[发明专利]用于稳健的自燃和火焰传播的HCCI燃料喷射器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月6日提交的美国临时申请61/472580的权益，其通过引入并入本文。

技术领域

本公开涉及在内燃发动机中的燃料喷射。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息。因此，这些陈述不应被理解为构成对现有技术的承认。

已知的火花点火（SI）发动机将空/燃混合物引入到每个气缸中，该混合物在压缩冲程中被压缩并且由火花塞点火。已知的压燃发动机在压缩冲程的上止点（TDC）附近将加压燃料喷入燃烧气缸，燃料在被喷入后就开始燃烧。汽油发动机和柴油发动机两者的燃烧都包括由流体力学控制的预混火焰或者扩散火焰。

SI发动机能以各种不同的燃烧模式运行，包括均质充气SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机可被构造成在预定的速度/载荷运行条件下以均质充气压燃（HCCI）燃烧模式运行，该模式也被称为受控的自燃燃烧。HCCI燃烧模式包括由氧化化学控制的分布式的、无火焰的、自燃燃烧过程。以HCCI燃烧模式运行的发动机具有在进气门关闭时刻在成分、温度和残余废气方面优选为均质的气缸充气。HCCI燃烧是分布式的通过运动受控的燃烧过程，其中发动机以稀空/燃混合物运行，即在化学当量空/燃点的贫侧运行，峰值燃烧温度相对低，从而产生低NOx排放物。均质的空/燃混合物最小化了形成烟和颗粒排放物的富区的发生。

以HCCI燃烧模式运行很大程度上依赖于燃烧室内的条件，在该模式中燃烧基于将充气压缩到在整个燃烧室内基本上一致的燃烧点而发生。如果在燃烧室内存在不足够的热量和/或压力，那么充气可能就不能开始燃烧或者可能缺火，从而导致不稳定的燃烧或者燃烧效率的下降。如果在燃烧室内存在过量的热量和/或压力，那么充气可能在预期的燃烧始点之前就燃烧，从而导致错乱的燃烧和/或气缸中的鸣响。

在HCCI燃烧模式运行的发动机可以以火花辅助模式运行，其中与以HCCI燃烧模式运行相称地将空气和燃料引入燃烧室，同时在预期的自燃之前就利用来自火花塞的火花以确保恰当的燃烧。

发明内容

直喷发动机包括接收加压燃料流的燃料喷射器。该燃料喷射器提供直接到发动机的燃烧室内的燃料喷射。燃料喷射器包括第一燃料喷射器喷嘴开口，其以第一窄喷射角将燃料喷射质量的第一部分引导向火花塞的火花间隙。燃料喷射器还包括第二燃料喷射器喷嘴开口，其以第二更宽的喷射角将燃料喷射质量的第二部分分散在燃烧室内。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种燃料喷射器，其接收加压燃料流并将燃料喷射直接提供到内燃发动机的燃烧室内，燃料喷射器包括：

第一燃料喷射喷嘴开口，其以第一窄喷射角度将燃料喷射质量的第一部分引导向火花塞的火花间隙；和

第二燃料喷射喷嘴开口，其以第二更宽喷射角度将所述燃料喷射质量的第二部分分散在所述燃烧室内。

方案2. 如方案1的燃料喷射器，还包括：

以所述第二更宽喷射角度将所述燃料喷射质量的所述第二部分分散在所述燃烧室内的多个燃料喷射喷嘴开口。

方案3. 如方案1的燃料喷射器，还包括：

以所述第一窄喷射角度将所述燃料喷射质量的所述第一部分引导向所述火花间隙的第一多个燃料喷射喷嘴开口；和

以所述第二更宽喷射角度将所述燃料喷射质量的所述第二部分分散在所述燃烧室内的第二多个燃料喷射喷嘴开口。

方案4. 如方案3的燃料喷射器，其中所述燃料喷射喷嘴开口被围绕着所述燃料喷射器的顶端径向分散；并且

其中所述第一多个燃料喷射喷嘴开口被取向为朝向所述火花塞。

方案5. 如方案3的燃料喷射器，其中所述第一多个燃料喷射喷嘴开口包括取向为朝向所述火花塞的两个燃料喷射喷嘴开口；并且

其中所述第二多个燃料喷射喷嘴开口包括六个燃料喷射喷嘴开口。

方案6. 如方案3的燃料喷射器，其中所述第一多个燃料喷射喷嘴开口包括取向为朝向所述火花塞的两个燃料喷射喷嘴开口；并且

其中所述第二多个燃料喷射喷嘴开口包括八个燃料喷射喷嘴开口。

方案7. 如方案3的燃料喷射器，其中所述燃料喷射质量的所述第一部分包括20％和30％之间的所述燃料喷射质量。

方案8. 如方案1的燃料喷射器，其中所述第一窄喷射角度建立具有60度燃料喷射包络的喷雾。