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相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月14日提交的德国专利申请号 102015200455.4的优选权，其全部内容通过引用被并入此处，用于所 有目的。

技术领域

本说明书总体涉及用于将燃料喷射到内燃发动机中的方法和系 统。

背景技术

本主题涉及具有燃烧室、进气导管和进气门的发动机，所述进气 导管可与燃烧室相关联并且可用于向燃烧室供应进气空气，所述进气 门可被设计成在第一位置关于燃烧室关闭进气导管并且可经进一步配 置在第二位置敞开环形间隙。主题发动机可进一步包括与燃烧室相关 联的喷射器，用于将燃料喷射到具有所述发动机的机动车辆中。本主 题可进一步涉及为上述发动机系统提供的喷射方法。

已知包括布置在进气管道内的喷射装置的发动机，或更具体地为， 内燃发动机，Baeuerle等人在DE102008044244A1中示出了一种示例 方式。在其中，Baeuerle公开了包括至少一个燃烧室和至少一个空气进 气导管的内燃发动机，所述至少一个燃烧室可通过进气门封闭，所述 至少一个进气导管通向所述进气门。以上提到的现有技术进一步包括 燃料喷射装置，该燃料喷射装置包括与至少一个燃烧室相关联的第一 喷射阀和第二喷射阀，用于将燃料计量喷射到至少一个进气导管中。 为实现混合物的制备和燃料/空气混合物在所提供的燃烧室内的最终燃 烧，两个喷射阀被设计成使得第一喷射阀排放具有充分大圆锥角的广 泛使用的圆锥形喷雾式样，而所提供的第二喷射阀排放包括相对于第 一所提供的喷射阀的圆锥角更尖锐的圆锥角的圆锥形喷雾式样。

然而，发明人在此已经认识到使用此类系统的潜在问题。作为一 个示例，燃料喷射器可产生形状像实心圆锥的喷雾式样。在产生实心 圆锥形喷雾中，喷雾喷射器的有用性可未得到充分利用。具体地，当 燃料喷射器产生的细小的液体喷雾与除了燃烧室内的环形间隙的预定 目标(诸如活塞或进气门)以外的表面接触时，先前的细雾可收集并 且形成尺寸相对较大的液滴。当在燃烧室内混合空气和燃料时，可优 选地提供处于相对细小颗粒形式的液体燃料，使得可更容易地以更有 效的方式完全混合燃料和进气空气。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种用于将燃料喷射到发动机的 燃烧室中的方法得到解决，该方法包括：响应于打开与燃烧室相关联 的进气门，通过联接到进气导管的喷射器将燃料喷射到燃烧室中，其 中所喷射的燃料具有中空圆锥的几何结构。这样，中空圆锥形进气导 管可使得能够使用内燃发动机内的燃烧室的整个环形间隙来喷射燃 料。这可导致较大数量的燃料被引入到燃烧室中。

作为一个示例，本公开的实施例可包括具有燃烧室、进气导管、 进气门、喷射器和控制单元的内燃发动机，所述进气导管与燃烧室相 关联用于向燃烧室供应进气空气，所述进气门可被配置为在第一位置 中关于燃烧室关闭进气导管并且在第二位置中关于燃烧室敞开环形间 隙，所述喷射器与燃烧室相关联用于喷射燃料，所述控制单元用于控 制喷射器。

根据本主题，控制单元可被配置为检测进气门的第二位置并且可 以被进一步配置为当进气门处于第二位置时触发喷射器的喷射过程。 在第二位置中，喷射器可布置在进气导管内，并且可被配置为在喷射 过程期间将燃料喷洒到进气导管外并且通过燃烧室内的环形间隙。在 一个示例中，喷射器可包括中空圆锥形状，该中空圆锥形状可被配置 为以可包括中空圆锥的几何结构的构造排放燃料。这样，中空圆锥形 喷雾式样可使得能够更有效地使用所供应的燃料，并且可喷射燃料而 无需弄湿所提供的内燃发动机的进气导管和进气门内的其他表面。

应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式引入所选概念，其 将在具体实施例中被进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主 题的关键或基本特征，其保护范围由随附于具体实施方式的权利要求 唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的 任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出发动机的示意性描绘。

图2A示出在第一实施例中的根据本公开的内燃发动机。

图2B示出喷射装置的自底向上的视图。

图3示出根据第二实施例的内燃发动机。

图4示出根据第三实施例的内燃发动机。

图5示出根据第四实施例的内燃发动机。

图6示出图示说明根据本公开的内燃发动机的操作的流程图。

图7示出燃料喷射系统的方法或操作的示意性说明。

图2至图5大约按比例示出，但也可使用其他相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及用于将燃料喷射到内燃发动机的系统和方法。具体 地，本描述涉及控制喷射器，诸如图2至图5中所图示说明的中空圆 锥喷射器14。在这些图中，内燃发动机11在各种示例实施例中被提供。 所描绘的发动机11包括至少一个燃烧室15，并且该燃烧室可与至少一 个进气导管12、至少一个进气门13和至少一个喷射器14相关联。

所提供的图用来图示说明本公开的示例实施例，并且具体地，图示 说明用于将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室的系统和方法，内燃发动 机的燃烧室包括进气导管12，进气导管12可被配置为运送并且供应进 气空气17到发动机的燃烧室15中。进气导管12可通入燃烧室15中， 并且进气门13可被定位在进气导管12的进口区域处，然后，进气导 管12的进口区域可通到燃烧室15中。

在第一位置中，进气门13可关闭进气导管12。在该第一位置中， 来自进气导管12并且进入燃烧室15的流体流动可以是不可能的。在 第二位置中，进气门13可经由环形间隙16暴露进气导管12。以下关 于图2至图5进一步描述了进气门。在第二位置中，流体可能够流出 进气导管12并且流入燃烧室15。进一步地，在该位置中，可存在处于 环形间隙16形式的开口，环形间隙16在进气门13与发动机11的汽 缸盖19之间。所提供的环形间隙16可允许燃烧室15内的流体流动。

在一种用于将燃料喷射到内燃发动机的系统的一个示例实施例 中，该系统可包括燃烧室、进气导管、进气门，所述进气导管与燃烧 室相关联，所述进气导管可用于向燃烧室供应进气空气，所述进气门 可被配置为在第一位置中关于燃烧室关闭进气导管，并且还可被配置 为在第二位置中敞开内燃发动机内的环形间隙。该系统可进一步包括 喷射器和控制单元，所述喷射器与燃烧室相关联用于喷射燃料，所述 控制单元被配置为控制喷射器的操作。

根据本公开的一个示例，控制单元可被配置为检测进气门的第二 位置，并且可在进气门处于第二位置时进一步触发喷射器的喷射过程。 在该第二位置中，喷射器可布置在进气导管内并且可被配置为在喷射 过程期间将燃料喷洒出进气导管，通过环形间隙，并且进入燃烧室。 在该示例实施例中，所述喷射器可包括中空圆锥形状，所述中空圆锥 形状可被配置为以可包括类似于喷射器本身的中空圆锥几何结构的构 造排放燃料。

这样，根据以上描述的布置可以使更有效地使用供应燃料成为可 能。结合空气运动的潜在增加，在燃烧室内点燃混合物之前，可以有 更多的在其中燃料能够与进气空气混合的时间。此外，可以提供可不 会不必要地以不希望的方式弄湿进气导管、进气门、燃烧室或活塞的 其他表面的喷射。

现在转向图1，该图描绘了包括燃烧室30的内燃发动机系统10的 详细实施例。发动机系统10可接收来自控制系统的控制参数和经由输 入装置132来自车辆操作者130的输入，所述控制系统可进一步包括 控制器152、控制器154。在该示例中，输入装置132可包括加速器踏 板和踏板位置传感器134，所述踏板位置传感器134可用于生成成比例 的踏板位置信号PP。在此还可被称为发动机系统10的燃烧室30的汽 缸可包括活塞36定位在其中的燃烧室壁32。即，活塞36可以直接共 面接触设置在燃烧室壁32内。进一步地，活塞36可联接到曲轴40使 得所提供的活塞的往复运动可转化成曲轴40的旋转运动。曲轴40可 经由变速器系统进一步联接到乘客车辆的至少一个驱动轮。进一步地， 起动机马达可经由飞轮联接到曲轴40，以便实现发动机10的起动操作。

发动机系统10可包括汽缸30，所述汽缸30可被配置为经由一系 列进气通道42、43接收进气空气。所提供的进气空气通道43可与除 汽缸30以外的发动机系统10的其他汽缸连通。在一些实施例中，可 沿着发动机的进气通道提供可包括节流板61的节气门64，并且节气门 64可用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如， 所提供的节气门64可设置在进气空气通道42的下游和进气空气通道 43的上游。

排气通道48可接收来自除所图示说明的汽缸30以外的发动机系 统10内的其他汽缸的排气。所示排气传感器76在排放控制装置70的 上游联接到排气通道48。传感器76可在用于提供排气空燃比指示的各 种合适传感器之间进行选择，诸如例如线性氧传感器或UEGO(通用 或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_X、 HC或CO传感器。排放控制装置70可包括三元催化剂(TWC)、NO_X捕集器、各种其他排放控制装置，和/或它们的组合。

排气温度可通过位于排气通道48内的一个或更多个温度传感器 (未示出)进行测量。可替代地，排气温度可基于发动机操作工况(诸 如转速、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)进行推断。进一步地， 排气温度可通过排气传感器76中的一个或更多个进行计算。应该认识 到，排气温度可以替代地通过在此所提到的温度估计方法的任意组合 来估计。

发动机系统10的每个汽缸可包括一个或更多个进气门和一个或更 多个排气门。例如，汽缸30被图示说明为包括至少一个进气提升气门 52和至少一个排气提升气门54，它们可设置在汽缸30的上部区域内。 在一些实施例中，包括所描绘的汽缸30的发动机系统10的每个汽缸 30可包括至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门，它们可设 置在汽缸30的上部区域内。

进气门52可通过控制器152经由凸轮致动系统(未示出)借助于 凸轮激活进行控制。类似地，排气门54可通过控制器154经由凸轮致 动系统进行控制。所述凸轮致动系统可包括一个或更多个凸轮，并且 可利用可通过控制器152、控制器154进行操作的凸轮廓线变换(CPS)、 可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL) 系统中的一个或更多个，以改变气门操作。进气门52和排气门54的 操作可通过气门位置传感器(未示出)和/或凸轮轴位置传感器(未示 出)来确定。在可替代的示例实施例中，进气门和/或排气门可通过电 动气门致动进行控制。例如，汽缸30可以可替代地包括经由电动气门 致动控制的进气门和经由凸轮致动控制的排气门，所述凸轮致动包括 CPS和/或VCT系统。在又一些实施例中，进气门和排气门可通过共用 的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统，或它 们的任意组合进行控制。

汽缸30可包括压缩比，该压缩比可以为当活塞36处于下止点至 上止点时的体积的比。常规地，压缩比可落在9∶1与10∶1之间的范 围内。然而，在可使用不同燃料的一些示例实施例中，压缩比可被增 加。这可在例如当使用较高辛烷值燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料 时发生。如果使用直接喷射方法，则具体地由于发动机爆震的影响， 压缩比也可被增加。

在一些实施例中，发动机系统10的每个汽缸30可包括火花塞91， 该火花塞91可用于启动汽缸内的燃烧。可证明点火系统88为在选定 的工况下响应于火花提前信号SA经由火花塞91到燃烧室30的点火火 花。然而，在诸如发动机系统10可经由自动点火方法或通过燃料的喷 射启动燃烧的一些实施例中，火花塞91可被省略，这例如如同使用一 些柴油发动机的情况一样。

发动机系统10的一些示例实施例可被配置有一个或更多个喷射 器，用于向其中提供爆震控制流体。在一些实施例中，爆震控制流体 可以为燃料，其中喷射器还可被称为燃料喷射器。作为非限制性示例， 所示汽缸30包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被描绘成直接联 接到汽缸30，用于与经由电子驱动器68的信号DFPW的脉宽成比例 地在汽缸30中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器66可提供进 入燃烧汽缸30的所谓的燃料直接喷射(也被称为“DI”)。尽管图1 将喷射器66示为侧喷射器，但其也可位于活塞36的顶部，诸如靠近 火花塞91的位置。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料 的较低挥发性，所以此位置可改善燃料/空气混合并且因此可改善燃烧 效率。可替代地，喷射器可位于顶端并且靠近进气门以改善混合。燃 料可从高压燃料系统8输送到燃料喷射器66，该高压燃料系统8包括 一个或更多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。可替代地，燃料可在较低压 力下通过单级燃料泵来输送，在这种情况下，压缩冲程期间的直接燃 料喷射的正时可比如果使用高压燃料系统受到更多限制。进一步地， 尽管未示出，但燃料箱可包括提供信号到所提供的控制器52、控制器 54的压力换能器。应该认识到，在可替代的示例实施例中，喷射器66 可以为进气道喷射器，该进气道喷射器将燃料提供到汽缸30上游的进 气道。

燃料可在汽缸的单个循环期间由喷射器输送到汽缸。进一步地， 从喷射器输送的燃料的分布和/或燃料的相对量可根据发动机工况(诸 如充气空气温度)而变化，如本文以下所描述。更进一步地，对于单 次燃烧事件，每个循环可执行多次输送燃料的喷射。多次喷射可在压 缩冲程、进气冲程和/或它们的任意适当组合期间执行。

如上所述，图1可以仅示出多缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽 缸可类似地包括它自己的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷 射器、火花塞等。

燃料系统8的燃料箱可包含具有不同性质(诸如不同成分)的燃料 或爆震控制流体。这些差异可包括不同的醇含量、不同的水含量、不 同的辛烷值含量、不同的汽化热、不同的燃料共混物、不同的可燃度 极限，和/或它们的组合。在一个示例中，包含不同醇含量的爆震控制 流体可包括一种燃料为汽油，而另一种燃料为乙醇。包含燃料的其他 醇可以为醇和水等的混合物。

此外，储存在所提供的燃料系统8的(一个或多个)燃料箱中的燃 料或爆震控制流体的燃料特性可频繁变化。因此，在燃料箱加注的每 天的变化可导致频繁改变燃料成分，从而影响喷射器66输送的燃料成 分。

所提供的发动机系统10可进一步包括一个或更多个排气再循环通 道，用于将来自发动机排气装置的至少一部分排气转移到发动机进气 装置。图1示出低压EGR(LP-EGR)系统，但可替代的实施例可仅包 括高压EGR(HP-EGR)系统，或LP-EGR和HP-EGR系统两者的组 合。在一些工况下，EGR系统可用于调节燃烧室30内的空气和燃料混 合物的温度。因此，可期望测量或估计EGR质量流量。例如，可定位 一个或更多个传感器以提供压力、温度和空燃比、或循环通过EGR通 道的排气中的一个或更多个的指示。

如图1所示的控制器152、控制器154可包括微型计算机，该微型 计算机包括微处理器单元(CPU)102、输入和输出端口(I/O)104、 在该特定的示例中示为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程 序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储 器(KAM)110和数据总线。控制器152、控制器154可接收来自联接 到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括： 来自进气空气通道42内的空气质量流量传感器的所引入的空气质量流 量(MAF)的测量值；来自可联接到冷却套管114的温度传感器112 的发动机冷却液温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器 118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传 感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号 (MAP)。发动机转速信号RPM可基于信号PIP由控制器生成。来自 歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管内的真空 或压力的指示。还有，其他传感器可包括联接到燃料系统8的(一个 或多个)燃料箱的燃料液位传感器和燃料成分传感器。响应于接收自 各种传感器的信号，控制器可操作各种发动机致动器。示例致动器可 包括燃料喷射器66、节气门64等。存储介质只读存储器106可使用表 示由处理器102可执行的指令的计算机可读数据进行编程，用于执行 以下所述的方法以及可预期但未具体列出的其他变型。参照图6详细 说明了可执行的示例例程。

接下来，图2A示出具有至少一个燃烧室15的发动机系统11。燃 烧室15可与至少一个进气导管12、一个进气门13和一个喷射器14相 关联。进一步地，燃烧室可定位在汽缸盖下方，汽缸盖的壁可与燃烧 室的壁直接共面接触。所提供的进气导管12可被配置为将进气空气流 17运送到燃烧室15中，并且可完全穿过汽缸盖19，汽缸盖19可限定 燃烧室15的上部范围。进气导管12可包括弯曲的形状，其中导管的 最上面范围可长于下部范围，如图所示。

本实施例的进气导管还可被配置为经由通过控制单元22的进气门 13的致动通到燃烧室15中。控制单元22可联接到喷射器以及进气门 13，使得燃料18可以有效的方式供应。类似地，本示例实施例的进气 门可定位在所提供的进气导管12的进口区域内，并且最终进入燃烧室 15中。在重力和所提供的发动机系统11内的其他力的帮助下，燃料可 进一步向下流动并且流入燃烧室15。

应该认识到，燃烧室15可由如图1所图示说明的燃烧室壁32、如 图1所示的活塞36以及如图2A所描绘的汽缸盖19限定。图1的活塞 36可限定燃烧室的下部范围，并且因此，汽缸盖可限定燃烧室的最上 面范围，其中腔室的总体积可响应活塞在腔室内的运动而变化。

进一步地，进气门13和环形间隙16可存在于第一位置和第二位 置，其中环形间隙分别关闭或打开。在第一位置中，进气门13可与汽 缸盖19直接共面接触，而环形间隙16可完全关闭，使得通过环形间 隙16的来自所提供的进气导管12内的燃料流动可以是不可能的。在 第二位置中，进气门13可处于低于汽缸盖19的位置，从而形成环形 间隙16，燃料18可流动通过该环形间隙16。

在第一位置中，进气门13可被配置为通过关闭环形间隙16而关 闭进气导管12。在该第一位置中，因为环形间隙不再打开，所以源自 进气导管并且流入燃烧室15的流体流动可以是不可能的。在第二位置 中，进气门13可由控制器22致动，从而经由完全打开环形间隙16而 完全暴露进气导管12。在图2至图5中所示的进气门13处于第二位置。 在该第二位置中，流体可流出进气导管12并且最终进入燃烧室15。在 第二位置中，可存在处于环形间隙16形式的开口，环形间隙16可设 置在进气门13和发动机系统11的汽缸盖19之间。这样，通过所述环 形间隙16的流体流动可以是可能的。

喷射器14可被配置为排放燃料18。喷射器14可进一步布置在进 气导管12内，使得至少燃料18可在其中离开喷射器14的喷射器14 的区域突出到进气导管12中。喷射器可被定位并对准，使得喷射器14 排放的燃料18可通过环形间隙16喷洒并且进入燃烧室15。在一些实 施例中，可优选地提供通过环形间隙16的喷雾，使得喷雾可以不弄湿 进气导管12和进气门13。

这样，燃料18可流出进气导管12，通过环形间隙16并且进入燃 烧室而不触碰进气导管12或进气门13。喷射器可进一步包括中空圆锥 喷射器14。在根据本公开的示例实施例中，所提供的中空圆锥喷射器 14可以为被配置为以包括中空圆锥几何结构的构型排放燃料18的喷射 器。在燃料排放期间，进气门13可布置在由燃料喷射喷雾的中空圆锥 几何结构形成的中空孔隙内。具体地，燃料18可作为环形射流被排放， 当环形射流从喷射器14离开时，其可变宽并且可在燃烧室15内的环 形间隙16的位置处包括与环形间隙16相同或类似的直径。在图2至 图5中，以这样的方式示出了喷射器14和进气门13。

根据本公开，发动机系统11可包括控制单元22，用于控制喷射器 14。控制单元22可被配置为在进气门13打开时，例如，在如上限定 的第二位置中，通过喷射器14启动燃料18的排放，并且在进气门13 可关闭时通过喷射器14阻止燃料18的排放，进气门13关闭时对应第 一位置。控制单元22可包括例如发动机控制单元(ECU)或联接到气 门致动器的机构。

控制器22接收来自图1的各种传感器的信号，并且基于所接收的 信号和储存在控制器的存储器上的指令利用图1的各种致动器调整发 动机操作。

例如，调整进气门13可包括，调整控制器单元22的致动器以调 整进气门13，使得进气门可从第一位置移动到第二位置，或者从第二 位置移动到第一位置。作为另一个示例，控制单元22可被进一步配置 为调整喷射器14、喷射器20，调整喷射器14、喷射器20可包括调整 控制器单元22的致动器来调整喷射器14、喷射器20，使得喷射器14、 20将喷洒或停止进入进气导管12或通过环形间隙16并且进入燃烧室 15的喷洒的燃料18。

除喷射器14以外，发动机系统11可包括多孔喷射器20，多孔喷 射器20可同样地与燃烧室15相关联。图3至图5中图示说明了在此 所述的多孔喷射器20。因此，可想到多孔喷射器20的各种布置。特别 地，多孔喷射器20可被布置并对准，使得由多孔喷射器20排放的尽 可能大比例的燃料18也可通过环形间隙16喷洒并且进入燃烧室15。 特别地，多孔喷射器20可被配置为在发动机负荷超过预定义值时引入 附加燃料18。

图2B示出所提供的进气门13和环形间隙16的自底向上视图，其 中燃料18可通过环形间隙16在其通路上流入本公开的一个示例实施 例的燃烧室15中。在该图中图示说明了进气门13处于打开位置的第 二位置。如图所示，环形间隙16可存在于一种状态中，使得间隙采取 中空环的形状。在具有中空环的几何结构的情况下，当示例发动机系 统11的喷射器可包括中空圆锥几何结构时，可使用环形间隙的全部优 点。

在第二位置中，环形间隙16可大体上为圆形，该圆形的宽度被配 置为使得燃料18的大量流动可以以有效的方式供应给燃烧室15。即， 在本公开的发动机系统11的示例实施例的第二位置中，喷射器14提 供的可包括中空圆锥几何结构的中空圆锥形喷雾可自由流过环形间隙 16。

这样，当喷射器14喷洒供应的燃料18进入燃烧室15时，燃料喷 雾18可仅被引导至环形间隙16中，使得不必要地弄湿其他表面(诸 如活塞或进口壁等)不会发生。应该认识到，正如图2B所图示说明的， 所示进气门13处于打开位置，在此被称为第二位置，但在其中环形间 隙16大体上关闭的第一位置也可发生。

在第一位置中，进气门13可与活塞头19和所提供的进气导管12 的壁的下部范围齐平相靠并且与它们直接共面接触。在该第一位置中， 通过所供应的环形间隙16的燃料18的流动可以是不可能的。在第一 位置中，可被配置为致动喷射器14的所提供的控制单元22可提供喷 射器不提供燃料18流动的信号到喷射器14。这样，可基于控制器22 的检测电子地并且自动地控制进入燃烧室15的燃料18的流动是可能 的，控制器22的检测可用作进气门13是处于第一位置还是处于第二 位置的指示。在已经做出位置检测时，控制单元22可相应地致动喷射 器14。

现在转向图3，该图示出了示例实施例，其中多孔喷射器20可布 置在与喷射器14相同的进气导管12中。在此情况下，多孔喷射器20 可定位在喷射器14的上游。在该示例实施例中，所提供的多孔喷射器 20可存在，并且被配置为使得当进气门13可处于关闭的第一位置时， 燃料18可被供给到进气导管12并且维持在进气导管12内。

尽管图3具体地图示说明了其中进气门13打开并且环形间隙16 也打开的示例实施例的第二位置，但其中环形间隙16完全关闭的第一 位置也可发生。在进气门13和环形间隙16可处于关闭位置的情况下， 在可以例如在高发动机负荷下存在的发动机工况中，多孔喷射器20可 用于供应燃料到进气导管12。

在该实施例中，除了中空圆锥喷射器以外还可提供多孔喷射器20， 并且多孔喷射器20可进一步设置在进气导管12的最上面外壁内，并 且可联接到控制单元22。所提供的控制单元22还可联接到进气门13 和所提供的中空圆锥形喷射器14，使得对独立部件中的每个的控制可 被实现。这样，当可需要更多的燃料时，传感器22可致动进气门13 打开并且允许燃料18流过环形间隙16，可致动多孔喷射器20，或可 致动中空圆锥喷射器14，或它们的任意组合。这可允许燃料收集在进 气导管12内，使得当需要时，可在多孔喷射器20和中空圆锥喷射器 14提供通过环形间隙16并且进入燃烧室15的燃料流量之前，将更多 的燃料18立即供应给燃烧室15。

控制器22接收来自图1的各种传感器的信号，并且基于所接收的 信号和储存在控制器的存储器上的指令利用图1的各种致动器来调整 发动机操作。

例如，调整进气门13可包括调整控制器单元22的致动器来调整 进气门13，使得进气门13可从第一位置移动到第二位置，或从第二位 置移动到第一位置。作为另一个示例，控制单元22可被进一步配置为 调整喷射器14、喷射器20，调整喷射器14、喷射器20可包括调整控 制器单元22的致动器来调整喷射器14、喷射器20，使得喷射器14、 20将喷洒或停止进入进气导管12或通过环形间隙16并且进入燃烧室 15的喷洒的燃料18。

在图4中提供的进一步示例实施例中，发动机系统11可包括至少 两个进气导管12、21。多孔喷射器20可设置在所提供的第二进气导管 21的最上面壁内。多孔喷射器20可布置在第二进气导管21内，第二 进气导管21可同样被配置为将进气气流17以及所供应的燃料18供应 到燃烧室15中。所提供的多孔喷射器20可进一步联接到控制单元22， 使得控制单元可在需要时致动喷射器20。例如，当燃烧室15内需要更 多的燃料时，控制单元22可致动多孔喷射器20、中空圆锥喷射器14 或进气门13中的一个或更多个，使得燃料18可被供应到发动机系统 11的燃烧室15。

进一步地，作为一个非限制性示例，中空圆锥喷射器14可布置在 第一进气导管12内并且可设置在进气导管12的最上面壁内。中空圆 锥喷射器可联接到控制单元22，控制单元22还可联接到进气门13， 使得控制单元22可独立地致动喷射器14和/或进气门13。这样，响应 于进气门13的位置供应燃料18到进气导管12可以是可能的。具体地， 当进气门13处于第二位置(环形间隙16可充分打开的位置)时，燃 料18可从喷射器14自由流出并且通过环形间隙16进入燃烧室15。

图4中所提供的实施例的附加特征可以为，响应于发动机工况， 可独立地并且在不同时间致动所提供的喷射器14、喷射器20中的一个 或更多个。例如，当可需要更多的燃料时，第一进气导管12和第二进 气导管21的进气门13可均处于第一位置，这意为进气门关闭并且可 以不允许燃料流过环形间隙16，经由中空圆锥喷射器44和/或多孔喷 射器仍可供应燃料18，使得在进气门13返回第二位置，并且因此打开 环形间隙16之后，燃料可立即容易地流入燃烧室。以此方式，在进气 门13打开之后，较大量的燃料可被立即供应到燃烧室15。进一步地， 一旦处于第二位置，所提供的喷射器14、喷射器20可继续如上所述进 行操作，并且提供通过所提供的环形间隙16的燃料18流动。

控制单元22可联接到每个所提供的进气导管12、21的进气门13 和喷射器14、喷射器20两者。控制单元22可提供每个进气导管的各 个部件的致动，使得每个部件可被独立并且自动地控制和致动。这样， 可在多种发动机工况下，在有效的混合物中提供燃料18和空气17。

控制器22接收来自图1的各种传感器的信号，并且基于所接收的 信号和储存在控制器的存储器上的指令利用图1的各种致动器调整发 动机操作。

例如，调整进气门13可包括调整控制器单元22的致动器来调整 进气门13，使得进气门13可从第一位置移动到第二位置，或从第二位 置移动到第一位置。作为另一个示例，控制单元22可被进一步配置为 调整喷射器14、喷射器20，调整喷射器14、喷射器20可包括调整控 制器单元22的致动器来调整喷射器14、喷射器20，使得喷射器14、 20将喷洒或停止进入进气导管12或通过环形间隙16并且进入燃烧室 15的喷洒的燃料18。

进一步地，作为非限制示例，当第一进气导管12的进气门13处 于第一打开位置时，第二导管21的进气门13可处于第一关闭位置， 并且反之亦然。这可进一步使燃料18能够在多种发动机工况下流入燃 烧室。例如，当可需要更多燃料，并且第一进气导管12和进气门13 处于关闭的第一位置，而第二进气导管21的进气门13处于打开位置， 从而使环形间隙16敞开时，控制单元22可致动第一进气导管12的中 空圆锥喷射器14，以便提供燃料18到进气导管12，使得一旦返回到 第二打开的位置，所供应的燃料可以快速通过环形间隙16并且贯穿环 形间隙16处于打开的第二位置的整个持续时间，中空圆锥喷射器14 可继续通过所述环形间隙16供应燃料18，并且将燃料18供应到燃烧 室15中。

在该示例中，进气导管12、进气导管21以及它们各自的部件，诸 如进气门13、环形间隙16和喷射器14、喷射器20可定位在所提供的 燃烧室15上方和上游。这样，通过与发动机内的其他压力结合主要使 用重力，燃料18的流动可以更有效，从而将来自上方的进气导管12、 进气导管21的燃料/空气混合物向下移动到位于下方的燃烧室15中。

如图5所图示说明的附加示例实施例可包括中空圆锥喷射器和多 孔喷射器20，中空圆锥喷射器设置在进气导管12的最上面壁内，多孔 喷射器20可经布置用于在汽缸盖19内进行直接喷射。在该实施例中， 多孔喷射器20可按照将燃料18直接排放到燃烧室15的方式配置。

作为非限制性示例，所提供的中空圆锥喷射器14可以仅在进气门 13处于第二位置时才提供进入燃烧室的燃料18流。在第二位置中，环 形间隙16可充分打开，以便迅速且容易地允许燃料18流过间隙并且 进入下方的燃烧室15。由于喷射器14仅可在第二位置中供应进入燃烧 室的燃料18流，所以提供多孔喷射器20可以是有用的，该多孔喷射 器20可设置在汽缸盖19本身内。这样，燃料可以更容易地流入燃烧 室，即使进气门13处于环形间隙16可完全关闭的第一位置。在第一 位置中，进气门可抵靠汽缸盖19齐平安放并且可与所述汽缸盖19直 接共面接触。

在第二位置中，进气门13可定位在发动机系统11的汽缸盖19下 方，使得环形间隙16可以完全打开并且可有助于燃料18通过该间隙 流动并进入下方的燃烧室。在第二位置中，设置在汽缸该19内的所提 供的多孔喷射器可用于直接供应燃料18到燃烧室中，而无须取决于进 气门13的位置。这样，可以更连续的方式向在高负荷工况下进行操作 的发动机11供应燃料。

所提供的发动机系统11可被配置为响应于多种发动机工况并且基 于多种发动机工况执行喷射方法，该喷射方法从开始到结束进一步通 过图6以说明性配置中的流程图进行说明。

在根据本公开的喷射方法中，燃料18可在喷射过程中借助于喷射 器14来喷射。根据本公开，可仅在进气门13处于打开位置时执行喷 射过程。燃料18喷洒出进气导管12，通过环形间隙16，并且最终进 入燃烧室15。特别地，燃料18可以可包括与中空圆锥相同的几何结构 的构造进行喷射。

为了确定所提供的进气门13的位置，控制单元22内的传感器可 检测进气门13的当前位置。特别地，在位置检测步骤35，并且然后在 位置检查步骤中进行检查。如果位置检查示出进气门13的当前位置为 第二位置，这意为进气门13处于打开位置，然后可执行喷射过程。如 果位置检查指示进气门13的当前位置不处于第二位置，则可以不执行 喷射过程。然后，可在回路中执行位置确定，直到位置检查36的最终 结果返回明确指示。

本公开的喷射过程可具有持续时间，该持续时间可短于或等于所 提供的进气门13的打开持续时间，其结果是，喷射过程在进气门13 再次关闭之前完成。

除喷射过程以外，喷射方法可进一步包括附加喷射过程。在所提 供的喷射过程中，附加燃料18可通过所提供的多孔喷射器20被引入 到燃烧室中。附加喷射过程可在如图3所示的进气导管内执行。如图4 所示，作为替换，可执行到第二进气导管21中的附加喷射过程。如图 5所图示说明，执行直接到燃烧室15中的附加喷射过程34可以是进一 步可能的。附加喷射过程可进一步与喷射过程同时进行。附加喷射过 程早于喷射过程开始或晚于喷射过程结束也可以是可能的。

特别地，可根据当前的发动机负荷执行附加喷射过程。特别地， 当前发动机负荷可在负荷检测步骤中进行检测，并且然后可在负荷检 查过程中进行检查。例如，如果当前发动机负荷超过预定义值，则可 执行附加燃料过程。如果当前发动机负荷未超过预定义值，则可以不 执行附加喷射过程，并且在喷射过程中仅借助于喷射器14引入燃料18 可。

现在转向图6，具体地，该图示出了图示说明本文所提供并且描述 的实施例的示例操作的流程图。可基于储存在控制器的存储器上的指 令并且与接收自发动机系统的传感器(诸如参照图1所述的传感器) 的信号结合，通过控制器22实施用于执行上述方法的指令和在此包括 的方法的其余部分。根据以下描述的方法，控制器22可利用发动机系 统的发动机致动器来调整发动机操作。

具体地，在用于将燃料喷射到发动机系统的燃烧室的第一示例方 法中，一旦已经起动发动机，包括如上简要描述的多个传感器和控制 器的系统可主动监测发动机工况，例如诸如发动机负荷和进气门温度。 一旦系统已经识别发动机工况，该方法可进一步包括基于所识别的发 动机工况估计目标燃料量。由此，如果负荷不大于预定阈值，这系统 将继续检查进气门是否关闭。如果进气门关闭(进气门处于第一位置)， 则系统将经由传感器系统警告控制器22，以指示可经由中空圆锥喷射 器向燃烧室15供应燃料。

然而，如果发动机负荷例如大于预定阈值，该方法内的多个步骤 可被改变。具体地，如果发动机负荷大于预定阈值，并且进气门打开 的持续时间并未增加，则当进气门打开或当进气门关闭时，可供应燃 料。如果系统确定当进气门打开和当进气门关闭两者时，均可优选地 供应燃料，则在初始进气门关闭之后，附加直接喷射器可用于供应燃 料到燃烧室中。

然而，如果系统确定发动机可以仅在进气门打开时才需要燃料， 则仅当进气门处于第二位置时，才可经由控制器22致动附加的进气道 喷射喷射器和/或直接喷射喷射器来供应燃料，这意为气门打开并且燃 料可自由流过环形间隙16。

进一步地，当基于控制器22的指示和图1的发动机系统的各种传 感器增加进气门持续时间可以是可能的或优选的时，则系统然后可确 定单个喷射器是否能够喷射所需的燃料量。在单个喷射器可不能够针 对所需的发动机负荷提供必需的燃料量的情况下，可经由控制器单元 22致动附加进气道喷射喷射器和/或直接喷射喷射器。

在系统确定单个喷射器有可能向燃烧室供应所需燃料量的情况 下，可进一步有必要改变进气门处于第二位置中的持续时间，这意为 可有必要保持环形间隙16打开达较长的时间段。在此情况下，燃料喷 射持续时间可被调整，并且燃料仅可通过例如中空圆锥喷射器被供应。

在改变持续时间中，喷射器可操作并且允许其他喷射器独立操作， 有可能以更有效的方式提供燃料流到燃烧室中。响应于多种发动机工 况，有可能进一步供应可变的燃料流到燃烧室中。

现在转向图7，该图示意性地图示说明了以上参照图6所述的方法。 该图示出具有相对于时间的高发动机负荷状况和低发动机负荷状况的 示例发动机。

在第一工况中，在第一时间间隔T₁处，发动机可以“正常”工况 操作，其中发动机负荷在低发动机负荷与高发动机负荷之间。在该标 正常工况下，气门可正常打开和关闭，如峰值711所图示说明。气门 状态(意为气门是处于打开位置还是关闭位置)可关于时间可变，即， 根据发动机工况，气门可打开或关闭达较长或较短的持续时间。

如图7所图示说明，在T₁与T₂之间的时间间隔处，第一喷射器(中 空圆锥喷射器)可在正常工况中关闭，意为已经保存在燃烧室内的燃 料可充分足够以提供给发动机的当期操作负荷。在T₂之后的时间，发 动机可仍然在正常发动机负荷下操作，但燃烧室可需要更多的燃料来 继续操作。在这种情况下，气门可再次打开并且返回如峰值712所指 示的第二位置，并且第一喷射器可打开以供应附加燃料到燃烧室中， 如方框721所示。应该认识到，本公开的喷射器可仅操作为打开或关 闭，意为所述喷射器将响应于控制单元22接收的指示供应燃料流或将 不供应燃料流。

在发动机系统可以在高发动机负荷状况(诸如时间间隔T₃的发动机 负荷状况)下操作的示例中，气门可响应于来自控制单元的信号开始打 开，并且当气门正在打开时，可经由控制单元22致动第二喷射器(例如 进气道喷射器)，使得喷射器可供应燃料到燃烧室中同时处于打开位置， 如方框731所指示。如由气门状态曲线图所图示说明的，气门可从峰值 713所指示的第一打开位置移动到在时间间隔T₅处的关闭的第一位置。 然而，当气门正在从第一位置移动到第二位置时，第二喷射器(例如进 气道喷射器)仍可主动供应燃料到进气导管。这样，发动机系统可应用 更多的燃料，并且在气门移动回到如峰值714所指示的打开位置时，第 二进气道喷射器可提供流动，直到气门再次处于第二位置，其中第一中 空圆锥喷射器可然后经由控制单元致动以打开并且供应燃料。

当满足高发动机负荷需求时，在一些情况下，发动机负荷可降低 到较低发动机负荷或者甚至正常发动机负荷，如图7的发动机负荷曲 线图的虚线所图示说明。在此情况下，所提供的第二喷射器(例如进 气道喷射器)可提供燃料直到再次获得较高发动机负荷，如发动机负 荷曲线图的拐点702所示。在该拐点702处，气门可充分打开，但可 仍然执行打开过程。即，在以上所限定的第二位置中，气门可被大部 分打开但未完全打开。然而，当气门可被最后打开并且处于第二位置 中时，第一喷射器(中空圆锥喷射器)可然后被致动，使得燃料流被 供应给发动机系统。

在进一步的示例实施例中，可提供以上参照图5所述的直接喷射 喷射器。在此情况下，直接喷射喷射器可用于进一步适应例如高发动 机负荷。具体地，当发动机负荷可增加到被认为“高”的水平时，可 使用以上关于第一中空圆锥喷射器和第二多孔喷射器所述的动作，并 且可将其与图5所图示说明的直接喷射器进一步结合。具体地，当发 动机状况可以为高，但可高于可经由第一喷射器和第二喷射器所考虑 的状况时，在气门处于第一位置并且通过环形间隙的流动可以是不可 能时，第三喷射器可用于供应燃料到燃烧室。

例如，如上所述，当发动机负荷为高时，气门可打开，如713所 指示，并且响应于来自控制单元的信号，在气门已经关闭并且启动由 峰值714所指示的第二打开序列之后，第二喷射器可被致动以打开并 提供燃料流。一旦气门开始第二打开序列，可然后经由控制单元致动 第二喷射器以打开并且供应附加燃料到燃烧室中。然而，如果发动机 负荷高于仅可通过第一喷射器和第二喷射器调制的阈值，则可另外致 动第三直接喷射器。

具体地，在两个喷射器在时间间隔T₆结束时不可以提供足够的燃 料到燃烧室的情况下，当气门在时间间隔T₇完全关闭并且处于第一位 置时，可在时间间隔T₇处致动第三直接喷射器，使得喷射器打开，如 方框733所示。当峰值714所指的第二气门操作导致气门的关闭时， 其中气门处于第一位置，则可然后经由控制单元致动第三直接喷射器。

附加的直接喷射器的特征可允许较高的操作负荷，例如，主动监 测系统并且基于喷射器从控制单元接收的信号相应地致动(一个或多 个)喷射器。这可进一步允许效率在多个各种并且不同的发动机工况 下增加。

图1至图5示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在 一个示例中，如果被示出彼此直接接触，或直接联接，则此类元件可 分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示 出互相邻近或相邻的元件可分别彼此邻近或相邻。作为示例，彼此共 面接触放置的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个 示例中，彼此间隔定位的、在其中间仅具有空间而无其他部件的元件 也可被如此称呼。

提供中空圆锥形喷射器的示例技术效果在于，现在有可能利用燃 烧室的整个环形间隙用于燃料的喷射。因此，借助于所公开的喷射方 法，较大的燃料量可然后被引入到燃烧室中。

作为一个示例实施例，一种用于将燃料喷射到发动机的燃烧室中 的方法可包括，响应于打开与燃烧室相关联的进气门，通过联接到进 气导管的喷射器将燃料喷射到燃烧室中，其中所喷射的燃料可具有中 空圆锥的几何结构。在该方法的第一示例中，环形间隙可在打开的进 气门与进气导管的出口之间形成，进气导管可联接到燃烧室。该方法 的第二示例可任选地包括第一示例，并且可进一步包括，使喷射的燃 料通过环形间隙进入燃烧室而不弄湿进气门和进气导管。该方法的第 三示例可任选地包括第一示例和第二示例中的一个或更多个，并且可 进一步包括，基于发动机的工况的变化，可以向燃烧室喷射附加燃料。 该方法的第四示例可任选地包括第一示例到第三示例中的一个或更多 个，并且可进一步包括一种系统，其中可以通过增加喷射持续时间使 用喷射器喷射附加燃料。第五示例可任选地包括第一示例到第四示例 中的一个或更多个，并且可进一步包括，其中当发动机负荷大于预定 阈值时，使用与燃烧室相关联的附加喷射器喷射附加燃料。第六示例 可任选地包括第一示例到第五示例中的一个或更多个，并且可进一步 包括，其中可响应于发动机负荷的增加和进气门的状态选择附加喷射 器。另外地，第七示例可任选地包括第一示例到第六示例中的一个或 更多个，并且可进一步包括，其中附加喷射器可以为在第一喷射器上 游联接到进气导管的喷射器。在第八示例中，该方法可任选地包括第 一示例到第七示例中的一个或更多个，并且可进一步包括，其中附加 喷射器可以为联接到与燃烧室相关联的第二进气导管的喷射器。在以 上示例实施例中的任何一个中，该系统可进一步包括，其中附加喷射 器可以为联接到燃烧室的喷射器。

一种当前公开的发动机系统可包括燃烧室、与该燃烧室相关联的 进气导管、进气门、在进气门上游联接到进气导管的中空圆锥喷射器， 以及控制器，所述控制器被配置有储存在非暂时性存储器上的计算机 可读指令，用于：致动进气门，监测发动机负荷，经由中空圆锥喷射 器喷射第一燃料量，以及响应于目标燃料量大于阈值，喷射第二燃料 量。

根据本公开的一种发动机系统的另一个示例实施例可包括燃烧 室、与该燃烧室相关联的进气导管、进气门、在进气门上游联接到进 气导管的第一喷射器、第二喷射器以及控制器，其中从第一喷射器排 放的燃料可包括中空圆锥几何结构，控制器被配置有储存在非暂时性 存储器上的计算机可读指令，用于监测发动机负荷，响应于发动机负 荷的变化确定每个喷射器待喷射的燃料量，以及基于发动机系统内的 所确定的燃料量使用第一喷射器和第二喷射器喷射燃料。

在另一种表示中，通过响应于发动机负荷(包括发动机负荷的增加 大于阈值)来调整燃料喷射和气门正时，同一汽缸中的第一中空圆锥 进气道喷射器和第二直接喷射器的控制可利用增压中冷。例如，响应 于增加并且当仅来自中空圆锥喷射的增压中冷不足以减轻爆震时，中 空圆锥喷射可被增加到最大量而不是其中喷射在关闭进气门时或之前 结束的量。直接喷射量可被增加，并且可在(一个或多个)进气门关 闭之后的压缩冲程期间，或持续到(一个或多个)进气门关闭之后的 压缩冲程。然而，如果状况使得仅使用进气道中空圆锥喷射器充分的 增压中冷就已经可用，即使在发动机负荷增加的情况下，则进气道喷 射器的开始可早于进气门的打开而无需调整直接喷射量。

注意，在此包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车 辆系统配置一起使用。在此公开的控制方法和例程可作为可执行指令 储存在非暂时性存储器中，并且可与各种传感器、致动器和其他发动 机硬件组合由包括控制器的控制系统执行。在此所描述的特定例程可 表示任意数目的处理策略中的一种或更多种，诸如事件驱动、中断驱 动、多任务、多线程等。由此，所说明的各种动作、操作和/或功能可 按图示说明的顺序执行、并行执行，或在一些情况下省略。同样，处 理的顺序不是实现在此所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而 是为易于图示说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可重复执行 所图示说明的动作、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步地，所 述动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计 算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中可与电子控制器 组合通过执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行所述活 动。

应该认识到，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和例程 实际上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。 例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动 机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置，以及其他特 征、功能、和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和 子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。 此类权利要求应理解成包括一个或更多个此类元件的结合，既不要求 也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或 性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在本申请 或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原 始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开 的主题内。