專利名稱：控制汽油機缸內殘余廢氣量的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種內燃機技術領域的裝置，具體涉及一種控制汽油機缸內殘余
廢氣量的裝置。
背景技術：
傳統的汽油機是采用火花點燃均質混合氣(氣道噴射燃料)或分層混合氣(缸內直噴)，通過節氣門控制負荷。由于發動機壓縮比較低、泵氣損失和節流損失較大，燃燒速率較慢，從而導致熱效率不高。均質充量壓縮著火燃燒可以顯著提高汽油機的熱效率，達到或者接近傳統柴油機的水平，同時氮氧化物排放僅僅為普通汽油機的95%左右。均質充量壓縮著火的燃燒沒有直接的著火控制手段，主要受燃料的化學反應動力學主導；而且，均質充量壓縮著火燃燒通常是運行在稀薄混合氣下，傳統的火花塞的點火能量不足以點燃稀薄混合氣。汽油的主要成分是高碳支鏈烷烴，自燃溫度較高，分子不容易發生低溫氧化反應。因此，要使汽油燃料發生均質充量壓縮著火燃燒，必須使得燃料/空氣的混合氣在上止點前達到自燃著火溫度。目前，實現汽油燃料均質充量壓縮著火燃燒的手段主要有進氣加熱、基于可變氣門正時的均質充量壓縮著火燃燒、以及進氣溫升和可變氣門正時同時作用的優化動力技術。進氣加熱是早期的均質充量壓縮著火燃燒實現方式，通過外加的熱源或者內置于進氣總管的進氣加熱裝置顯著提高進氣溫度，從而使得混合氣經歷壓縮行程后在上止點前達到自燃溫度。由于系統的熱慣性很大，溫度控制不靈活，外加熱源功率較大，因此無法進入實用領域。經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN1824926以及美國專利文獻號 US6675579-B1均公開了通過可變氣門機構來改變氣門的開啟關閉時刻，使得氣門機構實現負的氣門重疊角，截留部分燃燒廢氣，增加缸內的殘余廢氣量，從而顯著提高壓縮行程初始階段的缸內混合氣溫度，最終實現汽油燃料的壓縮自燃。然而發動機的可變氣門機構結構復雜，成本增加較多，且缸內殘余廢氣率受到一定的限制。此外，福特汽車公司提出的優化動力技術是采用發動機排氣熱量和循環水溫度共同加熱新鮮空氣，同時結合可變氣門技術控制缸內殘余廢氣量，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。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種控制汽油機缸內殘余廢氣量的裝置，通過低成本和簡單結構、殘余廢氣比例調控范圍寬、響應速率快，從而使得汽油燃料在很寬的當量比范圍內很容易實現均質充量壓縮著火燃燒。與其他的通過可變氣門機構來實現殘余廢氣量的控制方法不同，本發明提出了一種全新的控制裝置，該裝置安裝于排氣道內，可以更加靈活、簡便的控制缸內參與廢氣量。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導管、隔熱型密封墊、步進電機和電極，其中導管設置在氣缸蓋排氣道上方的孔內，隔熱型密封墊設置在導管上方，樞軸連接在步進電機上并穿過隔熱型密封墊和導管伸入到排氣道內，電極連接發動機控制系統，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內。本發明的工作過程與工作原理為通過步進電機轉動樞軸，帶動閥門轉動，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。改變步進電機的輸入電壓控制閥門的旋轉角度，可以靈活控制缸內的殘余廢氣量，理論上缸內殘余廢氣量可以達到95%以上。截留在排氣道和氣缸的廢氣，在進氣沖程進入氣缸與新鮮充量充分混合，并加熱新鮮充量，促進燃料的蒸發混合，最終實現均質充量壓縮著火燃燒。與現有技術相比，本發明有如下有益效果(1)結構簡單，成本低廉；(2)控制靈活，響應速率很快，可以做到循環控制，且不受轉速的限制；C3)殘余廢氣系數可以在0 95%范圍內任意調控；(4)可以各缸單獨控制。
圖1本發明的結構示意圖。圖2本發明實施例示意圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括氣缸蓋1、排氣道2、閥門3、銷釘4、樞軸5、導管6、隔熱型密封墊7、步進電機8、電極9，其中導管6設置在氣缸蓋排氣道2上方的孔內，隔熱型密封墊7設置在導管6上方，樞軸5連接在步進電機8上并穿過隔熱型密封墊7和導管6 伸入到排氣道2內，電極9連接發動機電子控制單元(圖2中的9)，閥門3連接在樞軸5上而安裝在排氣道2內。如圖2所示，圖中1、2、3、4分別為各缸的火花塞；5、6、7、8則為本實施例所述汽油
機缸內殘余廢氣量控制裝置；電子控制單元9接收發動機的各種參數信號，電子控制單元內存有殘余廢氣量控制裝置的點火控制曲線圖。根據發動機的負荷信號，確定需要運行均質充量壓縮著火燃燒模式時，電子控制單元9根據發動機當前的油門位置、進氣溫度、進氣壓力、冷卻水溫度、排氣溫度、空燃比、爆震信號，確定運行均質充量壓縮著火燃燒模式時的殘余廢氣裝置閥門3的位置，然后輸出控制信號至閥門3，使得閥門3在排氣行程和進氣行程處于圖2中的a-a’位置。這時，缸內的燃燒廢氣在閥門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入氣缸；廢氣對新鮮充量進行加熱促進燃料蒸發和混合。進氣結束后，在壓縮和做功行程，閥門處于b-b’位置。其余各缸類似。
權利要求
1.一種控制汽油機缸內殘余廢氣量的裝置，包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導管、 隔熱型密封墊、步進電機和電極，其特征在于導管設置在氣缸蓋排氣道上方的孔內，隔熱型密封墊設置在導管上方，樞軸連接在步進電機上并穿過隔熱型密封墊和導管伸入到排氣道內，電極連接發動機控制系統，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內。
2.根據權利要求1所述的控制汽油機缸內殘余廢氣量的裝置，其特征是，電子控制單元根據發動機當前的油門位置、進氣溫度、進氣壓力、冷卻水溫度、排氣溫度、空燃比、爆震信號，確定運行均質充量壓縮著火燃燒模式時的殘余廢氣裝置閥門的位置并輸出控制信號至閥門。
全文摘要
一種內燃機技術領域的控制汽油機缸內殘余廢氣量的裝置。包括氣缸蓋、排氣道、閥門、樞軸、導管、隔熱型密封墊、步進電機和電極，其中導管設置在氣缸蓋排氣道上方的孔內，隔熱型密封墊設置在導管上方，樞軸連接在步進電機上并穿過隔熱型密封墊和導管伸入到排氣道內，電極連接發動機控制系統，閥門連接在樞軸上而安裝在排氣道內。本發明通過低成本和簡單結構、殘余廢氣比例調控范圍寬、響應速率快，從而使得汽油燃料在很寬的當量比范圍內很容易實現均質充量壓縮著火燃燒，可以更加靈活、簡便的控制缸內參與廢氣量。
文檔編號F02D9/10GK102278212SQ20111010780
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月28日
發明者呂興才, 黃震 申請人:上海交通大學