔内，减小喷油的滞后时间。

附图说明

为了清楚说明本发明的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明可能的实施例。在图中：

图1为实施例1中的防积碳喷油器的正向三维透视图；

图2为实施例1中的防积碳喷油器的俯视图；

图3为实施例1中的防积碳喷油器的A-A剖视图；

图4为实施例1中的防积碳喷油器的B-B剖视图；

图5为实施例1中的防积碳喷油器的横置三维透视图；

图6为实施例1中的阀体、柱塞腔、锥形腔、阀座及引流通道的正向三维透视图。

图7为实施例1中的阀体、柱塞腔、阀针、阀座及引流通道的局部放大视图；

图8为实施例2中的汽车的正向三维透视图；

图9为实施例2中的汽车的B-B剖视图。

具体实施方式

实施例1

如图1-7所示，本发明汽油发动机的防积碳喷油器，其包括：阀体1，柱塞腔2，锥形腔3，阀座4，出液口5，进液孔6，控制槽7，控制器8，喷液口9，引流通道10，柱塞11，上柱塞12，下柱塞13，锥形体14，阀针15，下端边沿16。

圆柱形的阀体1的顶部设有圆柱形的控制槽7，控制槽7的下端设有圆柱形的柱塞腔2，柱塞腔2与控制槽7相连通，柱塞腔2的底端设有尖部向下的锥形腔3，锥形腔3的底端设有内壁呈半球形的阀座4，所述控制槽7、柱塞腔2、锥形腔3、阀座4分别设于阀体1内且与阀体1共回转中心线，阀座4内壁上设有一出液口5，设于阀体1内的螺旋形或蛇形的引流通道10的上端与出液口5相连通，引流通道10的下端与阀体1底部的喷液口9相连通，引流通道10的中心轴线平行于阀体1的回转中心线，所述阀体1的侧壁上设有一用于注入汽油的进液孔6，该进液孔6的外端与外界相通，其内端与柱塞腔2相通。

优选地，出液口5与引流通道10、喷液口9的直径相等，其直径为0.1-0.3mm（优选0.2mm）；或，出液口5、引流通道10及喷液口9的直径依次逐渐变大。

柱塞腔2的呈内径均匀的圆柱形，控制槽7内设有控制器8，控制器8的下端连接有柱塞11，柱塞11包括上柱塞12及下柱塞13，上柱塞12与下柱塞13固定连接，上柱塞12滑动密封配合于柱塞腔2内，下柱塞13的直径小于上柱塞12，控制器8适于驱动柱塞11在设定的范围内垂直移动。下柱塞13在移动过程中，进液孔6的内端始终与下柱塞13的外侧面和柱塞腔2之间的柱形腔相连通，从而使汽油不断地被注入喷油器内。下柱塞13的底部设有尖部向下的锥形体14，锥形体14的下端设有呈半球形的阀针15，上、下柱塞与锥形体14、阀针15共中心轴线。当上、下柱塞移动至最下位置时，阀针15的外壁与阀座4的内壁密封配合，从而切断柱塞腔2与出液口5之间的通道；当上、下柱塞从最下装置向上移动至最上位置后，阀针15的外壁与阀座4的内壁之间存在设定的间隙，优选地其间隙为0.3-0.5mm（优选0.4mm），从进液孔6进入柱塞腔2内的汽油适于通过该间隙进入出液口5，之后汽油经过引流通道10、从喷液口9喷射出。

所述控制器8包括复位弹簧与电磁线圈（图中未显示），复位弹簧呈压缩状态并适于驱动柱塞11向下移动、使阀针15压紧于阀座4上，电磁线圈适于驱动铁质柱塞11克服复位弹簧的弹簧力向上移动、使阀针15离开阀座4并达到上述设定的间隙。电磁线圈与外部的发动机控制单元（ECU）导线相连，当电磁线圈被通电激励时，它建立一个磁场，该磁场使柱塞11克服复位弹簧的预紧力而向上运动。

汽油供给机构适于将恒定压力的汽油送入进液孔6内。

本发明的防积碳喷油器的工作方法包括：

（1）汽油从进液孔6进入下柱塞13外侧面和柱塞腔2之间的柱形腔内；

（2）控制器8使柱塞11保持在最下位置，阀针15的外壁与阀座4的内壁密封，引流通道10与柱形腔不连通；

（3）控制器8使柱塞11从最下位置向上移动至最上位置，使阀针15的外壁与阀座4的内壁之间存在设定的间隙，柱形腔的汽油经该间隙进入出液口5，之后进入引流通道10内，汽油在引流通道10内流动过程中由于受到旋转惯性力的作用，流速加快，汽油与引流通道10内壁上的积碳进行强力冲洗，经加速后的汽油最后从喷液口9处喷入气缸内；

（4）控制器8使柱塞11复位至最下位置，阀针15与阀座4再次密封，引流通道10与柱塞腔2不连通，单次喷油过程结束。

该防积碳喷油器采用引流通道10，将精密的阀针15、阀座4与气缸内的燃烧室分隔开，当气缸内汽油燃烧时，阀针15与阀座4之间处于密封状态，汽油在燃烧室内燃烧后产生的碳颗粒物、未充分燃烧后形成的胶质物不易进入上端密闭的引流通道10内，从而防止上述物质附着于出液口5处阀针15的外壁或阀座4的内壁上，防止积碳阻塞阀针15开启后与阀座4之间的汽油流通间隙。

汽油在引流通道10流动时，在旋转惯性力的作用下流速加快，使汽油对附着于引流通道10内壁上的沉积物产生更强的冲洗作用，有利于及时、高效地清除引流通道10内壁上的沉积物，防止沉积物累积形成最终的积碳。

在引流通道10内加速流动的汽油从喷液口9喷出后，其喷射速度更快，汽油以更快速度与气缸内的空气冲击，有利于提高汽油的雾化效果，使汽油与缸内空气混合更充分，从而减小汽油燃烧不充分的现象，减少燃烧后产生的碳颗粒物及未充分燃烧后形成的胶质物，减小喷油器引流通道10内的沉积物形成量以及气缸内的积碳形成量。

实施例2

如图7所示，本实施例的汽油发动机的喷油器，相对于实施例1的区别之处在于：如图8-9所示，进液孔6设于阀体1的中上部，当柱塞11移动至最上位置时，进液孔6与下柱塞13的外侧面和柱塞腔2之间的柱形腔相连通，从而使汽油被注入喷油器内；当柱塞11移动至最下位置时，上柱塞12将进液孔6的内端封闭，上柱塞12的下端边沿16比进液孔6的内端下边缘低且两者的间距G为0.05-0.25mm（优选0.1、0.15或0.2或0.24mm）。

本实施例中的防积碳喷油器的工作方法包括：

（1）控制器8使柱塞11保持在最下位置，阀针15的外壁与阀座4的内壁密封，引流通道10与柱形腔不连通；

（2）控制器8使柱塞11从最下位置向上移动，当移动距离大于间距G时，汽油从进液孔6进入下柱塞13外侧面和柱塞腔2之间的柱形腔内，柱塞11继续向上移动至最上位置，使阀针15的外壁与阀座4的内壁之间产生设定的间隙，柱形腔内的汽油经该间隙进入出液口5，之后进入引流通道10内，汽油最后从喷液口9处喷入气缸内；

（3）控制器8使柱塞11向下移动，当上柱塞12从恰好封闭进液孔6的内端的位置（即上柱塞12的下端边沿16与进液孔6的内端下边缘平齐）继续移动至最下位置的过程中，柱形腔的汽油受到挤压后压力升高，其流动速度及喷液口9处的喷射速度提高；

（4）柱塞11移动至最下位置，阀针15与阀座4再次密封，引流通道10与柱形腔不连通，单次喷油过程结束。

优选地阀针15的外壁与阀座4的内壁之间产生设定的间隙为0.3-0.5mm（优选0.4mm）。

本实施例中，当柱塞11从恰好封闭进液孔6的内端的位置继续移动至最下端的过程中，对柱形腔内的汽油进行挤压，提高喷油器在喷油过程末尾的喷射压力，增强了汽油对于引流通道10内壁上的沉积物的冲洗作用；同时增强了汽油对于出液口5处阀针15的外壁或阀座4的内壁的冲洗作用，进一步防止上述碳颗粒物及胶质物在此处的沉积并形成积碳；喷油过程末尾的喷射压力的提高，有利于使引流通道10内汽油快速排出，减小引流通道10内壁附着的残余汽油量，使汽油单次喷射的汽油量得到更充分地利用，使得发动机控制单元（ECU）能够更精确地控制汽油的喷射量；汽油以更高压力从喷液口9喷出，使得汽油与气缸内的空气混合更充分。

当柱塞11需要向上移动开启出液口5时，柱塞11从最下位置移动至下端边沿16与进液孔6的内端下边缘平齐的过程中，柱形腔的压力减少，然而由于该过程移动的距离G小，同时控制器8驱动柱塞11的移动速度快，以及抽吸现象具有滞后性，柱塞11在该过程中对气缸内的气体产生的抽吸效应可以忽略不计，当柱塞11从下端边沿16与进液孔6的内端下边缘平齐的位置继续向上移动时，具有一定压力的汽油从进液孔6进入柱形腔内，喷油过程开始，抽吸效应结束。

实施例3

一种汽油发动机，该汽油发动机包括上述实施例1或2所述的喷油器。

实施例4

一种汽车，其包括实施例3所述的汽油发动机。

实施例5

一种混合动力系统，包括发动机、第一电机、第二电机、离合器、具有传动轴的传动机构和电池，所述第一电机和第二电机分别连接到电池，所述第二电机的电机轴与所述传动机构连接，所述发动机的输出轴与所述第一电机的电机轴连接，所述第一电机的电机轴为空心轴，所述离合器设置在所述第一电机的电机轴内，所述离合器的主动部分与所述第一电机的电机轴的内壁连接，所述离合器的从动部分与所述传动轴连接。发动机为汽油发动机，其包括上述实施例1或2所述的喷油器。

一种双模混合动力汽车，其包括上述混合动力系统。

实施例6

一种汽油发电机，该汽油发电机包括上述实施例1或2所述的喷油器。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。