Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания

Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится к многоцилиндровому двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя множество цилиндров, в частности к многоцилиндровому двигателю, у которого впускное окно с горловиной, имеющей суженный участок, что вызывает вихревой поток в камере сгорания, предусмотрено в каждом цилиндре.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Известно так называемое направляемое воздухом сгорание с послойным распределением заряда топлива. При таком типе сгорания в двигателе внутреннего сгорания создается вихревой поток, при этом топливо впрыскивается инжектором впрыска топлива в цилиндр против вихревого потока, чтобы управлять режимом впрыска топлива в камеру сгорания, а вблизи свечи зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. При направляемом воздухом сгорании с послойным распределением заряда топлива, упомянутые вихревой поток и впрыск топлива сбалансированы друг с другом так, чтобы обеспечить соответствующее расслоение заряда топлива и добиться наилучших характеристик воспламенения и высокого качества сгорания. Однако если вихревой поток и впрыск топлива не сбалансированы друг с другом, добиться благоприятных характеристик воспламенения и высокого качества сгорания не получится. Это происходит тогда, когда напорное усилие струи топлива относительно слабее вихревого потока и смесь не доходит в достаточном объеме до свечи зажигания с определенным моментом зажигания. И наоборот, если напорное усилие струи топлива относительно сильнее вихревого потока, смесь обтекает свечу зажигания. Кроме того, в обычном многоцилиндровом двигателе, как и в двигателе внутреннего сгорания автомобиля, степень нарушения баланса между вихревым потоком и впрыском топлива, вероятно, будет различаться между цилиндрами, что приводит к изменениям в процесс сгорания у разных цилиндров.

[0003] Одной из причин, почему нарушение баланса между вихревым потоком и впрыском топлива изменяется между цилиндрами, является расхождение в форме впускного окна каждого цилиндра. Головку блока цилиндров, в которой формируют впускные окна, обычно изготавливают литьем. Впускные окна и камеры сгорания, в которые выходят упомянутые впускные окна, формируются различными формовочными стержнями. Формовочные стержни для каждого комплекта из впускного окна и камеры сгорания объединяют друг с другом, помещают в литейную форму и фиксируют стержневыми знаками. При этом бывает трудно полностью зафиксировать формовочные стержни во время заливки и может возникнуть легкое смещение или перекос между формовочным стержнем впускного окна и формовочным стержнем камеры сгорания. Когда впускное окно представляет собой окно с образованием завихрения, которое имеет такую форму, которая вызывает вихревой поток, легкое смещение существенно влияет на силу вихревого потока, возникающего в камере сгорания. Поскольку впускные окна соответствующих цилиндров образованы различными формовочными стержнями, степень смещения впускного окна по отношению к соответствующей камере сгорания отличается у одного цилиндра от другого. Поэтому сила вихревого потока изменяется между цилиндрами, и, соответственно, степень нарушения баланса между вихревым потоком и струей топлива отличается или варьируется между цилиндрами.

[0004] Техника коррекции дисбаланса между вихревым потоком и впрыском топлива для каждого цилиндра раскрыта в публикации японской патентной заявки No. 2002-276421 (JP 2002-276421 А). Согласно этой технологии, давление топлива, впрыскиваемого через инжектор впрыска топлива в цилиндр, принудительно меняется во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива и выясняются возникающие отклонения при воспламенении. Затем для каждого цилиндра корректируется момент зажигания с тем, чтобы понизить степень отклонения при воспламенении. В цилиндре, в котором напорное усилие струи топлива относительно слабее силы вихревого потока, момент впрыска топлива выполняют с опережением так, чтобы смесь могла достичь зоны вблизи свечи зажигания раньше с тем, чтобы воспламенение зажигания произошло вовремя. И наоборот, в цилиндре, в котором напорное усилие струи топлива относительно больше силы вихревого потока, момент впрыска топлива устанавливают с задержкой, чтобы смесь попадала в зону вблизи свечи зажигания с задержкой момента зажигания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Тем не менее, в соответствии с техникой, описанной в JP 2002-276421 А, момент впрыска топлива невозможно скорректировать для каждого цилиндра до тех пор, пока отклонения при сгорании будут возникать во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива, и не будет установлено, что рассматриваемый цилиндр является тем цилиндром, в котором напорное усилие струи топлива относительно больше силы вихревого потока, или же цилиндром, в котором напорное усилие струи топлива относительно меньше силы вихревого потока. А именно, необходимо проверить баланс между силой вихревого потока и напорным усилием струи топлива в каждом цилиндре с тем, чтобы выполнить расчетную коррекцию, при этом проверка баланса в каждом цилиндре занимает определенный период рабочего времени после того, как двигатель сошел с конвейера. Кроме того, в случае с двигателем, при котором режим сгорания с послойным распределением заряда топлива выполняется только временно (например, двигатель, в котором режим сгорания с послойным распределением заряда топлива выполняется только во время запуска, с целью разогрева катализатора), режим сгорания с послойным распределением заряда топлива не может продолжаться в течение достаточно длительного периода времени, чтобы проверить баланс, как описано выше. Поэтому техника, описанная в JP 2002-276421 А, допускает появление отклонений при воспламенении у разных цилиндров из-за нарушения баланса между вихревым потоком и напором струи топлива, по меньшей мере, на некоторое время, после того как двигатель сошел с конвейера.

[0006] В настоящем изобретении предлагается многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, в котором подавляются или уменьшаются отклонения при воспламенении у разных цилиндров, вызванные расхождением в форме впускных окон, после того, как двигатель сошел с конвейера.

[0007] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, содержит множество впускных окон, множество инжекторов впрыска топлива в цилиндр и электронный блок управления. Каждое из впускных окон соединено с каждым из цилиндров многоцилиндрового двигателя и выполнено с горловиной, имеющей суженный участок, чтобы в камере сгорания каждого из цилиндров многоцилиндрового двигателя возникал вихревой поток. Удаление суженного участка от нижней поверхности головки блока цилиндров многоцилиндрового двигателя отличается между цилиндрами многоцилиндрового двигателя. В каждом из цилиндров многоцилиндрового двигателя выполнен инжектор впрыска топлива в цилиндр. Инжектор впрыска топлива в цилиндр выполнен с возможностью впрыска топлива против вихревого потока в камере сгорания таким образом, чтобы при использовании впрыска топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр выполнялся режим сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя, отдельно для каждого из цилиндров, так, что имеется общая закономерность между распределением между цилиндрами разницы значения управляющего параметра для каждого из цилиндров от значения управляющего параметра для эталонного цилиндра, и распределением между цилиндрами разницы удаления суженного участка у каждого из цилиндров от удаления суженного участка у эталонного цилиндра. Управляющий параметр представляет собой параметр, который определяет соотношение воздух-топливо в воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива в многоцилиндровом двигателе.

[0008] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, имеется общая закономерность между распределением (первым распределением) между цилиндрами разницы значения управляющего параметра для каждого цилиндра от значения управляющего параметра для эталонного цилиндра, и распределением (вторым распределением) между цилиндрами разницы удаления суженного участка в каждом цилиндре от удаления суженного участка в эталонном цилиндре. Второе распределение соответствует распределению между цилиндрами силы вихревого потока. Соответственно, если параметр управления изначально установлен для каждого цилиндра так, что существует общая закономерность между первым распределением и вторым распределением, условие воспламенения может быть равномерным или одинаковым между цилиндрами независимо от изменений силы вихревого потока между цилиндрами. Эталонный цилиндр специально не определяют, однако любой из вышеуказанного множества цилиндров может быть выбран в качестве эталонного цилиндра.

[0009] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, управляющим параметром может быть момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров момент зажигания у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, задается с опережением большим, чем момент зажигания у другого цилиндра, имеющего суженный участком с большим удалением. Согласно такой настройке, момент зажигания с задержкой устанавливают для цилиндра, в котором вихревой поток является сильным, а момент зажигания с опережением устанавливают для цилиндра, в котором вихревой поток является слабым, поэтому соотношение воздух-топливо в смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.

[0010] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, может дополнительно включать в себя инжектор распределенного впрыска, расположенный во впускном окне каждого из цилиндров. Инжектор распределенного впрыска может быть выполнен с возможностью впрыска топлива во впускное окно. Управляющий параметр может представлять собой долю объема впрыскиваемого топлива, обеспечиваемого инжектором распределенного впрыска во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров упомянутая доля у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливается на значение большее, чем упомянутая доля у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. В случае, когда общий объем впрыскиваемого топлива одинаковый, тогда как содержание упомянутая доля распределенного впрыска больше, объем топлива, впрыскиваемого через инжектор впрыска топлива в цилиндр, уменьшается и напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр снижается. Таким образом, согласно данной настройке, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть увеличено в цилиндре, в котором вихревой поток сильный, а в цилиндре, в котором вихревой поток слабый, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть уменьшено, при этом соотношение воздух-топливо в топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.

[0011] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, управляющим параметром может быть давление впрыска топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров, давление впрыска топлива у одного из двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливают на значение меньшее, чем давление впрыска топлива у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. Согласно данной настройке, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может быть увеличено в цилиндре, в котором вихревой поток сильный, а в цилиндре, в котором вихревой поток слабый, напорное усилие струи топлива через инжектор впрыска топлива в цилиндр может уменьшиться, при этом соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.

[0012] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно первому объекту изобретения, может дополнительно включать в себя клапан регулировки завихрения, расположенный во впускном окне каждого из цилиндров. Клапан регулировки завихрения может быть выполнен с возможностью изменения силы вихревого потока в камере сгорания так, что вихревой поток становится сильнее по мере повышения угла подъема клапана регулировки завихрения. Управляющим параметром может быть угол подъема клапана регулировки завихрения во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью изначальной установки значения управляющего параметра многоцилиндрового двигателя отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров угол подъема у одного из цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, устанавливают на значение большее, чем угол подъема у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением. Согласно данной настройке, изменения силы вихревого потока между цилиндрами могут быть подавлены или уменьшены, при этом соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания может быть сделано однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами.

[0013] Многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, согласно второму объекту изобретения, включает в себя множество впускных окон и электронный блок управления. Каждое из впускных окон соединено с каждым из цилиндров многоцилиндрового двигателя и выполнено с горловиной, имеющей суженный участок, чтобы в камере сгорания каждого из цилиндров многоцилиндрового двигателя возникал вихревой поток. Удаление суженного участка от нижней поверхности головки блока цилиндров в многоцилиндровом двигателе отличается между цилиндрами многоцилиндрового двигателя. Электронный блок управления выполнен с возможностью изначальной установки значения момента зажигания во время режима гомогенного сгорания в многоцилиндровом двигателе отдельно для каждого из цилиндров так, что при сравнении двух конкретных цилиндров момент зажигания у одного из упомянутых двух цилиндров, имеющего суженный участок с меньшим удалением, во время режима гомогенного сгорания устанавливается с опережением большим, чем момент зажигания у другого цилиндра, имеющего суженный участок с большим удалением, во время режима гомогенного сгорания. В цилиндре, в котором вихревой поток сильный, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте установлен с задержкой, поскольку скорость сгорания высокая. В цилиндре, в котором вихревой поток слабый, угол поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте выполнен с опережением, поскольку скорость сгорания низкая. Таким образом, согласно данной настройке, момент зажигания может быть сделан близким к углу поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте, причем не имеет значения, насколько вихревой поток, возникающий в цилиндре, сильный или слабый, так что изменения в процессе сгорании маловероятны и вряд ли возникнут между цилиндрами.

[0014] В многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания, согласно первому объекту и второму объекту изобретения, условие сгорания может быть сделано равномерным между цилиндрами независимо от изменения силы вихревого потока между цилиндрами. Поэтому изменения в процессе сгорания между цилиндрами из-за изменения силы вихревого потока между цилиндрами, вызванные расхождением в форме впускных окон, подавлялись или уменьшались с момента, когда многоцилиндровый двигатель сходил с конвейера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Особенности, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

На фиг. 1 представлен вид, схематический показывающий конфигурацию многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;

На фиг. 2 представлен график, показывающий изменения в концентрации топлива вблизи свечи зажигания по времени с момента впрыска топлива в цилиндр во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива;

На фиг. 3 представлен график, показывающий зависимость между степенью завихрения и соотношением воздух-топливо воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания во время режима сгорания с послойным распределением заряда топлива;

На фиг. 4 представлен вид для пояснения причины, по которой степень завихрения меняется в зависимости от высоты суженного участка горловины впускного окна;

На фиг. 5 представлен график, показывающий зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна, степенью завихрения и коэффициентом пропускной способности;

На фиг. 6 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и моментом зажигания, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;

На фиг. 7 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным для каждого цилиндра значением момента зажигания, записанным в ПЗУ, по первому варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна каждого цилиндра;

На фиг. 8 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением поправочного коэффициента доли впрыска топлива в каждый цилиндр, записанным в ПЗУ, по второму варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;

На фиг. 9 представлена блок-схема последовательности операций при управлении впрыском топлива, выполняемом по второму варианту осуществления;

На фиг. 10 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и давлением впрыска топлива в цилиндр, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;

На фиг. 11 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением давления впрыска топлива в каждый цилиндр, записанным в ПЗУ, по третьему варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;

На фиг. 12 представлен вид, схематически показывающий конфигурацию многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения;

На фиг. 13 представлены графики, показывающие зависимость между высотой суженного участка горловины впускного окна и углом подъема клапана регулировки завихрения, чтобы сделать соотношение воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания однородным или, по существу, одинаковым между цилиндрами;

На фиг. 14 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным значением поправочного коэффициента угла подъема TCV для каждого цилиндра, записанным в ПЗУ, по четвертому варианту осуществления, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра;

На фиг. 15 представлен график, показывающий зависимость между степенью завихрения, скоростью сгорания и углом поворота коленчатого вала при оптимальном среднем крутящем моменте во время режима гомогенного сгорания; а также

На фиг. 16 представлен график, показывающий пример зависимости между установленным исходным значением момента зажигания для каждого цилиндра, записанным в ПЗУ, по пятому варианту осуществления изобретения, и высотой суженного участка горловины впускного окна у каждого цилиндра.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0016] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Когда в вариантах осуществления, указанных ниже, приводится цифра, например, количество штук, численное количество, количество или диапазон, то следует понимать, что изобретение не ограничивается упомянутым числом, если прямо не указано иное, или число указано явным образом по существу. Также, конструкции, описанные в вариантах осуществления изобретения, указанных ниже, не обязательно необходимы для данного изобретения, если не будет особо указано иное, или если конструкция не задана явным образом по существу.

[0017] На фиг. 1 схематически показана конфигурация многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания (который будет называться просто «двигатель») согласно первому варианту осуществления изобретения. На фиг. 1 изображены элементы или компоненты, которые составляют двигатель и при этом спроецированы на одной плоскости, перпендикулярной коленчатому валу (следует отметить, что фиг. 1 не является видом в поперечном разрезе, на котором изображено конкретное поперечное сечение двигателя). Хотя на фиг. 1 изображен только один цилиндр 4, двигатель включает в себя два или более цилиндров 4. Двигатель имеет блок цилиндров 3, в котором размещены цилиндры 4 и головка блока цилиндров 2, установленная на блоке цилиндров 3 через прокладку (не показана). В каждом из цилиндров 4 размещен поршень 8, при этом поршень 8 может осуществлять возвратно-поступательное движение в аксиальном (вертикальном) направлении. Камера сгорания 6 с выпуклой крышей в качестве верхней полости цилиндра 4 выполнена на соприкасающейся поверхности 30, которая соприкасается с блоком цилиндров 3 и соответствует нижней поверхности головки блока цилиндров 2.

[0018] В головке блока цилиндров 2 выполнены впускное окно 10 и выпускное окно 16, которые сообщаются с камерой сгорания 6. Впускной клапан 18 расположен в отверстии впускного окна 10, которое сообщается с камерой сгорания 6, а выпускной клапан 20 расположен в отверстии выпускного окна 16, которое сообщается с камерой сгорания 6. Хотя это не показано на чертежах, впускное окно 10 разветвляется на два канала в точке между входом, образованным в боковой поверхности головки блока цилиндров 2, и окном, которое сообщается с камерой сгорания 6. Инжектор 24 распределенного впрыска, который впрыскивает топливо во впускное окно 10, расположен на участке впускного окна 10 выше по потоку от точки разветвления. Инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, который впрыскивает топливо в камеру сгорания 6, расположен между двумя каналами впускного окна 10, вклиниваясь между впускным окном 10 и соприкасающейся поверхностью 30 блока цилиндров таким образом, что дистальный конец инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр выступает уже в камере сгорания 6. В головке блока цилиндров 2 расположена также свеча зажигания 28 таким образом, что она выступает из верхней части камеры сгорания 6 внутрь нее.

[0019] Впускное окно 10 протягивается практически прямо в камеру сгорания 6, а площадь поперечного сечения канала сужается или уменьшается в горловине 12 в виде соединительного участка с камерой сгорания 6. Во впускном окне 10, имеющем такую форму, что при всасывании воздуха в камеру сгорания 6 там возникает вихревой поток. В поршне 8, который образует нижнюю часть камеры сгорания 6, формируется выемка для поддержания вихревого потока. Во время работы, при соотношении воздух-топливо более бедном, чем стехиометрическое соотношение воздух-топливо, выполняется направляемое воздухом сгорание с послойным распределением заряда топлива, включающее в себя впрыск топлива в цилиндр. Для направляемого воздухом сгорания с послойным распределением заряда топлива, топливо впрыскивается через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр против вихревого потока, образующегося в камере сгорания 6. Поскольку тормозящее усилие вихревого потока воздействует на струю топлива инжектора 26 впрыска топлива в цилиндр, поведение струи топлива в камере сгорания 6 контролируется и вблизи свечи 28 зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива.

[0020] Двигатель включает в себя блок ЭБУ 50 (электронный блок управления) в качестве контроллера. Блок ЭБУ 50 имеет, по меньшей мере, интерфейс ввода-вывода данных, ПЗУ, ОЗУ и ЦПУ. Интерфейс ввода-вывода данных предусмотрен для приема сигналов от различных датчиков, установленных в двигателе и на транспортном средстве, и выдачи сигналов срабатывания исполнительных механизмов, предусмотренных в двигателе. Различные типы управляющих данных, включая различные программы управления и карты для управления двигателем, записаны в ПЗУ. Заданные значения (изначально установленные значения) управляющего параметра, который будет описан ниже, также заранее записывают в ПЗУ. ЦПУ считывает программы управления из ПЗУ и выполняет эти программы таким образом, чтобы выдавать сигналы срабатывания на основе принимаемых от датчиков сигналов.

[0021] Силу вихревого потока, возникающую в камере сгорания 6, можно оценить с помощью индекса, называемого «степенью завихрения». Степень завихрения определяется как количество вращений вихревого потока в камере сгорания 6 за то время как поршень 8 совершит одно возвратно-поступательное движение (т.е. во время одного возвратно-поступательного хода поршня 8). Степень завихрения оказывает влияние на отрезок времени, который необходим, пока топливо, впрыснутое через инжектор 26 впрыска топлива в цилиндр, не достигнет зоны вблизи свечи зажигания 28.

[0022] На фиг. 2 показаны изменения в концентрации топлива вблизи свечи зажигания, происходящие по времени после впрыска топлива в цилиндр. При этом на фиг. 2 изображено множество кривых, степень завихрения у которых отличается друг от друга. Концентрация топлива вблизи свечи зажигания достигает своего пика с опережение при низкой степени завихрения, но с задержкой концентрации топлива вблизи свечи зажигания для достижения своего пика при повышенной степени завихрения. Также уровень степени завихрения влияет на высоту пика концентрации топлива; пик концентрации топлива снижается, если степень завихрения слишком высокая или слишком низкая.

[0023] На фиг. 3 показана зависимость между степенью завихрения и соотношением воздушно-топливной смеси вблизи свечи зажигания в момент зажигания (которое именуется «соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания»), когда обороты двигателя, нагрузка и момент зажигания являются фиксированными. Как понятно из фиг. 3, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания меняется квадратично по параболической кривой, в отличие от степени завихрения. А именно, если степень завихрения находится в пределах оптимально заданного диапазона, вблизи свечи зажигания в момент зажигания может образоваться слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. Однако если степень завихрения выходит за пределы оптимального диапазона, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания повышается (т.е. становится бедным). Это подтверждает зависимость между изменениями концентрации топлива вблизи свечи зажигания по времени и степенью завихрения.

[0024] Соотношение воздух-топливо вблизи свечи зажигания в момент зажигания изменяется в зависимости от степени завихрения, поскольку воздействие, с которым вихревой поток тормозит напорное усилие струи топлива, меняется в зависимости от степени завихрения. Когда тормозящее усилие, создаваемое вихревым потоком, и напорное усилие струи топлива сбалансированы между собой, вблизи свечи зажигания 28 в момент зажигания образуется слой воздушно-топливной смеси с высокой концентрацией топлива. Однако, когда степень завихрения выше определенного диапазона, тормозящее усилие, производимое вихревым потоком, становится избыточно большим по отношению к напорному усилию струи топлива, поэтому смесь, имеющая высокую концентрацию топлива, не достигает в достаточной мере свечи зажигания 28 из-за опережения зажигания. Напротив, когда степень завихрения ниже заданного диапазона, тормозящее усилие, производимое вихревым потоком, становится недостаточным относительно напорного усилия струи топлива, поэтому смесь, имеющая высокую концентрацию топлива, проходит вблизи свечи зажигания 28. Таким образом, не имеет значения, степень завихрения выше или ниже оптимального диапазона, соотношение воздух-топливо вблизи свечи в момент зажигания становится бедным.

[0025] Возвращаясь к фиг. 1, необходимо описать впускное окно 10 более подробно. Степень завихрения отклоняется от нужного диапазона из-за расхождения в форме впускного окна 10. Головку блока цилиндров 2 изготавливают путем отливки. В процессе изготовления камеры сгорания 6 впускные окна 10 и выпускные окна 16 формируют соответственно путем использования различных формовочных стержней. Сконцентрировав внимание на одно впускное окно 10, увидим, что форма участка впускного окна 10, которое соединено с камерой сгорания 6, в частности, форма горловины 12, получена путем механической обработки после отливки. Горловина 12 сформирована с помощью седла клапана, на котором зафиксирован впускной клапан 18. Суженный участок 14, имеющий минимальную площадь сечения канала, выполнен между участком впускного окна 10 основного корпуса, сформированным с использованием формовочного стержня, и горловиной 12, полученной путем механической обработки.

[0026] Во время заливки головки блока цилиндров 2 формовочные стержни, используемые для образования впускных окон 10, фиксируются или поддерживаются наружными рамами и стержневыми знаками для их позиционирования относительно формовочных стержней, используемых для образования камер сгорания 6. Однако бывает трудно идеально зафиксировать формовочные стержни и во взаимном расположении между стержнем каждого впускного окна 10 и стержнем соответствующей камеры сгорания 6 может возникнуть легкий перекос или небольшое смещение. Поскольку впускное окно 10 представляет собой отверстие, через которое образуется завихрение, даже небольшое смещение формовочных стержней оказывает существенное влияние на силу вихревого потока, возникающего в камере сгорания 6.

[0027] Когда формовочный стержень впускного окна 10 смещается в вертикальном направлении, такое смещение проявляется как разница в удалении суженного участка 14 горловины 12 от соприкасающихся поверхностей 30 блока цилиндров, когда горловина 12 получена путем механической обработки. Здесь, суженный участок 14 представляет собой круговое кольцо, которое обеспечивает границу между горловиной 12 и участком основного корпуса впускного окна 10, а расстояние до суженного участка 14 представляет собой кратчайшее расстояние от нижнего конца (участка, ближайшего к соприкасающимся поверхностям 30 головки блока цилиндров) кругового кольца до соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров. Удаление суженного участка 14 горловины 12 от соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров можно легко измерить с помощью лазерного измерительного прибора.

[0028] «Удаление» суженного участка 14 горловины 12 может быть выражено как «высота» суженного участка 14, когда головка блока цилиндров 2 размещена таким образом, что соприкасающиеся поверхности 30 головки блока цилиндров лежат в горизонтальной плоскости. Утверждение, что высота суженного участка 14 маленькая означает, что удаление суженного участка 14 небольшое, а утверждение, что высота суженного участка 14 большая, означает, что удаление суженного участка 14 большое. На фиг. 4 показаны три цилиндра 4А, 4В, 4С с суженными участками 14 горловины 12, имеющими разные высоты. Высота суженного участка 14 у цилиндра 4А является средней (или центральным значением) от всех цилиндров, а высота суженного участка 14 у цилиндра 4В меньше, чем среднее значение для всех цилиндров, в то время как высота суженного участка 14 у цилиндра 4С больше, чем среднее значение у всех цилиндров.

[0029] В цилиндре 4 В, в котором высота суженного участка 14 меньше, чем средняя высота, поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения верхней части впускного клапана 18, вихревой поток в прямом направлении, ослабевает, в то время как поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения нижней части впускного клапана 18, вихревой поток в обратном направлении, усиливается. В результате, вихревой поток который слабее, чем вихревой поток, возникающий в цилиндре 4А (или вихревой поток, имеющий меньшую степень завихрения), возникает в цилиндре 4В. С другой стороны, в цилиндре 4С, в котором высота суженного участка 14 больше, чем средняя высота, поток всасываемого воздуха который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения верхней части впускного клапана 18, вихревой поток в прямом направлении, усиливается, в то время как поток всасываемого воздуха, который поступает в камеру сгорания 6, создавая, после прохождения нижней части впускного клапана 18, вихревой поток в обратном направлении, ослабевает. В результате, вихревой поток который сильнее, чем вихревой поток, возникающий в цилиндре 4А (или вихревой поток с большей степенью завихрения), возникает в цилиндре 4С.

[0030] Из этого следует, что независимо от того, сильный вихревой поток или слабый вихревой поток возникает в цилиндре 4, его можно определить, исходя из высоты суженного участка 14 горловины 12 впускного окна 10 у цилиндра 4, измеряемой от соприкасающихся поверхностей 30 головки блока цилиндров. На фиг. 5 приведены результаты исследования зависимости между высотой суженного участка 14 и степенью завихрения. Исследование было проведено на множестве двигателей, действительно изготовленных на производственной линии, а степень завихрения измерялась при заданных оборотах и заданной нагрузке. Степень завихрения измерялась с помощью системы измерения завихрений Tipplemann, а высота суженного участка 14 измерялась с помощью лазерного измерительного прибора в условиях, когда головка блока цилиндров 2 была отсоединена от блока цилиндров 3.

[0031] Из фиг. 5 следует понимать, что существует линейная зависимость между степенью завихрения и высотой суженного участка 14. При такой зависимости, выраженной формулой прогнозирования, прогнозируемое значение степени завихрения можно рассчитать по формуле прогнозирования после определения высоты суженного участка 14. На фиг. 5 также представлены результаты исследований зависимости между высотой суженного участка 14 и коэффициентом пропускной способности. Существует также линейная зависимость между коэффициентом пропускной способности и высотой суженного участка 14, при которой коэффициент пропускной способности уменьшается с увеличением высоты суженного участка 14.

[0032] Измерение высоты суженного участка 14 выполняется для каждой партии и у каждого цилиндра 4 в процессе изготовления головки блока цилиндров 2. При выполнении