專利名稱：電控燃油噴射四沖程汽油發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電控燃油噴射四沖程汽油發(fā)動機(jī)。
電控燃油噴射發(fā)動機(jī)由于可以精確控制空燃比，所以其有害廢氣排放量能夠得到有效控制，同時發(fā)動機(jī)性能能夠得到進(jìn)一步提高，還為廢氣催化處理裝置的應(yīng)用提供了保證。然而電噴發(fā)動機(jī)供油系統(tǒng)要比化油器復(fù)雜很多，成本高，因此在一些成本控制要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，例如摩托車，電噴系統(tǒng)難以獲得普及。
在現(xiàn)有的電控燃油噴射四沖程汽油機(jī)中，燃油系統(tǒng)至少由一個加壓油泵、一個或多個電控燃油噴射閥、一個油壓調(diào)節(jié)器、一個電控單元(ECU)和數(shù)個傳感器組成，并且油泵和噴射閥是分離的，油泵處于燃油箱中或燃油管路中間，而噴射閥處于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，將燃油噴向節(jié)氣門(單點噴射)或進(jìn)氣口(多點噴射)。這種電噴系統(tǒng)如果要用于缸數(shù)少例如雙缸或單缸的發(fā)動機(jī)上，則由于油泵成本較高，整機(jī)成本就難以被用戶接受。
由中國專利申請96194815.9和01103954.x已知另外一種燃油噴射裝置，這是將油泵和噴射閥合二為一且由ECU直接驅(qū)動進(jìn)行脈沖式噴油的裝置，這種裝置再配一低壓供油循環(huán)泵業(yè)已證明適用于二沖程缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)。
本發(fā)明的目的是利用電動脈沖式噴油的噴油器構(gòu)成更為簡單的電控缸外燃油噴射四沖程汽油發(fā)動機(jī)，以降低電噴汽油發(fā)動機(jī)的成本，尤其是單缸或雙缸電噴汽油發(fā)動機(jī)的成本。
此目的通過權(quán)利要求書1特征部分所述結(jié)構(gòu)達(dá)到。對本發(fā)明有利的進(jìn)一步改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中說明其特征。
據(jù)此，本發(fā)明利用電動脈沖式噴油器給發(fā)動機(jī)供油，ECU直接驅(qū)動噴油器，連接噴油器的供油管和回油管均為無壓或極低壓管路，例如直接連接到位置不低于噴油器的燃油箱上，尤其在進(jìn)氣系統(tǒng)中設(shè)有一個隔熱裝置，電動燃油噴射器被安裝于隔熱裝置之上或之前某一位置。因此，通過發(fā)動機(jī)氣缸蓋散出的熱量將很難傳遞到噴油器上，噴油器的溫度將不會上升過高(例如高于70℃)致使其中低壓的燃油大量揮發(fā)而產(chǎn)生氣泡并影響噴油器的工作。隔熱裝置中的隔熱材料可為陶瓷、隔熱塑料或隔熱彈性橡膠等。利用彈性橡膠作隔熱材料還有利于減小發(fā)動機(jī)震動對噴油器工作的影響。
在下面的實施例中借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，其中

圖1表示在單缸或多缸(包括雙缸)發(fā)動機(jī)中應(yīng)用該發(fā)明構(gòu)成進(jìn)氣口噴射系統(tǒng)的實施例1。
圖2表示在多缸發(fā)動機(jī)中應(yīng)用該發(fā)明構(gòu)成單點噴射系統(tǒng)的實施例2。
圖3和圖4表示用耐熱彈性橡膠或耐熱塑料作隔熱材料的隔熱裝置的兩種設(shè)計。
在實施例1中，按本發(fā)明的電控燃油噴射四沖程汽油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)30包括隔熱裝置1、進(jìn)氣管(對多缸機(jī)而言為進(jìn)氣岐管)2、節(jié)氣門3、節(jié)氣門體4等，電動噴油器5被安裝在與隔熱裝置相連的進(jìn)氣管(進(jìn)氣岐管)2之上，噴油器噴油的方向為氣缸蓋6上的進(jìn)氣道進(jìn)氣口7。噴油器通過進(jìn)油管8和回油管9與燃油箱10相連，燃油箱10的位置應(yīng)不低于噴油器之進(jìn)油口，以保證噴油器進(jìn)油口處始終充滿燃油。如果燃油箱不得不布置在低于噴油器的位置，則應(yīng)附加一個燃油循環(huán)泵(例如汽車化油器發(fā)動機(jī)常用的膜片泵等)來保證噴油器進(jìn)油口在工作中始終充滿燃油。
該發(fā)動機(jī)中還包括驅(qū)動噴油器工作的電控單元(ECU)11，測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置的轉(zhuǎn)速及曲軸轉(zhuǎn)角傳感器12和測量節(jié)氣門開度大小的節(jié)氣門位置傳感器13，電控單元中有單片計算機(jī)和存儲器等信號處理硬件以及進(jìn)行計算的軟件。
為了更精確地控制發(fā)動機(jī)燃油噴射量，在發(fā)動機(jī)氣缸蓋6或氣缸體17上還可裝置發(fā)動機(jī)溫度傳感器14，對于風(fēng)冷發(fā)動機(jī)直接測量氣缸蓋6或氣缸體1 7的溫度，而對于水冷或油冷發(fā)動機(jī)，傳感器14將伸入到氣缸蓋6或氣缸體17上的冷卻水道或冷卻油道中來測量冷卻液的溫度。在節(jié)氣門3前還可安裝進(jìn)氣溫度傳感器15。
在排氣管(對多缸機(jī)而言也可為排氣岐管)18或排氣道19上安裝氧傳感器16可時刻監(jiān)測進(jìn)入發(fā)動機(jī)的可燃混合氣是否處于理論當(dāng)量比的空燃比狀態(tài)，從而實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)空燃比的反饋控制。由于ECU11能夠確切地知道發(fā)動機(jī)的狀態(tài)，所以ECU11中可以設(shè)置點火控制及驅(qū)動電路，驅(qū)動點火線圈20來點火，這樣發(fā)動機(jī)的點火提前角可以得到最優(yōu)化控制。
在實施例2中，與實施例1相比，將多缸機(jī)(包括雙缸機(jī))中每缸都需一個的多個噴油器用安裝于節(jié)氣門體4之前的一個噴油器5所代替，構(gòu)成單點噴射系統(tǒng)，從而會使電控燃油噴射多缸機(jī)的成本降低。在該實施例中，隔熱裝置1被置于節(jié)氣門體之前，電動噴油器5被安裝在隔熱裝置1之前部的進(jìn)氣管2’之上，噴油器5將燃油噴向節(jié)氣門3。這樣節(jié)氣門體4和進(jìn)氣歧管2受發(fā)動機(jī)缸蓋傳來的熱量的影響，會處于比較高溫的狀態(tài)，這有利于噴出燃油的蒸發(fā)，從而有利于各缸空燃比的均勻一致。但是，這些熱量由于受到隔熱裝置1的阻擋，很少能傳遞到噴油器5上去，從而排除了噴油器5因溫度過高產(chǎn)生氣泡而異常工作的可能。
本發(fā)明所述的隔熱裝置1可設(shè)計為如圖3所示的結(jié)構(gòu)，它由兩個金屬法蘭21、22和隔熱橡膠或耐熱塑料23組成，法蘭作為橡膠或塑料壓制成型加工時的鑲件與橡膠或塑料緊密結(jié)合，橡膠或塑料將兩個法蘭連接在一起，但能有效阻止熱量從一個法蘭向另一個法蘭傳導(dǎo)。
本發(fā)明所述的隔熱裝置1也可設(shè)計為如圖4所示的結(jié)構(gòu)，它將噴油器5的安裝位置24設(shè)于其前部的金屬進(jìn)氣管2’上，后端接口仍為法蘭22，但前端的進(jìn)氣口為圓管接口25。
下面借助于本發(fā)明實施例1來說明本發(fā)明之電控燃油噴射汽油機(jī)的工作方式。
ECU11通電后，首先可以控制噴油器5預(yù)噴幾次燃油以利于發(fā)動機(jī)起動，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動起來后，每循環(huán)或每圈都噴1次油，噴油量的大小由此時的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、進(jìn)氣溫度、發(fā)動機(jī)溫度以及起動狀態(tài)等確定。ECU11還控制點火系統(tǒng)33在合適的相位點火。在發(fā)動機(jī)起動熱車后，ECU11基本上按存儲器中存儲的噴油和點火MAP圖表來控制噴油量和點火提前角，該噴油和點火MAP是節(jié)氣門位置和轉(zhuǎn)速的二維函數(shù)。如果節(jié)氣門位置突變(突加速或突減速)則要按節(jié)氣門位置的變化速率對噴油量進(jìn)行變工況修正。當(dāng)氧傳感器16正常工作后，在穩(wěn)定工況下，ECU要根據(jù)氧傳感器16測出的空燃比狀態(tài)對噴油量進(jìn)行反饋修正，如果氧傳感器16測出空燃比過稀則增加噴油量，若氧傳感器16測出空燃比過濃，則減少噴油量，如此不斷循環(huán)。噴油器5在噴一次油復(fù)位時，會產(chǎn)生一定的回油泵油量，該泵油量通過回油管9返回油箱。回油量的存在進(jìn)一步降低了噴油器5的溫度，同時還能夠?qū)娪推?中生成的氣泡帶回燃油箱10釋放分離。由于該系統(tǒng)中采用的隔熱裝置1，發(fā)動機(jī)熱車后缸蓋6散發(fā)的熱量不易傳遞給噴油器5，所以盡管噴油器5中燃油處于很低的壓力，燃油仍不會產(chǎn)生過多的蒸汽氣泡以致影響到噴油器5的正常工作。
權(quán)利要求
1.一種電控燃油噴射汽油機(jī)，它包括發(fā)動機(jī)本體(31)、進(jìn)氣系統(tǒng)(30)、脈沖式電動燃油噴射器(5)、燃油供給管路(8)和回油管路(9)、排氣系統(tǒng)(32)、電子控制單元ECU(11)、點火裝置(33)、轉(zhuǎn)速及角標(biāo)傳感器(12)、節(jié)氣門位置傳感器(13)，其特征為進(jìn)氣系統(tǒng)(30)中設(shè)有一個隔熱裝置(1)，燃油噴射器(5)被安裝于隔熱裝置(1)之上或之前某一位置，燃油供給管路(8)和回油管路(9)均為無壓或極低壓管路，ECU(11)直接驅(qū)動燃油噴射器(5)將燃油定時定量地噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(30)中。
2.按照權(quán)利要求1所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為隔熱裝置(1)中的隔熱材料(23)為彈性橡膠或耐熱塑料，其兩端有金屬連接法蘭(21)和(22)或金屬管(2’)，該連接法蘭(21)、(22)和金屬管(2’)作為鑲件與隔熱材料(23)壓制成型為一整體。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為隔熱裝置(1)處于節(jié)氣門體(4)之前，燃油噴射器(5)安裝于隔熱裝置(1)之前部的進(jìn)氣管(2’)之上，并將燃油噴向節(jié)氣門(3)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為隔熱裝置(1)與氣缸蓋(6)相連接，燃油噴射器(5)被安裝于隔熱裝置(1)之前部的進(jìn)氣管(2’)之上，并將燃油噴向發(fā)動機(jī)缸蓋進(jìn)氣道的進(jìn)氣口(7)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為隔熱裝置(1)與氣缸蓋(6)相連接，在節(jié)氣門體(4)和隔熱裝置(1)之間分設(shè)一個進(jìn)氣管(對多缸機(jī)而言為進(jìn)氣岐管)(2)，燃油噴射器(5)被安裝于該進(jìn)氣管(進(jìn)氣岐管)(2)上，并將燃油通過隔熱裝置(1)噴向發(fā)動機(jī)缸蓋進(jìn)氣道的進(jìn)氣口(7)。
6.按照權(quán)利要求3-5所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為ECU(11)根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(12)的轉(zhuǎn)速信號和節(jié)氣門位置傳感器(13)的節(jié)氣門開度信號及其變化率來計算基本噴油脈沖的大小。
7.按照權(quán)利要求6所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為在發(fā)動機(jī)氣缸蓋(6)或氣缸體(17)上安裝有發(fā)動機(jī)溫度傳感器(14)。對風(fēng)冷發(fā)動機(jī)而言，溫度傳感器位于氣缸蓋(6)或氣缸體(17)上，測量的是氣缸蓋(6)或氣缸體(17)的溫度。對于水冷或油冷發(fā)動機(jī)而言，溫度傳感器(14)伸入到氣缸蓋(6)或氣缸體(17)上的冷卻水道或冷卻油道中，測量冷卻液的溫度。ECU(11)根據(jù)發(fā)動機(jī)溫度傳感器(14)的信號來確定適當(dāng)?shù)膰娪土啃拚?br> 8.按照權(quán)利要求7所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為在排氣管或排氣岐管(18)上安裝有氧傳感器(16)，ECU(11)按照氧傳感器(16)的信號對噴油量進(jìn)行反饋修正，以控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)的混合氣的空燃比始終處于理論當(dāng)量比附近。
9.按照權(quán)利要求8所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為點火裝置(33)中的點火線圈(20)低壓端由ECU(11)控制，ECU(11)按發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(12)的信號和節(jié)氣門位置傳感器(13)的信號來確定點火提前角。
10.按照權(quán)利要求9所述的電控燃油噴射汽油發(fā)動機(jī)，其特征為在進(jìn)氣節(jié)氣門體(4)前裝有進(jìn)氣溫度傳感器(15)，ECU(11)按其信號對基本噴油量進(jìn)行修正。
全文摘要
一種電控燃油噴射汽油機(jī)，它包括發(fā)動機(jī)本體(31)、進(jìn)氣系統(tǒng)(30)、脈沖式電動燃油噴射器(5)、燃油供給管路(8)和回油管路(9)、排氣系統(tǒng)(32)、電子控制單元ECU(11)、點火裝置(33)、轉(zhuǎn)速及角標(biāo)傳感器(12)、節(jié)氣門位置傳感器(13)，其特征為進(jìn)氣系統(tǒng)(30)中設(shè)有一個隔熱裝置(1)，燃油噴射器(5)被安裝于隔熱裝置(1)之上或之前某一位置，燃油供給管路(8)和回油管路(9)均為無壓或極低壓管路，ECU(11)直接驅(qū)動燃油噴射器(5)將燃油定時定量地噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(30)中。
文檔編號F02D41/26GK1493779SQ0214611
公開日2004年5月5日 申請日期2002年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者楊延相, 郗大光 申請人:天津內(nèi)燃機(jī)研究所