具有相切翅片的环形喷嘴喷射器制造技术

本发明专利技术涉及具有相切翅片的环形喷嘴喷射器。提供了用于直接燃料喷射的方法和系统。在一个示例中，燃料喷射器系统包括针、被耦接至针的喷嘴末端的多个相切翅片、被耦接至针的致动器、以及控制器，该控制器存储非临时性指令，当该非临时性指令被执行时，引起所述控制器响应于喷射燃料的命令而基于一个或多个运转参数激活致动器沿向下方向推动针一定量。以此方式，燃料喷射器可以以锥形喷雾型式来喷射燃料，从而减小所喷射的燃料的喷雾射程。

Annular nozzle injector with tangential fins

The present invention relates to an annular nozzle injector with tangential fins. Methods and systems for direct fuel injection are provided. In one example, the fuel injector system includes a needle, a plurality of fins, tangential nozzle end is coupled to the actuator, the needle is coupled to the pin and controller, the controller of non temporary storage instructions, when the non temporary instruction is executed, causing the controller in response to fuel injection the order based on one or more operating parameters of the actuator is activated in a downward direction to promote a certain amount of needle. In this way, the fuel injector can inject fuel with a conical spray pattern, thereby reducing the spray range of the injected fuel.

【技术实现步骤摘要】
具有相切翅片的环形喷嘴喷射器
本专利技术大体涉及用于内燃发动机的直接燃料喷射器的系统和方法。
技术介绍
内燃发动机可以使用直接燃料喷射，其中燃料被直接喷射到发动机汽缸内，以改善燃料气体混合。在传统的直接燃料喷射器中，喷射器喷嘴孔构造和几何形状能够调节燃烧特性并影响车辆排放。燃料通常在燃料喷射器针的顶端处通过多个孔从囊腔被喷射到发动机汽缸内，所述多个孔以增加雾化并改善空气-燃料混合的各种方式进行配置。Abani等在WO2014052126中示出了一种用于利用直接喷射器改善空气-燃料混合的示例方法。在其中，喷射器喷嘴包含多个孔，所述多个孔相对于喷射器的轴线歪斜，以便在一缕喷射的燃料上给予角动量。然而，专利技术人在此已经认识到上述燃料喷射器的一些问题。例如，因为燃料在高压下从喷嘴中被喷出，所以不管由歪斜的喷嘴孔给予的旋涡如何，燃料都会具有相对长的喷雾射程(spraypenetration)。因此，燃料会冲击汽缸壁。特别地在冷发动机状况期间，汽缸壁上的燃料不会参与燃烧，导致燃料供给误差并且损害排放。另外，燃料流可能在相对短的喷射持续时间期间(诸如在预先喷射或后喷射事件期间)难以准确地控制。
技术实现思路
因此，在本文中呈现了一种至少部分地解决以上问题的燃料喷射器系统。在一个示例中，燃料喷射器系统包含：针；多个相切翅片，其被耦接至针的喷嘴末端；致动器，其被耦接至针；以及控制器，其存储非临时性指令，当该非临时性指令被执行时，引起控制器响应于喷射燃料的命令而基于一个或更多个运转参数激活致动器沿向下方向推动针一定量。以此方式，当燃料从喷射器中喷射出来时，燃料可以行进越过喷嘴末端，使燃料雾化以促进混合并将旋转动量给予燃料喷雾。另外，针被致动的量(例如，针在喷射事件期间行进的向下距离)可以基于诸如期望的燃料喷射量和/或发动机温度的工况被控制，以准确地计量相对少量的燃料同时控制喷射的燃料的喷雾射程。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了内燃发动机的示意描绘。图2示出了被用于图1的发动机中的在停用位置中的直接燃料喷射器组件的示例。图3示出了在激活位置中的燃料喷射器组件的示例。图4是喷雾喷嘴和相切翅片的顶视图。图5描绘了使直接燃料喷射器运转并通过致动器控制燃料喷射的体积的方法的流程图。图6示出了在停用的第一位置中的具有两个喷射器针和带有多个弧形翅片的喷嘴末端的直接燃料喷射器组件的实施例。图7示出了在激活的第二位置中的图6的燃料喷射器组件。图8示出了在激活的第三位置中的图6的燃料喷射器组件。图9图示了在停用的第四位置中的图6的燃料喷射器组件。图10描绘了在激活的第三位置中的具有不带有弧形翅片的喷嘴末端的图6的直接燃料喷射器组件的实施例。图11是示出用于使图6的燃料喷射器组件运转的方法的流程图。具体实施方式以下描述涉及用于调整可以被合并在如在图1中示出的发动机中的直接燃料喷射器的运转的系统和方法。发动机控制器可以向被耦接至直接燃料喷射器的针和喷嘴的电动致动器发送控制信号，以调节如在图2和图3中示出的喷嘴的位置。控制器可以执行控制程序(诸如图5的示例程序)，以将喷嘴从燃料通道被保持关闭的缺省位置转变到喷嘴被移动到燃烧室内以打开燃料通道的位置。喷嘴的表面上的相切翅片(tangentialfin)(图4)被额外地用来产生具有旋转动量的锥形燃料喷雾，所述旋转动量允许有效的空气燃料混合。图6-9描绘了具有喷射器针的燃料喷射器组件的实施例，所述燃料喷射器组件经历两阶段激活和两阶段停用过程以调节燃料喷射。图6示出了停用的燃料喷射器组件的第一位置。图7示出了在第二位置中的停用的燃料喷射器组件，紧接着所述第二位置的是由当燃料喷射器组件在如在图8中图示的第三位置中时的另一激活阶段。在图9中示出了停用的燃料喷射器组件的第四位置。图10示出了在激活的第三位置中的不具有弧形(curved)翅片的图6的燃料喷射器组件，并且图11描绘了用于通过在图6-10中描述的燃料喷射器组件喷射燃料的方法。参照图1，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中发动机10包含多个汽缸，在图1中示出了多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36被设置在其中并被连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99被耦接至曲轴40。启动器96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。启动器96可以被直接安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些示例中，启动器96可以通过带或链向曲轴40选择性地供应扭矩。在一个示例中，当不与发动机曲轴接合时，启动器96处于基本状态。燃烧室30被显示为经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气和排气门可以通过进气凸轮51和排气凸轮53运转。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。直接燃料喷射器66被示为设置为将燃料直接喷射到汽缸30内，本领域技术人员称之为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的电压脉冲宽度或燃料喷射器脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道(未示出)的燃料系统(未示出)递送至燃料喷射器。此外，进气歧管44被显示为与可选电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的位置，以控制从进气装置42到进气歧管44的空气流量。无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被显示为耦接至催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。在一个示例中，转化器70可以包括多块催化剂砖。在另一示例中，可以使用每个均具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。控制器12在图1中被示为传统的微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106(例如，非临时性存储器)、随机存取存储器(RAM)108、保活存取器(ROM)110和传统的数据总线。控制器12被示出为接收来自耦接至发动机100的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括：来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；被耦接至加速器踏板130的用于感测由足部132施加的力的位置传感器134；被耦接至制动器踏板150的用于感测由足部152施加的力的位置传感器154；来自耦接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未示出)，由控制器12进行处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲，根据其可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷射器系统，其包含：针；多个相切翅片，其被耦接至所述针的喷嘴末端；致动器，其被耦接至所述针；和控制器，其存储非临时性指令，当所述非临时性指令被执行时，引起所述控制器响应于喷射燃料的命令而基于一个或多个运转参数激活所述致动器沿向下方向推动所述针一定量。

【技术特征摘要】
2015.11.04 US 14/932,8241.一种燃料喷射器系统，其包含：针；多个相切翅片，其被耦接至所述针的喷嘴末端；致动器，其被耦接至所述针；和控制器，其存储非临时性指令，当所述非临时性指令被执行时，引起所述控制器响应于喷射燃料的命令而基于一个或多个运转参数激活所述致动器沿向下方向推动所述针一定量。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器系统，其中所述一个或多个运转参数包含发动机转速、发动机负荷、发动机温度和燃料喷射事件的类型中的一个或多个。3.根据权利要求1所述的燃料喷射器系统，其中所述指令引起所述控制器激活所述致动器沿向下方向推动所述针第一量、第二量、或第三量，所述第一量大于所述第二量和所述第三量，所述第二量大于所述第三量。4.根据权利要求3所述的燃料喷射器系统，其中当命令的燃料喷射量大于第一阈值时，所述指令引起所述控制器激活所述致动器向下推动所述针所述第一量或所述第二量。5.根据权利要求4所述的燃料喷射器系统，其中当所述命令的燃料喷射量大于所述第一阈值时并且当发动机温度在阈值温度之下时，所述指令引起所述控制器激活所述致动器向下推动所述针所述第二量。6.根据权利要求4所述的燃料喷射器系统，其中当所述命令的燃料喷射量小于所述第一阈值时，所述指令引起所述控制器激活所述致动器向下推动所述针所述第二量或所述第三量。7.根据权利要求6所述的燃料喷射器系统，其中当所述命令的燃料喷射量小于所述第一阈值时并且发动机温度在阈值温度之下时，所述指令引起所述控制器激活所述致动器向下推动所述针所述第三量。8.根据权利要求1所述的燃料喷射器系统，其中所述喷嘴末端包含截锥体形状，并且所述多个相切翅片被耦接至所述喷嘴末端的外侧表面。9.根据权利要求8所述的燃料喷射器系统，其中所述多个相切翅片包含围绕所述喷嘴末端的所述外表面均匀地间隔开的四个相切翅片。10.根据权利要求8所述的燃料喷射器系统，其进一步包含喷射器主体，所述针被容纳在所述喷射器主体内。11.根据权利要求10所述的燃料喷射器系统，其中所述喷射器主体包含具有内表面的针座，所述内表面被定尺寸并且被成形为使得当所述针在第一完全关闭位置中时所述内表面的至少一部分与所述喷嘴末端的至少一部分共面接触。12.根据权利要求11所述的燃料喷射器系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US