專利名稱：控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體涉及一種控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余
廢氣量的裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的汽油機(jī)是采用火花點(diǎn)燃均質(zhì)混合氣(氣道噴射燃料)或分層混合氣(缸內(nèi)直噴)，通過節(jié)氣門控制負(fù)荷。由于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比較低、泵氣損失和節(jié)流損失較大，燃燒速率較慢，從而導(dǎo)致熱效率不高。均質(zhì)充量壓縮著火燃燒可以顯著提高汽油機(jī)的熱效率，達(dá)到或者接近傳統(tǒng)柴油機(jī)的水平，同時(shí)氮氧化物排放僅僅為普通汽油機(jī)的95%左右。均質(zhì)充量壓縮著火的燃燒沒有直接的著火控制手段，主要受燃料的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)主導(dǎo)；而且，均質(zhì)充量壓縮著火燃燒通常是運(yùn)行在稀薄混合氣下，傳統(tǒng)的火花塞的點(diǎn)火能量不足以點(diǎn)燃稀薄混合氣。汽油的主要成分是高碳支鏈烷烴，自燃溫度較高，分子不容易發(fā)生低溫氧化反應(yīng)。因此，要使汽油燃料發(fā)生均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，必須使得燃料/空氣的混合氣在上止點(diǎn)前達(dá)到自燃著火溫度。目前，實(shí)現(xiàn)汽油燃料均質(zhì)充量壓縮著火燃燒的手段主要有進(jìn)氣加熱、基于可變氣門正時(shí)的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒、以及進(jìn)氣溫升和可變氣門正時(shí)同時(shí)作用的優(yōu)化動(dòng)力技術(shù)。進(jìn)氣加熱是早期的均質(zhì)充量壓縮著火燃燒實(shí)現(xiàn)方式，通過外加的熱源或者內(nèi)置于進(jìn)氣總管的進(jìn)氣加熱裝置顯著提高進(jìn)氣溫度，從而使得混合氣經(jīng)歷壓縮行程后在上止點(diǎn)前達(dá)到自燃溫度。由于系統(tǒng)的熱慣性很大，溫度控制不靈活，外加熱源功率較大，因此無法進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1824926以及美國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào) US6675579-B1均公開了通過可變氣門機(jī)構(gòu)來改變氣門的開啟關(guān)閉時(shí)刻，使得氣門機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)負(fù)的氣門重疊角，截留部分燃燒廢氣，增加缸內(nèi)的殘余廢氣量，從而顯著提高壓縮行程初始階段的缸內(nèi)混合氣溫度，最終實(shí)現(xiàn)汽油燃料的壓縮自燃。然而發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加較多，且缸內(nèi)殘余廢氣率受到一定的限制。此外，福特汽車公司提出的優(yōu)化動(dòng)力技術(shù)是采用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣熱量和循環(huán)水溫度共同加熱新鮮空氣，同時(shí)結(jié)合可變氣門技術(shù)控制缸內(nèi)殘余廢氣量，這種方式具有最高的熱效率，但是也存在前面兩種方式的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量的裝置，通過低成本和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、殘余廢氣比例調(diào)控范圍寬、響應(yīng)速率快，從而使得汽油燃料在很寬的當(dāng)量比范圍內(nèi)很容易實(shí)現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。與其他的通過可變氣門機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)殘余廢氣量的控制方法不同，本發(fā)明提出了一種全新的控制裝置，該裝置安裝于排氣道內(nèi)，可以更加靈活、簡(jiǎn)便的控制缸內(nèi)參與廢氣量。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導(dǎo)管、隔熱型密封墊、步進(jìn)電機(jī)和電極，其中導(dǎo)管設(shè)置在氣缸蓋排氣道上方的孔內(nèi)，隔熱型密封墊設(shè)置在導(dǎo)管上方，樞軸連接在步進(jìn)電機(jī)上并穿過隔熱型密封墊和導(dǎo)管伸入到排氣道內(nèi)，電極連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內(nèi)。本發(fā)明的工作過程與工作原理為通過步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)樞軸，帶動(dòng)閥門轉(zhuǎn)動(dòng)，改變排氣道的流通面積和排氣背壓，從而將部分燃燒廢氣截留在排氣道和氣缸內(nèi)。改變步進(jìn)電機(jī)的輸入電壓控制閥門的旋轉(zhuǎn)角度，可以靈活控制缸內(nèi)的殘余廢氣量，理論上缸內(nèi)殘余廢氣量可以達(dá)到95%以上。截留在排氣道和氣缸的廢氣，在進(jìn)氣沖程進(jìn)入氣缸與新鮮充量充分混合，并加熱新鮮充量，促進(jìn)燃料的蒸發(fā)混合，最終實(shí)現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉；(2)控制靈活，響應(yīng)速率很快，可以做到循環(huán)控制，且不受轉(zhuǎn)速的限制；C3)殘余廢氣系數(shù)可以在0 95%范圍內(nèi)任意調(diào)控；(4)可以各缸單獨(dú)控制。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括氣缸蓋1、排氣道2、閥門3、銷釘4、樞軸5、導(dǎo)管6、隔熱型密封墊7、步進(jìn)電機(jī)8、電極9，其中導(dǎo)管6設(shè)置在氣缸蓋排氣道2上方的孔內(nèi)，隔熱型密封墊7設(shè)置在導(dǎo)管6上方，樞軸5連接在步進(jìn)電機(jī)8上并穿過隔熱型密封墊7和導(dǎo)管6 伸入到排氣道2內(nèi)，電極9連接發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(圖2中的9)，閥門3連接在樞軸5上而安裝在排氣道2內(nèi)。如圖2所示，圖中1、2、3、4分別為各缸的火花塞；5、6、7、8則為本實(shí)施例所述汽油
機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量控制裝置；電子控制單元9接收發(fā)動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)信號(hào)，電子控制單元內(nèi)存有殘余廢氣量控制裝置的點(diǎn)火控制曲線圖。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)，確定需要運(yùn)行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒模式時(shí)，電子控制單元9根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的油門位置、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、冷卻水溫度、排氣溫度、空燃比、爆震信號(hào)，確定運(yùn)行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒模式時(shí)的殘余廢氣裝置閥門3的位置，然后輸出控制信號(hào)至閥門3，使得閥門3在排氣行程和進(jìn)氣行程處于圖2中的a-a’位置。這時(shí)，缸內(nèi)的燃燒廢氣在閥門3的作用下不能有效排出氣缸，滯留于氣缸和排氣道2中；進(jìn)氣行程開始后，由于活塞下行，氣缸容積增大，排氣道的燃燒廢氣進(jìn)入氣缸；廢氣對(duì)新鮮充量進(jìn)行加熱促進(jìn)燃料蒸發(fā)和混合。進(jìn)氣結(jié)束后，在壓縮和做功行程，閥門處于b-b’位置。其余各缸類似。
權(quán)利要求
1.一種控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量的裝置，包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導(dǎo)管、 隔熱型密封墊、步進(jìn)電機(jī)和電極，其特征在于導(dǎo)管設(shè)置在氣缸蓋排氣道上方的孔內(nèi)，隔熱型密封墊設(shè)置在導(dǎo)管上方，樞軸連接在步進(jìn)電機(jī)上并穿過隔熱型密封墊和導(dǎo)管伸入到排氣道內(nèi)，電極連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量的裝置，其特征是，電子控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的油門位置、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、冷卻水溫度、排氣溫度、空燃比、爆震信號(hào)，確定運(yùn)行均質(zhì)充量壓縮著火燃燒模式時(shí)的殘余廢氣裝置閥門的位置并輸出控制信號(hào)至閥門。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的控制汽油機(jī)缸內(nèi)殘余廢氣量的裝置。包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導(dǎo)管、隔熱型密封墊、步進(jìn)電機(jī)和電極，其中導(dǎo)管設(shè)置在氣缸蓋排氣道上方的孔內(nèi)，隔熱型密封墊設(shè)置在導(dǎo)管上方，樞軸連接在步進(jìn)電機(jī)上并穿過隔熱型密封墊和導(dǎo)管伸入到排氣道內(nèi)，電極連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內(nèi)。本發(fā)明通過低成本和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、殘余廢氣比例調(diào)控范圍寬、響應(yīng)速率快，從而使得汽油燃料在很寬的當(dāng)量比范圍內(nèi)很容易實(shí)現(xiàn)均質(zhì)充量壓縮著火燃燒，可以更加靈活、簡(jiǎn)便的控制缸內(nèi)參與廢氣量。
文檔編號(hào)F02D9/10GK102278212SQ20111010780
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者呂興才, 黃震 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)