專利名稱：進氣層化的內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機動車輛的柴油型內(nèi)燃機中的燃燒，更具體地說^a 燃式內(nèi)燃機中的燃燒。在此類內(nèi)燃機中，通常是利用空氣和再循環(huán)的排氣(因此它們已^了氧氣)的混合物^燃燒室。這樣的一種混合物是用來減小污染物排放，或者(根據(jù)要求)控制燃燒過程。當這些再循環(huán)排氣從燃燒室流出并通過一個燃燒室外回路重新引iiA口時，它們被稱為排氣再循環(huán)(EGR)。當 這些氣體為燃燒產(chǎn)生的廢氣并仍然被限制在燃燒室內(nèi)時，它們被稱作"內(nèi) 部氣體"或燃盡氣體再循環(huán)(BGR)。本發(fā)明本質(zhì)上涉及外部再循環(huán)廢氣(EGR)的管理，以及將這些氣體 引入燃燒室以便獲得所希望效果的方式，特別是進入燃燒室的這些氣體的 層化。
背景技術(shù)：
專利申請書GB-A-2 328 716 (福特)試圖通過經(jīng)一個特殊的管道引入 這些氣體而圍繞汽缸的軸線在燃燒室內(nèi)獲得EGR氣體的層化，該管道將 EGR氣體輸送到進氣閥的位置。新鮮空氣進氣管道包括一個旋轉(zhuǎn)瓣，用于 控制新鮮空氣在進氣管道中的流率。在這份先有技術(shù)文件中聲明的目標是 本質(zhì)上是為了將再循環(huán)的排氣維持在燃燒室的中心。專利US-A-5 918 577描述了在內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)用于燃盡氣體的徑向?qū)?化的一個系統(tǒng)，它是通過經(jīng)排氣閥重新抽取在排氣階段先前被去除的氣體。 因此，這些考慮中的排氣為廢氣，就是說再循環(huán)的排氣被稱為"內(nèi)部氣體"。 這些燃盡氣體圍繞汽缸軸線的層化是通過控制在燃燒室的特定區(qū)域內(nèi)的排氣流率而獲得的。專利US-A-6 318 348 (Visteon)也討論了 iiX燃燒室的氣體的徑向?qū)?化，使整個進氣沿汽缸軸線旋轉(zhuǎn)并且廢棄的燃盡氣體優(yōu)選被維持在汽缸的 外周上。這個專利還涉及被稱為"內(nèi)部氣體"的再循環(huán)排氣的層化，它們是 優(yōu)選地維持在汽缸的外周上。英國專利申請書GB-A-2 298 896 (福特)采用兩個進氣管道，其中一 個被一個隔板分成兩部分，以便通過對應(yīng)的進氣閥引入空氣和EGR氣體 的混合物。通過控制流入EGR氣體的流率來獲得一個徑向或垂直的層化。法國專利申請書FR-A-2 860 555 (雷諾)中描述了一個有些類似的安 排，其中一個進氣管道被一個移動壁分成兩部分，它用于更改用于EGR 氣體和用于琉入的空氣與燃料混合物的流動截面積。法國專利申請書FR_A_2 859 765 (雷諾)描述了采用兩個進氣管道接 收空氣和EGR氣體混合物，其中也可以為每個入口提供空氣或另外的 EGR氣體。英國專利申請書GB-A-2 328 980 (IFP )描述了在一個汽缸內(nèi)空氣進 氣管道中的一個EGR氣體旁路管道的一個分支，并進一步描迷了附加的 一個裝置用來導(dǎo)引進氣，這時通過迫使它們被壓到燃燒室壁上，以便獲得 一種徑向?qū)踊?。在所有這些已知的裝置中，當提供了一種EGR氣體的引入時，這是 通過將EGR氣體與入口空氣經(jīng)過一個通向排氣管道的支路均勻混合來完 成的，該支路在入口處將EGR氣體重新注入。這里還應(yīng)注明，這些廢氣(這就是說這些內(nèi)部排氣)比外部再循環(huán)排 氣更熱，所以，根據(jù)這些氣體是廢氣或是外部氣體，這些氣體的層化所產(chǎn) 生的問H不同的。發(fā)明內(nèi)容與某些先有4支術(shù)文件中聲明的內(nèi)斜目反，本發(fā)明的目標是以一種特別 簡單和有效的方式產(chǎn)生這些外部再循環(huán)排氣(EGR)在燃燒室內(nèi)圍繞汽缸軸線的層化。
在一個實施方案中，用于機動車輛的內(nèi)燃機的類型包括多個汽缸，每
個汽缸配置了用于空氣和再循環(huán)排氣(EGR)的至少一個進氣管道，以及 至少一個排氣管道、帶一個閥門的用來控制再循環(huán)排氣(EGR)流率的一 個旁路管道在一個聯(lián)接點處將該排氣管道連接到進氣管道。該空氣進氣管 道包括一個空氣流率控制閥，它被置于該聯(lián)接點上游的空氣進氣管道內(nèi)部。 該種控制裝置能夠?qū)υ傺h(huán)排氣(EGR)流率控制閥和空氣流率控制閥啟 作用，以^f更交替地通過該進氣管道吸入空氣或再循環(huán)排氣(EGR)。例如， 這種控制裝置可以包括安裝在機動車輛上并適當?shù)鼐幊痰囊粋€電子控制單 元，或者可以包括能夠為控制閥發(fā)送控制信號的電子電路。
空氣和再循環(huán)排氣(EGR)的交替輸入用來順序地為在汽缸內(nèi)的燃燒 室供氣，并因此而獲得再循環(huán)排氣在燃燒室內(nèi)圍繞汽缸軸線的層化。事實 上，空氣ii/v的速度取決于同發(fā)動機的運行相關(guān)聯(lián)的不同因素，特別是在 汽缸內(nèi)移動的活塞的速度和位置。由于不同氣體^ 皮順序地吸入燃燒室，它 們具有不同的速度，導(dǎo)致這些氣體在燃燒室內(nèi)的層化。
優(yōu)選地，提供了控制氣體進入汽缸的速度的裝置。
例如，這種裝置可以包括安裝在^^接點下游的空氣進氣管道內(nèi)的一個 旋轉(zhuǎn)瓣。這樣的一個瓣的位置可以通過電子控制單元生成的信號來控制。
在另 一個實施方案中，用來控制吸入汽缸的氣體速度的裝置可以包括 用于控制進氣閥的開啟運動的裝置。例如，這些控制裝置可以包括活塞的 速度和/或位置的傳感器。來自這些傳感器的信號可以裙:傳送到一個為這些 進氣閥產(chǎn)生控制信號的電子控制單元。
在其他的實施方案中，用來控制氣體進入汽缸的速度的裝置可以包括 同樣用來控制燃燒室內(nèi)氣體的空氣動力學(xué)的不同運動構(gòu)件，例如一個漩渦 瓣，它是一個能夠創(chuàng)建氣體在燃燒室內(nèi)圍繞汽缸軸線的旋轉(zhuǎn)運動的瓣，該 旋轉(zhuǎn)運動被稱為凝渦。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于發(fā)動機的每個汽缸包括多個進氣管道的情況。在 這種情況下，每個進氣管道包括安裝在聯(lián)接點上游的空氣進氣管道內(nèi)的一
5個空氣流率控制閥。
本發(fā)明的另 一個方面涉及一種方法，用于控制機動車輛的內(nèi)燃機汽缸
中吸入的空氣和再循環(huán)排氣(EGR)，其中空氣或再循環(huán)排氣(EGR)被 交替地吸入該汽缸。
根據(jù)一個實施方案，這種交替進氣的順序是根據(jù)該汽缸內(nèi)活塞的位置 或速度來執(zhí)行的。
也可以控制將氣體^JV汽缸的速度，


從對于描述為示例性的和非限制的、并通過附圖展示的一個特別的實 施方案的研究中將會更好地理解本發(fā)明，該附圖示意性地顯示了一個內(nèi)燃 機汽缸以及不同的進氣和排氣管道的平面視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，它示意性地示出了一臺內(nèi)燃機、特別是一臺柴油型壓燃 式內(nèi)燃機的汽缸l的上部。顯然，該發(fā)動機包括多個相同的汽缸。不同的 進氣和排氣孔配置在汽缸蓋(未示出)和汽缸1之間的連接處。 一個第一 進氣管道3終止在一個第一進氣孔4處，并允許或者是由箭頭5所示的、 在一個旁路3a中輸送的新鮮空氣流，或者是由箭頭6所示的、在一個旁路 3b中輸送的外部EGR再循環(huán)排氣流的順序進入。
一個第二進氣管道7終止在一個第二進氣孔8處，并允許或者是由箭 頭5所示的、在一個旁路7中輸送的新鮮空氣流，或者是由(按順序的) 箭頭6標識的、在一個旁路7b中輸送的EGR再循環(huán)排氣流的i^。
該汽缸還包括兩個排氣管道9和10,各自終止在排氣孔ll、 12處， 并允許進行由箭頭6所示的、通過兩個管端9、 IO交會于其內(nèi)的排氣管道 13的氣流中的燃燒氣體的排氣。 一個燃料噴嘴14基本上安裝在汽缸軸線 上，所述噴嘴能夠在一個合適的時刻在燃燒室內(nèi)噴射油霧。
在所示的例子中，4個小孔4、 8、 11和12基本上以恥津的間隔布置在汽缸l的外周上。這些小孔具有圓形截面，并可以借助于多個閥門(未
示出)交替地打開或關(guān)閉。進氣孔4和8布置在汽缸1的同一側(cè)，而排氣 孔11和12布置在另一側(cè)。
一個由管道15形成的、在排氣管道13上分支的外部旁路回路允許由 箭頭6示意性地示出的部分排氣朝向入口的再循環(huán)。 一個被稱為"EGR閥，， 的受控閥16用于祁4t內(nèi)燃機的運行來控制EGR再循環(huán)排氣的流率。
在每個旁路管道(3a、 3b和7a、 7b)上布置了一個受控的控制閥。 這樣， 一個閥門17a安裝在旁路管道3a上， 一個閥門17b安裝在旁路管道 3b上。類似地， 一個閥門18a安裝在旁路管道7a上， 一個閥門18b安裝 在旁路管道7b上。對這些不同的控制閥的控制用來打開或關(guān)閉相關(guān)的旁路 管道。以此方式，有可能允許當控制閥17a打開時由箭頭5標識的、經(jīng)由 旁路管道3a的新鮮空氣，或者當控制閥17b打開時由箭頭6標識的、經(jīng)由 旁路管道3b的再循環(huán)排氣流交替地通過進氣管道3進入進氣孔4。當控制 閥17a打開時，控制閥17b關(guān)閉，反之亦然。以此方式，通過進氣管道3 吸入的氣體依次為新鮮空氣，隨后是EGR再循環(huán)排氣，或是相反的順序。
進氣管道7遵循同樣的操作，它可以交替地輸送當控制閥18a打開時 由箭頭5標識的、經(jīng)由旁路管道7a的新鮮空氣流，以及隨后當控制閥18b 打開時經(jīng)由旁路管道7b的EGR氣體流。類似地，對于控制閥17a和17b， 控制閥18a和18b交替地或者打開、或者關(guān)閉，當其中一個打開時，另一 個關(guān)閉，從而進氣管道7順序地輸送或者是一個新鮮空氣流，或者是一個 EGR氣體流。
通過進氣管道3和7進入的氣體的速度取決于活塞在汽缸1內(nèi)運動的 速度。由于不同類型的氣體被順序地吸入燃燒室，因此每種順序在燃燒室 的進氣過程中具有不同的速度。根據(jù)本發(fā)明，每種類型的氣體之間速度的 這些變化也導(dǎo)致了這些氣體在燃燒室內(nèi)的層化。
由于有本發(fā)明，因此有可能在汽缸的進氣過程中利用燃燒室內(nèi)氣體的 空氣動力學(xué)的變化來獲得允許的不同氣體的所希望的層化。
在該圖示出的例子中，并且作為一個任選的替代方案，在兩個進氣管道3和7中也配置了一個漩渦瓣19, 20，以侵j務(wù)正通過進氣管道3和7進 入的氣體的速度。
應(yīng)該注明的是，這些控制閥17a、 17b和18a、 18b被布置在^t接點21 或22上游的對應(yīng)的旁路管道3a、 3b和7a、 7b內(nèi)，在這些聯(lián)接點處對應(yīng) 的旁路管道3a、 3b和7a、 7b交會以形成單一的進氣管道3或7。以此方 式，很明確的是這些控制閥中一個閥的關(guān)閉用來完全阻隔安裝了相關(guān)的控 制閥的旁路管道內(nèi)的相關(guān)氣體流。以此方式，在與其中一個控制閥的關(guān)閉 以及另 一個控制閥的打開相對應(yīng)的順序的過程中允許進入的氣體流明確地 是單獨地由或者是新鮮空氣或者是再循環(huán)排氣(EGR)組成的氣體。
相反，這些漩渦瓣19， 20 (若進行配置)是安裝在聯(lián)接點21、 22下 游的進氣管道3和7內(nèi)，以便對進氣流的速JL^^作用，不論其類型如何。
不同的控制閥17a、 17b和18a、 18b，以及還有EGR閥16和這些瓣 19、 20 (若存在)是由一個電子控制單元23 (圖中表示為ECU)進行控 制。這個電子控制單元通過由箭頭24標識的連接來接收不同的發(fā)動機操作 M,并可以生成不同的控制信號，它們通過連接25被傳送到EGR閥16， 通過連接26和27到移動瓣19和20,通過連接28和29到控制閥17a和 17b，并且通過連接30和31到控制閥18a和18b。
由此，氣體iiX燃燒室的順序被生成作為操作控制閥17a、 17b和18a、 18b的策略的一個函數(shù)，它是由(例如)存儲在電子控制單元23內(nèi)的一個 控制軟件所定義。以相同的方式，通過瓣19和20的位置可以控制進氣的 速度。
由于在燃燒室內(nèi)不同氣體的這種順序以不同速度的引入，這些氣體趨 向于被布置在汽缸軸線的不同的半徑上，由此導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的層化。
還有可能考慮由傳感器生成的在汽缸1內(nèi)活塞的位置或行進速度的信 號，這些傳感器在本圖中未示出?？梢杂呻娮涌刂茊卧?3考慮由此類傳感 器傳送的信號來調(diào)整用于^作不同控制閥的策略。
在另一個實施方案中(圖中未示出)，也有可能設(shè)想采用一個可變分 布裝置，它通過該電子控制單元傳送的信號適當?shù)乜刂七M氣和排氣閥的打開和關(guān)閉動作。
盡管在示出的例子中汽缸l包括兩個進氣管道，顯而易見，很清楚的 是本發(fā)明適用于其他結(jié)構(gòu)，例如包括一個單一的進氣管道。
權(quán)利要求
1. 一臺用于機動車輛的內(nèi)燃機，其類型是包括多個汽缸(1),每個汽缸配置了用于空氣和再循環(huán)排氣(EGR)的至少一個進氣管道(3， 7)， 以及至少一個排氣管道(9， 10)， 一個旁路管道(15)，該旁路管道帶有 用來控制再循環(huán)排氣(EGR)的流率的一個閥門(16)并在一個聯(lián)接點(21 ， 22 )處將該排氣管道連接到該進氣管道，其特征在于該空氣進氣管道(3a， 7a)包括一個空氣流率控制閥(17a， 18a)，它被置于該聯(lián)接點(21， 22) 上游的該空氣進氣管道內(nèi)部，并且在于控制裝置(23)能夠?qū)υ撛傺h(huán)排 氣(EGR)流率控制閥并對該空氣流率控制閥起作用，從而通過該進氣管 道交替地吸入空氣或再循環(huán)排氣(EGR)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，進一步包括用于控制吸入汽缸的氣 體的速度的裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機，其中該用于控制PA^汽缸的氣體的 速度的裝置包括安裝在該聯(lián)接點下游的該空氣進氣管道內(nèi)的一個漩渦瓣(19， 20)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機，其中該用于控制吸入汽缸的氣體的 速度的裝置包括用于控制多個進氣閥的開啟運動的裝置。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的內(nèi)燃機，包括用于每個汽缸的多個進 氣管道，其中每個進氣管道包括安裝在該聯(lián)接點上游的該空氣進氣導(dǎo)管內(nèi) 的一個空氣流率控制閥。
6. 用于控制機動車輛的內(nèi)燃機的一個汽缸吸入空氣和再循環(huán)排氣 (EGR)的一種方法，其特征在于空氣或再循環(huán)排氣(EGR)被交替地吸入該汽缸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中這種交替進氣順序是根據(jù)在該汽 缸內(nèi)活塞的位置或速度來控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中這些氣體吸入該汽缸的速度 也受到控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一臺用于機動車輛的內(nèi)燃機，包括多個汽缸(1)，每個汽缸配置了用于空氣和再循環(huán)排氣(EGR)的至少一個進氣口(3，7)，以及至少一個排氣口(9，10)，一個旁路口(15)，它帶有一個閥門(16)用來控制再循環(huán)排氣(EGR)的流率并在一個聯(lián)接點(21，22)處將該排氣口連接到該進氣口，其特征在于事實上該空氣進氣口(3a，7a)包括用于控制空氣流率的一個閥(17a，18a)，它被置于該聯(lián)接點(21，22)上游的空氣進氣管道內(nèi)部，并在于控制裝置(23)能夠?qū)τ糜诳刂圃傺h(huán)排氣(EGR)流率的閥和用于控制空氣流率的閥起作用，由此交替地通過該進氣口吸入或者空氣或者再循環(huán)排氣(EGR)。
文檔編號F02M25/07GK101313140SQ200680043241
公開日2008年11月26日 申請日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者C·塞爾旺, F·索東, J-M·杜克洛 申請人:雷諾股份公司