專利名稱：配有廢氣再循環(huán)(egr)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向燃料-空氣混合氣中加入少量二次燃料用的發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)裝置和方法，進(jìn)一步涉及一種配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
近年來，汽車的排氣污染和CO2排放引起的地球生態(tài)環(huán)境破壞和溫室效應(yīng)問題日益嚴(yán)重。排污好燃油消耗率低的汽車不僅可緩解地球溫室效應(yīng)而帶來的氣候變暖、生態(tài)環(huán)境平衡破壞的影響，而且可以節(jié)省燃油，經(jīng)濟(jì)性好，增強(qiáng)市場競爭力，一些先進(jìn)的汽車技術(shù)逐漸嶄露頭角并日漸趨于成熟，其中汽油機(jī)稀燃技術(shù)即是一種先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)。汽油機(jī)稀燃技術(shù)在降低油耗的同時(shí)，還能有效的降低汽油機(jī)尾氣污染物的排放，但美中不足的是由于排氣處于富氧條件，傳統(tǒng)的三效催化轉(zhuǎn)化器(TWC)不能很好的將排氣中的NOx去除。 因此，需要一種既能降低汽油機(jī)HC和CO的排放，同時(shí)又能控制排氣中的NOx含量的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)進(jìn)氣滾流發(fā)生裝置， 該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)廢氣與新鮮空氣混合后進(jìn)入汽缸時(shí)產(chǎn)生滾流，從而可以在傳統(tǒng)EGR的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善稀燃汽油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性，特別是控制NOx的排放，進(jìn)而提高稀燃汽油機(jī)的稀燃極限值。首先定義汽缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向定義為X方向，與X方向垂直的進(jìn)氣歧管中心線定義為Y方向，與X、Y方向同時(shí)垂直的方向定義為ζ方向。配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上的EGR總管，安裝在EGR總管上的1個(gè)節(jié)流閥和1個(gè)EGR閥，節(jié)流閥通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門連接，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上的1個(gè)真空取氣口，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體水套上一個(gè)冷卻水溫度控制開關(guān)，將真空取氣口、冷卻水溫度開關(guān)和EGR閥的真空孔連接起來的真空管，氣缸蓋，進(jìn)氣門，位于氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)氣道，進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連，安裝在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣道之間的渦流發(fā)生裝置；所述渦流發(fā)生裝置設(shè)置在Y方向上的一段進(jìn)氣管；所述渦流發(fā)生裝置在該段進(jìn)氣管上設(shè)置1個(gè)第一擋氣板，該第一擋氣板將此處進(jìn)氣管的流通面積減小，且第一擋氣板在氣管中的分界線為一條直線，該直線與X方向平行，該第一擋氣板垂直于Y方向，可沿Z方向移動(dòng)；空氣經(jīng)過進(jìn)氣總管后進(jìn)入進(jìn)氣歧管，然后與來自EGR總管的廢氣進(jìn)行混合，依次經(jīng)過第一擋氣板、氣缸蓋氣道和氣門進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。作為優(yōu)選方案，所述第一擋氣板在氣道內(nèi)的遮擋面積大于或等于0，且小于或等于該處氣道截面積的1/2 ；所述導(dǎo)氣板上開有與氣缸蓋上通氣孔截面相同的導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣板有一沿Z方向移動(dòng)的滑道或滑槽；所述第一擋氣板在滑道或滑槽中沿Z方向移動(dòng)；所述導(dǎo)氣板在滑道或滑槽一側(cè)開有一個(gè)側(cè)孔，側(cè)孔連通導(dǎo)氣孔與EGR總管；廢氣與空氣在進(jìn)入第一擋氣板之前混合。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有N個(gè)汽缸，且N > 2時(shí)，所述N個(gè)第一擋氣板由一個(gè)沿Z方向延伸的頂板連接，實(shí)現(xiàn)同步控制。上述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣渦流發(fā)生裝置的分層進(jìn)氣控制方法，當(dāng)冷卻水溫度低于50°C或負(fù)荷小于35%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒；當(dāng)冷卻水溫度高于 500C，但負(fù)荷大于70%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒。汽油機(jī)廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)將部分廢氣引入進(jìn)氣系統(tǒng)，隨進(jìn)氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸參與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，由于廢氣中含有部分二氧化碳(CO2)和水(H2O),提高了燃燒混合氣的熱容量，從而使最高燃燒溫度下降，使得燃燒速度降低，從而降低了 NOx的排放，因此采用廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)后，可以有效的減少NOx的排放。但是，傳統(tǒng)的廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR) 將廢氣引入進(jìn)氣總管中與新鮮空氣均勻混合在一起，這樣一旦EGR的量增加到一定程度， 會(huì)造成火花塞附近廢氣含量過多，從而使火花塞附近燃?xì)鉂舛冉档瓦M(jìn)而降低燃?xì)獗稽c(diǎn)燃的可能性，即使燃?xì)獗稽c(diǎn)燃也會(huì)使火焰的傳播速度降低從而使得汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性下降， 功率下降，嚴(yán)重的影響了汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等方面的性能。本發(fā)明采用可變進(jìn)氣流動(dòng)方式及廢氣再循環(huán)，可以避免上述問題，該發(fā)明廢氣不直接接入進(jìn)氣總管，而是在進(jìn)氣歧管處與空氣進(jìn)行混合，然后通過第一擋氣板，最后以渦流的形式進(jìn)入氣缸，不同的渦流強(qiáng)度，使得缸內(nèi)混合氣形成理想的分層，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，來達(dá)到稀燃的目的。同時(shí)，由于第一擋氣板的擋氣面積可控，在水溫較低或負(fù)荷較大的情況下，廢氣不參與燃燒，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。圖中，1代表發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，2代表EGR總管，3代表EGR 閥，4代表發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，5代表節(jié)氣門，6代表導(dǎo)氣板，7a、7b、7c代表導(dǎo)氣孔。圖2是實(shí)施例中第一擋氣板和頂板連接示意圖。圖中，8代表頂板，lh、12b、12c 代表第一擋氣板，13代表絲杠螺紋孔。圖3是實(shí)施例中導(dǎo)氣板局部剖示意圖。圖中，10a、10b、10c代表側(cè)孔，lla、llb、 IlcUld代表固定螺孔，13代表絲杠，14代表密封墊。圖4是圖2的右視圖。圖5是圖3沿A-A方向的剖視圖。圖6是圖2裝置和圖3裝置裝配好后沿A-A方向的剖視圖。圖7是渦流在氣缸內(nèi)形成示意圖。圖中，15代表氣缸，16代表進(jìn)氣道。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例對(duì)照?qǐng)D1-7，配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管1上的EGR總管2，安裝在EGR總管2上的1個(gè)節(jié)流閥和1個(gè)EGR 閥3，節(jié)流閥通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門5連接，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上的1個(gè)真空取氣口，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體水套上一個(gè)冷卻水溫度控制開關(guān)，將真空取氣口、冷卻水溫度開關(guān)和EGR閥3的真空孔連接起來的真空管，氣缸蓋17，進(jìn)氣門18，位于氣缸蓋17內(nèi)的進(jìn)氣道19，進(jìn)氣道19與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連，安裝在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣道之間的渦流發(fā)生裝置；所述渦流發(fā)生裝置設(shè)置在Y方向上的一段進(jìn)氣管；在該段進(jìn)氣管上設(shè)置的第一擋氣板12a、 12b、12c，該第一擋氣板12a、12b、12c將此處的進(jìn)氣管流通面積減小，且第一擋氣板12a、 12b、12c在進(jìn)氣管中的分界線為一條直線，該直線與X方向平行；所述第一擋氣板12a、12b、 12c垂直于Y方向；所述第一擋氣板12a、12b、12c可沿Z方向移動(dòng)；所述第一擋氣板12a、 12b、12c在該處的遮擋面積大于或等于0，且小于或等于該處氣道截面積的1/2。
在汽缸蓋17與進(jìn)氣管之間有1個(gè)導(dǎo)氣板8，所述導(dǎo)氣板8上開有與氣缸蓋17上通氣孔截面相同的導(dǎo)氣孔7a、7b、7c，導(dǎo)氣板8有一沿Z方向移動(dòng)的滑道或滑槽；所述第一擋氣板12a、12b、12c在滑道或滑槽中沿Z方向移動(dòng)。所述導(dǎo)氣板在滑道或滑槽一側(cè)開有一個(gè)側(cè)孔10a、10b、10c，側(cè)孔10a、IObUOc連通導(dǎo)氣孔7a、7b、7c和廢氣再循環(huán)進(jìn)氣歧管；所述廢氣與空氣在進(jìn)入第一擋氣板12a、12b、12c之前混合。對(duì)于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說，需要按照汽缸的數(shù)量并聯(lián)三個(gè)配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)進(jìn)氣滾流發(fā)生裝置，三個(gè)第一擋氣板由一個(gè)沿Z方向延伸的頂板8連接，實(shí)現(xiàn)同步控制。導(dǎo)氣板上的固定螺孔lla、llb、llc、lld用來固定導(dǎo)氣板。當(dāng)冷卻水溫度低于50°C 或負(fù)荷小于35%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒；當(dāng)冷卻水溫度高于 500C，但符合大于70%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒。由絲杠13在絲杠螺紋孔9中的運(yùn)動(dòng)確定第一擋氣板的遮擋面積。
權(quán)利要求
1.配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，定義汽缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向定義為X方向，與X方向垂直的進(jìn)氣歧管中心線定義為Y方向，與Χ、γ方向同時(shí)垂直的方向定義為Z方向；其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上的EGR總管，安裝在EGR總管上的1個(gè)節(jié)流閥和1個(gè)EGR閥，節(jié)流閥通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門連接，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上的1個(gè)真空取氣口，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體水套上一個(gè)冷卻水溫度控制開關(guān)，將真空取氣口、冷卻水溫度開關(guān)和EGR閥的真空孔連接起來的真空管，氣缸蓋，進(jìn)氣門，位于氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)氣道，進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連，安裝在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣道之間的渦流發(fā)生裝置；所述渦流發(fā)生裝置設(shè)置在Y方向上的一段進(jìn)氣管；所述渦流發(fā)生裝置在該段進(jìn)氣管上設(shè)置1個(gè)第一擋氣板，該第一擋氣板將此處進(jìn)氣管的流通面積減小，且第一擋氣板在氣道中的分界線為一條直線，該直線與X方向平行，該第一擋氣板垂直于Y方向， 可沿Z方向移動(dòng)；空氣經(jīng)過進(jìn)氣總管后進(jìn)入進(jìn)氣歧管，然后與來自EGR總管的廢氣進(jìn)行混合，依次經(jīng)過第一擋氣板、氣缸蓋氣道和氣門進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述第一擋氣板在氣道內(nèi)的遮擋面積大于或等于0，且小于或等于該處氣道截面積的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于， 還包括位于汽缸蓋與進(jìn)氣管之間的導(dǎo)氣板，所述導(dǎo)氣板上開有與氣缸蓋上通氣孔截面相同的導(dǎo)氣孔，導(dǎo)氣板有一沿Z方向移動(dòng)的滑道或滑槽；所述第一擋氣板在滑道或滑槽中沿Z 方向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)氣板在滑道或滑槽一側(cè)開有一個(gè)側(cè)孔，側(cè)孔連通導(dǎo)氣孔與EGR總管；廢氣與空氣在進(jìn)入第一擋氣板之前混合。
5.并聯(lián)N個(gè)權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于，N ^ 2，所述N個(gè)第一擋氣板由一個(gè)沿Z方向延伸的頂板連接，實(shí)現(xiàn)同步控制。
6.在權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣渦流發(fā)生裝置的進(jìn)氣控制方法，其特征在于，當(dāng)冷卻水溫度低于50°C或負(fù)荷小于35%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒；當(dāng)冷卻水溫度高于50°C，但符合大于70%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒。
7.在權(quán)利要求5所述內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣渦流發(fā)生裝置的進(jìn)氣控制方法，其特征在于，當(dāng)冷卻水溫度低于50°C或負(fù)荷小于35%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒；當(dāng)冷卻水溫度高于50°C，但符合大于70%的最大扭距時(shí)，關(guān)閉EGR閥，廢氣不進(jìn)入氣缸參與燃燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配有廢氣再循環(huán)(EGR)的汽油機(jī)混合進(jìn)氣系統(tǒng)及方法。進(jìn)氣系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上的EGR總管，安裝在EGR總管上的1個(gè)節(jié)流閥和1個(gè)EGR閥，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上的1個(gè)真空取氣口，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體水套上一個(gè)冷卻水溫度控制開關(guān)，安裝在進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣道之間的滾流發(fā)生裝置。本發(fā)明在適當(dāng)?shù)腅GR量的情況下，還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增加5-7％，比油耗降低5-8％。
文檔編號(hào)F02M25/07GK102425508SQ20111034905
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者劉磊, 張瀛, 李志軍, 畢鳳榮, 高立波 申請(qǐng)人:天津大學(xué)