专利名称：点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其属于发动机燃料喷 射、混合气形成和燃烧领域。
背景技术：
应用稀薄燃烧策略的缸内直喷汽油机由于具有良好的燃料经济性，瞬态响 应性，因而成为目前发动机燃烧领域的重要研究课题之一。由于这种发动机的 混合气比较稀薄，使发动机存在点火困难及燃烧不稳定等问题，造成了功率损 失及排放物增加。
发明内容
为了保证可靠点火和提高火焰传播的稳定性，并进一步扩大缸内直喷汽油机 的稀薄燃烧范围，提高热效率，降低排放，本发明提出了一种点火室式直喷汽 油机的燃料喷射方式，该燃料喷射方式在气缸盖上设置一个点火室，将火花塞 放置其中，点火室与主燃烧室由一个或数个小孔相连接；让设置在点火室外的
喷油嘴喷孔方向不直接对准点火室口，但至少有一个喷孔指向点火室口下方，
避免喷雾直接进入点火室、进而附在点火室壁面、形成油膜；同时采用一次或
一次以上的喷射，利用进气气流和压縮挤流的作用，保证点火室的混合气的浓 度在各种工况下都在可点燃范围内。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种点火室式直喷汽油机的燃 料喷射方式，由一个电控单元控制位于气缸盖上的喷油嘴喷射，喷油嘴的喷孔 方向不直接对准位于气缸盖上装有火花塞的点火室口，而是至少有一个喷孔方 向指向点火室口的下方。
所述喷油嘴根据工况要求釆用至少一次喷射，每一工作循环燃料总量等于点 火室浓度控制量和主喷射量之和。
3所述喷油嘴采用一次喷射时，该次喷射为点火室浓度控制量喷射，或者当 汽油机在高工况采用当量比浓度或接近当量比浓度工作时，这一次喷射也是主 喷射。
所述喷油嘴采用多于一次喷射时，点火室浓度控制量采用至少一次的喷射来 完成，主喷射量也采用至少一次喷射来完成。
所述点火室浓度控制量根据压入点火室内的混合气中燃料量多少，进行调 整，主喷射量根据工况要求确定，循环喷射量为点火室浓度控制量和主喷射量 之和。
所述喷油嘴采用的点火室浓度控制量在压縮行程上止点前60度到0度的曲 柄转角范围内喷射。
所述喷油嘴采用的主喷射量在发动机的进气行程或在压縮行程上止点前 180度到60度曲柄转角范围内喷射。
上述技术方案的指导思想是设置在点火室外的喷油嘴喷孔方向不直接对准 点火室口，但至少有一个喷孔指向点火室口下方，避免喷雾直接进入点火室， 进而附在点火室壁面，形成油膜；从排气阀关闭到压縮行程上止点， 一次或多 次喷射燃料。压縮行程后期，缸内气流速度低，喷射的燃料不易发生偏向，能 够喷射到点火室口下方，接着通过压縮挤流把燃料挤入点火室内，而在进气行 程或压縮行程前期，气流速度较大，喷射的燃料由于气流的作用而远离点火室 口。这样既满足工况要求，又使点火室内部混合气的浓度保持在容易点燃的范 围之内。由于点火室内的气流运动较弱，在火花塞点火时易于形成稳定的火核， 这样就保证了发动机的着火稳定。在发动机的火焰传播过程中，由于点火室与 主燃烧室之间的流通面积较小，使点火室内部的火焰以比较大的速度冲入主燃 烧室，以较大的火焰锋面点燃主燃烧室内的混合气，加快其燃烧速度，使燃烧 更趋近于等容放热，提高热效率。
本发明的有益效果是由于点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式采用了一次或一次以上的喷射向缸内喷油，每一工作循环燃料总量为缸内气流弱时的点 火室浓度控制量或再加上缸内气流强时的主喷射量，保证了点火室内的混合气 当量比在容易点燃的范围内，这样使得着火稳定可靠，火焰传播快速稳定。点 火室使主燃烧室的设计只需考虑主燃烧室内的混合气分布，减少了对火花塞附 近混合气浓度的考虑，降低了主燃烧室的设计复杂程度，为组织更合理的燃烧 奠定了基础。主燃烧室内的混合气更加容易被引燃，有利于进一步扩大发动机 的稀薄燃烧范围及加快缸内燃烧速度，提高发动机的热效率。可靠的点火和稳 定快速的火焰传播可以使发动机平稳地运行于更低的怠速，使车辆在城市工况 下运行时产生比较明显的节油效果。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图1是发动机位于进气冲程示意图。
图2是发动机位于喷油嘴喷油的压縮冲程后期示意图。
图3是发动机位于喷油嘴不喷油的压縮冲程后期，混合气被挤入点火室内
的示意图。
图4是发动机位于压縮冲程上止点附近，开始点火的示意图。
图5是发动机位于作功冲程，火焰从点火室冲出，点燃了主燃烧室内的混
合气示意图。
图6是发动机位于进气冲程示意图。
图7是发动机位于旋流喷雾喷油嘴喷油的压縮冲程后期示意图。
图8是发动机位于旋流喷雾喷油嘴喷油嘴不喷油的压縮冲程后期，混合气
被挤入点火室内的示意图。
图9是发动机位于压縮冲程上止点附近，开始点火的示意图。
5图io是发动机位于作功冲程，火焰从点火室冲出，点燃了主燃烧室内的混
合气示意图。
图中1、进气阀，2、排气阀，3、喷油嘴，4、点火室，5、主喷射油束， 6浓度控制量喷射油束、，7、气流，8、火花塞，9、活塞。
具体实施例方式
图1、 2、 3、 4、 5示出了采用多孔喷油嘴按点火室式直喷汽油机的燃料喷 射方式的工作示意图。图6、 7、 8、 9、 IO示出了采用旋流喷雾喷油嘴按点火室 式直喷汽油机的燃料喷射方式的工作示意图。
上述附图所示的实施例中，在直喷式汽油机的气缸盖上设置了一个点火室 4,将火花塞8放置其中，喷油器选用喷油嘴3，喷油嘴喷孔方向不直接对准点 火室口，但至少有一个喷孔指向点火室口下方。结合发动机缸内的气流运动， 应用汽油电控喷射系统，在发动机的排气阀2关闭到压縮上止点期间进行一次 或一次以上喷射，通过选择合适的喷射定时，在气流比较弱时进行点火室浓度 控制量喷射；根据工况需要在气流速度大时进行主喷射，因为气流的作用，使 油束远离点火室口。这样通过控制喷入点火室的油量的多少，使点火室4内混 合气的浓度不随工况的变化而变化，进而保证点火的稳定性。
在喷向点火室4的油束周围的气流运动比较弱时，或气流运动对喷向点火 室4的油束方向影响较小时进行点火室浓度控制量喷射。般压縮行程上止点 前60度至0度曲柄转角范围从喷油孔到点火室口处范围内气流运动较弱，对喷 向点火室口下方的油束方向不会造成较大影响，而此时，往点火室口方向的挤 流慢慢增强，将到点火室口下方的喷雾挤入到点火室4中。
在喷油孔到点火室4入口处局部范围内气流运动比较强时，或气流运动对 喷向点火室4的油束方向影响较大时进行主喷射。 一般在发动机进气行程和压 縮行程上止点前180度到60度曲柄转角范围内，由进气产生的缸内气流较强，而压縮挤流较弱。主喷射在进气行程进行时，由于进气阀附近的气流运动
十分强烈，使得从喷油器喷出的油束产生偏离，从而使主喷射量喷束5远离点
火室4;当主喷射在压縮行程前期进行时，由于缸内挤流速度很小，主喷射量喷
束5也不能进入点火室4。当然，喷雾蒸发后形成的混合气，在压縮行程会进入 点火室。
权利要求
1、一种点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征是由一个电控单元控制位于气缸盖上的喷油嘴(3)喷射，喷油嘴(3)的喷孔方向不直接对准位于气缸盖上装有火花塞(8)的点火室口(4)，而是至少有一个喷孔方向指向点火室口(4)的下方。
2、 据权利要求1所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征是 所述喷油嘴(3)根据工况要求采用至少一次喷射，每一工作循环燃料总量等于 点火室浓度控制量和主喷射量之和。
3、 据权利要求1所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征是所述喷油嘴(3)采用一次喷射时，该次喷射为点火室浓度控制量喷射，或者当汽油机在高工况采用当量比浓度或接近当量比浓度工作时，这一次喷射也是主 喷射。
4、 据权利要求l所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征是 所述喷油嘴(3)采用多于一次喷射时，点火室浓度控制量采用至少一次的喷射来完成，主喷射量也采用至少一次喷射来完成。
5、 据权利要求1或2或3或4所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式， 其特征是所述点火室浓度控制量根据压入点火室内的混合气中燃料量的多少，进行调整，主喷射量根据工况要求确定，循环喷射量为点火室浓度控制量和主 喷射量之和。
6、 据权利要求2或3所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征 是所述喷油嘴(3)采用的点火室浓度控制量在压縮行程上止点前60度到0 度的曲柄转角范围内喷射。
7、 据权利要求3或4所述的点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其特征 是所述喷油嘴(3)采用的主喷射量在发动机的进气行程或在压縮行程上止点 前180度到60度曲柄转角范围内喷射。
全文摘要
一种点火室式直喷汽油机的燃料喷射方式，其属于发动机燃料喷射、混合气形成和燃烧领域。该燃料喷射方式让设置在点火室外的喷油嘴喷孔方向不直接对准点火室口，但至少有一个喷孔指向点火室口下方，避免喷雾直接进入点火室，进而附在点火室壁面，形成油膜；同时采用一次或一次以上的喷射，利用进气气流和压缩挤流的作用，保证点火室的混合气的浓度在各种工况下都在可点燃范围内。这样既避免点火室内形成油膜，又使着火可靠，火焰传播快速稳定。可靠的着火和稳定快速的火焰传播让发动机平稳地运行于更高的压缩比和空燃比，以及更低的怠速，使得车辆在城市工况下运行时产生比较明显的节能效果。
文档编号F02D41/04GK101598076SQ20091001238
公开日2009年12月9日 申请日期2009年7月4日 优先权日2009年7月4日
发明者冯立岩, 冷先银, 刘小艺, 杜宝国, 田江平, 凯 盛, 隆武强, 齐鲲鹏 申请人:大连理工大学