[发明专利]发动机的燃料喷射和进气方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机的燃料喷射和进气，更具体地说，本发明涉及在每缸两进气门或多进气门的发动机中控制各进气门异步作动并实现非对称的燃料喷射的技术。

背景技术

预混合(如点燃式汽油发动机和点燃式天然气发动机以及均质预混合压燃式发动机)和部分预混合(如柴油引燃的天然气发动机)燃烧发动机(例如汽车发动机)的配气和燃料喷射(参与预混合部分的燃料的喷射)是此种发动机工作的必要条件。对配气而言，如果能够在全负荷时减少气缸内残留的废气，则有助于提高发动机的动力输出。对此，如果可以在进排气门重叠区域，也就是进排气门同时开启的时间段内，当进气压力高于排气背压时，通过适当的气门重叠的持续时间，允许部分进气不经过燃烧，直接进入排气管路，则构成所谓的扫气现象。扫气可以非常有效地降低缸内的残余废气，代之以新鲜空气，从而有效提高扭矩输出。在汽油机中，扫气还有助于提高燃烧的抗爆震性能。与此同时，当前多气门技术已经成熟。多气门有助于提高进、排气有效换气面积，对于降低换气阻力、提高换气效率有明显帮助。而在供油方面，主要有缸外喷射和缸内喷射两种。汽油和气体燃料都可以使用缸外喷射。缸外喷射的优点是成熟、价格低、燃料和空气的混合时间长，对混合有利。汽油发动机也可以使用缸内喷射。一般而言，汽油的缸内直接喷射对于提高动力性有利，但是有成本高和开发周期长的问题。

对于多气门和缸外燃料喷射，已经有成熟的方案。

图1是示出现有技术的缸外喷射燃料的进气门作动的示意图。参照图1，排气门100首先开启，在排气门100接近关闭时，进气门101开启，排气门和进气门同时开启的部分102，一般被称作气门重叠角。燃料喷射在所有的进气门的缸外一侧，一般在进气门开启之前，燃料即已喷射完毕，当进气门开启时，燃料和空气的混合物一同进入气缸。同时，对发动机而言，通过涡轮增压，或机械增压，或气波增压，或其它技术手段，有可能在气门重叠角102部分，造成进气压力高于排气背压。而在使用上述传统的缸外燃料喷射时，进气门开启前，进气门缸外一侧存在大量燃料是不可避免的。因此，应该避免进气不经过燃烧就直接进入排气道，造成燃料的浪费和由此带来的排放问题。这就不能有效利用扫气带来的优势。

发明内容

因此，如何在缸外供油时，在可能的情况下，能够使得仅仅是空气而非燃料，在气门重叠角时有效扫过气缸，从而尽量多地排除废气，是一个现实的问题。

本发明要解决的技术问题在于，在使用缸外燃料喷射以保持技术的成熟和低成本的同时，使得发动机的扫气成为可能。为此，本发明针对每缸有两个或两个以上进气门的情况提出，将一个或一部分进气门提前开启，实现扫气。在此种工况下，在先开启的进气门所对应的进气道部分不喷射燃料；其余进气门延后开启，燃料喷射到这些进气门所对应的进气道内。通过适当的气门重叠，从在后开启的进气门进入气缸的油气混合物可以避免直接进入排气管路。这样，实现扫气的进气门可以仅提供新鲜空气而非空气和燃料的混合物进入气缸，避免了扫气过程带走燃料。

根据本发明的一方面，提供一种发动机的燃料喷射和进气方法，所述发动机具有一个或多个气缸，每个气缸具有两个或多个进气门，所述方法包括：控制每个气缸的两个或多个进气门以异步方式作动，其中，至少一个进气门的开启早于其它进气门；控制燃料在与每个气缸的在后开启的一个或多个进气门对应的上游管路内喷射。

优选地，当所述发动机应用多点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管内喷射。

优选地，当所述发动机应用单点进气道燃料喷射方案时，控制燃料仅在与后开启的一个或多个进气门对应的进气总管内喷射，其中，每个进气门通过对应的一个进气歧管连接到所述进气总管。

优选地，每个气缸的两个或多个进气门由位于同一个凸轮轴的不同凸轮型线驱动，各凸轮型线的相对位置固定或者具有相对调节能力。

优选地，每个气缸的两个或多个进气门由不同的凸轮轴的凸轮型线驱动。

优选地，所述发动机是点燃式或压燃式。

优选地，喷射的燃料是液态燃料或气态燃料。

优选地，进气总管被分隔成两个部分，分别对应于与在后开启的一个或多个进气门对应的进气歧管以及与在先开启的一个或多个进气门对应的进气歧管。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，在附图中：

图1是示出现有技术的缸外喷射燃料的进气门作动的示意图；

图2是示出根据本发明的实施例的发动机的多点燃料喷射和进气方法的示图；