[发明专利]内燃机燃油的喷射方法

说明书

本发明是关于发动机的，更具体地说，是关于内燃机燃油的喷射方法。

目前，气道内燃油喷射技术多采用燃油一次喷射方法，这种喷射方法可形成层状分布的混合气，但其浓混合区域范围大，燃空比浓度高，缸内混合气流分布不均匀，并生成较多的NO_X有害气体。

本发明的目的是克服燃油一次喷射的缺点，提供一种气道内燃油二次喷射的方法，它具有着火稳定、耗油低、降低NO_X排放浓度等特点。

本发明的目的通过下述方案予以实现。

将每次循环所需的燃油量分为两部分，分两次喷射，将第一部分燃油在进气行程之前喷射；将第二部分燃油在进气行程中喷射；二次喷油的时间间隔为180～540曲轴转角，以360曲轴转角为最佳。

本发明二次燃油喷射方法的优点是：

1)改善了混合气的分布，使着火更加稳定。

2)扩大了内燃机的稀燃极限。

3)改善了内燃机燃油经济性能，与相同空燃比的单次喷油方法相比，可降低比油耗8％以上。

4)降低了NO_X排放浓度。

5)易于实施。

下面结合实施例、附图及工作原理对本发明作进一步说明。

附图为两种喷油方式稀燃区间对比图。

在气道内燃油喷射的发动机中将每循环所需的燃油量分为相等或不相等的两部分，分别在不同期间喷射，一部分在进气行程之前喷射，另一部分在进气行程喷射。前者为均质混合气的形成提供条件，后者为保证着火而在火花塞周围将混合气加浓。两次喷油期间留有足够的时间间隔，两次喷射之间的时间间隔在180度以上。它一方面使第一次喷射的燃油得到充分的加热和蒸发，另一方面使喷油器得到一定的间歇，以保证工作的可靠性。控制每循环中两次喷油的分配量，从而调节火花塞附近的可燃混合气浓度以及大空间的稀混合气浓度。

本发明的方法应用在具有混合气分层能力的统一式燃烧汽油机中，第一次喷油时刻设在进气门开启前的燃烧行程期间，燃油聚集在气门口附近得到预热，第二次喷油时刻设在进气行程期间。

附图描绘的是CA1102Q五气门汽油机三进气门工作模式的两种喷油方式在同一工况下喷油时刻对燃油经济性影响的实验对比。发动机转速1500r/min，平均有效压力0.29MPa，节气门开度15％，平均空燃比在19～21范围。二次燃油喷射将每次循环燃烧所需的燃油量分作了两部分分别喷射，第一次喷油是在上一循环的膨胀行程中将燃油喷到进气门口附近，第二次喷射是在进气行程期间、喷油脉宽3.0ms。

附图示出采用二次喷油技术与单次喷油相比有一个突出的优点，这就是扩大了稀燃的燃油时刻区域，减小了工作不稳定区范围。表明应用二次燃油喷射技术肯定是改善了混合气的质量和分布状况，提高了着火和燃烧的稳定性。

在三进气模式小负荷工况下二次燃油喷射方式较之单次燃油喷射方式在相同混合气浓度时，燃油经济性得到改善。平均混合气浓度越稀，二次喷油技术对燃油经济性的改善越明显。混合气A/F＝14.7时，火花塞处混合气的着火条件良好，而混合气浓度A/F＝19.5时，无论是早喷油还是晚喷油的单次喷油方式，火花塞处混合气的着火条件都很差，出现了不稳定燃烧。采用二次燃油喷射技术后，虽然第二次喷油量仅占总循环喷油量的25％左右，但却有效地改善了火花塞处混合气的着火条件，因而比油耗降低了12％以上。

在大负荷工况下，受进气过量空气系数的限制，二次喷油与单次喷油所能达到的混合气稀释度是相同的。虽然单次喷油在节气门全开时能在稀混合气情况下稳定燃烧，但是每循环的供油量较大，一次性将燃油供入燃烧室，所形成的混合气中油滴直径大，对燃油经济性有不利影响。采用二次喷油，提高了燃油汽化和扩散的质量，也改善了火花塞处混合气的着火条件。图2示出二次燃油喷射技术对燃油经济性的改善情况。二次喷油比相同空燃比的稀燃单次喷油比油耗降低7.4％，比原机降低19.2％。与原机对比，二次喷油对经济性的改善因素包括由燃油喷射方式替代了化油器供油、稀混合气燃烧以及二次燃油喷射。在原机比油耗降低19.2％中，燃油喷射替代化油器供油改善经济性占18％，进一步采用稀燃改善经济性占49％，在此基础上实施二次燃油喷射技术改善燃油经济性占33％。由此可见，二次燃油喷射技术的应用在本发明中甚至比由电控燃油喷射技术替代化油器供油的意义更大。