專利名稱：一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽油機附加裝置，具體涉及一種汽油機復合廢氣再循環(Exhaust Gas Recirculation,縮寫EGR)利用裝置。
背景技術：
汽油機可控自燃著火燃燒過程(Controllable Auto-Ignition，縮寫CAI)是近年 來出現的汽油機新型燃燒模式，它是氣缸內的燃油/空氣混合氣在汽油機壓縮沖程末期， 依靠缸內較高的溫度多點同時自燃著火的燃燒過程，具有傳熱損失小，熱效率高，氣體排放 低，油耗低等多種優勢。全球的內燃機工作者都對其進行了深入的研究，被認為是極具潛力 的汽油機節能減排技術之一。傳統的CAI汽油機包括汽油機本體(含缸體、缸蓋等))、進 氣總管、進氣歧管、可變氣門正時系統(Variable Valve Timing,縮寫VVT)、可變氣門升程 系統(Variable Valve Lift,縮寫VVL)、排氣歧管、排氣總管以及三元催化器。其中，進、排 氣總管分別與進、排氣歧管連接，進、排氣歧管分別安裝到汽油機本體的缸蓋上，VVT系統和 VVL系統的控制油路和控制閥也分別安裝到缸蓋上。VVT系統和VVL系統的主要作用是對 汽油機的進、排氣門正時和升程進行靈活調整，以實現內部EGR和優化的氣門升程。
CAI燃燒過程要求氣缸內具有足夠高的溫度，以使燃油和空氣的混合物能壓燃，而 不是依靠火化塞點燃。因此，在壓縮比較低的汽油機上組織該燃燒模式需要采用基于VVT 系統內部高溫廢氣再循環(EGR)，以提高缸內溫度，此外還需要VVL系統對汽油機的氣門升 程進行靈活控制，以獲得性能最優的CAI燃燒過程。這種基于VVT和VVL系統的傳統汽油機 CAI燃燒模式，由于燃燒過程固有的多點同時自燃著火特性，缸內壓力升高率和燃燒溫度隨 著汽油機轉速和負荷增加都將急劇增加，汽油機爆震燃燒的傾向也增加，因而極度限制了 低排放和低油耗CAI燃燒模式運行的轉速和負荷范圍。
發明內容
本發明的目的在于針對汽油機CAI燃燒模式運行的轉速和負荷范圍狹窄的問題，
提供一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，能顯著拓展汽油機可控自燃著火燃燒過程的轉
速和負荷范圍，進而在寬廣的轉速和負荷范圍內降低汽油機的油耗和減少排放。 本發明所述的一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，包括通過進氣歧管與汽油機
本體的缸蓋連接的進氣總管、通過三元催化器并經排氣歧管與汽油機本體的缸蓋連接的排
氣總管，還包括由可變氣門正時控制油路及設在其上的可變氣門正時控制閥組成的VVT系
統(即可變氣門正時系統)和由可變氣門升程控制油路及設在其上的可變氣門升程控制閥
組成的VVL系統(即可變氣門升程系統)，VVT系統和VVL系統分別與汽油機本體的缸蓋連
接，其特征在于一外部廢氣再循環管路中設有廢氣再循控制環閥，該外部廢氣再循環管路
的一端與排氣歧管連接、另一端與進氣歧管連接。 所述的一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，其所述的可變氣門正時控制閥、可 變氣門升程控制閥和廢氣再循控制環閥均與汽油機的電子控制單元ECU電連接。
其中，可變氣門正時控制閥、可變氣門升程控制閥和廢氣再循環控制閥都是采用 直流電壓驅動的線圈式電磁閥，其驅動電壓一般為12V，通過控制直流電壓的通斷控制閥的 開啟和關閉。 由可變氣門正時控制油路及可變氣門正時控制閥組成的可變氣門正時系統(VVT 系統)和由可變氣門升程控制油路及可變氣門升程控制閥組成的可變氣門升程系統(VVL 系統)的主要作用是對汽油機的進、排氣門正時和升程進行靈活調整，以實現內部廢氣再 循環(EGR)和優化的氣門升程。 在汽油機僅采用內部廢氣再循環(EGR)實現穩定CAI燃燒模式的基礎上，隨著汽 油機轉速和負荷的增加，燃燒過程逐步劇烈，燃燒溫度和缸內的壓力升高率顯著增加，汽油 機易于發生爆震，CAI燃燒的輸出功率受到限制。在采用內部廢氣再循環(EGR)的同時，引 入外部廢氣再循環(EGR)降低缸內溫度，削弱汽油機CAI爆震燃燒的傾向，進而擴展CAI燃 燒的運行負荷范圍。 本發明的有益效果可使汽油機在較寬廣的負荷范圍實現穩定的CAI燃燒過程， 削弱了汽油機CAI發生爆震燃燒的傾向，進而降低了汽油機在該運行范圍內的油耗和排 放。
圖1是現有汽油機內部廢氣再循環利用的示意圖。 圖2是本發明的示意圖。 圖3是P麗控制信號的波形圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步的描述。 參見圖1所示的傳統的CAI汽油機，傳統的CAI汽油機包括汽油機本體1 (含缸 體、缸蓋等)，進氣總管4通過進氣歧管3與汽油機本體的缸蓋連接，排氣總管12經三元催 化器11與排氣歧管10連接，排氣歧管與汽油機本體的缸蓋連接，設有VVT控制閥5的VVT 控制油路2和設有VVL控制閥8的VVL控制油路9也分別與汽油機本體的缸蓋連接；
由可變氣門正時控制油路2及可變氣門正時控制閥5組成的可變氣門正時系統 (VVT)和由可變氣門升程控制油路及可變氣門升程控制閥組成的可變氣門升程系統(VVL) 的主要作用是對汽油機的進、排氣門正時和升程進行靈活調整，以實現內部廢氣再循環 (EGR)和優化的氣門升程。 參見圖2所示的一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，在傳統的CAI汽油機結構 的基礎上，增設一外部廢氣再循環(EGR)管路7，該外部廢氣再循環管路的一端與排氣歧管 10連接、另一端與進氣歧管3連接；一廢氣再循環(EGR)閥6設在外部廢氣再循環管路上。
汽油機1工作時，部分燃燒廢氣從排氣歧管10通過外部廢氣再循環管路7、經廢氣 再循環閥6進入進氣歧管3，隨汽油機進氣進入氣缸，實現外部廢氣的再循環使用，廢氣再 循環(EGR)率的大小，通過控制脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,縮寫P麗)方式控 制廢氣再循環閥閥6的開度和持續時間進行精確控制。 本汽油機復合廢氣再循環利用裝置，在汽油機僅采用內部廢氣再循環實現穩定的CAI燃燒模式的基礎上，隨著汽油機轉速和負荷的增加，燃燒過程逐步劇烈，燃燒溫度和缸 內的壓力升高率顯著增加，汽油機易于發生爆震，CAI燃燒的輸出功率受到限制。隨著負荷 的進一步增加，燃燒過程逐步劇烈，燃燒溫度和缸內的壓力升高率顯著增加，汽油機爆震傾 向增加，此時在采用內部廢氣再循環實現穩定的當量比為1的CAI燃燒("當量比"是提 供給單位質量燃料實際燃燒時的空氣質量與其理論上完全燃燒所需的空氣質量的比值，是 衡量燃燒過程中燃油與空氣的比例的物理量，當量比小于1表明實際空氣量小于理論空氣 量，則缸內部分燃油由于缺少空氣會不完全燃燒，稱之為加濃燃燒。反之，當量比大于1則 是實際空氣量大于理論空氣量，缸內空氣剩余，此時是稀薄燃燒過程。當量比為1的燃燒過 程即是指實際提供給燃料燃燒的空氣質量與其理論上完全燃燒所需的空氣質量相等的燃 燒過程)的同時，再結合外部廢氣再循環對汽油機的缸內溫度進行有效抑制，防止爆震燃 燒出現，實現了較高負荷范圍內的穩定當量比CAI燃燒。 通過內、外部廢氣再循環的復合應用有效地擴展了 CAI燃燒的運行負荷范圍。外 部廢氣再循環率的大小取決于基于內部廢氣再循環的穩定CAI燃燒過程的缸內溫度和壓 力升高率，并通過調整廢氣再循環閥的P麗控制信號占空比和持續時間實現不同的廢氣再 循環率。 P麗控制信號通過汽油機的電子控制單元(Electronic Control Unit，縮寫ECU) 產生，其波形如圖3所示。P麗信號是連續的周期性脈沖信號，其一個脈沖周期內高電平的 持續時間13與脈沖周期14的比值即為該信號的占空比。實際控制時P麗信號的頻率(周 期)調整為一固定值，通過調整高電平的持續時間來調整占空比，以控制實現廢氣再循環 閥的不同開度。
權利要求
一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，包括通過進氣歧管(3)與汽油機本體(1)的缸蓋連接的進氣總管(4)、通過三元催化器(11)并經排氣歧管(10)與汽油機本體(1)的缸蓋連接的排氣總管(12)，還包括由可變氣門正時控制油路(2)及設在其上的可變氣門正時控制閥(5)組成的VVT系統和由可變氣門升程控制油路(9)及設在其上的可變氣門升程控制閥(8)組成的VVL系統，VVT系統和VVL系統分別與汽油機本體(1)的缸蓋連接，其特征在于一外部廢氣再循環管路(7)中設有廢氣再循控制環閥(6)，該外部廢氣再循環管路的一端與排氣歧管(10)連接、另一端與進氣歧管(3)連接。
2. 根據權利要求1所述的一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，其特征在于所述的 可變氣門正時控制閥(5)、可變氣門升程控制閥(8)和廢氣再循控制環閥(6)均與汽油機的 電子控制單元ECU電連接。
全文摘要
本發明公開一種汽油機復合廢氣再循環利用裝置，包括進氣總管、排氣總管，還包括由可變氣門正時控制油路及設在其上的可變氣門正時控制閥組成的VVT系統和由可變氣門升程控制油路及設在其上的可變氣門升程控制閥組成的VVL系統，VVT系統和VVL系統分別與汽油機本體的缸蓋連接，其特征在于一外部廢氣再循環管路中設有廢氣再循控制環閥，該外部廢氣再循環管路的一端與排氣歧管連接、另一端與進氣歧管連接。本發明的有益效果可使汽油機在較寬廣的負荷范圍實現穩定的CAI燃燒過程，削弱了汽油機CAI發生爆震燃燒的傾向，進而降低了汽油機在該運行范圍內的油耗和排放。
文檔編號F02M25/07GK101761423SQ20101010025
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月22日 優先權日2010年1月22日
發明者劉丙軍, 劉斌, 張曉宇, 詹樟松, 鄧偉, 閔龍 申請人:重慶長安汽車股份有限公司