CN100441849C

CN100441849C - 内燃机的燃料供应装置

Info

Publication number: CN100441849C
Application number: CNB2005800117885A
Authority: CN
Inventors: 松村惠理子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2025-04-19
Also published as: CN1942664A

Abstract

一种用于内燃机的燃料供应装置包括用于直接将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射阀和用于将燃料喷射到进气歧管的第二燃料喷射阀，可以阻止第一燃料喷射阀中的沉积物的产生，在发动机空转的均匀燃烧期间，可以形成令人满意的均匀空气-燃料混合物。为了获得这种效果，在发动机空转的均匀燃烧期间，第二燃料喷射阀(12)喷射燃料，而第一燃料喷射阀(11)喷射已经由低压泵(21)施加压力而高压泵(23)没有施加进一步压力的燃料。

Description

内燃机的燃料供应装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的燃料供应装置。

背景技术

公知的是，内燃机包括第一燃料喷射阀和第二燃料喷射阀，其中第一燃料喷射阀直接将燃料喷射到气缸中，用于层状燃烧，第二燃料喷射阀将燃料喷射到进气歧管，用于均匀燃烧。

在这样的内燃机中的均匀燃烧过程中，当从第一燃料喷射阀的燃料喷射停止时，第一燃料喷射阀中开口到气缸的喷射孔中的温度可能会上升，在喷射孔中产生沉积物，引起喷射孔的堵塞。为了避免这样的问题，已经提出在均匀燃烧过程中不仅第二燃料喷射阀而且第一燃料喷射阀也喷射燃料，以抑制第一燃料喷射阀的喷射孔中温度的上升(例如，参考日本专利公开No.2002-364409)。

由第二燃料喷射阀喷射到进气歧管的燃料以雾状方式与进气一起供应到气缸。因此，与由第一燃料喷射阀直接将燃料喷射到气缸相比，由第二燃料喷射阀喷射的燃料有利于形成层状的均匀空气-燃料混合物。同时，当燃料在进气冲程由第一燃料喷射阀喷射到气缸时，因为燃料汽化的潜热，气缸中的温度降低。因此，可以抑制爆震声，并可以提高增压进气的效率。

因此，可以认为，不执行层状燃烧的内燃机设置有第一燃料喷射阀和第二燃料喷射阀，其中，第一燃料喷射阀直接将燃料喷射到气缸中，第二燃料喷射阀将燃料喷射到进气歧管。当如上所述设置第一燃料喷射阀，优选地从第一燃料喷射阀喷射燃料，以便于在不特别需要第一燃料喷射阀的燃料喷射的操作状态期间抑制喷射孔中温度的上升。

在任何一个内燃机中，在空转时进行均匀燃烧。这样，优选地将第二燃料喷射阀的燃料喷射比设定的更大，使得第二燃料喷射阀的喷射大部分燃料有利于形成令人满意的均匀空气-燃料混合物，并且仅足以抑制喷射孔中温度的上升的燃料量从第一燃料喷射阀喷射。

对于层状燃烧，第一燃料喷射阀应当在压缩冲程中以较高压力将燃料喷射到气缸中，因此，设定较高喷射压力。即使当不进行层状燃烧时，第一燃料喷射阀中的喷射压力也设定较高，以便于待喷射到气缸中的燃料的雾化。因此，在第一燃料喷射阀中，对应于允许控制燃料喷射量的最小阀打开时刻的最小燃料喷射量不是很小。相反，尤其在发动机空转时的均匀燃烧期间，燃烧温度不是很高。因此，阻止第一燃料喷射阀中的产品沉积所需要的喷射量相当小，甚至小于第一燃料喷射阀的最小燃料喷射量。因而，当发动机空转时，第一燃料喷射阀喷射高于需求量的燃料量。另外，因为运行发动机必需的燃料量也相当小，故不能设定第二燃料喷射阀的高比率燃料喷射，从而导致难以形成令人满意的均匀空气-燃料混合物。

发明内容

从上面可以看出，本发明的目的在于一种用于内燃机的燃料供应装置，该燃料供应装置包括：直接将燃料喷射到气缸的第一燃料喷射阀，以及用于将燃料喷射到进气歧管的第二燃料喷射阀，其中可以阻止第一燃料喷射阀中的沉积物的产生，并且在发动机空转的均匀燃烧期间，可以形成令人满意的均匀空气-燃料混合物。

一种根据本发明用于内燃机的燃料供应装置，包括：直接将燃料喷射到气缸的第一燃料喷射阀，低压泵将燃料压力施加到所述用于燃料，并且高压泵将进一步的压力施加到所述燃料；以及用于将燃料喷射到进气歧管的第二燃料喷射阀，其中在发动机空转的均匀燃烧期间，所述第二燃料喷射阀喷射所述燃料，并且所述第一燃料喷射阀喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有施加进一步压力的燃料。

一种根据本发明用于内燃机的燃料供应装置，包括：直接将燃料喷射到气缸的第一燃料喷射阀，低压泵将燃料压力施加到所述用于燃料，并且高压泵将进一步的压力施加到所述燃料；以及用于将燃料喷射到进气歧管的第二燃料喷射阀，其中在发动机空转时，仅所述第一燃料喷射阀喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有施加进一步压力的燃料。

一种根据本发明用于内燃机的燃料供应装置，包括：直接将燃料喷射到气缸的第一燃料喷射阀，低压泵将燃料压力施加到所述用于燃料，并且高压泵将进一步的压力施加到所述燃料；以及用于将燃料喷射到进气歧管的第二燃料喷射阀，其中在发动机空转的均匀燃烧期间，仅所述第一燃料喷射阀在进气冲程中喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有将进一步压力施加到其的燃料。

附图说明

图1是示出附装有根据本发明的燃料供应装置的内燃机的示意图。

图2是示出基于发动机上的发动机速度和负载的两个操作区域A和B的曲线图。

图3是示出燃料喷射压力的1/2次方和最小燃料喷射量之间关系的曲线图。

具体实施方式

图1是示出附装有根据本发明的燃料供应装置的内燃机的示意图。在图1中，内燃机由下列装置构成：发动机主体1；气缸共用的平衡箱2；连接于平衡箱2和每个气缸之间的进气歧管3；以及在平衡箱2的上游侧气缸共用的入口管4。节流阀5在入口管4中紧邻布置于平衡箱2的上游。还设置有连接到每个气缸的排气管道6。

发动机主体1包括进气阀7、排气阀8、活塞9、火花塞10、用于直接将燃料喷射到气缸中的第一燃料喷射阀11、以及布置于每个进气歧管3中的第二燃料喷射阀12。

本内燃机在所有发动机操作状态期间以这样的方式获得均匀燃烧，该方式使得第二燃料喷射阀12(在进气阀打开时)以与进气孔同步或(在进气阀打开之前)与进气孔非同步的方式喷射燃料，以便于将雾化的燃料和进入空气一起喷射到气缸中。设置第一燃料喷射阀11，以便于通过在进气冲程中将燃料喷射到气缸中来降低气缸中的温度，使得抑制低发动机速度和高负载状态期间的爆振声，并且提高在高发动机速度和高负载状态期间的增压进入空气的效率。

在图2中所示的操作区域B中，第一燃料喷射阀11的燃料喷射与需要的燃料量比率和第二燃料喷射阀12的燃料喷射与需要的燃料量比率分别设定到例如50％。另一方面，在图2中所示的包括低发动机速度和低负载状态的操作区域A中，对于运行发动机而言，第一燃料喷射阀11的燃料喷射不是特别必需的，并且优选地，第二燃料喷射阀12喷射用于形成令人满意的均匀空气一燃料混合物的所有必需燃料。

然而，第一燃料喷射阀11具有对气缸开放的喷射孔。因此，当燃料喷射停止时，喷射孔中的温度上升，并且倾向于产生沉积物。在最严重的情况下，由于沉积物的产生，喷射孔被堵塞。因此，即使不需要运行发动机时，亦应当进行燃料喷射。在本内燃机中，在操作区域A中，设定第一和第二燃料喷射阀的燃料喷射与所需的燃料量的比率，使得第一燃料喷射阀11以最小量喷射燃料，以阻止沉积物的产生。

再参考图1，内燃机包括燃料箱20、低压泵21(通常为电动型)、以及气缸共用并存储低压泵21已经施加压力的燃料的低压侧蓄液器22。因为第二燃料喷射阀12用于将燃料喷射到进气歧管3中，因此第二燃料喷射阀12喷射存储在低压侧蓄液器22中的燃料。同时，第一燃料喷射阀11应当通过在气缸中充分雾化喷射的燃料来促进汽化。为了达成以上目的，优选地通过升高喷射压力和增大燃料喷雾的行进力来产生与进入空气之间的足够的摩擦力。在本实施例中，设置用于进一步将压力施加到存储于低压侧蓄液器22中的燃料的高压泵23(通常为气缸驱动型)。已经由高压泵23施加压力的燃料存储于气缸共用的高压侧蓄液器24中，并且，第一燃料喷射阀11喷射存储于高压侧蓄液器24中的高压燃料。

在操作区域B中，气缸中的温度相当高。因此，当由第一燃料喷射阀11喷射的高压燃料在被与进入空气的摩擦雾化后充分汽化时，高压燃料和由第二燃料喷射阀12供应到气缸的雾化状态的燃料一起形成充分均匀的空气一燃料混合物。因此可以实现极好的均匀燃烧。同时，同样在操作区域A中，作为被与进入空气的摩擦雾化的结果，促进由第一燃料喷射阀11喷射的用于阻止沉积物产生的高压燃料的汽化。因此，高压燃料可以与第二燃料喷射阀12供应的燃料一起形成令人相当满意的均匀空气-燃料混合物。

这里，在操作区域A中，阻止在第一燃料喷射阀11中沉积物产生所需的燃料的最小量随气缸中温度对应于发动机的运行状态降低而减小，并且当发动机空转时获得最小值。每个燃料喷射阀具有对应于允许控制燃料喷射量的最小阀打开时刻长度的最小燃料喷射量qmin。图3示出相同最小阀打开时间长度的燃料喷射压力的1/2次方P^1/2和最小燃料喷射量qmin之间的关系。如图3中所示，当燃料喷射压力更大时，最小燃料喷射量qmin变得更大，当喷射存储于高压侧蓄液器24中的高压P2的燃料时，最小燃料喷射量qmin2不是很小。

这样，阻止在发动机空转时第一燃料喷射阀11中沉积物产生所需的最小燃料量小于当喷射高压燃料时第一燃料喷射阀11的最小燃料喷射量qmin2。因此，如果在发动机空转时，第一燃料喷射阀11喷射存储于高压侧蓄液器24中的高压燃料，即使在最小阀打开时间长度的情况下，喷射比用于阻止沉积物产生必需的最小燃料量(qmin2)大的燃料量。在发动机空转时，运行发动机所需的燃料量相当小。因此，如果第二燃料喷射阀12的燃料喷射比率减小，有利于形成令人满意的均匀空气-燃料混合物的第二燃料喷射阀12的燃料喷射量显著降低，此时会导致均匀燃烧的恶化。

为了解决这个问题，根据本实施例，设置能够将低压燃料喷射阀11连接到高压侧蓄液器24和低压侧蓄液器22中选择一个的开关阀25，以使开关阀25在发动机空转的均匀燃烧期间将第一燃料喷射阀11连接到低压侧蓄液器22。如此，存储于低压侧蓄液器22中的低压P1的燃料从第一燃料喷射阀11喷射，以便于在发动机空转时阻止沉积物的产生。这里，对应于最小阀打开时间长度的最小燃料喷射量qmin1大大小于上述的qmin2，如图3中所示。因此，通过控制阀打开的时间长度，可以适当地喷射用于在那时阻止沉积物产生所需的最小燃料量。

如上所述，可以确保有利于形成均匀空气-燃料混合物的第二燃料喷射阀12的足够量燃料喷射，并且可以获得极好的均匀燃烧。当发动机空转时，可以停止高压泵23的操作。于是，可以降低当操作高压泵23时产生的噪音。

根据本发明的实施例，在发动机空转时，第一燃料喷射阀11已经喷射存储于低压侧蓄液器22中的低压燃料。在其中第一燃料喷射阀11主要针对阻止沉积物产生喷射燃料的操作区域A中，为了适当并可靠地喷射在除了发动机空转期间之外的期间阻止沉积物产生所需要的燃料量，第一燃料喷射阀11可以自然地喷射存储于低压侧蓄液器22中的低压燃料。降低第一燃料喷射阀11的燃料喷射的压力不利于喷射的燃料的雾化，但是，可以抑制当喷射的燃料进入活塞顶表面时由于其间的碰撞引起的燃料的黏着力，并且可以减小排出的总的未燃烧燃料量。

根据本实施例，虽然已经描述在所有发动机操作状态下获得均匀燃烧的内燃机1，但是本实施例并不局限于此。例如，只要发动机在其空转时进行均匀燃烧，则该发动机可能获得非均匀燃烧，而例如在除发动机空转期间之外的低负载操作区域中获得层状燃烧。在层状燃烧期间，第一燃料喷射阀11在压缩冲程的后半部分中将存储于高压侧蓄液器24的高压燃料在高压下喷射进入气缸。由此喷射的燃料直接地或通过被活塞9顶表面中形成地腔9a引导至火花塞10附近的区域而在火花塞10附近形成可燃烧的空气-燃料混合物。

<变化>

在上述实施例中，当发动机空转时，第一燃料喷射阀11喷射存储于低压侧蓄液器22中的低压燃料，而第二燃料喷射阀12也喷射燃料。在本变化中，燃料以以下方式喷射。

在本变化中，当发动机空转时，第一燃料喷射阀11喷射存储于低压侧蓄液器22中的低压燃料，但是，第二燃料喷射阀12不喷射燃料。也就是说，停止有利于形成令人满意的均匀空气-燃料混合物的第二燃烧喷射阀12的燃料喷射。这里，为了形成均匀空气-燃料混合物，可以将第一燃料喷射阀11的燃料喷射的时刻设定于进气冲程内。

因为燃料不从第二燃料喷射阀12喷射，所以在发动机空转时需要的燃料喷射总量可以从第一燃料喷射阀11喷射。因此，在发动机空转时，可以喷射确实比阻止第一燃料喷射阀11中的沉积所需的最小燃料量更大的燃料量。因此，喷射孔可以充分地冷却，并且可以避免沉积物的产生。

这里，供应到第一燃料喷射阀11的燃料的压力可以设定为与第二燃料喷射阀12处的燃料压力一样高，即，设定到200kPa到600kPa。

当发动机空转时，如上述实施例，第一燃料喷射阀11通过开关阀25连接到低压侧蓄液器22。可以停止高压泵23的驱动，以便于降低由驱动高压泵23所引起的噪音。

在图1中所示的示意图中，虽然开关阀25被设置在发动机空转的均匀燃烧期间将第一喷射阀11连接到低压侧蓄液器22，但是本发明并不局限于这样的构造。一般而言，在由发动机驱动的高压泵23中，当泵柱塞被由发动机驱动的凸轮降低且溢出阀打开时，引入(吸入)燃料。高压泵23通过改变关闭电磁溢出阀的时刻控制当泵柱塞被凸轮提升时从其释放的燃料量。当在泵柱塞提升的压缩冲程中关闭电磁溢出阀的时刻更早时，释放更大量的燃料。相反，当时刻更晚时，释放更小量的燃料。这里，当释放最大量燃料时的电磁溢出阀的驱动能率假设为100％，当释放最小量燃料时电磁溢出阀的驱动能率假设为0％。如果电磁溢出阀的驱动能率为0％，电磁溢出阀不关闭，而保持打开状态。也就是说，只要凸轮继续旋转(只要发动机继续旋转)，泵柱塞在上下方向进行滑动运动。虽然电磁溢出阀不关闭，但是不向燃料施加压力。因此，在发动机空转的均匀燃烧期间，将电磁溢出阀的驱动能率设定为0％，以便于不向燃料施加压力，由此低压燃料可以供应到第一燃料喷射阀11。如此，不需要设置管旁路开关阀25或高压泵23和高压侧蓄液器24。另外，因为不产生高压，所以可以降低由驱动高压泵23引起的声音。

虽然已经详细描述和解释本发明，但是应当清楚地理解，这只是用于解释和示例，而不应当认为是限制，本发明的精神和范围仅由权利要求限制。

Claims

1.一种用于内燃机的燃料供应装置，包括：

直接将燃料喷射进入气缸的第一燃料喷射阀，低压泵将燃料压力施加到所述燃料，并且高压泵将增进的压力施加到所述燃料；以及

将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射阀，其中

当需要空转发动机的均匀燃烧状态时，所述第二燃料喷射阀喷射由所述低压泵增压的所述燃料，并且所述第一燃料喷射阀喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有施加增进的压力的燃料。

2.一种用于内燃机的燃料供应装置，包括：

将燃料喷射进入进气歧管的第二燃料喷射阀，其中

当需要发动机空转状态时，仅所述第一燃料喷射阀喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有施加增进的压力的燃料。

3.如权利要求2所述的燃料供应装置，其中

仅所述第一燃料喷射阀在进气冲程中喷射已经由所述低压泵施加压力而所述高压泵没有施加增进的压力的燃料。