本發(fā)明涉及一種具有防積碳噴油器的汽油發(fā)動機(jī),噴油器用于汽車發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)供油。
背景技術(shù):
發(fā)動機(jī)的噴油器積碳主要包括兩種情況:汽油在噴油器中受熱分解后在噴油器中沉積形成的積碳及氣缸內(nèi)未充分燃燒后的汽油形成的碳顆粒物或膠質(zhì)物在噴油器的噴嘴處累積形成的積碳,隨著近年來汽油品質(zhì)的改善及噴油器結(jié)構(gòu)的改進(jìn),前述第一類積碳現(xiàn)象已大為改善;然而,隨著缸內(nèi)直噴型汽油機(jī)的推廣及使用,前述第二類積碳現(xiàn)象成為影響噴油器噴油效率、汽油霧化情況的主要因素,因而有必要對噴油器進(jìn)行再次優(yōu)化改進(jìn)。
現(xiàn)有技術(shù)中具有防積碳功能的噴油器,一般采用加強(qiáng)對噴油器的冷卻效果、加強(qiáng)隔熱效果來減少噴油器內(nèi)積碳的形成或增加噴油器中汽油的流動效果來減少噴油器內(nèi)積碳的沉積,主要是針對上述第一類積碳形成過程;采用噴油器的閥針來清除噴嘴處的積碳,可以清除超過一定厚度的積碳,不能完全清除閥針與閥座之間的所有積碳。然而,現(xiàn)有的缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的噴油壓力高,噴油器的閥針與閥座的配合密封面更精密,當(dāng)噴油器噴油時、閥針與閥座之間的開啟間隙更小,對汽油噴射口處閥針或閥座上的積碳更敏感,因而需要采用一種結(jié)構(gòu)更優(yōu)化的噴油器。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有防積碳噴油器的汽油發(fā)動機(jī),可以減小氣缸內(nèi)未充分燃燒后的汽油形成的積碳對于噴油器的影響,防止噴油器的噴油效率衰減。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種汽油發(fā)動機(jī),包括汽油發(fā)動機(jī),該汽油發(fā)動機(jī)包括噴油器,噴油器包括:閥體及滑動配合于閥體內(nèi)的柱塞,柱塞由連接于其頂端的控制器驅(qū)動其上下位移,柱塞的底端設(shè)有閥針,閥針的外壁適于與閥體內(nèi)的閥座的內(nèi)壁密封配合,閥座的內(nèi)壁上設(shè)有出液口,閥體上設(shè)有用于向閥座處輸送汽油的進(jìn)液孔,閥體內(nèi)設(shè)有引流通道,引流通道的一端與出液口相連通,其另一端與閥體底部的噴液口相連通。
所述引流通道呈螺旋形或蛇形。
所述引流通道設(shè)于閥座的下側(cè),引流通道的上端與出液口連通,引流通道的下端與噴液口連通,引流通道的中心軸線平行于閥體的中心線。
柱塞包括端部固定連接的上柱塞與下柱塞,控制器與上柱塞傳動連接,上柱塞密封滑動配合于閥體內(nèi)的柱塞腔中,柱塞腔的內(nèi)徑均勻,閥座設(shè)于柱塞腔的底部,下柱塞的直徑小于上柱塞,直徑小于下柱塞的閥針設(shè)于下柱塞的底部,當(dāng)柱塞在滑動過程中,進(jìn)液孔的內(nèi)端始終與下柱塞的外側(cè)面和柱塞腔之間的柱形腔相連通。
柱塞包括端部固定連接的上柱塞與下柱塞,控制器與上柱塞傳動連接,上柱塞密封滑動配合于閥體內(nèi)的柱塞腔中,柱塞腔的內(nèi)徑均勻,閥座設(shè)于柱塞腔的底部,下柱塞的直徑小于上柱塞,直徑小于下柱塞的閥針設(shè)于下柱塞的底部,當(dāng)柱塞移動至最上位置時,進(jìn)液孔適于與下柱塞的外側(cè)面和柱塞腔之間的柱形腔相連通;當(dāng)柱塞移動至最下位置時,上柱塞適于將進(jìn)液孔的內(nèi)端封閉。
當(dāng)柱塞移動至最下位置時,上柱塞下端的邊沿比進(jìn)液孔的內(nèi)端下邊緣低且兩者的間距G為0.05-0.25mm。
出液口、引流通道及噴液口的直徑相等,其直徑為0.1-0.3mm。
本發(fā)明還提供一種汽油發(fā)動機(jī)的工作方法,其包括以下步驟:
a、汽油從進(jìn)液孔進(jìn)入下柱塞外側(cè)面和柱塞腔之間的柱形腔內(nèi);
b、控制器使柱塞從最下位置向上移動至最上位置,閥針的外壁與閥座的內(nèi)壁之間產(chǎn)生設(shè)定的間隙,柱形腔內(nèi)的汽油經(jīng)該間隙進(jìn)入出液口,汽油經(jīng)過引流通道后從噴液口處噴入氣缸內(nèi);
c、控制器使柱塞移動至最下位置,閥針與閥座密封,引流通道與柱形腔不連通,單次噴油過程結(jié)束,再次噴油時重復(fù)步驟a-c。
本發(fā)明還提供一種汽油發(fā)動機(jī)的工作方法,其包括以下步驟:
d、控制器使柱塞保持在最下位置,閥針與閥座密封,引流通道與下柱塞外側(cè)面和柱塞腔之間的柱形腔不連通;
e、控制器使柱塞從最下位置向上移動,當(dāng)移動距離大于間距G時,汽油從進(jìn)液孔進(jìn)入柱形腔內(nèi),柱塞繼續(xù)向上移動至最上位置,閥針的外壁與閥座的內(nèi)壁之間產(chǎn)生設(shè)定的間隙,柱形腔內(nèi)的汽油經(jīng)該間隙進(jìn)入出液口,汽油經(jīng)過引流通道后從噴液口處噴入氣缸內(nèi);
f、控制器使柱塞向下移動,當(dāng)柱塞從下端邊沿與進(jìn)液孔的內(nèi)端下邊緣平齊的位置繼續(xù)移動至最下位置的過程中,上柱塞封閉進(jìn)液孔的內(nèi)端,柱塞對柱形腔內(nèi)的汽油擠壓使其壓力升高;
g、柱塞繼續(xù)移動至最下位置,閥針與閥座密封,引流通道與柱形腔不連通,單次噴油過程結(jié)束,再次噴油時重復(fù)步驟d-g。
所述設(shè)定的間隙為0.3-0.5mm。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有的技術(shù)效果是:
(1)引流通道將精密的閥針、閥座與氣缸內(nèi)的燃燒室分隔開,當(dāng)氣缸內(nèi)汽油燃燒時,閥針與閥座之間處于密封狀態(tài),汽油在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的碳顆粒物、未充分燃燒后形成的膠質(zhì)物不易進(jìn)入上端密閉的引流通道內(nèi),從而防止上述物質(zhì)附著于出液口處閥針的外壁或閥座的內(nèi)壁上,防止積碳阻塞閥針開啟后與閥座之間的汽油流通間隙,防止噴油器的噴油效率衰減。
(2)汽油在螺旋形或蛇形的引流通道流動時,在旋轉(zhuǎn)慣性力的作用下流速加快、動能增加,使汽油對附著于引流通道內(nèi)壁上的沉積物產(chǎn)生更強(qiáng)的沖洗作用,有利于及時、高效地清除引流通道內(nèi)壁上的沉積物,防止沉積物累積形成最終的積碳;在引流通道內(nèi)加速流動的汽油從噴液口噴出后,其噴射速度更快,汽油以更快速度與氣缸內(nèi)的空氣沖擊,有利于提高汽油的霧化效果,使汽油與缸內(nèi)空氣混合更充分,從而減小汽油燃燒不充分的現(xiàn)象,減少燃燒后產(chǎn)生的碳顆粒物及未充分燃燒后形成的膠質(zhì)物,減小噴油器引流通道內(nèi)的沉積物形成量以及氣缸內(nèi)的積碳形成量。
(3)引流通道的中心軸線平行于閥體的中心線,使引流通道的中心軸線保持豎直狀態(tài),當(dāng)汽油在壓力作用下流經(jīng)引流通道時,重力對汽油也產(chǎn)生加速作用,使汽油在旋轉(zhuǎn)運動過程中速度更快、動能更大,增強(qiáng)其沖洗效果,進(jìn)一步提高汽油從噴液口噴出的速度。
(4)上柱塞與柱塞腔配合對柱塞腔內(nèi)具有壓力的汽油進(jìn)行密封,防止汽油流向控制器,下柱塞的直徑小于上柱塞,使下柱塞的外側(cè)面與柱塞腔之間的柱形腔可以儲存汽油,當(dāng)柱塞在上、下極限位置之間移動過程中,進(jìn)液孔的內(nèi)端始終保持與該柱塞腔內(nèi)的儲存汽油的空間連通,保證汽油的供給。
(5)當(dāng)柱塞移動至最上位置時,進(jìn)液孔與柱形腔連通,當(dāng)柱塞移動至最下位置時,上柱塞將進(jìn)液孔的內(nèi)端封閉;當(dāng)柱塞從恰好封閉進(jìn)液孔的內(nèi)端的位置繼續(xù)移動至最下端的過程中,對柱形腔內(nèi)的汽油進(jìn)行擠壓,提高噴油器在噴油過程末尾的噴射壓力,增強(qiáng)了汽油對于引流通道內(nèi)壁上的沉積物的沖洗作用;同時增強(qiáng)了汽油對于出液口處閥針的外壁或閥座的內(nèi)壁的沖洗作用,進(jìn)一步防止上述碳顆粒物及膠質(zhì)物在此處的沉積并形成積碳;噴油過程末尾的噴射壓力的提高,有利于使引流通道內(nèi)汽油快速排出,減小引流通道內(nèi)壁附著的殘余汽油量,使汽油單次噴射的汽油量得到更充分地利用,使得發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)能夠更精確地控制汽油的噴射量;汽油以更高壓力從噴液口噴出,使得汽油與氣缸內(nèi)的空氣混合更充分。
(6)出液口、引流通道與噴液口的直徑相等,可以保證三者中任一方都不會對汽油的流動產(chǎn)生阻礙,其直徑為0.1-0.3mm,相比現(xiàn)有噴油器的噴油孔徑更小,提高了噴射壓力及汽油霧化效果。
(7)當(dāng)柱塞開啟閥門后,閥針與閥座之間設(shè)定的間隙為0.3-0.5mm,大于或等于出液口、引流通道與噴液口的直徑,減小汽油通過間隙的阻力,保證汽油的及時供應(yīng)。
(8)上柱塞下端的邊沿比進(jìn)液孔的內(nèi)端下邊緣低且兩者的間距G設(shè)為0.05-0.25mm,使間距小于設(shè)定的閥針與閥座之間的設(shè)定的間隙0.3-0.5mm,既保證了噴油過程末尾對柱形腔內(nèi)的汽油進(jìn)行加壓,在柱塞上移過程中又使得汽油更早地進(jìn)入柱形腔內(nèi),減小噴油的滯后時間。
附圖說明
為了清楚說明本發(fā)明的創(chuàng)新原理及其相比于現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢,下面借助于附圖通過應(yīng)用所述原理的非限制性實例說明可能的實施例。在圖中:
圖1為實施例1中的防積碳噴油器的正向三維透視圖;
圖2為實施例1中的防積碳噴油器的俯視圖;
圖3為實施例1中的防積碳噴油器的A-A剖視圖;
圖4為實施例1中的防積碳噴油器的B-B剖視圖;
圖5為實施例1中的防積碳噴油器的橫置三維透視圖;
圖6為實施例1中的閥體、柱塞腔、錐形腔、閥座及引流通道的正向三維透視圖。
圖7為實施例1中的閥體、柱塞腔、閥針、閥座及引流通道的局部放大視圖;
圖8為實施例2中的汽車的正向三維透視圖;
圖9為實施例2中的汽車的B-B剖視圖。
具體實施方式
實施例1
如圖1-7所示,本發(fā)明汽油發(fā)動機(jī)的防積碳噴油器,其包括:閥體1,柱塞腔2,錐形腔3,閥座4,出液口5,進(jìn)液孔6,控制槽7,控制器8,噴液口9,引流通道10,柱塞11,上柱塞12,下柱塞13,錐形體14,閥針15,下端邊沿16。
圓柱形的閥體1的頂部設(shè)有圓柱形的控制槽7,控制槽7的下端設(shè)有圓柱形的柱塞腔2,柱塞腔2與控制槽7相連通,柱塞腔2的底端設(shè)有尖部向下的錐形腔3,錐形腔3的底端設(shè)有內(nèi)壁呈半球形的閥座4,所述控制槽7、柱塞腔2、錐形腔3、閥座4分別設(shè)于閥體1內(nèi)且與閥體1共回轉(zhuǎn)中心線,閥座4內(nèi)壁上設(shè)有一出液口5,設(shè)于閥體1內(nèi)的螺旋形或蛇形的引流通道10的上端與出液口5相連通,引流通道10的下端與閥體1底部的噴液口9相連通,引流通道10的中心軸線平行于閥體1的回轉(zhuǎn)中心線,所述閥體1的側(cè)壁上設(shè)有一用于注入汽油的進(jìn)液孔6,該進(jìn)液孔6的外端與外界相通,其內(nèi)端與柱塞腔2相通。
優(yōu)選地,出液口5與引流通道10、噴液口9的直徑相等,其直徑為0.1-0.3mm(優(yōu)選0.2mm);或,出液口5、引流通道10及噴液口9的直徑依次逐漸變大。
柱塞腔2的呈內(nèi)徑均勻的圓柱形,控制槽7內(nèi)設(shè)有控制器8,控制器8的下端連接有柱塞11,柱塞11包括上柱塞12及下柱塞13,上柱塞12與下柱塞13固定連接,上柱塞12滑動密封配合于柱塞腔2內(nèi),下柱塞13的直徑小于上柱塞12,控制器8適于驅(qū)動柱塞11在設(shè)定的范圍內(nèi)垂直移動。下柱塞13在移動過程中,進(jìn)液孔6的內(nèi)端始終與下柱塞13的外側(cè)面和柱塞腔2之間的柱形腔相連通,從而使汽油不斷地被注入噴油器內(nèi)。下柱塞13的底部設(shè)有尖部向下的錐形體14,錐形體14的下端設(shè)有呈半球形的閥針15,上、下柱塞與錐形體14、閥針15共中心軸線。當(dāng)上、下柱塞移動至最下位置時,閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁密封配合,從而切斷柱塞腔2與出液口5之間的通道;當(dāng)上、下柱塞從最下裝置向上移動至最上位置后,閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁之間存在設(shè)定的間隙,優(yōu)選地其間隙為0.3-0.5mm(優(yōu)選0.4mm),從進(jìn)液孔6進(jìn)入柱塞腔2內(nèi)的汽油適于通過該間隙進(jìn)入出液口5,之后汽油經(jīng)過引流通道10、從噴液口9噴射出。
所述控制器8包括復(fù)位彈簧與電磁線圈(圖中未顯示),復(fù)位彈簧呈壓縮狀態(tài)并適于驅(qū)動柱塞11向下移動、使閥針15壓緊于閥座4上,電磁線圈適于驅(qū)動鐵質(zhì)柱塞11克服復(fù)位彈簧的彈簧力向上移動、使閥針15離開閥座4并達(dá)到上述設(shè)定的間隙。電磁線圈與外部的發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)導(dǎo)線相連,當(dāng)電磁線圈被通電激勵時,它建立一個磁場,該磁場使柱塞11克服復(fù)位彈簧的預(yù)緊力而向上運動。
汽油供給機(jī)構(gòu)適于將恒定壓力的汽油送入進(jìn)液孔6內(nèi)。
本發(fā)明的防積碳噴油器的工作方法包括:
(1)汽油從進(jìn)液孔6進(jìn)入下柱塞13外側(cè)面和柱塞腔2之間的柱形腔內(nèi);
(2)控制器8使柱塞11保持在最下位置,閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁密封,引流通道10與柱形腔不連通;
(3)控制器8使柱塞11從最下位置向上移動至最上位置,使閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁之間存在設(shè)定的間隙,柱形腔的汽油經(jīng)該間隙進(jìn)入出液口5,之后進(jìn)入引流通道10內(nèi),汽油在引流通道10內(nèi)流動過程中由于受到旋轉(zhuǎn)慣性力的作用,流速加快,汽油與引流通道10內(nèi)壁上的積碳進(jìn)行強(qiáng)力沖洗,經(jīng)加速后的汽油最后從噴液口9處噴入氣缸內(nèi);
(4)控制器8使柱塞11復(fù)位至最下位置,閥針15與閥座4再次密封,引流通道10與柱塞腔2不連通,單次噴油過程結(jié)束。
該防積碳噴油器采用引流通道10,將精密的閥針15、閥座4與氣缸內(nèi)的燃燒室分隔開,當(dāng)氣缸內(nèi)汽油燃燒時,閥針15與閥座4之間處于密封狀態(tài),汽油在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的碳顆粒物、未充分燃燒后形成的膠質(zhì)物不易進(jìn)入上端密閉的引流通道10內(nèi),從而防止上述物質(zhì)附著于出液口5處閥針15的外壁或閥座4的內(nèi)壁上,防止積碳阻塞閥針15開啟后與閥座4之間的汽油流通間隙。
汽油在引流通道10流動時,在旋轉(zhuǎn)慣性力的作用下流速加快,使汽油對附著于引流通道10內(nèi)壁上的沉積物產(chǎn)生更強(qiáng)的沖洗作用,有利于及時、高效地清除引流通道10內(nèi)壁上的沉積物,防止沉積物累積形成最終的積碳。
在引流通道10內(nèi)加速流動的汽油從噴液口9噴出后,其噴射速度更快,汽油以更快速度與氣缸內(nèi)的空氣沖擊,有利于提高汽油的霧化效果,使汽油與缸內(nèi)空氣混合更充分,從而減小汽油燃燒不充分的現(xiàn)象,減少燃燒后產(chǎn)生的碳顆粒物及未充分燃燒后形成的膠質(zhì)物,減小噴油器引流通道10內(nèi)的沉積物形成量以及氣缸內(nèi)的積碳形成量。
實施例2
如圖7所示,本實施例的汽油發(fā)動機(jī)的噴油器,相對于實施例1的區(qū)別之處在于:如圖8-9所示,進(jìn)液孔6設(shè)于閥體1的中上部,當(dāng)柱塞11移動至最上位置時,進(jìn)液孔6與下柱塞13的外側(cè)面和柱塞腔2之間的柱形腔相連通,從而使汽油被注入噴油器內(nèi);當(dāng)柱塞11移動至最下位置時,上柱塞12將進(jìn)液孔6的內(nèi)端封閉,上柱塞12的下端邊沿16比進(jìn)液孔6的內(nèi)端下邊緣低且兩者的間距G為0.05-0.25mm(優(yōu)選0.1、0.15或0.2或0.24mm)。
本實施例中的防積碳噴油器的工作方法包括:
(1)控制器8使柱塞11保持在最下位置,閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁密封,引流通道10與柱形腔不連通;
(2)控制器8使柱塞11從最下位置向上移動,當(dāng)移動距離大于間距G時,汽油從進(jìn)液孔6進(jìn)入下柱塞13外側(cè)面和柱塞腔2之間的柱形腔內(nèi),柱塞11繼續(xù)向上移動至最上位置,使閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁之間產(chǎn)生設(shè)定的間隙,柱形腔內(nèi)的汽油經(jīng)該間隙進(jìn)入出液口5,之后進(jìn)入引流通道10內(nèi),汽油最后從噴液口9處噴入氣缸內(nèi);
(3)控制器8使柱塞11向下移動,當(dāng)上柱塞12從恰好封閉進(jìn)液孔6的內(nèi)端的位置(即上柱塞12的下端邊沿16與進(jìn)液孔6的內(nèi)端下邊緣平齊)繼續(xù)移動至最下位置的過程中,柱形腔的汽油受到擠壓后壓力升高,其流動速度及噴液口9處的噴射速度提高;
(4)柱塞11移動至最下位置,閥針15與閥座4再次密封,引流通道10與柱形腔不連通,單次噴油過程結(jié)束。
優(yōu)選地閥針15的外壁與閥座4的內(nèi)壁之間產(chǎn)生設(shè)定的間隙為0.3-0.5mm(優(yōu)選0.4mm)。
本實施例中,當(dāng)柱塞11從恰好封閉進(jìn)液孔6的內(nèi)端的位置繼續(xù)移動至最下端的過程中,對柱形腔內(nèi)的汽油進(jìn)行擠壓,提高噴油器在噴油過程末尾的噴射壓力,增強(qiáng)了汽油對于引流通道10內(nèi)壁上的沉積物的沖洗作用;同時增強(qiáng)了汽油對于出液口5處閥針15的外壁或閥座4的內(nèi)壁的沖洗作用,進(jìn)一步防止上述碳顆粒物及膠質(zhì)物在此處的沉積并形成積碳;噴油過程末尾的噴射壓力的提高,有利于使引流通道10內(nèi)汽油快速排出,減小引流通道10內(nèi)壁附著的殘余汽油量,使汽油單次噴射的汽油量得到更充分地利用,使得發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)能夠更精確地控制汽油的噴射量;汽油以更高壓力從噴液口9噴出,使得汽油與氣缸內(nèi)的空氣混合更充分。
當(dāng)柱塞11需要向上移動開啟出液口5時,柱塞11從最下位置移動至下端邊沿16與進(jìn)液孔6的內(nèi)端下邊緣平齊的過程中,柱形腔的壓力減少,然而由于該過程移動的距離G小,同時控制器8驅(qū)動柱塞11的移動速度快,以及抽吸現(xiàn)象具有滯后性,柱塞11在該過程中對氣缸內(nèi)的氣體產(chǎn)生的抽吸效應(yīng)可以忽略不計,當(dāng)柱塞11從下端邊沿16與進(jìn)液孔6的內(nèi)端下邊緣平齊的位置繼續(xù)向上移動時,具有一定壓力的汽油從進(jìn)液孔6進(jìn)入柱形腔內(nèi),噴油過程開始,抽吸效應(yīng)結(jié)束。
實施例3
一種汽油發(fā)動機(jī),該汽油發(fā)動機(jī)包括上述實施例1或2所述的噴油器。
實施例4
一種汽車,其包括實施例3所述的汽油發(fā)動機(jī)。
實施例5
一種混合動力系統(tǒng),包括發(fā)動機(jī)、第一電機(jī)、第二電機(jī)、離合器、具有傳動軸的傳動機(jī)構(gòu)和電池,所述第一電機(jī)和第二電機(jī)分別連接到電池,所述第二電機(jī)的電機(jī)軸與所述傳動機(jī)構(gòu)連接,所述發(fā)動機(jī)的輸出軸與所述第一電機(jī)的電機(jī)軸連接,所述第一電機(jī)的電機(jī)軸為空心軸,所述離合器設(shè)置在所述第一電機(jī)的電機(jī)軸內(nèi),所述離合器的主動部分與所述第一電機(jī)的電機(jī)軸的內(nèi)壁連接,所述離合器的從動部分與所述傳動軸連接。發(fā)動機(jī)為汽油發(fā)動機(jī),其包括上述實施例1或2所述的噴油器。
一種雙?;旌蟿恿ζ?,其包括上述混合動力系統(tǒng)。
實施例6
一種汽油發(fā)電機(jī),該汽油發(fā)電機(jī)包括上述實施例1或2所述的噴油器。
顯然,上述實施例僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。