专利名称：气体喷射型燃料喷射系统的增压的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机用的双流体型燃料喷射系统。在此种发动机中，夹带在气体中的计量燃料被输送到发动机的燃烧室中，这种气体通常为空气，由通常为管路(rail)的气体导管的增压(压缩)气体源供给。
此种燃料喷射系统，虽然并不限于但却特别适用于供汽车、舷外船用和娱乐用途的发动机使用。在此种发动机中，商业和用户考虑要求在范围广泛的条件下发动机起动期是相当短的。例如，一台发动机可以用于在环境条件和极端环境条件下操作，而不管什么条件，发动机的高效操作是重要的。在此种发动机中获得一个快速起动期的重要部分是可以容易地使用足够压力的压缩气体，以保证尽可能靠近起动地有效地输送燃料。但是，由于成本和其它考虑，提供一个相当大的压缩空气存储容量是不方便的，而在任何场合下，也存在由于泄漏而损失压力的危险，特别当发动机已经一定时间未操作时。
通常，提供一个由发动机驱动的压缩机作为将压缩气体供给到具有上述类型的燃料喷射系统用的机构。由于经济和能量效率这两个原因，通常选择压缩机容量紧密地匹配发动机的空气消耗速率。因此，在起动条件下，通常不存在用于输送燃料的适当压力的空气储备，因此，在可以使用所需压力的空气以帮助喷射燃料之前，压缩机以及发动机必须完成多个周期(循环)。
上述每一个因素都起作用而延长在发动机起动程序开始和可以利用所需压力的空气以帮助喷射燃料这两者之间的时间。
从转让给申请人的美国专利No.4936279中已知提供一种燃料喷射系统，其中燃料利用从增压(压缩)气体系统来的气体通过一可以选择性地打开的喷射器喷嘴直接喷入发动机的燃烧室。但是，当发动机处于起动模式时，从发动机燃烧室输送来的气体被允许通过喷射器喷嘴进入气体供给系统，以帮助形成气体的快速增压。
但是，如可从涉及先有技术的
图1看到的在几个连续周期上没有任何控制的喷射器喷嘴的开孔可能导致气体供给系统中压力的周期性变化。更具体地说，气体供给系统管路中的压力将根据一台多缸发动机的各燃烧室中存在的压力而发生变化，每个装有一个喷射器喷嘴，该喷嘴在上死点(上止点)之前的一个设定正时打开而在上死点之前或之后的不同的设定正时关闭。因此，虽然获得了管路的增压，但其减压的相位对应于当汽缸的喷射器喷嘴打开而汽缸压力小于某一压力时的时间，在前一充气或“泵压”(泵送)事件期间该管路或其它气体系统已充气到该某一压力。这些减压期间所花费的时间是根据在气休系统中建立的所需压力而确定的，因为时间是在使管路重新充气到这样一个值的过程中损失的，该值是先前的充气事件在可以达到管路压力中任何增量上升之前已采取的值。
因此本发明的目的是进一步减少将双流体燃料喷射系统的气体供给系统引到这样一个压力所需的时间，该压力将能够由其产生令人满意的燃料喷射。
鉴于该目的，本发明提供一种操作内燃机的方法，该内燃机有一个燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括至少一个喷射器，用于输送夹带在气体中的燃料，该气体是从气体供给系统供给到发动机的至少一个燃烧室中的，其中，在一个泵压程序中该气体供给系统在起动时被增压到一所要压力而使燃料能够喷射到发动机，作为该泵压程序的一部分，当发动机的所述至少一个燃烧室中的压力基本上等于或高于气体供给系统中的压力以便使气体增压而随后将燃料夹带和输送到发动机时，该至少一个喷射器被打开，使气体能够从该至少一个燃烧室通过打开的喷射器而进入该气体供给系统中。
更具体地说，在发动机起动时和泵压程序中一个先前的泵压事件后，当该至少一个燃烧室中的压力基本上等于或高于气体供给系统中的压力时，该至少一个喷射器被打开。应当注意到，在某些情况下，打开喷射器使得反向气流能够通过其间从燃烧室通向气体供给系统，这可以包括在先前的气体和/或燃料输送事件后保持喷射器打开。
泵压程序由至少一个事件形成，其中喷射器的喷嘴保持打开，使得在发动机起动期间允许增压气体从燃烧室通到气体供给系统。这样一个事件是一个“泵压”事件。如后面将进一步阐述的，在一个多缸发动机中，泵压事件的程序可以由一系列在发动机的不同汽缸中顺序实现的独立泵压事件组成。或者是，泵压事件可以限制在多缸发动机中的所有汽缸中的仅仅一个或多个。
最好是，在泵压事件的程序中，随着起动后发动机机周期的数目递增，在对发动机燃烧室中往复的活塞的上死点位置相继更近的正时处，喷射器喷嘴打开和关闭。也就是，该方法涉及打开喷雾器喷嘴并使其对发动机转动角度保持打开，该转动角度在上死点前的一定角度开始而在上死点前或后的一定不同角度处结束。
最好是，喷射器喷嘴的打开持续时间在上死点后一定角度处结束。最好是，在泵压事件程序期间喷射器喷嘴的打开持续时间相继减小。
在一个单缸发动机中，喷射器喷嘴打开的角度随发动机相继周期而逐渐减小。如前所述，在一个具有预置点火顺序的多缸发动机中，点火程序中的每个汽缸可以使其喷射器喷嘴打开的角度小于泵压程序中的前一汽缸中的角度。以这种方式，其压力相继更高的气体被引入发动机的气体供给系统中，它例如可以是发动机管路装置(engine rail unit)的一个空气导管。而且，这可以按照发动机操作的周期数目经济地完成，该周期数目是将气体供给系统引到必需压力所需要的。特别是，避免了下述现象，就是由于在相继的发动机汽缸周期中喷射器喷嘴打开太早或关闭太迟，在将管路(rail)充气到相继更高的压力之前，对每个泵压事件均发生一个减压相位。因此，泵压事件的正时最优化，使得从气体供给系统的任何压力损失为最小或完全消除。
方便的是，一旦气体供给系统已充气到一水平，在该水平处可以产生气体辅助的燃料喷射而发动机已经开始点火，在定量的燃料已由喷射器输送以继续在发动机起动期间使气体供给系统连续增压之后，和在主压缩气体源能够使气体供给系统充分地增压之前，喷射器喷嘴可以保持打开一定时间。最好是，喷射器喷嘴可以保持打开，直到如至少一个燃烧室中出现的点火后。在这方面，在点火之后，作为气体供给系统的压力中引起跟着发生的上升的燃烧现象和(更特别的)发动机的一个空气管路的结果，燃烧室中的峰压迅速上升。最好使用这种压力“波动”给管路充气，直到主压缩空气源可以使管路充分地增压。这本身形成本发明的另一方面。
方便的是，在气体供给系统采用管路形式的场合，该管路将通过合适的管道与气体压缩机的工作室连通，因为该气体通常是空气，所以最合适的压缩机是空气压缩机。该管路可以被“泵压”到所要的压力，以获得所要的燃料雾化程度，比如550KPa，虽然这将根据上述方法随环境条件或其它条件而变。但是，为了增强该过程，可以将一个单向阀安置在一个方便的位置处，该位置处于管路和使管路与压缩机连通的管道之间，以免在起动期间该管道和/或压缩机的工作室增压。以此种方式，该管路可以更快速地泵压到所需压力。也就是，在可以发生令人满意的燃料喷射之前，不会使泵压程序的一定比例耗费在压缩机和管路之间的管道的泵压上。在某些情况下，管道的容积可以达到管路容积的三分之一。
最好是，该单向阀安置在管道横交管路的点上，以便尽可能缩小发动机起动期间待泵压的容积。
另外，单向阀也可以用于在发动机停止操作后防止或减小气体供给系统的压力泄漏。以此种方式，随后的泵压程序可以不需要包括像气体供给系统基本上不合气体压力的情况下那么多的泵压事件。因此，泵压程序长度的某种减小可能是可以的。
方便的是，可以将起动时的发动机温度输入发动机的电子控制系统，以进一步优化所需的泵压程序。例如，已知在较低温度时需要较高程度的燃料雾化，以获得稳定的发动机操作。因此，这可能需要较高的气体压力来输送燃料，因而在可以产生令人满意的燃料喷射之前，将需要把气体供给系统泵压到较高水平。较高温度时情况相反，在较高温度下据信在燃烧室中由于其中有较高温度而产生令人满意的蒸发程度。因此，对于不同的发动机温度，方便的是，在可以开始高效的燃料喷射之前将气体供给系统泵压到不同的压力水平。因而，泵压程序可以做成依赖于发动机温度。这个决定随后的泵压程序的附加参数可以用于这样一个假设，就是在发动机起动时，气体供给系统中不存在压力或压力极小。另外，如下面进一步描述的，可以在发动机的气体供给系统的已知或代表性的泄漏速率的基础上估算气体供给系统中的残余压力。
在后一方面，通常紧随发动机停止操作之后，气体供给系统中的任何残余气体通常将泄漏到大气中。这可以例如通过双流喷射系统的空气压缩机而发生。因此，如果该泄漏速率相对于时间绘制图线，那么可以通过发动机的电子控制系统估算气体供给系统中残余的气体压力，并将其用于修改起动时的泵压程序。也就是，例如可以使用较少数目的泵压事件来达到气体供给系统的令人满意的增压。
在另一实施例中，泄漏速率可以相对于发动机温度绘制图线，使得能够在已知的起动时发动机温度的基础上估算残余气体压力。
从下述参考附图的优选实施例可以更容易地理解本发明，其中图1是根据一种先有技术的发动机操作方法的从发动机起动开始的压力对发动机操作周期的图线；图2是示意图，表示根据本发明的一个实施例操作的一种发动机的控制；图3是通过一种计量和喷射器管路装置(injector rail unit)的典型形式的截面图，该装置用于根据本发明的一个实施例操作的发动机中；图4是图2和3中所用管路装置的透视图；图5是根据本发明的一个实施例操作的一台三缸发动机的每个汽缸用的压力图；图6是根据本发明的一个实施例操作的发动机的从发动机起动开始的压力对发动机操作周期的图线。
现在参照图2描述根据本发明的一个实施例操作的一种发动机的总体操作，图2示出一种多汽缸发动机20，它有一个进气系统22、一个点火机构24、一个燃料泵23和一个燃料箱28。该发动机还包括一个起动电动机25，在起动开关71操作时用电池70激励。空气压缩机29利用从发动机曲轴上的皮带轮33来的皮带32驱动。燃料与空气管路装置(fuel and air rail unit)11安装在发动机20的汽缸头40上。
现在参照图3，图中详细示出燃料与空气管路装置11，该装置11包括一个燃料计量装置10和一个供多缸发动机20的每个缸用的空气喷射器或燃料喷射装置12，该发动机20在本实施例中是一个三缸二冲程发动机。但是，本发明也同样可用于单缸构型和二冲程或四冲程类型的任意数目汽缸的多缸发动机，不管它们是往复活塞式发动机或其它形式的发动机，包括转缸式发动机。燃料与空气管路装置11的主体8是一个带有纵向延伸空气管13和燃料供给导管14的挤压部件。
如图4中所示，在合适的位置处设有接头和使管路装置11与空气和燃料供给源连通的合适导管使空气导管13与空气压缩机29连通的导管49；提供一个使空气返回进气系统22的空气出口的导管53；使燃料箱28和燃料供给导管14连通的导管52；以及提供一个燃料返回通道并使燃料供给导管14与燃料箱28连通的导管51。空气导管13与合适的空气调节器27连通，而导管51通过合适的燃料调节器26与燃料箱28连通。
燃料计量装置10可从商家购买，因此本文无需详述。设有合适的孔使燃料能流过管路装置11，同时设置一计量喷嘴21，以便将燃料输送到通道120，然后送到燃料与空气喷射器12。
喷射器12的壳体30有一个从其下端伸出的圆筒形插口31，插口31形成一个与通道120连通的喷射口32。喷射口32包括一个用电磁线圈操作的可以选择地打开的提升阀34，其操作方式类似于在申请人的美国专利No.4934329中描述的，该专利的内容参考结合于此。如图2中所见，根据从电子控制装置(ECU)100来的指令，电磁线圈产生激励而使阀34打开，将燃料气体混合物输送到发动机20的燃烧室60，并根据本发明的控制方案，使从燃烧室60来的加压气体通过空气喷射器12并最终进入空气导管13，以便在起动时使其加压，这在下面更详细地描述。但是，阀的构造并不限于上述各种，也可以利用其它阀，如针式阀构造。
返回图2，电子控制装置(ECU)100通过导线45从曲轴速度与位置传感器44(为该技术中已知的适当类型)接受信号，并通过导线47从位于进气系统22中的空气流动传感器46接受信号。ECU100也可以接受指示发动机其它操作条件如发动机温度和环境温度(未示出)的信号，ECU100从所有接受的输入信号中确定待输送到发动机20的每个汽缸的所需燃料量。在本发明的下述实施例中对发动机温度的感知是重要的，其中对发动机温度和/或环境温度的感知可以用于确定所需的泵压程序。这种ECU的一般类型在电子控制的燃料喷射系统技术中是熟知的，因此此处不再更详细地描述。
每个喷射阀34的打开是通过相应的引线101与发动机周期成正时关系地由ECU100控制的，以便将燃料从喷射口32有效地输送到发动机20的燃烧室60。利用该系统的双流体性质，将燃料夹带在气体中输送到汽缸。在这方面，重要的是，利用来夹带燃料并将其以雾化分散形式输送的气体(具体地是空气)的压力应足够高，以产生所要的雾化程度。
如图3所示，通道120通过导管80与空气导管13始终连通，因此在正常操作下保持于基本稳定的空气压力下。在激励电磁线圈时，阀34被向下移动而打开喷射口32，使得一定量的计量燃料由空气载带通过喷射孔32进入发动机20的汽缸的燃烧室60。
通常，空气喷射器12安置在发动机的汽缸头40，并直接与燃烧室60连通，燃烧室60由发动机汽缸内的活塞61的往复移动来界定。如上所述，当喷射孔32打开而可以通过导管80利用的空气供给源高于发动机汽缸中的压力时，空气将从空气导管13通过通道80、通道120并夹带燃料通过喷射孔32进入发动机燃烧室60。但是，如果管路装置11的空气导管13中的空气供给不是处于足够高的压力，那么它就不可能有效地载带燃料通过喷射孔32进入燃烧室60。特别是，影响燃料空气混合物向燃烧室60输送的压力不足通常存在于发动机起动时，尤其在从发动机上次操作以来有充分时间的场合，这会产生从增压空气供给系统或管路装置11的泄漏。
根据本方法，当操作起动开关71以激励起动电动机25时，一个信号从起动开关71通过引线102提供到ECU100上。ECU100这样编制程序，使得在收到该信号时，ECU100不会指令燃料计量装置10将燃料输送到喷射器12，但是，通过位置传感器44确定曲轴33的位置会激励喷射器12的电磁开关，以打开喷射孔32。喷射孔32的打开相对于发动机20的汽缸周期正时，这由曲轴位置传感器44感知并通过引线45通到ECU100，使得喷射孔32将在发动机20的特定汽缸的压缩冲程中的预定点处打开。
因此，如果使喷射孔32打开并开动发动机20作为发动机起动程序的一部分，那么汽缸中的压力将升至这样一个水平，足以使空气从发动机燃烧室60流动通过打开的喷射孔32而进入通道80并进入空气导管13。与发动机汽缸的工作容量有关，与空气导管13的容积比较，并与每个喷射器12中的联接其上的空气空间相比，空气导管13中的空气压力可以被引到一个在最小数目的发动机汽缸周期中的令人满意的操作压力。
但是，最好避免这样一种情况，就是当对多缸发动机的每个相继的汽缸周期在同一正时起动和结束时，空气导管13由于空气从相应的发动机汽缸输送到空气导管13而降压。当这种情况发生时，在发动机的每个相继的汽缸周期期间，存在空气最初流入空气导管13而后一定程度地流出。因此，对于压缩冲程的初始部分，当空气导管13中的压力高于燃烧室60中时，在打开喷射孔32时，早先汽缸周期中累积的某些压力就丧失了。其后，由活塞61完成的泵压工作用于进一步泵压空气导管13。因此，如图1中所示，空气导管13中的压力可以从起动开始就在一系列汽缸周期上形成循环，直到其中获得令人满意的压力。这样，为了将空气导管13中的压力引到所需操作水平，需要数目很大的汽缸周期。因此，从起动开始到空气导管13中达到所需压力水平所要求的时间间隔延长了，而且起动发动机20所要求的有效时间也延长了。
因此，不是ECU100为每个相继的泵压事件设定相同的喷射孔打开和关闭时间，而是喷射孔32后一周期中打开的时间比前一周期中打开的时间有一时间增量，而后一周期中的关闭时间比前一周期中的关闭时间相应地较早，因此优点是在压缩冲程的较后部分和膨胀冲程的较前部分中有相继较高的压力。ECU100可以以步进方式或任何希望的算法方式使喷射孔的打开时间递增和关闭时间递减，以保证喷射孔的打开和关闭更接近每个相继的泵压事件用的上死点位置。
以此种方式，可以减小相继的汽缸周期之间的空气导管13中的压力降，并可以在空气导管13中获得适当确定的压力增大，而在相继的泵压事件之间在空气导管13中压力降很小或没有压力降。在这方面，从图6可以看到其优点，就是图6中示出的压力波动程度比图1中示出的要小得多。另外，如果对喷射孔32选择合适的打开和关闭时间，那么就可以使空气导管13中的压力相继地增大，而在相继的泵压事件过程中没有压力损失。
在多缸发动机的情况下，有“n”个燃烧室60和“n”个空气喷射器12。每个空气喷射孔32的打开正时这样设定，使得能避免上面讨论的降压现象。另一种方法是，如对图5中的三缸发动机所示，在发动机的相继的汽缸周期期间，喷射器12的空气开始(SOA)事件和空气结束(EOA)事件之间的时间或曲柄角度被减小。在此种情况下，管路装置11的空气导管13在较短时间内被泵压到所要的压力水平。ECU100可以容易地做成根据感知的管路压力对发动机的每个周期任选地计算合适的SOA和EOA正时。
另外，泵压程序最好设置成跟点火程序同样的顺序，它对一个n缸发动机可以是1、2…n。这样，在起动时，在发动机最大转动360°以确定曲轴33的位置后，发动机1的喷射孔32(例如)将具有为其确定的某些SOA和EOA正时，然后对发动机2的空气喷射孔32的SOA和EOA正时将设定得稍许更靠近在一起(更靠近上死点(TDC)，也就是SOA是滞后的而EOA是提前的)，使得能提供一个比汽缸1提供的更高的输送压力，然后对发动机3的空气喷射孔32的SOA和EOA正时同样设定得更靠近在一起，以提供一个甚至更高的压力等等，直到发动机的n个汽缸。如果当发动机点火程序返回汽缸1时还需要抽吸，那么SOA和EOA正时将分别比先前点火周期的汽缸n递增和递减到更高和更低。
SOA和EOA正时可以设定在时间或曲柄角范围内，但在任何事件中均可与下列因素有关，如发动机操作温度和/或空气导管13中的感知温度。用于空气喷射器12的SOA和EOA一般将分别出现在汽缸中往复的活塞61的上死点(TDC)位置之前和之后。
在另一个变化方案中，即使在燃料已经开始输送到发动机20以便燃烧之后，仍可以继续泵压空气导管13。特别是在输送燃料后可以使喷射孔32保持打开，以保证点火发生而喷射孔32仍然打开。这提供一种继续对空气导管13充气的方法，因为燃烧室60中的压力将在点火开始后迅速提高，所以可以同样迅速地提高空气导管13的压力。但是，希望喷射孔32保持打开的时间不长于在空气导管13中快速达到至少550KPa的压力所需要的时间。如果喷射孔保持打开的时间比所需要的时间长，那么好处就减少，因为燃烧气体将能够进入空气导管13，而这会导致由于碳在燃料喷射系统中积累而产生的问题。在一个优选实施例中，EOA在点火事件的10°内发生，以防止或减少此种情况出现。其次，最好是，此种后继的泵压事件仅仅进行到压缩机29能够以适当压力将空气供给到空气导管13上。这(比如说)将在约发动机的8-14个汽缸周期之后发生。
从上述参照图2的讨论中可以理解，空气供给系统构成一个相当大的容积。该容积由空气导管13、空气压缩机29的工作室、使空气压缩机29的工作室与管路装置11的空气导管13相连通的导管49以及(任意地)一个附加的室组成，该附加的室设置在压缩机29和管路装置11的空气导管13之间，以便提供容量来吸收压力脉冲，这种压力脉冲是由往复式压缩机29的周期操作性质产生的。因为预定将使空气通道13加压所需的时间尽可能减小，所以最好如图2中所示在空气导管13和使其与压缩机29的工作室连通的导管49之间设置一个单向阀50。
方便的是，单向阀50被包括在管路装置11中并置于空气导管13的末端处，在该点处它与导管49结合。因此，在起动期间当压缩机29不能将处于适当压力的空气提供给空气导管13时，单向阀50用于使空气导管13与压缩机29和导管49隔离。在某些情况下，这可以减小起动时需要泵压的容积达三分之一。因此在起动时仅仅管路装置11的空气导管13需要加压，而空气供给系统的其余部分则不需加压。以此种方式，需要加压的容积被减至最小，而空气导管13更容易地达到(例如)约550KPa的工作压力，该压力是在20-25℃下适当地喷射燃料所需要的。
空气供给系统的这种减小仅仅在启动状态期间而压缩机29不做任何显著的功时才需要。一旦空气压缩机29正产生一个比使用上述方法可以获得的压力更高的压力，单向阀50将通过由压缩机29输送的压力克服一个与其联结的弹簧或类似机构来偏移到一个打开位置中，使空气能从压缩机29的工作室连续地流入空气导管13中。阀50可以是任何所需类型，但最好是构造简便。然而，该阀也没有理由不可以是一个具有由ECU100设定的合适正时的电磁线圈驱动的阀。设置这样一个单向阀50可以将总起动时间减小到这样的程度，就是第一燃料喷射事件可以在发动机的三分之一圈到半圈转动之前发生，而这在商业上是有利的。
根据本发明可以提供对发动机温度的补偿。例如，满意地操作发动机20所需的空气压力随温度而变化，使得发动机温度越高，合适地操作发动机20所需的压力就越低。不受任何理论的束缚，似乎在低的发动机温度时，汽缸壁是冷的，并为燃料提供一个散热件，从而防止在汽缸内形成有效燃烧所要的雾化燃料-空气分散。相反，当发动机温度足够高时，显然较低的空气压力就足以获得燃料和空气的令人满意的雾化程度。因此，使由ECU100控制的泵压方案与发动机温度的某种度量有关是合适的。例如，为此目的可以用发动机冷却液温度作为发动机温度的度量。如果起动时需要较高的空气压力，那么由于发动机20开始处于低的温度，在发动机20的起动期内可以安排额外的泵压事件。以此种方式，泵压事件所需的安排对于发动机20遇到的任何操作温度都可以达到。在泵压程序依赖于发动机温度的场合，它最好在空气导管13中不存在压力或压力尽可能小的基础上进行。或者是，可以假定空气导管13中如下所述地存在一定的空气压力。
当发动机20关闭时，空气导管13中的存在量可以以某种速率向下泄漏。这种向下泄漏的速率可能(例如)取决于发动机20上使用的压缩机29的构造。因此，如果该向下泄漏速率已知而发动机已经不操作的时间已知，那么可以用ECU100估算空气导管13中残留的空气压力。该信息可以用来在下一个起动事件期间合适地修改泵压程序。进一步接受这一概念，就是向下泄漏速率可以与发动机冷却速率有关。因此，通过在起动时感知发动机温度，可以知道空气导管13的一定的向下泄漏速率并用于修改所需的泵压程序。例如，如果已知在空气导管13中残留一定水平的压力，那么可以获得一个缩短的泵压程序，因而缩短对空气导管13加压的时间。
虽然设置单向阀50特别可用于帮助减少对空气导管13的总泵压时间，但单向阀50可以以这样一种方式使用，就是在发动机20的压缩机29失效的情况下能够使用一种“Limp Home”方式。
如果压缩机29失效，由于与单向阀50联接的偏压机构的作用，单向阀50通常将关闭。一个压力传感器配置在(例如)使压缩机29的工作室与管路的空气导管13连通的管道中，该传感器可以显示一个指示压缩机失效的值。当该值显示时，ECU100可以转换到操作方式，其中在完成将燃料从其喷射孔32输送到燃烧室60之后，发动机20的至少一个空气喷射器12被打开一段时间。这将使气体能够从燃烧室60通过空气喷射器12的喷射孔32，以便将空气导管13中的气体压力提高到一足够的值，从而在下一个发动机汽缸周期期间实现燃料输送。在燃料喷入燃烧室60之后，喷射孔32可以保持打开一段时间，与燃料喷入燃烧室60连续地保持一段时间，使气体能通入通道80，并实现空气导管13中所需的气体压力的升高。
在一种多缸发动机中，一个汽缸可以单独地另外用来形成空气导管13的加压，而其它汽缸可以操作以补偿少一个汽缸运行的发动机。另外，可以利用前面段落中描述的方法来从发动机的每个汽缸输送气体。
在某些发动机中，例如在按V6构型操作的发动机中，可以有两个管路装置11，一个管路装置用于每个汽缸组。如果压缩机29失效，通过利用上述一种方法，一个管路装置11可以用于起压缩空气源的作用。另一组汽缸将正常操作，或以一种补偿该修改的操作方式的方式操作。在这样一种系统中，需要制造一定的设施，使第一管路装置11的空气导管13能够提供加压空气供第二管路装置11使用。第一管路装置11中的单向阀50的关闭将防止空气从空气导管13漏入空气供给系统，并因而使发动机操作甚至会跟随压缩机的故障。这可以构成本发明的又一方面。
也可以构成一种诊断方式，由此，如果在指示许多个泵压事件空气压缩机故障后空气导管13不能达到所需压力，那么上述“Limp Home”方式就起动。
不管使用本方法的哪一种变化方案，当(例如)空气导管13或导管49中的压力传感器指示空气导管13中的压力足以能够有效地操作发动机20时，上述起动泵压程序可以结束。当这一点显示时，泵压程序可以结束。
虽然本发明特别适用于汽车、舷外船用和娱乐用的发动机(其中短的起动时间极端重要)，但它也可以被包括在双流体燃料喷射系统中供其它类型的发动机用。本发明适用于以两冲程周期(循环)或四冲程周期操作的发动机。
在阅读上述公开内容时，该技术的普通专业人员可以开发其修改或变化的方案。这些修改和变化落入本发明的范围。
权利要求
1．一种操作内燃机的方法，该内燃机具有一个燃料喷射系统和一个气体供给系统，该燃料喷射系统包括至少一个喷射器机构，用于将夹带在气体中的燃料直接输入发动机的燃烧室中，该气体供给系统与该喷射器机构连通，以向其提供气体，所述方法包括使至少一个燃烧室的喷射器机构在发动机起动期间打开，以便当发动机的所述至少一个燃烧室中的压力基本上等于或高于气体供给系统中的压力时，将压缩气体从所述燃烧室通过喷射器机构输送到该气体供给系统。
2．一种如权利要求1中所述的方法，其特征在于，该气体供给系统被增压，以便随后将燃料直接输入发动机的至少一个燃烧室中。
3．一种如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在一部分压缩冲程期间在该至少一个燃烧室内使喷射器机构打开。
4．一种如权利要求1、2或3中所述的方法，其特征在于，在发动机起动期间，当气体供给系统中的气体压力低于一预先设定值时，所述喷射器机构被打开。
5．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，喷射器机构的打开持续时间在发动机起动期间的接续的发动机汽缸周期上是相继地减小的。
6．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，喷射器机构在发动机的每个燃烧室的每个接续的汽缸周期期间打开持续一段时间，该打开持续时间从起动开始每个周期减小，直到气体供给系统中的压力达到所要的水平。
7．一种如权利要求6中所述的方法，其特征在于，该打开持续时间是通过减小在气体输送的最初开始和发动机的上死点位置之间的转动角而减小的。
8．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，喷射器的每个打开持续时间在汽缸的上死点位置之后结束。
9．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，该发动机是一种多汽缸发动机，每个汽缸有一个单独的喷射器机构，其中，在起动期间，该喷射器机构以与汽缸点火顺序相同的程序相继地打开，以便在所述程序中每次与一个将气体供给到每个喷射器机构的共用供气系统连通。
10．一种如权利要求9中所述的方法，其特征在于，每个相继的喷射器机构的打开持续时间以与汽缸点火顺序相同的程序逐渐减小。
11．一种如权利要求9或10中所述的方法，其特征在于，该供气系统包括一个与每个喷射器机构连通的共用气室，而气体在起动期间从每个汽缸输送到该共用气室。
12．一种如权利要求9中所述的方法，其特征在于，压缩机机构设置成驱动式联接在发动机上，以便将压缩气体供给到该共用气室，其中在起动期间所述压缩机机构至少在其中的气压升至高于一选定压力之前与该共用气室隔开。
13．一种如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其特征在于，该发动机是一种多汽缸发动机，每个汽缸有一个单独的喷射器机构。
14．一种如权利要求9至12中任何一项所述的方法，其特征在于，在起动期间，每个喷射器被打开，以与汽缸的点火顺序对应的同一顺序使一个相应的汽缸与共用气室连通，其中相应喷射器的打开的正时相对于前面喷射器的打开的正时延迟一个预定量。
15．一种如权利要求14中所述的方法，其特征在于，当一个喷射器的打开的正时延迟时，该喷射器的闭合的正时相应地提前。
16．一种如权利要求9至12和14至15中任何一项所述的方法，其特征在于，喷射器的关闭在相应汽缸中出现点火后的10°内受影响。
17．一种如权利要求9至12和14至16中任何一项所述的方法，其特征在于，一个单向阀安置在燃料喷射器系统中的一个部位上，以使该共用供气系统的需要在发动机起动期间加压的容积尽可能减小。
18．一种如权利要求12和14至17中任何一项所述的方法，其特征在于，压缩机和所述气室之间的连通受到控制，使得在发动机起动期间气体只能沿从压缩机到气室的方向流动。
19．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，气体输送到供气机构的数量根据发动机温度来选择。
20．一种如权利要求12和14至19中任何一项所述的方法，其特征在于，根据对压缩机失效的检测以使该共用气室中的压力保持在上述选定水平之上，至少一个发动机汽缸的喷射器机构在该汽缸内点火后保持打开一个设定时间，由此提高该共用气体供给源中的气体压力。
21．一种如上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，使每个喷射器机构的相继打开持续时间最优化，以防止从供气系统的任何压力损失。
22．一种如权利要求所述的方法，其特征在于，在起动后的几个发动机周期之后，使至少一个发动机周期的喷射器机构在该汽缸内点火后保持打开一个设定时间，由此进一步提高气体供给系统中的气体压力。
23．一种操作一个内燃机的方法，该内燃机包括多组汽缸，它们有供每组汽缸用的气体供给系统和一个增压气源，后者用于将增压气体供给到每个所述气体供给系统上，其中，在不能向每个所述气体供给系统供应加压气体的情况下，使用一个所述气体供给系统来代替所述增压气源，以便将增压气体的至少某些正常操作要求提供给所述其它气体供给系统。
24．一种操作一个内燃机的方法，该内燃机包括一个气体供给系统，用于将气体供给到一个将燃料喷射到发动机汽缸的机构中，其中，在将气体供给系统充气到一个可以产生气体辅助喷射的水平时，在将一定计量的燃料输送到汽缸后保持喷射器喷嘴打开一定时间，以便使一个增压气源之前的气体供给系统继续增压到该气体供给系统达到使气体供给系统充气到操作压力的能力。
全文摘要
本发明公开一种操作具有燃料喷射系统(11;12)的内燃机(20)的方法,该燃料喷射系统包括一个喷射器(12),用于将燃料－气体混合物输送到发动机(20)的燃烧室(60)。发动机(20)包括一气体供给系统(11;13),在起动时通过泵压程序增压到所要压力,用于将燃料喷射到发动机(20)。在泵压程序中,喷射器(12)打开,允许增压气体从燃烧室(60)通过喷射器(12)流入气体供给系统(11;13)。当燃烧室(60)中的压力高于气体供给系统(11;13)时,这会使气体供给系统(11;13)增压。本发明还公开一种操作包括多个汽缸组的内燃机的方法,每个汽缸组有一气体供给系统和一将增压气体供给到每个所述气体供给系统的增压气体源,其中,在不能将增压气体供给到每个所述气体供给系统的场合下,一个所述气体供给系统用于代替所述增压源,以便将增压气体的至少某些正常操作要求提供给所述其它气体供给系统。
文档编号F02M21/02GK1225154SQ97196279
公开日1999年8月4日 申请日期1997年7月10日 优先权日1996年7月10日
发明者戴维·R·沃思, 托马斯·施耐佩尔, 斯图尔特·G·普赖斯, 斯提文·R·马尔斯 申请人:轨道工程有限公司