СИСТЕМА ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА (ВАРИАНТЫ)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к топливной форсунке, имеющей множество сопел, установленных под углом в заданных направлениях, чтобы давать множество рисунков факела распыла для улучшенных характеристик эффективности использования и сгорания топлива.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели внутреннего сгорания с непосредственным впрыском и искровым зажиганием (DISI), которые могут включать в себя бензиновые двигатели внутреннего сгорания с турбонаддувом и непосредственным впрыском (GTDI), могут обеспечивать более точный контроль над количеством и временными характеристиками топлива, подаваемого для сгорания, согласно нагрузке двигателя. Двигатели DISI в целом обеспечивают повышенную эффективность использования топлива и улучшенное снижение токсичности выбросов по сравнению с двигателями без DISI.
Были сделаны усилия обеспечить еще большие уровни эффективности использования топлива и улучшенного снижения токсичности выхлопных газов с использованием DISI и/или GTDI. Например, в US 7418940 (опубл. 02.09.2008, МПК F02B 17/00) раскрыт рисунок факела распыла топливной форсунки для двигателей с непосредственным впрыском и искровым зажиганием, имеющих первое множество сопел, ориентированных для распыления топлива в целом вниз к выемке днища поршня, и второе множество сопел, ориентированных для распыления топлива в целом поперек цилиндра в направлении выпускных клапанов. Однако авторы в материалах настоящего описания выявили по меньшей мере один недостаток у раскрытого подхода.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Например, авторы в материалах настоящего описания обнаружили, что сопла форсунки могут быть направлены так, чтобы обеспечивать рисунок факела распыла в пределах конкретного диапазона конфигураций, которые имеют тенденцию уменьшать смачивание клапана и минимизировать смачивание гильзы и поршня. В дополнение, некоторые из примерных конфигураций факела распыла, раскрытых в материалах настоящего описания, имеют тенденцию взаимодействовать с выемкой днища поршня непосредственного впрыска, чтобы создавать более стабильную послойную смесь вокруг свечи зажигания при операции холодного запуска для стабильности сгорания и пониженных выбросов при холодном запуске.
В одном из аспектов предложена система топливной форсунки для двигателя внутреннего сгорания, содержащая:
топливную форсунку, имеющую ось форсунки и шесть сопел форсунки, расположенных вокруг оси форсунки, причем каждый из шести сопел форсунки выполнен с возможностью направления шести соответствующих струй топлива, чтобы каждая соответствующая струя топлива проходила соответствующие заданные шесть радиальных расстояний от оси форсунки в качестве измеренных в плоскости, перпендикулярной оси форсунки, при этом:
четвертое радиальное расстояние является кратчайшим расстоянием относительно остальных пяти радиальных расстояний;
второе и шестое радиальные расстояния равны друг другу и являются более длинными, чем другие четыре радиальных расстояния;
третье и четвертое радиальные расстояния равны друг другу и являются промежуточными радиальными расстояниями, являясь более короткими, чем второе и шестое радиальные расстояния, и более длинными, чем четвертое радиальное расстояние; и
первое радиальное расстояние является более коротким, чем второе и шестое радиальные расстояния, и более длинным, чем четвертое радиальное расстояние.
В одном из вариантов предложена система топливной форсунки, в которой:
первое радиальное расстояние производится первым соплом, ориентированным под первым углом в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами в качестве измеренного от центральной линии, расположенной так, чтобы соответствовать центральной линии камеры сгорания, с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон, и первым боковым углом между 10 градусами и 20 градусами в качестве измеренного в боковой плоскости, перпендикулярной нормальной плоскости и по существу параллельной с центральной линией;
второе радиальное расстояние производится вторым соплом, ориентированным под вторым углом в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и вторым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла;
третье радиальное расстояние производится третьим соплом, ориентированным под третьим углом в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и третьим боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла;
четвертое радиальное расстояние производится четвертым соплом, ориентированным под четвертым углом в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и четвертым боковым углом между 0 градусов и 10 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла;
пятое радиальное расстояние производится пятым соплом, ориентированным под пятым углом в нормальной плоскости между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и пятым боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла; и
шестое радиальное расстояние производится шестым соплом, ориентированным под шестым углом в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и шестым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла.
В одном из вариантов предложена система топливной форсунки, в которой:
первый угол в нормальной плоскости составляет 0 градусов;
третий угол в нормальной плоскости составляет 71,8 градусов;
четвертый угол в нормальной плоскости составляет 180 градусов; и
пятый угол в нормальной плоскости составляет -71,8 градусов.
В одном из вариантов предложена система топливной форсунки, в которой:
второй угол в нормальной плоскости составляет 38,5 градусов; и
шестой угол в нормальной плоскости составляет -38,5 градусов.
В одном из вариантов предложена система топливной форсунки, в которой:
второй угол в нормальной плоскости составляет 48,7 градусов; и
шестой угол в нормальной плоскости составляет -48,7 градусов.
В одном из дополнительных аспектов предложена топливная форсунка для камеры сгорания, содержащая:
ось форсунки; и
шесть сопел для распыления топлива из форсунки, каждое ориентировано под соответствующими заданными углами в нормальной плоскости от центральной линии, расположенной, чтобы соответствовать центральной линии камеры сгорания, с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон, и в качестве измеренных в пределах плоскости, перпендикулярной оси форсунки, причем шесть сопел включают в себя:
первое сопло, ориентированное под первым углом в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами;
второе сопло, ориентированное под вторым углом в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами;
третье сопло, ориентированное под третьим углом в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами;
четвертое сопло, ориентированное под четвертым углом в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами;
пятое сопло, ориентированное под пятым углом в нормальной плоскости между -66,8 градусами и -76,8 градусов; и
шестое сопло, ориентированное под шестым углом в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусов.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой каждое из шести сопел также ориентировано под соответствующими заданными боковыми углами в качестве измеренных в плоскости, перпендикулярной к нормальной плоскости и по существу параллельной центральной линии, при этом шесть боковых углов ориентированы следующим образом:
первое сопло ориентировано под первым боковым углом между 10 градусами и 20 градусами;
второе сопло ориентировано под вторым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами;
третье сопло ориентировано под третьим боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами;
четвертое сопло ориентировано под четвертым боковым углом между 0 градусов и 10 градусами;
пятое сопло ориентировано под пятым боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами;
шестое сопло ориентировано под шестым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой:
первое сопло ориентировано под первым углом в нормальной плоскости в 0 градусов;
третье сопло ориентировано под третьим углом в нормальной плоскости в 71,8 градусов;
четвертое сопло ориентировано под четвертым углом в нормальной плоскости в 180 градусов; и
пятое сопло ориентировано под пятым углом в нормальной плоскости в -71,8 градусов.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой:
второе сопло ориентировано под вторым углом в нормальной плоскости в 38,5 градусов; и
шестое сопло ориентировано под шестым углом в нормальной плоскости в -38,5 градусов.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой:
второе сопло ориентировано под вторым углом в нормальной плоскости в 48,7 градусов; и
шестое сопло ориентировано под шестым углом в нормальной плоскости в -48,7 градусов.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, при этом топливная форсунка установлена в камеру сгорания под углом установки 25°, измеренным от горизонтальной плоскости верхнего торца блока цилиндров.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой первое сопло направлено по существу к выемке днища поршня, функционально установленного внутри камеры сгорания, а четвертое сопло направлено по существу к свече зажигания, функционально установленной в верхней части камеры сгорания.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой второе сопло ориентировано под вторым углом в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 43,5 градусами, а шестое сопло ориентировано под шестым углом в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -43,5 градусами.
В одном из вариантов предложена топливная форсунка, в которой второе сопло ориентировано под вторым углом в нормальной плоскости между 43,7 градусами и 53,7 градусами, а шестое сопло ориентировано под шестым углом в нормальной плоскости между -43,7 градусами и -53,7 градусами.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена система топливной форсунки для двигателя внутреннего сгорания, содержащего:
цилиндр, имеющий стенку цилиндра и ось цилиндра;
свечу зажигания;
поршень, расположенный внутри цилиндра и имеющий выемку днища поршня на верхнем торце; и содержащая:
топливную форсунку, имеющую ось форсунки и расположенную в стенке цилиндра, содержащую
шесть сопел, каждое ориентировано под соответствующими заданными углами в нормальной плоскости оси цилиндра, с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон, и в качестве измеренных в пределах плоскости, перпендикулярной оси форсунки, шесть сопел включают в себя:
первое сопло, ориентированное под первым углом в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами;
второе сопло, ориентированное под вторым углом в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами;
третье сопло, ориентированное под третьим углом в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами;
четвертое сопло, ориентированное под четвертым углом в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами;
пятое сопло, ориентированное под пятым углом в нормальной плоскости между -66,8 градусами и -76,8 градусами; и
шестое сопло, ориентированное под шестым углом в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусов.
В одном из вариантов предложена система, в которой каждое из шести сопел также ориентировано под соответствующими заданными боковыми углами в качестве измеренных относительно оси форсунки, при этом:
первое сопло ориентировано под первым боковым углом между 10 градусами и 20 градусами;
второе сопло ориентировано под вторым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами;
третье сопло ориентировано под третьим боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами;
четвертое сопло ориентировано под четвертым боковым углом между 0 градусов и 10 градусами;
пятое сопло ориентировано под пятым боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами;
шестое сопло ориентировано под шестым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами.
В одном из вариантов предложена система, в которой:
первый боковой угол составляет 15 градусов;
второй боковой угол составляет 31,2 градуса;
третий боковой угол составляет 15,1 градуса;
четвертый боковой угол составляет 5 градусов;
пятый боковой угол составляет 15,1 градуса; и
шестой боковой угол составляет 31,2 градуса.
В одном из вариантов предложена система, в которой ось форсунки ориентирована под 25° от горизонтальной плоскости верхнего торца блока цилиндров.
В одном из вариантов предложена система, в которой:
первое сопло ориентировано под первым углом в нормальной плоскости в 0 градусов;
второе сопло ориентировано под вторым углом в нормальной плоскости в 38,5 градусов;
третье сопло ориентировано под третьим углом в нормальной плоскости в 71,8 градусов;
четвертое сопло ориентировано под четвертым углом в нормальной плоскости в 180 градусов;
пятое сопло ориентировано под пятым углом в нормальной плоскости в -71,8 градусов; и
шестое сопло ориентировано под шестым углом в нормальной плоскости в -38,5 градусов.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена топливная форсунка, имеющая ось форсунки, содержащая
первое сопло, направленное в первом радиальном направлении;
первую пару сопел, направленных в радиальных направлениях, каждое установлено под равным углом относительно первого направления, ближайшим к первому радиальному направлению, и имеет длиннейшее радиальное смещение;
вторую пару сопел в радиальных направлениях, каждое установлено под равным углом относительно первого направления; и
еще одно сопло, направленное против первого радиального направления и имеющее кратчайшее радиальное смещение.
Варианты осуществления в соответствии с настоящим раскрытием предусматривают топливную форсунку, имеющую ось форсунки, содержащую первое сопло, направленное в первом радиальном направлении; первую пару сопел, направленных в радиальных направлениях, каждое установлено под равным углом относительно первого направления, ближайшим к первому радиальному направлению, и имеет длиннейшее радиальное смещение; вторую пару сопел в радиальных направлениях, каждое установлено под равным углом относительно первого направления; и еще одно сопло, направленное против первого радиального направления и имеющее кратчайшее радиальное смещение. Таким образом, столкновение топлива с поверхностями, такими как поршень, впускные клапаны и гильза и тому подобное, может уменьшаться наряду с уменьшением формирования сажи и поддержанием эффективного и рационального сгорания.
Дополнительные варианты осуществления в соответствии с настоящим раскрытием могут предусматривать систему топливной форсунки для двигателя внутреннего сгорания и топливную форсунку для камеры сгорания. Система топливной форсунки может включать в себя топливную форсунку, имеющую ось форсунки. Шесть сопел форсунки могут быть расположены вокруг оси форсунки. Каждое из шести сопел форсунки может быть выполнено с возможностью направления шести соответствующих струй топлива, чтобы каждая соответствующая струя топлива могла проходить соответствующие заданные шесть радиальных расстояний от оси форсунки в качестве измеренных в плоскости, перпендикулярной оси форсунки. Четвертое радиальное расстояние может быть кратчайшим расстоянием относительно остальных пяти радиальных расстояний. Второе и шестое радиальное расстояние могут быть равными друг другу и более длинными, чем другие четыре радиальных расстояния. Третье и четвертое радиальные расстояния могут быть равными друг другу и могут быть промежуточными радиальными расстояниями, являющимися более короткими, чем второе и шестое радиальные расстояния, и более длинными, чем четвертое радиальное расстояние. В дополнение, первое радиальное расстояние может быть более коротким, чем второе и шестое радиальные расстояния, и более длинным, чем четвертое радиальное расстояние. Таким образом, столкновение топлива с поверхностями, такими как поршень, впускные клапаны и гильза и тому подобное, может уменьшаться. Таким образом, выбросы продуктов сгорания могут уменьшаться, и/или может улучшаться экономия топлива. К тому же, таким образом, может подавляться источник выбросов сажи.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерного двигателя в соответствии с настоящим раскрытием.
Фиг. 2 - схематичный общий вид топливной форсунки, показывающий одно сопло в качестве обобщенного представления множества сопел в соответствии с настоящим раскрытием.
Фиг. 3 - вид сверху примерного рисунка факела распыла,
иллюстрирующий отдельные шлейфы факела распыла из шести сопел форсунки в соответствии с настоящим раскрытием.
Фиг. 4 и 5 - виды сверху, подобные фиг. 3, иллюстрирующие подробности относительно фиг. 3.
Фиг. 6 - вид сбоку рисунка факела распыла, проиллюстрированного на фиг. 3.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В качестве описанных в материалах настоящего описания, описаны различные конфигурации сопел топливной форсунки. Например, конфигурация из шести сопел может быть расположена конкретным образом, чтобы решать проблемы со стабильностью сгорания, выбросами при холодном запуске, формирования сажи и т.д. В одном из примеров сопла могут быть расположены так, чтобы пять сопел нацеливались по одну сторону от оси форсунки, а одиночное сопло нацеливалось по другую сторону. Одиночное сопло может иметь кратчайшее радиальное смещение от оси, наряду с тем, что другие пять сопел расположены с одним соплом, противоположным одиночному соплу, и двумя дополнительными парами сопел, обрамляющими одно противоположное сопло.
Дополнительные варианты осуществления в соответствии с настоящим раскрытием могут обеспечивать конкретные радиальные расстояния посредством одного или обоих из направления каждого из шести сопел в конкретном угловом направлении в качестве измеряемого в нормальной плоскости и боковой плоскости. Например, первое радиальное расстояние может производиться первым соплом, ориентированным под первым углом в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами в качестве измеренного от центральной линии, расположенной так, чтобы соответствовать и/или быть параллельной центральной линии камеры сгорания с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон, и первым боковым углом между 10 градусами и 20 градусами в качестве измеренного в боковой плоскости, которая может быть перпендикулярной нормальной плоскости и по существу параллельной или компланарной с центральной линией. Второе радиальное расстояние может производиться вторым соплом, ориентированным под вторым углом в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и вторым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла. Третье радиальное расстояние может производиться третьим соплом, ориентированным под третьим углом в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и третьим боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла. Четвертое радиальное расстояние может производиться четвертым соплом, ориентированным под четвертым углом в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и четвертым боковым углом между 0 градусов и 10 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла. Пятое радиальное расстояние может производиться пятым соплом, ориентированным под пятым углом в нормальной плоскости между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и пятым боковым углом между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла. Шестое радиальное расстояние может производиться шестым соплом, ориентированным под шестым углом в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла в нормальной плоскости, и шестым боковым углом между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла. Таким образом, третье и пятое сопла могут минимизировать смачивание впускного клапана и могут обеспечивать хорошее смешивание воздуха-топлива во время работы на гомогенном заряде, которое может приводить к уменьшенным выбросам сажи и повышенной экономии топлива.
К тому же, таким образом, первое, второе и шестое сопла могут иметь тенденцию ограничивать облака топлива в выемке днища поршня, что может иметь тенденцию обеспечивать преимущественную стабильность сгорания для легкого послойного заряда в состоянии холодного запуска. К тому же, таким образом, первое, второе и шестое сопла также могут иметь тенденцию уменьшать смачивание поршня, что может приводить к уменьшенным выбросам дымовых газов.
К тому же, таким образом, четвертое сопло может иметь тенденцию достигать гильзы первым, что может лучше соответствовать двигателю с меньшим диаметром цилиндра и может давать уменьшенное смачивание гильзы. Таким образом, разбавление масла может уменьшаться, и могут снижаться выбросы твердых частиц.
Фиг. 1 - схема поперечного разреза со схематичными частями, иллюстрирующая поперечный разрез двигателя 10 в соответствии с настоящим раскрытием. Различные признаки двигателя 10 могут быть опущены или проиллюстрированы упрощенным образом для облегчения понимания текущего описания. Например, области могут быть проиллюстрированы с непрерывной поперечной штриховкой, которая, в противном случае, может указывать сплошное тело, однако реальные варианты осуществления могут включать в себя различные компоненты двигателя и/или полые или пустые части двигателя.
Вид в поперечном разрезе, показанный на фиг. 1, может считаться взятым по одному цилиндру 12 двигателя 10. Цилиндр 12 может быть определен или по меньшей мере частично окружен стенкой 13 цилиндра. Различные компоненты двигателя 10 могут управляться, по меньшей мере частично, системой управления, которая может включать в себя контроллер (не показан), и/или входным сигналом от водителя транспортного средства через устройство ввода, такое как педаль акселератора (не показана). Цилиндр 12 может включать в себя камеру 14 сгорания. Поршень 16 может быть расположен внутри цилиндра 12 для возвратно-поступательного движения в нем. Поршень 16 может включать в себя днище поршня, сформированное одним или более способами. Например, поршень 16 может включать в себя выемку 17 днища поршня. Поршень 16 может быть присоединен к коленчатому валу 18 через шатун 20, шатунную шейку 21 и радиус 22 кривошипа, здесь показанный объединенным с противовесом 24. Некоторые примеры могут включать в себя отдельные радиус 22 кривошипа и противовес 24. Возвратно-поступательное движение поршня 16 может преобразовываться во вращательное движение коленчатого вала 18. Коленчатый вал 18, шатун 20, шатунная шейка 21, радиус 22 кривошипа и противовес, и возможно, другие не проиллюстрированные элементы могут быть расположены в картере 26 двигателя. Картер 26 двигателя может удерживать масло. Коленчатый вал 18 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу (не показано) транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 18 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 14 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного канала 30 и может выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 32. Впускной канал 30 и выпускной канал 32 могут избирательно сообщаться с камерой 14 сгорания через соответствующие впускной клапан 34 и выпускной клапан 36. Впускной клапан 34 и выпускной клапан 36 могут быть выполнены с возможностью функционально открывать и закрывать соответствующее впускное окно 31 и выпускное окно 33. Дроссель 35 может быть включен в состав для управления количеством воздуха, который может проходить через впускной канал 30. В некоторых вариантах осуществления камера 14 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В этом примере впускной клапан 34 и выпускной клапан 36 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответствующие системы 38 и 40 кулачкового привода. Каждая из систем 38 и 40 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков 42 и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером для изменения работы клапанов. Кулачки 42 могут быть выполнены с возможностью вращаться на соответствующих вращающихся распределительных валах 44. Как изображено, распределительные валы 44 могут находиться в конфигурации двойного верхнего распределительного вала (DOHC), хотя альтернативные конфигурации также могут быть возможны. Положение впускного клапана 34 и выпускного клапана 36 может определяться датчиками положения (не показаны). В альтернативных вариантах осуществления впускной клапан 34 и/или выпускной клапан 36 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 16 может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
В одном из вариантов осуществления сдвоенная независимая VCT может использоваться в каждом ряду V-образного двигателя. Например, в одном ряду V-образной конфигурации цилиндр может иметь независимо регулируемый кулачок впускного клапана и кулачок выпускного клапана, где установка фаз кулачкового распределения каждого из кулачков впускного и выпускного клапанов может независимо регулироваться относительно установки фаз распределения коленчатого вала.
Топливная форсунка 50 показана присоединенной непосредственно к камере 14 сгорания для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала, который может приниматься из контроллера. Таким образом, топливная форсунка 50 может обеспечивать то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 14 сгорания. Топливная форсунка 50 может быть установлена сбоку камеры 14 сгорания или сверху камеры 14 сгорания. Топливо может подаваться через топливную магистраль 51 в топливную форсунку 50 топливной системой, которая может включать в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная магистраль 51 может быть шлангом или каналом, который может быть присоединен к стыковочному компоненту двигателя, такому как головка 60 блока цилиндров. Топливная форсунка 50 может иметь ось 70 форсунки, которая может быть ориентирована под углом 72 установки относительно опорной линии 74. Опорная линия 74 может соответствовать, или быть параллельной с опорной или могущей быть опорной плоскостью 76 в или на двигателе 10, как указано линиями воображаемого контура, показанными в нижней части картера 26 двигателя. Могущая быть опорной плоскость 76, например, может соответствовать или быть параллельной с верхней плоскостью блока цилиндров или верхней гранью блока цилиндров.
Система 52 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 54 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания из контроллера в выбранных рабочих режимах. В этом примере свеча 54 зажигания показана расположенной в верхней части 55 камеры 14 сгорания.
Головка 60 блока цилиндров может быть присоединена к блоку 62 цилиндров. Головка 60 блока цилиндров может быть выполнена с возможностью функционально вмещать и/или поддерживать впускной клапан(ы) 34, выпускной клапан(ы) 36, связанные системы 38 и 40 привода клапанов и тому подобное. Головка 60 блока цилиндров также может поддерживать распределительные валы 44. Крышка 64 газораспределительного механизма может быть соединена с и/или установлена на головку 60 блока цилиндров и может вмещать связанные системы 38 и 40 привода клапанов и тому подобное. Другие компоненты, такие как свеча 54 зажигания, также может вмещаться и/или поддерживаться головкой 60 блока цилиндров. Блок 62 цилиндров или блок двигателя может быть выполнен с возможностью вмещать поршень 16. В одном из примеров головка 60 блока цилиндров может соответствовать цилиндру 12, расположенному на первом конце двигателя. Несмотря на то, что фиг. 1 показывает только один цилиндр 12 многоцилиндрового двигателя 10, каждый цилиндр 12 может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.
Двигатель 10 может включать в себя турбонагнетатель (не показан), имеющий турбокомпрессор, расположенный во впускном воздушном тракте, для сжатия впускной текучей среды перед тем, как впускная текучая среда пропускается во впускной канал 30 двигателя 10. В некоторых применениях промежуточный охладитель (не показан) может быть включен в состав для охлаждения впускного заряда перед тем, как он поступает в двигатель. Турбокомпрессор может приводиться в движение турбиной с приводом от выхлопных газов, которая может приводиться в движение выхлопными газами, выходящими из выпускного коллектора 32. В некоторых случаях дроссель 35 может находиться выше по потоку от турбокомпрессора 94 вместо ниже по потоку, как проиллюстрировано. Турбокомпрессор может быть присоединен для вращения турбиной с приводом от выхлопных газов через вал турбины. Хотя не проиллюстрировано, двигатель 10 может включать в себя магистраль рециркуляции выхлопных газов, EGR и/или систему EGR.
Выпускная магистраль может включать в себя одно или более устройств снижения токсичности выхлопных газов (не показаны), которые могут быть установлены в плотно соединенном положении в выпускной магистрали. Одно или более устройств снижения токсичности выхлопных газов, например, могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный каталитический нейтрализатор и т.д.
Фиг. 2-6 - различные виды, иллюстрирующие систему 200 топливной форсунки для двигателя 10 внутреннего сгорания в соответствии с настоящим раскрытием. Фиг. 2 - схематичный общий вид топливной форсунки 50, показывающий одно сопло 21X в качестве обобщенного представления множества сопел, например, шести сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 форсунки, расположенных вокруг оси 70 форсунки. Другие подробности проиллюстрированы на фиг. 3-6. Фиг. 3 - вид сверху рисунка факела распыла, иллюстрирующий отдельные шлейфы факела распыла из шести сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 форсунки в плоскости 238, перпендикулярной оси 70 форсунки, на заданном расстоянии ниже по потоку от наконечника форсунки, например, на 30 мм. Углы 241, 242, 243, 244, 245, 246 в нормальной плоскости указаны, чтобы показать примерные ориентации каждого соответствующего сопла 211, 212, 213, 214, 215, 216 относительно положительной оси X. Положительные углы могут считаться измеренными против часовой стрелки. Ось Y может находиться вдоль или быть параллельной коленчатому валу 18 (фиг. 1), а ось Z может находиться вдоль оси 70 форсунки. Сопло 611, или струя 1, может быть направлено к выемке 17 днища поршня, при этом сопло 614, или струя 4, может быть направлено в направлении расположения свечи 54 зажигания. Фиг. 4 и 5 - виды сверху, подобные фиг. 3, иллюстрирующие другие подробности в ее отношении. фиг. 6 - вид сбоку в центре диаметра цилиндра с положительным направлением в направлении впускных окон.
Различные варианты осуществления могут предусматривать систему 200 топливной форсунки для двигателя 10 внутреннего сгорания. Система 200 топливной форсунки может включать в себя топливную форсунку 50, имеющую ось 70 форсунки. Шесть сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 форсунки могут быть расположены вокруг оси 70 форсунки. Каждое из шести сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 форсунки может быть выполнено с возможностью направления шести соответствующих струй 221, 222, 223, 224, 225, 226 топлива, чтобы каждая соответствующая струя 221, 222, 223, 224, 225, 226 топлива могла проходить соответствующие заданные шесть радиальных расстояний 231, 232, 233, 234, 235, 236 (фиг. 4) от оси 70 форсунки в качестве измеренных в плоскости 238, перпендикулярной оси 70 форсунки. Четвертое радиальное расстояние 234 может быть кратчайшим расстоянием относительно остальных пяти радиальных расстояний 231, 232, 233, 235, 236. Второе и шестое радиальные расстояния 232, 236 могут быть приблизительно равными друг другу и более длинными, чем другие четыре радиальных расстояния 231, 233, 234, 235. Третье и четвертое радиальные расстояния 232, 236 могут быть приблизительно равными друг другу и могут быть промежуточными радиальными расстояниями, являющимися более короткими, чем второе и шестое радиальные расстояния 232, 236, и более длинными, чем четвертое радиальное расстояние 234. В дополнение, первое радиальное расстояние 231 может быть более коротким, чем второе и шестое радиальные расстояния 232, 236, и более длинным, чем четвертое радиальное расстояние 234.
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать систему топливной форсунки, в которой первое радиальное расстояние 231 может производиться первым соплом 211, ориентированным под первым углом 241 в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами в качестве измеренного от центральной линии 248, расположенной, чтобы соответствовать и/или быть параллельной центральной линии 249 камеры сгорания с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон 31, и первым боковым углом 251 между 10 градусами и 20 градусами в качестве измеренного в боковой плоскости 250, которая может быть перпендикулярной нормальной плоскости 238 и по существу параллельной или компланарной с центральной линией 248.
Второе радиальное расстояние 232 может производиться вторым соплом 212, ориентированным под вторым углом 242 в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла 241 в нормальной плоскости, и вторым боковым углом 252 между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла 251. Третье радиальное расстояние 233 может производиться третьим соплом 213, ориентированным под третьим углом 243 в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла 241 в нормальной плоскости, и третьим боковым углом 253 между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла 251. Четвертое радиальное расстояние 234 может производиться четвертым соплом 214, ориентированным под четвертым углом 244 в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла 241 в нормальной плоскости, и четвертым боковым углом 254 между 0 градусов и 10 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла 251. Пятое радиальное расстояние 235 может производиться пятым соплом 215, ориентированным под пятым углом 245 в нормальной плоскости между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла 241 в нормальной плоскости, и пятым боковым углом 255 между 10,1 градусами и 20,1 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла 251. Шестое радиальное расстояние 236 может производиться шестым соплом 216, ориентированным под шестым углом 246 в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого угла 241 в нормальной плоскости, и шестым боковым углом 256 между 26,2 градусами и 36,2 градусами в качестве измеренного способом, подобным измерению первого бокового угла 251.
В некоторых примерных вариантах осуществления первый угол 241 в нормальной плоскости может составлять приблизительно 0 градусов. Третий угол 243 в нормальной плоскости может составлять приблизительно 71,8 градусов. Четвертый угол 244 в нормальной плоскости может составлять приблизительно 180 градусов. Пятый угол 245 в нормальной плоскости может составлять приблизительно -71,8 градусов.
В некоторых примерных вариантах осуществления второй угол 242 в нормальной плоскости может составлять приблизительно 38,5, а шестой угол 246 в нормальной плоскости может составлять приблизительно -38,5 градусов. Однако в некоторых других примерных вариантах осуществления второй угол 242 в нормальной плоскости может составлять приблизительно 48,7 градусов, а шестой угол 246 в нормальной плоскости может составлять приблизительно -48,7 градусов.
Таблица A иллюстрирует примерные диапазоны угла в нормальной плоскости и углов в боковой плоскости. Таблица B иллюстрирует некоторые конкретные примерные углы в нормальной плоскости и углы в боковой плоскости. Таблица C иллюстрирует другие конкретные примерные углы в нормальной плоскости и углы в боковой плоскости. Могут использоваться другие диапазоны или конкретные углы.
Таблица А
Сопло
Угол в нормальной плоскости (24X)
Углы в боковой плоскости (25X)
211
от -5 до 5
от 10 до 20
212
от 33,5 до 53,7
от 26,2 до 36,2
213
от 66,8 до 76,8
от 10,1 до 20,1
214
от 175 до 185
от 0 до 10
215
от -66,8 до -76,8
от 10,1 до 20,1
216
от -33,5 до -53,7
от 26,2 до 36,2
Таблица В
Сопло
Угол в нормальной плоскости (24X)
Углы в боковой плоскости (25X)
211
0,0
15,0
212
38,5
31,2
213
71,8
15,1
214
180
5,0
215
-71,8
15,1
216
-38,5
31,2
Таблица C
Сопло
Угол в нормальной плоскости (24X)
Углы в боковой плоскости (25X)
211
0,0
15,0
212
48,7
31,2
213
71,8
15,1
214
180
5,0
215
-71,8
15,1
216
-48,7
31,2
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать топливную форсунку 50 для камеры 14 сгорания. Топливная форсунка 50 может включать в себя ось 70 форсунки. Топливная форсунка 50 также может включать в себя шесть сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 для распыления топлива из форсунки 50. Каждое сопло 211, 212, 213, 214, 215, 216 может быть ориентировано под соответствующими заданными углами 241, 242, 243, 244, 245, 246 в нормальной плоскости от центральной линии 248, расположенной, чтобы соответствовать центральной линии 249 камеры сгорания, с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон 31, и в качестве измеренных в пределах нормальной плоскости 238, которая может быть ориентирована перпендикулярно оси 70 форсунки. Шесть сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 могут включать в себя первое сопло 211, ориентированное под первым углом 241 в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами; второе сопло 212, ориентированное под вторым углом 242 в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами; третье сопло 213, ориентированное под третьим углом 243 в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами; четвертое сопло 214, ориентированное под четвертым углом 244 в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами; четвертое сопло 215, ориентированное под четвертым углом 245 в нормальной плоскости между -66,8 градусами и -76,8 градусами; и шестое сопло 216, ориентированное под шестым углом 246 в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусами.
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать топливную форсунку 50, в которой каждое из шести сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 также может быть ориентировано под соответствующими заданными боковыми углами 251, 252, 253, 254, 255, 256 в качестве измеренных в боковой плоскости 250, которая может быть перпендикулярной нормальной плоскости 238 и может быть по существу параллельной центральной линии 248. Шесть боковых углов 251, 252, 253, 254, 255, 256 могут быть ориентированы, как изложено ниже: первое сопло 211 может быть ориентировано под первым боковым углом 251 между 10 градусами и 20 градусами; второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым боковым углом 252 между 26,2 градусами и 36,2 градусами; третье сопло 213 может быть ориентировано под третьим боковым углом 253 между 10,1 градусами и 20,1 градусами; четвертое сопло 214 может быть ориентировано под четвертым боковым углом 254 между 0 градусов и 10 градусами; пятое сопло 215 может быть ориентировано под пятым боковым углом 255 между 10,1 градусами и 20,1 градусами; и шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым боковым углом 256 между 26,2 градусами и 36,2 градусами.
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать топливную форсунку 50 для камеры 14 сгорания, в которой: первое сопло 211 может быть ориентировано под первым углом в нормальной плоскости приблизительно в 0 градусов; третье сопло 213 может быть ориентировано под третьим углом 243 в нормальной плоскости приблизительно в 71,8 градусов; четвертое сопло 214 может быть ориентировано под четвертым углом 244 в нормальной плоскости приблизительно в 180 градусов; и пятое сопло 215 может быть ориентировано под пятым углом 245 в нормальной плоскости приблизительно в -71,8 градусов.
По некоторым примерам второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости приблизительно в 38,5 градусов; и шестое сопло 216 ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости приблизительно в -38,5 градусов. По другим примерам второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости приблизительно в 48,7 градусов; и шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости приблизительно в -48,7 градусов.
У некоторых примерных вариантов осуществления топливная форсунка 50 может быть установлена в камеру 14 сгорания под углом 72 установки приблизительно 25°, измеренным от горизонтальной плоскости 76 верхнего торца блока цилиндров (фиг. 1). Сопло 211, в таком случае, может быть направлено по существу к выемке 17 днища поршня у поршня 16, функционально установленного внутри камеры 14 сгорания. Четвертое сопло 214 может быть направлено по существу к свече 54 зажигания, функционально установленной в верхней части 55 камеры 14 сгорания.
В некоторых примерах второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 43,5 градусами, а шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -43,5 градусами. В других примерах второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости между 43,7 градусами и 53,7 градусами, а шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости между -43,7 градусами и -53,7 градусами.
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать систему 200 топливной форсунки. Система 200 может включать в себя цилиндр 12, имеющий стенку 13 цилиндра и ось 249 цилиндра. Система 200 также может включать в себя свечу 54 зажигания и поршень 16, расположенный внутри цилиндра 12. Поршень 16 может иметь выемку 17 днища поршня на его верхнем торце. Топливная форсунка 50 может иметь ось 70 форсунки и может быть расположена в стенке 13 цилиндра. Топливная форсунка 50 может включать в себя: шесть сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216, каждое ориентировано под соответствующими заданными углами 241, 242, 243, 244, 245, 246 в нормальной плоскости от центральной оси 249, с положительным направлением в направлении одного или более впускных окон 31 и в качестве измеренных в пределах плоскости 238, перпендикулярной оси 70 форсунки. Шесть форсунок 211, 212, 213, 214, 215, 216 могут включать в себя: первое сопло 211, ориентированное под первым углом 241 в нормальной плоскости между -5 градусами и +5 градусами; второе сопло 212, ориентированное под вторым углом 242 в нормальной плоскости между 33,5 градусами и 53,7 градусами; третье сопло 213, ориентированное под третьим углом 243 в нормальной плоскости между 66,8 градусами и 76,8 градусами; четвертое сопло 214, ориентированное под четвертым углом 244 в нормальной плоскости между 175 градусами и 185 градусами; четвертое сопло 215, ориентированное под четвертым углом 245 в нормальной плоскости между -66,8 градусами и -76,8 градусами; и шестое сопло 216, ориентированное под шестым углом 246 в нормальной плоскости между -33,5 градусами и -53,7 градусами.
По некоторым примерам системы 200 каждое из шести сопел 211, 212, 213, 214, 215, 216 также может быть ориентировано под соответствующими заданными боковыми углами 251, 252, 253, 254, 255, 256 в качестве измеренных относительно оси 70 форсунки. Первое сопло 211 может быть ориентировано под первым боковым углом 251 между 10 градусами и 20 градусами. Второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым боковым углом 252 между 26,2 градусами и 36,2 градусами. Третье сопло 213 может быть ориентировано под третьим боковым углом 253 между 10,1 градусами и 20,1 градусами. Четвертое сопло 214 может быть ориентировано под четвертым боковым углом 254 между 0 градусов и 10 градусами. Пятое сопло 215 может быть ориентировано под пятым боковым углом 255 между 10,1 градусами и 20,1 градусами. Шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым боковым углом 256 между 26,2 градусами и 36,2 градусами.
У некоторых примеров системы 200 первый боковой угол 251 может составлять приблизительно 15 градусов; второй боковой угол 252 может составлять приблизительно 31,2 градуса; третий боковой угол 253 может составлять приблизительно 15,1 градуса; четвертый боковой угол 254 может составлять приблизительно 5 градусов; пятый боковой угол 255 может составлять приблизительно 15,1 градуса; и шестой боковой угол 256 может составлять приблизительно 31,2 градусов. Ось 70 форсунки может быть ориентирована под приблизительно 25° от горизонтальной плоскости 76 верхнего торца блока цилиндров.
У некоторых примеров системы 200 первое сопло 211 может быть ориентировано под первым углом 241 в нормальной плоскости приблизительно в 0 градусов; второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости приблизительно в 38,5 градусов; третье сопло 213 может быть ориентировано под третьим углом 243 в нормальной плоскости приблизительно в 71,8 градусов; четвертое сопло 214 может быть ориентировано под четвертым углом 244 в нормальной плоскости приблизительно в 180 градусов; пятое сопло 215 может быть ориентировано под пятым углом 245 в нормальной плоскости приблизительно в -71,8 градусов; и шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости приблизительно в -38,5 градусов.
У некоторых примеров системы 200 первое сопло 211 может быть ориентировано под первым углом 241 в нормальной плоскости приблизительно в 0 градусов. Второе сопло 212 может быть ориентировано под вторым углом 242 в нормальной плоскости приблизительно в 48,7 градусов. Третье сопло 213 может быть ориентировано под третьим углом 243 в нормальной плоскости приблизительно в 71,8 градусов. Четвертое сопло 214 может быть ориентировано под четвертым углом 244 в нормальной плоскости приблизительно в 180 градусов. Пятое сопло 215 может быть ориентировано под пятым углом 245 в нормальной плоскости приблизительно в -71,8 градусов. Шестое сопло 216 может быть ориентировано под шестым углом 246 в нормальной плоскости приблизительно в -48,7 градусов.
Следует понимать, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящего описания, а также любые и все их эквиваленты.