内燃发动机制造技术

本发明专利技术的一个目的是在使用自着火温度比较高的燃料的内燃发动机中实现稳定的柴油燃烧。在该内燃发动机中，进行预喷射和预喷射燃料的点火，并且此后进行主喷射以使主喷射燃料的一部分通过扩散燃烧而燃烧。燃料喷射阀的喷射口是以这样的方式设置的，即，喷射到通过以燃料喷射阀为中心在涡流的旋转方向上自点火装置的位置起在90度以下的预定角度限定出的预定区域的主喷射燃料的量比较少。

Internal combustion engine

An object of the present invention is to achieve stable diesel combustion in an internal-combustion engine using a relatively high temperature of the ignition temperature. In the internal combustion engine, ignition of a pre injection and pre injection fuel is carried out, and thereafter a main injection is performed so that a portion of the main jet fuel is burned by diffusion combustion. Fuel injection valve nozzle is arranged in such a way, namely, by injection into the fuel injection amount for self ignition device in the rotation direction of the vortex center on the position of a predetermined region defining a predetermined angle in 90 degrees below the main fuel injection valve is relatively small.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃发动机
本专利技术涉及一种内燃发动机。
技术介绍
所谓的柴油发动机——其中燃料向燃烧室的压缩空气中直接喷射、自行着火、并且通过扩散燃烧而燃烧——就其优良的热效率而言优于火花点火式燃烧。尽管通常用于柴油燃烧中的燃料是自着火温度比较低的轻油，但例如专利文献1公开了一种使用自着火温度比较高的天然气作为燃料的柴油燃烧技术。具体地，在燃烧室的预定区域中在压缩行程的初期或中期进行燃料喷射(预喷射)，并且形成在前述区域中的空燃混合物在紧临压缩行程的上死点之前的时期点火，以在燃烧室内确立能够实现天然气的自着火的高温、高压的状态。此外，用于扩散燃烧的燃料喷射(主喷射)在处于压缩行程的上死点之后的高温高压状态的燃烧室中进行。[引用清单][专利文献][专利文献1]日本专利申请特开No.2003-254105[专利文献2]日本专利申请特开No.2002-097960[专利文献3]日本专利申请特开No.2008-267318
技术实现思路
[技术问题]在燃烧室内通过预喷射而喷射的燃料在其中燃烧的区域中，氧由于燃烧而被消耗。如果燃料通过主喷射而喷射到该区域中，则燃烧通过主喷射而喷射的燃料所需的氧将不足。因此，通过主喷射而喷射的燃料的燃烧状态将恶化，从而可能导致烟雾的产生。本专利技术是鉴于上述问题而做出的，并且本专利技术的一个目的在于在使用自着火温度比较高的燃料的内燃发动机中实现稳定的柴油燃烧。[问题的解决方案]为了解决上述问题，根据本专利技术，提供了一种具有燃烧室的内燃发动机，在所述燃烧室中产生围绕气缸中心轴线的涡流或回旋流，所述内燃发动机包括：燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有多个喷射口并且沿从气缸中心轴线朝向气缸壁的方向喷射燃料；点火装置，所述点火装置相对于所述燃料喷射阀的位置是以这样的方式设定的，即，经所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过点火可能区域并且所述点火装置能直接点燃该燃料喷雾；控制器，所述控制器配置成进行预喷射——该预喷射是在压缩行程期间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，通过所述点火装置点燃预喷雾——该预喷雾是通过所述预喷射而形成的燃料喷雾，并且此后进行主喷射——该主喷射是在压缩行程上死点前的使得能通过预喷射燃料的火焰开始燃烧的预定喷射开始时间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，由此使主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧，其中，所述燃料喷射阀具有以这种方式设置的多个喷射口，即，喷射到通过以所述燃料喷射阀为中心在涡流的旋转方向上自所述点火装置的位置起在90度以下的预定角度限定出的预定区域的所述主喷射燃料的量比喷射到位置在涡流的旋转方向上与所述预定区域相邻或隔开、不包含所述预定区域并且由与所述预定角度相等的角度限定成具有与所述预定区域相同的大小的区域的所述主喷射燃料的量少。在该内燃发动机中，预喷射在主要决定内燃发动机功率的主喷射之前进行，并且通过预喷射而喷射的燃料(以下将称为“预喷射燃料”)被火花点火，使得预喷射燃料的一部分保持未燃烧并与通过主喷射而喷射的燃料(以下将称为“主喷射燃料”)一起经受柴油燃烧。通过这样进行预喷射和主喷射，燃烧室内在主喷射时确立适于主喷射燃料的柴油燃烧的状况，并且预喷射燃料的一部分可有助于内燃发动机的功率。因此，能提高热效率。应当指出，本专利技术的上下文中的用语“预”和“主”仅在它们的时间前后关系上量化两种喷射，并且这些用语不应当以下面描述中的技术含义以外的任何限制意义来解释。点火装置相对于燃料喷射阀的位置是以点火装置能直接点燃通过的燃料喷雾这样的方式设定的，所述通过的燃料喷雾是经燃料喷射阀喷射并从点火可能区域通过的燃料喷雾。点火装置与燃料喷射阀之间的相对位置关系不限于燃料喷射阀的喷射口指向点火装置这样的关系或燃料喷雾的中心从点火可能区域通过这样的关系。也有可能的是，燃料喷射阀的喷射口不指向点火装置，但是燃料喷雾的一部分进入点火可能区域。一般而言，借助于在进气门打开时燃烧室内根据目标燃烧形式而形成的气流或位于活塞顶部上的空腔等的形状来使空燃混合物到达点火装置的点火可能区域，从而点燃燃料喷雾。在这种一般采用的点火模式中，通过喷射阀进行喷射的喷射时间在很大程度上取决于进气门的打开时间和气缸内的活塞位置以及其它因素。与此相对，在根据本专利技术的内燃发动机中，由于燃料喷射阀和点火装置的相对位置是如上所述相对于彼此设定的，所以燃料喷射时间和点火时间的控制具有极高的自由度，从而使各燃料喷射的控制成为可能。优选地，点火装置适合能够与内燃发动机的进气门的打开时间和活塞位置无关地在期望时间直接点燃经燃料喷射阀喷射的所通过的燃料喷雾。在本专利技术中，首先，在压缩行程期间进行预喷射，并且通过点火装置点燃预喷雾。此后，在压缩行程上死点之前的预定喷射开始时间进行主喷射，从而引起自着火扩散燃烧。主喷射是以燃烧通过预喷射燃料的火焰而开始这样的方式进行的燃料喷射。因此，预喷射与主喷射之间的相关性被控制成使得主喷射燃料通过利用预喷射燃料的点火和燃烧产生的火焰点燃并且随后引起自着火扩散燃烧。可以以使得在主喷射之后能引起自着火扩散燃烧的方式考虑与主喷射的相关性来确定进行预喷射的时间。已发现，以上述方式进行预喷射和主喷射能实现通过常规技术无法实现的内燃发动机的燃烧稳定性和热效率提高。认为能实现这种燃烧稳定性和热效率提高的原因之一是，利用预喷射和主喷射的上述关联，在主喷射的燃料喷射时在燃烧室内通过预喷射燃料的燃烧确立了高温高压状态，并且预喷射燃料的一部分连同主喷射燃料一起自着火并通过扩散燃烧而燃烧以有效地贡献了发动机功率。能通过本专利技术实现内燃发动机的燃烧稳定性和热效率提高的原因不限于上述原因，并且基于上述技术思想的内燃发动机全都落入本专利技术的范围内，即使燃烧稳定性和热效率提高是由于其它原因而实现的。在存在预喷射燃料的已燃气体的区域(以下将称为已燃气体区域)中，氧浓度已由于预喷射燃料的燃烧而降低，并且存在氧量不足够用于主喷射燃料的燃烧的可能性。因此，如果主喷射指向已燃气体区域，则存在在该已燃气体区域中主喷射燃料的燃烧状态可能恶化的可能性。如果使喷射到通过以燃料喷射阀为中心在涡流的旋转方向上自所述点火装置的位置起在90度以下的预定角度限定出的预定区域的主喷射燃料的量相对少，则能抑制由于氧不足而引起的燃烧状态的恶化。由于燃烧室中存在涡流，所以已燃气体区域通过涡流运送。换言之，在自预喷射燃料的点火起到主喷射开始的时间段中，已燃气体区域沿涡流的旋转方向移动。在根据本专利技术的内燃发动机中，燃料喷射阀的喷射口的位置或形状是以通过主喷射而喷射的燃料不太可能到达已燃气体区域能通过涡流的作用移动或运送到的区域这样的方式设计的。在进行主喷射时，认为已燃气体区域已从点火装置的位置沿涡流的旋转方向移动。因此，上述预定角度的范围可被设定为从点火装置延伸。涡流围绕气缸中心轴线回旋，但涡流的中心轴线和气缸中心轴线不必彼此精确地一致。而且，涡流的中心轴线和燃料喷射阀的中心轴线不必彼此精确地一致。再者，在本专利技术的上下文中提到的气缸中心轴线不必严格位于气缸的中心。例如，气缸中心轴线可以是在从上方看去时位于气缸内的中心区域中并沿活塞上下往复运动的方向延伸的轴线。换言之，重要的是气缸中心轴线位于中心区域中。在根据本专利技术的内燃发动机中，所述预定区域可以是燃烧室内预期在所述主喷射在所述预喷射燃料的已燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机，所述内燃发动机具有燃烧室，在所述燃烧室中产生围绕气缸中心轴线的涡流或回旋流，所述内燃发动机包括：燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有多个喷射口并且沿从气缸中心轴线朝向气缸壁的方向喷射燃料；点火装置，所述点火装置相对于所述燃料喷射阀的位置是以这样的方式设定的，即，经所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过点火可能区域并且所述点火装置能直接点燃该燃料喷雾；控制器，所述控制器配置成进行预喷射——该预喷射是在压缩行程期间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，通过所述点火装置点燃预喷雾——该预喷雾是通过所述预喷射而形成的燃料喷雾，并且此后进行主喷射——该主喷射是在压缩行程上死点前的使得能通过预喷射燃料的火焰开始燃烧的预定喷射开始时间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，由此使主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧，其中，所述燃料喷射阀具有以这种方式设置的多个喷射口，即，喷射到通过以所述燃料喷射阀为中心在涡流的旋转方向上自所述点火装置的位置起在90度以下的预定角度限定出的预定区域的所述主喷射燃料的量比喷射到位置在涡流的旋转方向上与所述预定区域相邻或隔开、不包含所述预定区域并且由与所述预定角度相等的角度限定成具有与所述预定区域相同的大小的区域的所述主喷射燃料的量少。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 JP 2014-1799041.一种内燃发动机，所述内燃发动机具有燃烧室，在所述燃烧室中产生围绕气缸中心轴线的涡流或回旋流，所述内燃发动机包括：燃料喷射阀，所述燃料喷射阀具有多个喷射口并且沿从气缸中心轴线朝向气缸壁的方向喷射燃料；点火装置，所述点火装置相对于所述燃料喷射阀的位置是以这样的方式设定的，即，经所述燃料喷射阀喷射的燃料喷雾经过点火可能区域并且所述点火装置能直接点燃该燃料喷雾；控制器，所述控制器配置成进行预喷射——该预喷射是在压缩行程期间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，通过所述点火装置点燃预喷雾——该预喷雾是通过所述预喷射而形成的燃料喷雾，并且此后进行主喷射——该主喷射是在压缩行程上死点前的使得能通过预喷射燃料的火焰开始燃烧的预定喷射开始时间通过所述燃料喷射阀进行的燃料喷射，由此使主喷射燃料的至少一部分通过扩散燃烧而燃烧，其中，所述燃料喷射阀具有以这种方式设置的多个喷射口，即，喷射到通过以所述燃料喷射阀为中心在涡流的旋转方向上自所述点火装置的位置起在90度以下的预...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦泽刚，越智雄大，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP