技术领域
[0001] 本
发明涉及一种火花点火式发动机，更特别地涉及一种能使所喷射的
燃料加速气化的火花点火式发动机。
背景技术
[0002] 作为实例，传统的火花点火式发动机是将燃料从喷射器喷射到设置在汽缸头中的进气口中，本发明也是这样。
[0003] 这种发动机的优点是，其能获得比
汽化器更精确的
空燃比的混合空气，并能获得优良的排气性能和输出性能。
[0004] 然而，传统的发动机将喷射器的燃料喷射孔指向进气
阀口，并在汽缸的进气行程期间开始燃料喷射。喷射的燃料与吸入的空气一起穿过进气阀口，并流入
燃烧室。
[0005] 上述传统技术具有下述问题。
[0006] [问题]喷射的燃料可能未充分地气化。
[0007] 喷射的燃料没有机会在进气口内吸收热量。因此，喷射的燃料气化不充分。这就难以改善排气性能、输出性能、燃料消耗性能等各项性能。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种能解决上述问题的火花点火式发动机。更具体地，本发明的目的在于提供一种能使所喷射的燃料加速气化的火花点火式发动机。
[0009] 为实现上述目的，根据本发明的第一技术方案，提供了一种火花点火式发动机，其将燃料从喷射器喷射到设置在汽缸头中的进气口中，其中：该喷射器具有朝向该进气口的内壁表面的多个燃料喷射孔，并使燃料喷射的初始点处于多个汽缸中各汽缸的排气行程期间；且喷射的燃料碰撞该进气口的内壁表面。当沿平行于汽缸中
心轴线的方向看时，设定所述多个汽缸排列的方向为左右方向，该汽缸头的垂直于该左右方向的宽度方向被视为前后方向，该前后方向中的任一方向作为后向；一对相邻的左汽缸和右汽缸使用一个节流
阀体，该
节流阀体设置在该汽缸头的后面，并且设有一个节流进气通道和一个节流阀；从左汽缸的阀口和右汽缸的阀口之间引导有中央进气口壁，并且该中央进气口壁的左侧和右侧形成有进气口，各阀口通过该进气口与该节流进气通道连通。一个喷射器连接至一个节流阀体。该喷射器的前端部朝向位于其前面的该中央进气口壁，并且该左燃料喷射孔和该右燃料喷射孔设置在该喷射器的前端部；从该左燃料喷射孔和该右燃料喷射孔分别沿左向和右向喷射出的燃料适于分别碰撞位于该中央进气口壁左侧和右侧的进气口的内壁表面；燃料从该左燃料喷射孔和该右燃料喷射孔同时喷射。该发动机是四行程式发动机，该发动机具有
串联排列的两个汽缸，并且
曲柄销的转
角为360度；在一个循环中，使燃料喷射的各个初始点位于一个汽缸的
压缩行程与另一个汽缸的排气行程同步的两个同步时间段期间。
[0010] 根据本发明，火花点火式发动机具有设有进气口的汽缸头，燃料从喷射器喷射到进气口中。这种火花点火式发动机的特征在于：喷射器具有指向进气口的内壁表面的多个燃料喷射孔，并且燃料喷射的初始点处于各汽缸的排气行程期间；喷射的燃料与进气口的内壁表面碰撞。在本发明中，喷射的燃料与进气口的内壁表面碰撞。因此，燃料
接触碰撞部分并散布在碰撞部分的周围，以接收进气口的内壁表面的热量，从而加速了燃料的气化。本发明使燃料喷射的初始点处于排气行程期间。因此，与燃料喷射初始点处于进气行程期间的情况相比，本发明能延长气化的时间，从而有利于气化。此外，在排气行程期间，压缩热、
燃烧热和排气热(exhaust heat)经由压缩行程、爆炸行程和排气行程储存在进气口的内壁表面中，从而进气口的内壁表面具有高温。这一点也有利于气化。
[0011] 一对左右相邻的汽缸用一个节流阀体。因此，即使节流阀体的数量是汽缸数量的一半，节流阀体的数量也已足够。
[0012] 喷射器连接至节流阀体。因此，与喷射器连接至汽缸头的情况相比，其可以阻止热量从汽缸头进入喷射器，从而产生了防止燃料在喷射器内气化的可能性。
[0013] 一个节流阀体使用一个喷射器。因此，即使喷射器的数量是汽缸数量的一半，喷射器的数量也已足够，从而可以减少部件的数量。
[0014] 从左燃料喷射孔和右燃料喷射孔分别沿左向和右向喷射的燃料分别碰撞位于中央进气口壁的左侧和右侧的进气口的内壁表面。因此，与从单个燃料喷射孔喷射的燃料碰撞中央进气口壁从而分成左向和右向的情况相比，其可以精确地将等量的燃料分配给左汽缸和右汽缸。
[0015] 燃料同时从左燃料喷射孔和右燃料喷射孔喷射。因此，与燃料非同时喷射的情况相比，其可以简化喷射器的结构和喷射控制。
[0016] 在一个循环中，使燃料喷射的初始点分别处于一个汽缸的压缩行程与另一个汽缸的排气行程同步的两个同步时间段期间。这有利于使所喷射的燃料气化，因为在这个同步时间段内，压缩热、燃烧热和排气热从一个汽缸经过压缩行程、爆炸行程和排气行程储存在进气口的内壁表面，并且在压缩行程期间的压缩热从另一汽缸传递至内壁表面，从而升高了进气口内壁表面的
温度。
[0017] 根据本发明的上述方案的火花点火式发动机，能够实现以下有益效果：充分有利于使所喷射的燃料气化；减少部件的数量；有效防止燃料在喷射器内气化；精确地将等量的燃料分配给左汽缸和右汽缸；简化喷射器的结构和喷射控制。
[0018] (本发明的第二技术方案)
[0019] 除了本发明的第一技术方案所呈现的效果之外，本发明的第二技术方案还提供了下述效果。
[0020] (效果)有利于使所喷射的燃料气化。根据本发明的第二技术方案，燃料喷射初始点处于排气行程的后半部分。因为在排气行程的后半部分在进气口的内壁表面储存排气热所持续的时间比在排气行程的前半部分更长，所以这是有利的。
[0021] (本发明的第三技术方案)
[0022] 除了本发明的第二技术方案所呈现的效果之外，本发明的第三技术方案还提供了下述作用和效果。
[0023] (效果)有利于使所喷射的燃料气化。
[0024] 根据本发明的第三技术方案，燃料喷射的初始点处于排气行程结束前、曲柄转角为31度至25度的期限期间。这有利于使所喷射的燃料气化。当燃料喷射的初始点处于排气行程结束前、曲柄转角为31度之前，在进气口的内壁表面中储存的排气热持续的时间相对较短，这导致了不能充分地升高进气口的内壁表面的温度。这就产生了燃料不充分气化的可能性。此外，如果燃料喷射的初始点处于排气行程结束前、曲柄转角为25度之后，则燃料气化的时间变得很短，以至于燃料可能没有充分气化。另一方面，当燃料喷射的初始点处于排气行程结束前、曲柄转角为31度至25度的期限期间，就不会产生上述可能性，从而有利于使所喷射的燃料气化。
[0025] (本发明的第四技术方案)
[0026] 除了本发明的第一技术方案所呈现的效果之外，本发明的第四技术方案还提供了下述效果。
[0027] (效果)有利于使所喷射的燃料气化。
[0028] 根据本发明的第四技术方案，分别沿前后方向同时喷射的燃料分别碰撞在该中央进气口壁的左侧和右侧沿前后方向分隔的该进气口的内壁表面。因此，所喷射的燃料沿前后方向散布在进气口的内壁表面上的宽区域上。这有利于使所喷射的燃料气化。
[0029] (本发明的第五技术方案)
[0030] 除了本发明的第一技术方案所呈现的效果之外，本发明的第五技术方案还提供了下述效果。
[0031] (效果)可以使分配至左汽缸和右汽缸的燃料的状况相同。
[0032] 根据本发明的第五技术方案，燃料喷射的初始点在一个循环中形成两次基本上是通过曲柄转角的360度
相位差来实现的。这样能使分配至左汽缸和右汽缸的燃料的状况相同。在一个循环中，如果此
相位差偏离360度，则从燃料喷射的第一初始点到一个汽缸的进气行程初始点的曲柄转角变得不同于从燃料喷射的第二初始点到另一个汽缸的进气行程初始点的曲柄转角，因而变得难以使分配至左汽缸和右汽缸的燃料的状况相同。
[0033] (本发明的第六技术方案)
[0034] 除了本发明的第一技术方案至第五技术方案中任一项所呈现的效果之外，本发明的第六技术方案还提供了下述效果。
[0035] (效果)可以减小节流阀体左右方向的宽度。
[0036] 根据本发明的第六技术方案，随着中央进气口壁接近节流进气通道，该中央进气口壁左右方向的宽度逐渐减小。与左右方向的宽度恒定不变的情况相比，其可以减小节流阀体左右方向的宽度。
[0037] (本发明的第七技术方案)
[0038] 除了本发明的第六技术方案所呈现的效果之外，本发明的第七技术方案还提供了下述效果。
[0039] (效果)有利于使所喷射的燃料气化。
[0040] 根据本发明的第七技术方案，该进气口形成为分支结构，其从一个进气口入口指向互相邻接的左汽缸和右汽缸各自的进气阀口和进气阀口。因此，与进气口通过中央进气口壁而被分为左部分和右部分的情况相比，形成于中央进气口壁两侧的进气口接近高温的汽缸间部分。因此，进气口的内壁表面具有高温，这有利于使所喷射的燃料气化。
[0041] (本发明的第八技术方案)
[0042] 除了本发明的第一技术方案至第七技术方案中任一项所呈现的效果之外，本发明的第八技术方案还提供了下述效果。
[0043] (效果)可以低成本地制造发动机。
[0044] 根据本发明的第八技术方案，该节流阀联
锁地连接至机械调节器。控制装置基于进气压
力传感器检测的进气压力和发动机转数传感器检测的发动机转数，调节来自该喷射器的燃料喷射。因此，在不使用
电子调节器、气流传感器等昂贵的电子部件的情况下，可以基于进气量来喷射燃料，结果可以低成本地制造发动机。
[0045] (本发明的第九技术方案)
[0046] 除了本发明的第八技术方案所呈现的效果之外，本发明的第九技术方案还提供了下述效果。
[0047] (效果)可以在发动机变冷时使空转稳定。
[0048] 根据本发明的第九技术方案，在发动机的温度低于预定值的情况下，控制装置打开
旁通阀。因此可以在发动机变冷时使空转稳定。当发动机变冷时，由于机油的
粘度变高或类似的原因，旋转阻力变大，从而容易导致空转不稳定。然而，根据本发明，当发动机变冷时旁通阀打开。这样，能通过经过进气旁路通道补充的进气量来增加燃料喷射量。因此，增加的燃料量能利用进气口的内壁表面的热量迅速地气化。因此，可以在发动机变冷时使空转稳定。
[0049] (本发明的第十技术方案)
[0050] 除了本发明的第八技术方案或第九技术方案所呈现的效果之外，本发明的第十技术方案还提供了下述效果。
[0051] (效果)可以阻止发动机停转。
[0052] 根据本发明的第十技术方案，在进气
压力传感器检测的进气压力的降低速度大于预定值的情况下，控制装置控制旁通阀，从而旁通阀打开预定的时间段。因此，可以阻止发动机停转。在使用机械调节器的情况下，当
载荷迅速降低或类似的情况发生时，节流阀向阀的关闭侧过调节(overshoot)，从而导致进气量短缺。这致使混合空气不充足，从而可能使发动机停转。然而，根据本发明，进气压力的降低速度的检测能感测到上述过调节的预兆，然后使进气旁路通道从节流阀过调节之前的时间点开始保持打开，从而防止在节流阀过调节时进气量的短缺，结果能阻止发动机停转。
[0053] (本发明的第十一技术方案)
[0054] 除了本发明的第十技术方案所呈现的效果以外，本发明的第十一技术方案还提供了下述效果。
[0055] (效果)可以加强阻止发动机停转的作用。
[0056] 根据本发明的第十一技术方案，进气压力的降低速度越大，旁通阀的打开时间就越长。这能加强阻止发动机停转的作用。进气压力的降低速度越大，向节流阀的阀开口侧的过调节程度就越大，从而从时间角度来说，延迟了节流阀返回至充分打开的程度。这样就容易导致发动机停转。因此，随着降低速度变大，本发明延长了旁通阀的打开时间，从而加强了阻止发动机停转的作用。
[0057] (效果)可以减少燃料消耗。
[0058] 进气压力的降低速度越小，旁通阀的打开时间就越短。因此，在无浪费的情况下供应燃料，结果能减少燃料消耗。
附图说明
[0059] 图1是示出根据本发明
实施例的发动机的汽缸头及其周围部件的横截面俯视图；
[0060] 图2(A)是沿图1中的线II-II的剖视图；
[0061] 图2(B)是说明燃料喷射的初始点的时间的示意图；
[0062] 图3是根据本发明实施例的发动机的垂直剖视图；
[0063] 图4是示出了图3所示的发动机外观的示意图；
[0064] 图5是图1所示的发动机中使用的喷射器的前端的正视图；
[0065] 图6是根据本发明实施例的第一
修改实例的示意图，其与图1类似；以及[0066] 图7是根据本发明实施例的第二修改实例的示意图，其与图1类似。
具体实施方式
[0067] 下面根据附图说明本发明的实施例。图1至图5示出了根据本发明实施例的火花点火式发动机。在本实施例中，对火花点火式
水冷垂直两汽缸
汽油发动机进行说明。
[0068] 本发明实施例的概述如下。
[0069] 如图4所示，汽缸头1装配至汽缸体15的上部。顶盖16装配至汽缸头1的上部。油盘17装配至汽缸体15的下部。
齿轮箱18装配至汽缸体15的左部。皮带箱(belt case)19装配至齿轮箱18的左部。冷却
风扇20设置在皮带箱19的左部。
飞轮26设置在汽缸体15的右部。节流阀体(throttle body)7装配至汽缸头1的后部。机械调节器的调节器杆21和调节器
弹簧22沿汽缸体15的壁表面设置。该发动机设有电子燃料喷射装置。
[0070] 下面概括地描述该发动机的电子燃料喷射装置。
[0071] 如图1所示，燃料从喷射器3喷射到设置在汽缸头1中的进气口2中。节流阀体7上连接有节流阀(throttle valve)8和喷射器3。节流阀8联锁地连接至机械调节器的调节器杆21。该发动机设有检测节流阀8进口下游(intake-downstream)的进气压力的进气压力传感器9、检测发动机转数的传感器10和控制装置11。传感器9和传感器10通过控制装置11与喷射器3相关联。根据基于传感器9检测的进气压力和传感器10检测的发动机转数所计算的进气量，控制装置11调节从喷射器3喷射出的燃料喷射量。至于燃料，使用汽油。但是也可以使用其它
液体燃料和
液化气体燃料。液体燃料是在常温常压下(15摄氏度至20摄氏度，760mmHg)为液态的燃料。液化气体燃料是在常温常压下为气态但加压时为液态的燃料。本发明的目的是加速燃料的气化。因此，当使用在燃料喷射后几乎不气化的液体燃料时，胜于燃料喷射后容易气化的气态燃料，其能呈现出显著效果。
[0072] 下面详细描述电子燃料喷射装置。
[0073] 如图2(A)所示，喷射器3连接至节流阀体7的上部。而且，如图1所示，喷射器3连接至用于在低压下输送燃料的
泵24，该泵24设置在燃料容器23中。因此，在低压下，燃料通过泵24从燃料容器23输送至喷射器3。控制装置11控制从喷射器3喷射的燃料喷射期限(term)，以调节燃料喷射量。控制装置11是微型计算机。控制装置11还控制点火时间。
[0074] 电子燃料喷射装置的设计如下。
[0075] 如图1、图2(A)、图2(B)和图5所示，喷射器3具有朝向进气口2的内壁表面的燃料喷射孔35和36。燃料喷射的初始点3a处于汽缸5和汽缸6的排气行程期间。喷射的燃料碰撞进气口2的内壁表面。
[0076] 如图1所示，当沿平行于汽缸中心轴线30和31的方向看时，设定两汽缸5和6排列的方向作为左右方向，汽缸头1的垂直于左右方向的宽度方向被视为前后方向，该前后方向中的任一方向作为后向，一对相邻的左汽缸5和右汽缸6使用一个节流阀体7。该节流阀体7设置在汽缸头1的后面，并设有一个节流进气通道7a和一个节流阀8。中央进气口壁34从左汽缸5的阀口5a和右汽缸6的阀口6a之间朝向节流进气通道7a引导。各阀口5a和6a通过形成于中央进气口壁34的左右两侧上的进气口2与节流进气通道7a连通。
[0077] 如图1和图2(A)所示，喷射器3连接至节流阀体7。一个节流阀体7使用一个喷射器3。如图1所示，喷射器3的前端部朝向位于其前面的中央进气口壁34。左燃料喷射孔35和右燃料喷射孔36设置在喷射器3的这个前端部。分别沿左向和右向从左燃料喷射孔35和右燃料喷射孔36喷射出的燃料适于分别碰撞位于中央进气口壁34左侧和右侧的进气口2的内壁表面。如图5所示，左燃料喷射孔35和右燃料喷射孔36是成对的，并且在喷射器3的前端部设置两对这样的左燃料喷射孔和右燃料喷射孔。如图1和图2(A)所示，分别沿前后方向从这两对燃料喷射孔同时喷射的燃料适于分别碰撞在中央进气口壁34的左侧和右侧上沿前后方向分隔的进气口2的内壁表面。而且，燃料从左燃料喷射孔35和右燃料喷射孔36同时喷射出来。
[0078] 如图2(A)所示，汽缸中心轴线30和31的方向作为上下方向。设定顶盖16所在的一侧为上侧，汽缸体15所在的一侧为下侧，当沿平行于曲柄轴37跨度方向的方向看时，待喷射的燃料通过进气口入口4向下倾斜地喷射至进气口2，并从倾斜的上侧碰撞进气口2的内壁表面的下部。在图1、图2(A)和图5中，箭头示出了燃料喷射的方向。在图1和图2(A)中，燃料碰撞位于箭头前端部的进气口2的内壁表面。
[0079] 如图1所示，随着中央进气口壁34接近节流进气通道7a，中央进气口壁34左右方向的宽度逐渐减小。进气口2形成为分支结构，其从单个进气口入口4朝向互相邻接的左汽缸5和右汽缸6各自的进气阀口5a和6a。并且，如图1所示，从左燃料喷射孔35和右燃料喷射孔36分别沿左向和右向同时喷射出的燃料分别碰撞位于中央进气口壁34的左侧和右侧上的左分支口部32和右分支口部33的内壁表面。该发动机具有两个汽缸且进气口2分叉，从而不需使用进气
歧管。
[0080] 下面详细描述喷射起始时间。
[0081] 如图2(B)所示，该发动机是四行程式(four-cycle)发动机，且具有串联设置的两个汽缸。
曲柄销的转角(angle of a crank pin)为360度，在一个循环中，使燃料喷射的各自的初始点3a处于一个汽缸的压缩行程与另一个汽缸的排气行程同步的两个同步时间段期间。更具体而言，如图2(B)所示，燃料喷射的初始点3a在第一汽缸5处于压缩行程且第二汽缸6处于排气行程的时间段期间，此时开始从喷射器3向进气口2的内壁表面喷射燃料。此外，不同地，喷射燃料的初始点3a可在第二汽缸6处于压缩行程且第一汽缸5处于排气行程的时间段期间，此时开始从喷射器3向进气口2的内壁表面喷射燃料。控制装置11控制燃料喷射的起始时间。在图3中，附图标记39和40表示曲柄销。
[0082] 具体地，如图2(B)所示，燃料喷射的初始点3a在第一汽缸5处于压缩行程的后半部分且第二汽缸6处于排气行程的后半部分期间，此时开始从喷射器3喷射燃料。此外，燃料喷射的初始点3a在第二汽缸6处于压缩行程的后半部分且第一汽缸5处于排气行程的后半部分期间，此时开始从喷射器3喷射燃料。
[0083] 优选地，燃料喷射的初始点3a在第一汽缸5处于压缩行程结束前、曲柄转角为31度至25度且第二汽缸6处于排气行程结束前、曲柄转角为31度至25度的期限期间。另外，燃料喷射的初始点3a在第二汽缸6处于压缩行程结束前、曲柄转角为31度至25度且第一汽缸5处于排气行程结束前、曲柄转角为31度至25度的期限期间，此时开始从喷射器3喷射燃料。在早于该期限的时刻，储存在汽缸头1中的热量可能变得不充足。在该期限后的时刻，会使燃料气化的时间变短。
[0084] 燃料喷射的初始点在一个循环中形成两次基本上是通过曲柄转角的360度相位差来实现。控制装置11基于传感器9检测的进气压力和传感器10检测的发动机转数来调节燃料喷射的初始点3a的时刻以及燃料喷射量。
[0085] 另一设计如下。
[0086] 如图1所示，该发动机设有发动机温度检测装置12、使节流阀8的进气上游侧和进气下游侧连通的进气旁路通道13、和用于打开和关闭该进气旁路通道13的旁通阀14。发动机温度检测装置12通过控制装置11与旁通阀14相关联。如果发动机温度低于预定值，则控制装置11打开旁通阀14。该发动机温度检测装置12使用
冷却水温度传感器。除了冷却水温度传感器，也可以采用发动机温度传感器。
[0087] 此外，如果传感器9检测的进气压力的降低速度高于预定值，则控制装置11控制旁通阀14，使旁通阀14打开预定的时间段。在传感器9检测的进气压力的降低速度高于预定值的情况下，控制装置11控制旁通阀14，从而随着进气压力的降低速度变高，旁通阀14打开较长的时间段。如果进气压力传感器9检测的进气压力的降低速度低于预定值，则旁通阀14保持关闭，除非发动机温度低于预定值。在图1和图2(A)中，附图标记41表示排气口。
[0088] 图6和图7分别示出了该实施例的第一和第二修改实例。
[0089] 在图6所示的第一修改实例中，与图1所示相同，随着中央进气口壁34接近节流进气通道7a，中央进气口壁34左右方向的宽度逐渐减小。然而，与图1的不同之处在于，进气口2没有形成为分支结构，而是形成为分离的结构，即其在左右方向上分离，中央进气口壁34设置在分离的进气口之间。
[0090] 在图7所示的第二修改实例中，与图1不同的是，中央进气口壁34左右方向的宽度恒定不变。进气口2没有形成为分支结构，而是形成为分离的结构，即其在左右方向上分离，中央进气口壁34设置在分离的进气口之间。
[0091] 除了上述不同之处之外，每个修改实例均具有与该实施例相同的结构和功能。
[0092] 在图6和图7中，燃料沿着箭头所示的方向喷射，并碰撞位于箭头前端部的进气口2的内壁表面。
