專利名稱：吸氣端口燃料噴射發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被配置成將燃料噴射到吸氣端口內(nèi)的發(fā)動機，更具體而言，涉及在吸氣閥(intake valve)打開時噴射燃料的發(fā)動機。
背景技術(shù)：
作為被配置成從設(shè)置在吸氣端口內(nèi)的燃料噴射閥噴射燃料的吸氣端口(intakeport)燃料噴射發(fā)動機，已經(jīng)研制出一種發(fā)動機，這種發(fā)動機在進氣沖程噴射模式中可操作，以便在吸氣閥(進氣閥)打開時噴射燃料。在具有進氣沖程噴射模式的這種發(fā)動機內(nèi)，在關(guān)閉排氣閥(exhaust valve)的同時打開吸氣閥時，噴射燃料，據(jù)此，可抑制將燃料排入廢氣通道內(nèi)。而且，即使燃料噴射閥設(shè)置在吸氣端口內(nèi)，也可通過恰當(dāng)?shù)亩〞r和精確度將燃料提供給燃燒室的內(nèi)部，這能夠提高發(fā)動機輸出和燃料效率，與汽缸式燃料噴射發(fā)動機一樣。同樣，在冷狀態(tài)中啟動發(fā)動機時，需要早期提高設(shè)置在廢氣通道內(nèi)的廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器的溫度，用于進行激活，以便確保所需要的排氣凈化性能。為了提高廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器的溫度，一種延遲點火時間并且從而提高廢氣溫度的方法有效，但是這種方法具有燃燒不穩(wěn)定的問題。因此，必須增大燃料噴射的量，以便穩(wěn)定燃燒，然而，在這種情況下，降低了燃料效率，并且廢氣凈化性能可能依然較低，直到激活廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器。作為穩(wěn)定燃燒的方法，已知一種技術(shù)，其中，在活塞的頂部表面內(nèi)形成腔體，以便在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生滾流(見專利文件I)。在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的滾流使得火焰更容易在燃燒室內(nèi)蔓延，從而促進燃燒。現(xiàn)有技術(shù)文件專利文件專利文件1:日本公開專利公開號:S63_4892
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題然而，在具有進氣沖程注射模式的發(fā)動機內(nèi)，即使試圖在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生滾流(與專利文件I中一樣)，來自吸氣閥的開口的上部區(qū)域的進氣流和來自該開口的下部區(qū)域中的流動在燃燒室內(nèi)彼此沖突，結(jié)果，攪拌空氣燃料混合物。因此，與汽缸式燃料噴射發(fā)動機不同，難以實現(xiàn)分層燃燒，從而在冷啟動時，難以實現(xiàn)燃燒的穩(wěn)定性并且提高燃料效率。本發(fā)明用于解決以上問題，并且其目標(biāo)在于，提供一種吸氣端口燃料注射發(fā)動機，這種發(fā)動機能夠在燃燒室內(nèi)部進行分層燃燒，從而提高燃料效率并且確保燃燒穩(wěn)定性。用于解決這些問題的方式為了實現(xiàn)以上目標(biāo)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明提供了一種吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其中，吸氣閥打開時，沿著進氣的流動方向，從設(shè)置在吸氣端口內(nèi)的燃料噴射閥朝著燃燒室的吸氣側(cè)和排氣側(cè)中的任一個噴射燃料，其中，活塞具有形成在其頂部表面上的突出部分，所述突出部分朝著活塞的外邊緣延伸并且向上突出，以便將燃燒室的內(nèi)部分成相對于燃料噴射方向靠前定位的第一空間以及相對于燃料噴射方向靠后定位的第二空間，并且將突出部分設(shè)置為，使得第一空間大于第二空間并且火花塞的電極面朝第一空間。在根據(jù)權(quán)利要求2所述的本發(fā)明中，將燃料噴射閥設(shè)置為，使得朝著吸氣閥和吸氣端口之間限定的環(huán)形開口的那些區(qū)域中的任一個區(qū)域噴射燃料，吸氣閥和吸氣端口分別面朝燃燒室的吸氣側(cè)和排氣側(cè)。在根據(jù)權(quán)利要求3所述的本發(fā)明中，活塞的頂部表面設(shè)置有迂回流限制器，其配置成限制該進氣圍繞突出部分的相對端而從第一空間流動到第二空間。在根據(jù)權(quán)利要求4所述的本發(fā)明中，腔體作為第一空間形成在活塞的頂部表面內(nèi)，并且定位成相對于燃料噴射方向比突出部分更靠前。在根據(jù)權(quán)利要求5所述的本發(fā)明中，突出部分構(gòu)成相對于燃料噴射方向靠后定位的腔體的邊緣部分。在根據(jù)權(quán)利要求6所述的本發(fā)明中，發(fā)動機進一步包括:廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器，其設(shè)置在發(fā)動機的排氣通道內(nèi)；以及點火時間控制單元，其被配置成在冷啟動的過程中延遲所述火花塞的點火時間。本發(fā)明的有利效果根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明，由于在吸氣閥打開時從燃料噴射閥注射燃料，所以進氣流入相對于進氣的流動方向向前定位的燃燒室內(nèi)的第一空間內(nèi)，同時形成燃料充足的空氣燃料混合物。由于第一空間大于第二空間，所以燃料濃度高的空氣燃料混合物停留在第
一空間內(nèi)。通過混合物停留在第一空間內(nèi)時利用火花塞點燃空氣燃料混合物，能夠確保令人滿意的可燃性，同時抑制燃燒室內(nèi)的總?cè)剂舷牧?，這是因為，燃料濃度在火花塞的電極所面對的第一空間內(nèi)較高，并且第二空間內(nèi)較低。因此，發(fā)生分層燃燒，從而能夠提高燃料效率并且確保令人滿意的燃燒穩(wěn)定性。根據(jù)權(quán)利要求2的本發(fā)明，朝著吸氣閥和吸氣端口之間限定的環(huán)形開口的那些區(qū)域中的任一個噴射燃料，吸氣閥和吸氣端口分別朝著燃燒室的吸氣側(cè)和排氣側(cè)?？纱偈谷剂蠞舛雀叩目諝馊剂匣旌衔锪魅肴紵业奈鼩鈧?cè)和排氣側(cè)的任一個內(nèi)。根據(jù)權(quán)利要求3的本發(fā)明，迂回流限制器限制進氣圍繞突出部分的相對端從第一空間流動到第二空間。因此，即使在燃料噴射之后從吸氣端口引入進氣，引入第一空間內(nèi)的燃料濃度高的空氣燃料混合物也可停留在第一空間內(nèi)，而不被推出進入第二空間內(nèi)。根據(jù)權(quán)利要求4的本發(fā)明，腔體作為第一空間形成在活塞的頂部表面內(nèi)，據(jù)此，可促使燃料濃度高的空氣燃料混合物更可靠地停留在火花塞的電極所面對的第一空間內(nèi)。根據(jù)權(quán)利要求5的本發(fā)明，突出部分構(gòu)成相對于燃料噴射方向靠后定位的腔體的邊緣部分。引入第一空間內(nèi)的空氣燃料混合物由突出部分阻擋并且返回在腔體內(nèi)，從而可促使燃料濃度高的空氣燃料混合物更可靠地停留在火花塞的電極所面對的第一空間內(nèi)。根據(jù)權(quán)利要求6的本發(fā)明，即使在冷啟動時延遲火花塞的點火時間，也通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞的形狀，確保令人滿意的燃燒穩(wěn)定性。因此，能夠通過延遲點火時間，提高廢氣溫度，從而快速提高廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器的溫度，據(jù)此，可在冷啟動時提高廢氣凈化性能。


圖1為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2A為示出活塞的形狀的正視圖；圖2B為示出活塞的形狀的頂視圖；圖2C為示出活塞的形狀的右側(cè)視圖；圖2D為示出活塞的形狀的剖視圖；圖3示出了空氣燃料混合物在燃燒室內(nèi)流動的方式。
具體實施例方式下面參看附圖，描述本發(fā)明的一個實施例。圖1為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機(后文中稱為發(fā)動機I)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)動機I為具有進氣沖程噴射模式的發(fā)動機，用于從設(shè)置在吸氣通道2內(nèi)的燃料噴射閥3朝著燃燒室4噴射燃料。火花塞6設(shè)置在發(fā)動機I的汽缸蓋5的大致中心部分內(nèi)，從而面朝燃燒室4。汽缸蓋5的下表面在大致中心脊?fàn)罹€路的兩側(cè)向下傾斜，從而限定燃燒室4的單斜屋頂形狀。吸氣端口 7在形成汽缸蓋5的下表面的一個傾斜表面內(nèi)開口，并且排氣端口 8在另一個傾斜表面開口。吸氣閥9設(shè)置在吸氣端口 7內(nèi)，并且排氣閥10設(shè)置在排氣端口 8內(nèi)。吸氣閥和排氣閥9和10由未顯示的閥致動機構(gòu)驅(qū)動，該機構(gòu)設(shè)置在汽缸蓋5之上，以便在旋轉(zhuǎn)曲軸的同時，進行打開和關(guān)閉。安裝燃料噴射閥3的安裝角度使得，沿著吸氣端口 7內(nèi)進氣的流動方向，朝著吸氣閥9周圍的環(huán)形開口的上部區(qū)域I Ia,從噴嘴3a噴射燃料。因此，當(dāng)從燃料噴射閥3中噴射燃料時，燃料濃度高的空氣燃料混合物從吸氣閥9的開口的上部區(qū)域Ila流入燃燒室4內(nèi)，并且燃料濃度低的進氣從吸氣閥9的開口的下部區(qū)域Ilb流入燃燒室4內(nèi)。燃料噴射閥3與E⑶(電子控制單元)20電連接。而且，火花塞6通過點火線圈與E⑶20電連接。而且，E⑶20與各種傳感器電連接，諸如，用于檢測發(fā)動機I的曲柄角的曲柄角傳感器21、用于檢測節(jié)流閥的開口的油門傳感器22、用于檢測抑制加速踏板的量的加速器位置傳感器23、以及用于檢測冷卻水的溫度的水溫傳感器24，并且也與按鍵開關(guān)25電連接。根據(jù)從這些傳感器中輸入的信息，ECU20控制從噴射閥3噴射的燃料量、燃料噴射時間、火花塞6的點火時間等等。發(fā)動機I的排氣通道26裝有廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器27，諸如，三路催化轉(zhuǎn)化器。當(dāng)其內(nèi)的催化劑的溫度增高時，激活廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器27，以便顯示其廢氣凈化性能。圖2A到2D顯示了活塞30的形狀，其中，圖2A為活塞的正視圖，圖2B為活塞的頂視圖，圖2C為活塞的右側(cè)視圖，并且圖2D為活塞的剖視圖。如圖2A中所示，活塞30具有形成在其頂部表面31上的突出部分34，并且從活塞30的正面觀看時,突出部分34 (上部,gentry)的中心部分逐漸地向上突出。發(fā)動機I的活塞30的頂部表面31限定了位于排氣閥10附近的第一空間以及位于吸氣閥9附近的第二空間，突出部分34用作邊界。半圓形腔體32形成在第一空間內(nèi)。如圖2B中所示，腔體32形成在朝著排氣閥10偏移的位置內(nèi)，并且與突出部分34相鄰。而且，如圖2D中所示，腔體32定位成，使得火花塞6的電極位于腔體32之上。由于突出部分34，腔體32的靠近吸氣閥9的邊緣部分35的高度高于靠近排氣閥10定位的邊緣部分36，如圖2D中所示。而且，腔體32具有左邊緣部分和右邊緣部分37 (迂回流限制器)，該部分是吸氣閥側(cè)邊緣部分35的連續(xù)并且其高度幾乎等于吸氣閥側(cè)邊緣部分35的高度，從而進氣難以從腔體32的內(nèi)部流出到左右兩邊?，F(xiàn)在參看圖3，解釋空氣燃料混合物在發(fā)動機I的燃燒室4內(nèi)流動的方式，該發(fā)動機裝有如上所述進行配置的活塞30。圖3示出了空氣燃料混合物在燃燒室4內(nèi)流動的方式。在圖3中，實線箭頭表示已經(jīng)從吸氣閥9的開口的上部區(qū)域Ila引入的燃料濃度高的空氣燃料混合物的移動方向，并且圖3中的虛線箭頭表示已經(jīng)從吸氣閥9的開口的下部區(qū)域Ilb中引入的燃料濃度低的進氣的移動方向。而且，在圖3中，陰影部分表示，點火時燃料濃度高的空氣燃料混合物到達的位置(相對于活塞30)。如圖3所述，從燃料噴射閥3中噴射的燃料形成燃料濃度高的空氣燃料混合物，并且從吸氣閥9的開口的上部區(qū)域Ila流入燃燒室4內(nèi)。燃料濃度高的空氣燃料混合物沿著汽缸蓋5的下表面朝著排氣閥10在燃燒室4的上部區(qū)域內(nèi)移動。隨后，燃料濃度高的空氣燃料混合物沿著內(nèi)襯38向下移動，然后沿著活塞30的頂部表面31朝著吸氣閥9轉(zhuǎn)回，并且到達腔體32。另一方面，已經(jīng)從吸氣閥9的開口的下部區(qū)域Ilb引入燃燒室4的燃料濃度低的進氣在吸氣閥側(cè)沿著內(nèi)襯38向下流動，然后沿著活塞30的頂部表面31朝著排氣閥10移動。燃料濃度低的進氣沿著朝著排氣閥10向上傾斜的活塞30的上表面移動，然后朝著排氣閥10穿過腔體32。到達腔體32之后，燃料濃度高的空氣燃料混合物依然具有前進動量，但是被阻止朝著吸氣閥9移動，這是因為，由位于與吸氣閥9相同的側(cè)上的腔體32的高邊緣部分35阻止這種運動。而且，腔體32的左右較高的邊緣部分37使得空氣燃料混合物難以在突出部分34周圍從腔體32的內(nèi)部朝著吸氣閥側(cè)流出到左右兩邊。因此，燃料濃度高的空氣燃料混合物朝著吸氣閥側(cè)的運動已經(jīng)被邊緣部分35阻止，該混合物在其下返回，這也是因為，燃料濃度低的進氣穿過腔體32，結(jié)果，燃料濃度高的空氣燃料混合物保留在腔體32內(nèi)(在圖中，在由影線表示的位置內(nèi))，同時保持其滾流?；钊?0處于上死點(其中，火花塞6的電極6a位于腔體32附近)附近時，促使火花塞6點燃空氣燃料混合物。在這種情況下，由于燃料濃度高的空氣燃料混合物保留在腔體32內(nèi)，所以可容易地點燃空氣燃料混合物，從而確保高的燃燒穩(wěn)定性。而且，點燃時，在腔體32以外的燃燒室4的其他區(qū)域內(nèi)，燃燒濃度低于腔體32的內(nèi)部的燃燒濃度,據(jù)此,可總體上減少燃燒室4內(nèi)所需要的燃料量，從而能夠提高燃料效率。因此，根據(jù)實施例，這樣配置活塞30，以便包括具有上述形狀的頂部表面31，因此，在用于將燃料從吸氣閥9的開口 Ila噴射到燃燒室4內(nèi)的具有進氣沖程噴射模式的發(fā)動機內(nèi)，可促使已經(jīng)引入燃燒室4內(nèi)的燃料濃度高的空氣燃料混合物停留在腔體32內(nèi)，從而能夠在燃燒室4內(nèi)輕易地發(fā)生分層燃燒。因此，能夠提高燃料效率，同時確保具有令人滿意的燃燒穩(wěn)定性。
E⑶20 (點火時間控制單元)可被配置成，在根據(jù)按鍵開關(guān)25的狀態(tài)以及水溫傳感器24所檢測的信息等等判斷在冷態(tài)中啟動發(fā)動機I時，延遲點火時間。通常，如果延遲點火時間，那么燃燒穩(wěn)定性降低。雖然根據(jù)實施例的發(fā)動機I為端口噴射發(fā)動機，但是由于進氣沖程噴射以及活塞30的頂部表面31的上述形狀所實現(xiàn)的分層燃燒，所以該發(fā)動機可確保具有令人滿意的燃燒穩(wěn)定性，并且因此，可將延遲量設(shè)置為足夠大的值。由于在冷啟動時可設(shè)置充足的延遲量，所以可快速提高廢氣溫度，以便加快激活廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器27，據(jù)此，在冷啟動時可提高廢氣凈化性能。而且，在該實施例中，腔體32具有與排氣閥10位于相同側(cè)的邊緣部分36。這個邊緣部分36用于再次將已經(jīng)從吸氣閥側(cè)返回的燃料濃度高的空氣燃料混合物返回在腔體32內(nèi)，從而能夠允許空氣燃料混合物在腔體32內(nèi)保持較強的滾流。而且，在以上實施例中，腔體32的吸氣閥側(cè)邊緣部分35可朝著排氣閥10傾斜。通過這樣傾斜邊緣部分35，燃料濃度高的空氣燃料混合物可更難以從腔體32的內(nèi)部朝著吸氣閥9流過邊緣部分35，據(jù)此，可促使燃料濃度高的空氣燃料混合物更可靠地保持在腔體32內(nèi)。在以上實施例中，設(shè)置燃料噴射閥3的安裝角度，從而可將從噴嘴3a噴射的燃料引導(dǎo)至吸氣閥9的開口的上部區(qū)域Ila中。安裝燃料噴射閥3的方式不限于此，并且可通過其他方式安裝燃料噴射閥3。具體而言，可這樣設(shè)置燃料噴射閥3的安裝角度，從而將從噴嘴3a中噴射的燃料引入吸氣閥9的開口的下部區(qū)域Ilb中。在這種情況下，可形成第一空間和腔體，以便位于與吸氣閥9相同的側(cè)部上。雖然在以上實施例中，在活塞30的頂部表面31內(nèi)形成腔體32，但是至少需要形成突出部分34，并且可省略腔體32。具體而言，可形成突出部分34，以便將燃燒室4的內(nèi)部分成位于排氣閥10附近(B卩，相對于進氣的流動方向靠前定位)的空間以及與上述第一空間相對的空間，并且可設(shè)置該突出部分，從而火花塞6的電極6a所面對的上述第一空間大于該相對的空間。而且，在這種情況下，燃料濃度高的空氣燃料混合物停留在相對于進氣的流動方向靠前定位的空間內(nèi)，從而能夠進行分層燃燒。參考符號說明1:發(fā)動機3:燃料噴射閥4:燃燒室6:火花塞20:ECU26:廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器30:活塞32:腔體34:突出部分37:邊緣部分。
權(quán)利要求
1.一種吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其中，在吸氣閥打開的同時，沿著進氣的流動方向，從設(shè)置在吸氣端口內(nèi)的燃料噴射閥朝著燃燒室的吸氣側(cè)和排氣側(cè)中的任一個噴射燃料， 其特征在于: 活塞具有形成在其頂部表面上的突出部分，所述突出部分朝著所述活塞的外邊緣延伸并且向上突出，以將所述燃燒室的內(nèi)部分成相對于燃料噴射方向靠前定位的第一空間以及相對于所述燃料噴射方向靠后定位的第二空間，并且 所述突出部分設(shè)置為，使得所述第一空間大于所述第二空間并且使得火花塞的電極面朝所述第一空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其特征在于，所述燃料噴射閥設(shè)置為，使得朝著所述吸氣閥與所述吸氣端口之間限定的環(huán)形開口的那些區(qū)域中的任一個區(qū)域噴射燃料，所述吸氣閥和所述吸氣端口分別面朝所述燃燒室的所述吸氣側(cè)和所述排氣側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其特征在于，所述活塞的所述頂部表面設(shè)置有迂回流限制器，所述迂回流限制器配置成，限制所述進氣圍繞所述突出部分的相對端而從所述第一空間流到所述第二空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其特征在于，腔體形成在所述活塞的所述頂部表面內(nèi)，作為所述第一空間，并且所述腔體定位成相對于所述燃料噴射方向比所述突出部分更靠前。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其特征在于，所述突出部分構(gòu)成所述腔體的相對于所述燃料噴射方向靠后定位的邊緣部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的吸氣端口燃料噴射發(fā)動機，其特征在于，進一步包括: 廢氣凈化催化轉(zhuǎn)化器，設(shè)置在所述發(fā)動機的排氣通道內(nèi)；以及 點火時間控制單元，配置成在冷啟動過程中延遲所述火花塞的點火時間。
全文摘要
一種具有進氣沖程噴射模式的發(fā)動機用于在吸氣閥打開時從位于吸氣通道內(nèi)的燃料噴射閥朝著燃燒室噴射燃料?；钊?30)具有位于其頂部表面上的突出部分(34)。突出部分向上突出，在與進氣流動方向橫切的橫向方向延伸，并且定位在相對于進氣流動方向向前偏置的位置中。在突出部分(34)中形成腔體(32)以相當(dāng)于進氣的流動方向靠前定位；并且火花塞(6)定位成，使得其電極(6a)面朝所述腔體(32)。
文檔編號F02P5/15GK103180566SQ201180049870
公開日2013年6月26日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者秦幸司, 田中大 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社