可變循環(huán)進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置的制造方法
【專利說明】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實用新型涉及一種車用自然吸氣發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置，特別是涉及一種可變循環(huán)進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]能源危機(jī)和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，車用發(fā)動機(jī)面臨著嚴(yán)峻的燃料短缺和排放控制問題，迫切需要提高發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和排放性能。發(fā)動機(jī)的性能很大程度上依賴其進(jìn)換氣過程，即發(fā)動機(jī)排出本循環(huán)已經(jīng)燃燒的廢氣和吸入下一循環(huán)的新鮮空氣或可燃混合氣。為了提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性，需要提高每循環(huán)進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸的空氣量。同時為了控制發(fā)動機(jī)的氮氧化物有害排放，還需要進(jìn)行廢氣再循環(huán)。傳統(tǒng)自然吸氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣裝置一般由空氣濾清器、進(jìn)氣管、氣缸和排氣管等部件組成。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，曲軸驅(qū)動活塞由氣缸內(nèi)的上止點(diǎn)運(yùn)動至下止點(diǎn)，在活塞的運(yùn)動過程中，氣缸容積逐漸增大，在氣缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣通過進(jìn)氣管、進(jìn)氣門被吸入氣缸。當(dāng)活塞由氣缸內(nèi)的下止點(diǎn)運(yùn)動至上止點(diǎn)，廢氣在自身剩余壓力和活塞的推動下經(jīng)排氣門、排氣管排出氣缸外。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是將一定量的發(fā)動機(jī)廢氣從排氣管引出，并通過控制閥將廢氣引入進(jìn)氣管中與新鮮空氣混合，再進(jìn)入氣缸內(nèi)抑制燃燒，降低氮氧化物有害排放。上述自然吸氣發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置中存在的問題是:每循環(huán)進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量和再循環(huán)的廢氣量均受氣缸內(nèi)進(jìn)氣終了壓力的影響，由于傳統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不可變，因此每循環(huán)進(jìn)入氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量均受到限制，最大進(jìn)氣量無法靈活調(diào)整，廢氣再循環(huán)率也只能在較小的范圍內(nèi)調(diào)整，無法根據(jù)發(fā)動機(jī)的工況進(jìn)行自適應(yīng)的最佳調(diào)控，因而無法滿足發(fā)動機(jī)各種復(fù)雜工況對進(jìn)氣供給和廢氣再循環(huán)的要求，無法達(dá)到發(fā)動機(jī)功率優(yōu)化和氮氧化物排放優(yōu)化的效果。
[0005]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)和專利的檢索發(fā)現(xiàn)，專利名稱排氣管容積自適應(yīng)式禍輪增壓系統(tǒng)，授權(quán)公告號ZL201110335093.X，該實用新型專利包括:氣缸、排氣管、渦輪、連接管、擋板環(huán)、移動板和彈性部件。采用該技術(shù)方案，發(fā)動機(jī)處于低速工況時，移動板向著靠近擋板環(huán)的方向移動，排氣管容積相對較小，脈沖能量可以充分利用，發(fā)動機(jī)整機(jī)性能較優(yōu)；當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高速工況時，移動板向著遠(yuǎn)離擋板環(huán)的方向移動，排氣管容積相對較大，栗氣損失較小，發(fā)動機(jī)整機(jī)性能較優(yōu)。
[0006]但該實用新型只是針對排氣系統(tǒng)設(shè)計的排氣管容積自適應(yīng)式調(diào)節(jié)，未涉及到進(jìn)氣調(diào)節(jié)，因此每循環(huán)進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量和再循環(huán)廢氣量仍然受到限制；而且調(diào)節(jié)排氣管容積時，移動板和彈性部件受到排氣管長度的限制，移動位移十分有限，因而排氣管容積調(diào)節(jié)能力有限，無法滿足調(diào)節(jié)排氣管容積較大的要求。
[0007]【實用新型內(nèi)容】:
[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方法簡易可靠、能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)的實際運(yùn)行工況而自適應(yīng)調(diào)節(jié)進(jìn)氣和排氣的可變循環(huán)進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案是:
[0010]一種可變循環(huán)進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置，含有進(jìn)氣管和排氣管，所述進(jìn)氣管和排氣管通過進(jìn)氣門和排氣門分別與發(fā)動機(jī)氣缸的內(nèi)腔連通，所述發(fā)動機(jī)氣缸的內(nèi)腔通過輔助進(jìn)排氣門和連通管與伸縮氣缸的缸體內(nèi)腔連通，所述伸縮氣缸的缸體內(nèi)腔中設(shè)置有電磁鐵，并且，所述伸縮氣缸的缸體和活塞之間設(shè)置有回位彈簧，所述連通管上設(shè)置有輔助進(jìn)氣管，所述輔助進(jìn)氣管上設(shè)置有控制閥，所述排氣管和進(jìn)氣管之間通過貫通管相互連通，所述貫通管上設(shè)置有廢氣再循環(huán)閥和廢氣冷卻器。
[0011 ] 所述伸縮氣缸為一級氣缸或二級氣缸，所述一級氣缸包括一個缸體和一個活塞，所述二級氣缸包括初級缸體、初級活塞、次級缸體和次級活塞，其中，所述初級缸體內(nèi)套裝初級活塞，所述初級活塞作為次級缸體，所述次級缸體內(nèi)套裝所述次級活塞，所述次級缸體與所述初級缸體連通，所述初級缸體、次級缸體和次級活塞內(nèi)分別設(shè)置定電磁鐵、一級電磁鐵和二級電磁鐵，所述初級缸體與初級活塞之間以及所述次級缸體與次級活塞之間分別設(shè)置有所述回位彈簧。
[0012]所述廢氣冷卻器通過電動水栗與水箱連接，所述輔助進(jìn)氣管上設(shè)置有空氣濾清器。所述進(jìn)氣管的外端設(shè)置有空氣濾清器，所述發(fā)動機(jī)氣缸的活塞通過連桿與曲軸連接，所述曲軸上安裝有飛輪，所述飛輪或曲軸上設(shè)置有曲軸位置傳感器。
[0013]所述貫通管與進(jìn)氣門之間的所述進(jìn)氣管上分別設(shè)置有進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和二氧化碳傳感器;所述貫通管與排氣門之間的所述排氣管上分別設(shè)置有排氣壓力傳感器和排氣溫度傳感器，所述貫通管外的所述排氣管上安裝有排氣背壓閥，所述進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、二氧化碳傳感器、排氣壓力傳感器、排氣溫度傳感器、電磁鐵、控制閥、排氣背壓閥和廢氣再循環(huán)閥均分別與控制器連接。
[0014]本實用新型的有益效果是:
[0015]1、本實用新型根據(jù)發(fā)動機(jī)的實際運(yùn)行工況，通過控制器控制伸縮氣缸的初級活塞、次級活塞逐級運(yùn)動，在氣缸內(nèi)部形成不同的真空度，將外界環(huán)境中的新鮮空氣吸入到伸縮氣缸內(nèi)，再通過兩級活塞的回位運(yùn)動將新鮮空氣擠壓到發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部，自適應(yīng)的增大每循環(huán)進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量，提高發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣密度，從而提高發(fā)動機(jī)的功率，并改善經(jīng)濟(jì)性和排放性。
[0016]2、本實用新型發(fā)動機(jī)運(yùn)行在中小廢氣再循環(huán)量工況時，控制器控制排氣背壓閥關(guān)小閥門，減少排到外界環(huán)境中的廢氣量，從而提高排氣管中廢氣的壓力和流量，增大廢氣再循環(huán)量。運(yùn)行在大廢氣再循環(huán)量工況時，控制器控制伸縮氣缸的初級活塞、次級活塞逐級運(yùn)動將發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部的殘余廢氣擠壓到排氣管中，逐級提高排氣管中廢氣的壓力和流量，從排氣方面提高了廢氣再循環(huán)量。隨后在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣行程中，電磁鐵使兩級活塞相繼運(yùn)動，增加發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)部的局部真空度;從進(jìn)氣方面進(jìn)一步提高了廢氣再循環(huán)量。
[0017]3、本實用新型伸縮氣缸的兩級活塞依靠電磁斥力逐級運(yùn)動，振動噪聲?。贿\(yùn)動平穩(wěn)，切換工況時進(jìn)排氣壓力和流量穩(wěn)定，壓力波動小;且兩級活塞的工作、回位從進(jìn)氣和排氣兩方面提高廢氣再循環(huán)量，節(jié)約了能量，提高了工作效率。
[0018]4、本實用新型廢氣冷卻器對排氣管進(jìn)入到進(jìn)氣管內(nèi)的廢氣進(jìn)行冷卻，并且電動水栗根據(jù)控制器的指令來增大或減小廢氣冷卻器的冷卻能力，提高冷卻效果。
[0019]5、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單和調(diào)節(jié)方法簡易可行，且工作可靠性高，可以充分滿足發(fā)動機(jī)的高低轉(zhuǎn)速、大小負(fù)荷等工況對進(jìn)氣流量和廢氣再循環(huán)量的要求，應(yīng)用范圍廣，推廣后具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和減排效果。
[0020]【附圖說明】:
[0021]圖1為可變循環(huán)進(jìn)氣量和廢氣再循環(huán)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]【具體實施方式】:
[0023]實施例:參見圖1，圖中，1-空氣濾清器A，2-三通接頭A，3-進(jìn)氣管，4-進(jìn)氣門，5-發(fā)動機(jī)氣缸，6-輔助進(jìn)排氣口，7-排氣門，8-排氣管，9-三通接頭B，10-排氣背壓閥，11-廢氣再循環(huán)閥，12-廢氣冷卻器，13-電動水栗，14-水箱，15-活塞，16-連桿，17-曲軸，18-飛輪，19-曲軸位置傳感器，20-排氣壓力傳感器，21-排氣溫度傳感器，22-進(jìn)氣壓力傳感器，23-進(jìn)氣溫度傳感器，24-二氧化碳傳感器，25-控制器，26-控制閥，27-伸縮氣缸，28-初級活塞，29-次級活塞，30-定電磁鐵，31-—級電磁鐵，32-二級電磁鐵，33-回位彈簧，34-三通接頭C，35-空氣濾清器B。圖中箭頭所示為氣體流動方向，虛線是控制線路。
[0024]空氣濾清器Al與三通接頭A2的一個入口相連，三通接頭A2的出口與進(jìn)氣管3的入口相連，進(jìn)氣管3的出口經(jīng)進(jìn)氣門4與發(fā)動機(jī)氣缸5相連，發(fā)動機(jī)氣缸5經(jīng)排氣門7與排氣管8的入口相連，排氣管8的出口與三通接頭B9的入口相連，三通接頭B9的一個出口經(jīng)排氣背壓閥10與外界環(huán)境相連，另一個出口經(jīng)廢氣再循環(huán)閥11與廢氣冷卻器12的進(jìn)氣口相連，廢氣冷卻器12的出氣口與三通接頭A2的另一個入口相連。廢氣冷卻器12的進(jìn)水口經(jīng)電動水栗13與水箱14相連，廢氣冷卻器12的出水口直接與水箱14相連。進(jìn)氣管3上安裝有進(jìn)氣壓力傳感器22，進(jìn)氣溫度傳感器23，二氧化碳傳感器24，分別測量新鮮空氣或新鮮空氣/廢氣混合氣的壓力、溫度和廢氣再循環(huán)率。排氣管8上安裝有排氣壓力傳感器20，排氣溫度傳感器21，分別測量排氣壓力和排氣溫度。空氣濾清器Al濾除了外界空氣中的雜質(zhì)，讓潔凈的空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸5。排氣背壓閥10可以調(diào)節(jié)由排氣管8內(nèi)排到外界環(huán)境中的廢氣量。廢氣再循環(huán)閥11可以調(diào)節(jié)排氣管8內(nèi)進(jìn)入到進(jìn)氣管3內(nèi)的廢氣量。廢氣冷卻器12對排氣管8進(jìn)入到進(jìn)氣管3內(nèi)的廢氣進(jìn)行冷卻。電動水栗13根據(jù)控制器25的指令來增大或減小廢氣冷卻器12的冷卻能力。
[0025]活塞15通過連桿16安裝在曲軸17上，在曲軸17的后端安裝有飛輪18，飛輪18的外殼上安裝有曲軸位置傳感器1