直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其冷啟動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別提供一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其冷啟動(dòng)方法。本發(fā)動(dòng)機(jī)包括噴油嘴和燃燒室，所述噴油嘴設(shè)置在所述燃燒室的上部，所述噴油嘴的周向上設(shè)有多個(gè)噴油孔；還包括預(yù)熱塞，所述預(yù)熱塞設(shè)置在所述燃燒室的上部，并位于兩個(gè)所述噴油孔的噴射方向之間。噴油嘴噴霧結(jié)束時(shí)此處的混合氣濃度接近理論空燃比，隨著噴霧運(yùn)動(dòng)和缸內(nèi)氣體流動(dòng)，當(dāng)量比濃度的混合氣區(qū)域出現(xiàn)在預(yù)熱塞頂端周圍，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的首個(gè)循環(huán)中，預(yù)熱塞加熱周圍的混合氣，提升氣體溫度實(shí)現(xiàn)著火；同時(shí)由于噴油油束不碰到預(yù)熱塞，避免大負(fù)荷時(shí)碰壁油膜燃燒產(chǎn)生碳煙排放。
【專利說(shuō)明】直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其冷啟動(dòng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別提供一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)及其冷啟動(dòng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型內(nèi)燃機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油壓燃，相比于傳統(tǒng)柴油燃燒，汽油壓燃模式得益于汽油燃料的較長(zhǎng)滯燃期，能夠在著火前油氣得到充分混合，既實(shí)現(xiàn)高熱效率，又能大幅減少NOx和碳煙排放。盡管該模式在中高負(fù)荷能夠較為穩(wěn)定的運(yùn)行，但是小負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性差，尤其冷啟動(dòng)是汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化的一大技術(shù)瓶頸。在沒有冷啟動(dòng)輔助措施時(shí)，由于缸內(nèi)氣體溫度低，汽油難以壓燃著火。
[0003]預(yù)熱塞作為傳統(tǒng)柴油機(jī)上常用的冷啟動(dòng)輔助裝置，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)通電放熱，使氣缸內(nèi)空氣溫度升高，柴油噴射后容易著火，實(shí)現(xiàn)冷機(jī)啟動(dòng)。但由于汽油的自燃性差，采用傳統(tǒng)預(yù)熱塞與燃燒系統(tǒng)的匹配和控制方法不適用于新型的汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠使汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)時(shí)缸內(nèi)氣體溫度升高，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定著火，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的問(wèn)題。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括噴油嘴和燃燒室，所述噴油嘴設(shè)置在所述燃燒室的上部，所述噴油嘴的周向上設(shè)有多個(gè)噴油孔；
[0008]還包括預(yù)熱塞，所述預(yù)熱塞設(shè)置在所述燃燒室的上部，并位于相鄰兩個(gè)所述噴油孔所噴射出的噴油油束之間。
[0009]優(yōu)選的，所述噴油嘴的頂端偏向所述噴油嘴，并向下傾斜。
[0010]優(yōu)選的，所述預(yù)熱塞頂端距離所述噴油嘴頂端10到60mm。
[0011]優(yōu)選的，所述預(yù)熱塞為電熱塞。
[0012]優(yōu)選的，還包括排氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)以及預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器，所述預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器用于控制所述預(yù)熱塞的開啟和關(guān)閉。
[0013]一種基于上述直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)方法，預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的第一個(gè)循環(huán)中控制所述預(yù)熱塞開啟，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)循環(huán)結(jié)束后控制所述預(yù)熱塞關(guān)閉。
[0014](三)有益效果
[0015]本發(fā)明提供了一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括噴油嘴和燃燒室，所述噴油嘴設(shè)置在所述燃燒室的上部，所述噴油嘴的周向上設(shè)有多個(gè)噴油孔；還包括預(yù)熱塞，所述預(yù)熱塞設(shè)置在所述燃燒室的上部，并位于兩個(gè)所述噴油孔的噴射方向之間，噴油嘴噴霧結(jié)束時(shí)此處的混合氣濃度接近理論空燃比，隨著噴霧運(yùn)動(dòng)和缸內(nèi)氣體流動(dòng)，當(dāng)量比濃度的混合氣區(qū)域出現(xiàn)在預(yù)熱塞頂端周圍，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的首個(gè)循環(huán)中，預(yù)熱塞加熱周圍的混合氣，提升氣體溫度實(shí)現(xiàn)著火；同時(shí)由于噴油油束不碰到預(yù)熱塞，避免大負(fù)荷時(shí)碰壁油膜燃燒產(chǎn)生碳煙排放。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的俯視圖。
[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]1、噴油嘴；2、燃燒室；3、預(yù)熱塞；4、噴油油束。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0022]結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括噴油嘴I和燃燒室2，所述噴油嘴I設(shè)置在所述燃燒室2的上部，所述噴油嘴I的周向上設(shè)有多個(gè)噴油孔；還包括預(yù)熱塞3，所述預(yù)熱塞3設(shè)置在所述燃燒室2的上部，并位于相鄰兩個(gè)所述噴油孔所噴射出的噴油油束4之間，優(yōu)選的預(yù)熱塞3位于相鄰兩束噴油油束3之間的角平分線上。
[0023]所述預(yù)熱塞的頂端偏向所述噴油嘴1，并向下傾斜，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油嘴均為斜向下噴射，這樣預(yù)熱塞3的頂端靠近噴油孔，而噴油孔中噴射的油霧呈放射狀，噴油油束4的初始端為細(xì)束，由此預(yù)熱塞3的頂端能夠通過(guò)近距離熱輻射加熱噴油油束4卻不會(huì)觸碰到噴油油束4 ;噴油油束4的遠(yuǎn)端較為分散，而預(yù)熱塞3的底端連接部相對(duì)遠(yuǎn)離噴油油束4，在加熱的同時(shí)避免與噴油油束4接觸；應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述只描述了預(yù)熱塞3的頂端和底端，而該預(yù)熱塞3的整體均為依據(jù)上述原理相對(duì)于噴油油束設(shè)置，能夠?qū)娪陀褪?形成良好的加熱又不會(huì)觸碰到噴油油束4。
[0024]并且預(yù)熱塞3靠近噴油嘴I設(shè)置，優(yōu)選距離噴油嘴I在10-60mm之間，噴油嘴I噴霧結(jié)束時(shí)此處的混合氣濃度接近理論空燃比，容易燃燒。預(yù)熱塞3和噴油嘴I之間距離過(guò)近難以避免油束碰到預(yù)熱塞3，距離過(guò)遠(yuǎn)則混合氣濃度過(guò)稀，難以著火。只有距離在此范圍內(nèi)，才能保證最佳預(yù)熱效果。
[0025]在汽油直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，往往會(huì)在接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)進(jìn)行一次噴油，噴油過(guò)程結(jié)束后，油束揮發(fā)并在缸內(nèi)渦流以及活塞運(yùn)動(dòng)引起的氣體流動(dòng)的共同作用下和缸內(nèi)氣體混合，運(yùn)動(dòng)到預(yù)熱塞3頂端周圍。而預(yù)熱塞3和噴油嘴I位置接近，保證預(yù)熱塞3頂端周圍混合氣濃度不會(huì)過(guò)稀，保持當(dāng)量比濃度。
[0026]在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的首個(gè)循環(huán)中，預(yù)熱塞3加熱周圍的混合氣，提升氣體溫度實(shí)現(xiàn)著火；同時(shí)由于噴油油束4不碰到預(yù)熱塞3，避免在大負(fù)荷時(shí)，噴油油束4噴射到預(yù)熱塞3上形成油膜而在燃燒時(shí)產(chǎn)生碳煙。
[0027]預(yù)熱塞3可以是預(yù)熱塞3為電熱塞，直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)還包括排氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)以及預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器，預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器用于控制所述預(yù)熱塞3的開啟和關(guān)閉。在冷啟動(dòng)時(shí)，采用如下一種基于上述直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)方法啟動(dòng):預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的第一個(gè)循環(huán)中控制所述預(yù)熱塞3開啟，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)第一個(gè)循環(huán)結(jié)束后控制所述預(yù)熱塞3關(guān)閉，由此可以保持預(yù)熱塞3的使用壽命。
[0028]其中，預(yù)熱塞3具體可采用電熱塞，預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器通過(guò)控制電熱塞的電源通斷來(lái)控制其啟動(dòng)。
[0029]在進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)關(guān)閉預(yù)熱塞3后，采用內(nèi)部EGR技術(shù)，缸內(nèi)存留大量第一個(gè)循環(huán)燃完的高溫廢氣，通過(guò)排氣再循環(huán)管路，將部分高溫廢氣注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中，使得下一個(gè)循環(huán)中缸內(nèi)直噴的汽油在高溫氛圍中可靠自燃。
[0030]另外，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)可根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器提供的發(fā)動(dòng)機(jī)開始工作的信號(hào)，以及進(jìn)氣溫度傳感器信息來(lái)控制預(yù)熱塞3的啟動(dòng)。當(dāng)進(jìn)氣溫度低于15攝氏度時(shí)，燃燒室2內(nèi)混合氣難以正常著火，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常啟動(dòng)時(shí)，此時(shí)通過(guò)預(yù)熱塞3在發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)循環(huán)加熱。根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)確定發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)，預(yù)熱塞3停止工作。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括噴油嘴(I)和燃燒室(2)，其特征在于，所述噴油嘴(I)設(shè)置在所述燃燒室(2)的上部，所述噴油嘴(I)的周向上設(shè)有多個(gè)噴油孔； 還包括預(yù)熱塞(3)，所述預(yù)熱塞(3)設(shè)置在所述燃燒室(2)的上部，并位于相鄰兩個(gè)所述噴油孔所噴射出的噴油油束(4)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述噴油嘴的頂端偏向所述噴油嘴(I)，并向下傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述預(yù)熱塞(3)的頂端距離所述噴油嘴⑴的頂端10-60mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述預(yù)熱塞(3)為電熱塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括排氣再循環(huán)系統(tǒng)以及預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器，所述預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器用于控制所述預(yù)熱塞(3)的開啟和關(guān)閉。
6.一種基于權(quán)利要求5所述的直噴壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)方法，其特征在于，預(yù)熱塞啟動(dòng)控制器在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的第一個(gè)循環(huán)中控制所述預(yù)熱塞(3)開啟，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)的第一個(gè)循環(huán)結(jié)束后控制所述預(yù)熱塞(3)關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】F02N19/04GK104500301SQ201410514643
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】王志, 王步宇, 帥石金 申請(qǐng)人:清華大學(xué)