可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置的制造方法
【专利说明】
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种车用自然吸气发动机的发动机进排气装置，特别是涉及一种可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]能源危机和环境污染日趋严重，车用发动机面临着严峻的燃料短缺和排放控制问题，迫切需要提高发动机的经济性能和排放性能。发动机的性能很大程度上依赖其进换气过程，即发动机排出本循环已经燃烧的废气和吸入下一循环的新鲜空气或可燃混合气。为了提高发动机的动力性和经济性，需要提高每循环进入发动机气缸的空气量。同时为了控制发动机的氮氧化物有害排放，还需要进行废气再循环。传统自然吸气发动机的进排气装置一般由空气滤清器、进气管、气缸和排气管等部件组成。当发动机运转时，曲轴驱动活塞由气缸内的上止点运动至下止点，在活塞的运动过程中，气缸容积逐渐增大，在气缸内形成一定的真空度，空气通过进气管、进气门被吸入气缸。当活塞由气缸内的下止点运动至上止点，废气在自身剩余压力和活塞的推动下经排气门、排气管排出气缸外。废气再循环系统是将一定量的发动机废气从排气管引出，并通过控制阀将废气引入进气管中与新鲜空气混合，再进入气缸内抑制燃烧，降低氮氧化物有害排放。上述自然吸气发动机进排气装置中存在的问题是:每循环进入发动机气缸内的空气量和再循环的废气量均受气缸内进气终了压力的影响，由于传统进排气系统的结构不可变，因此每循环进入气缸内的进气量和废气再循环量均受到限制，最大进气量无法灵活调整，废气再循环率也只能在较小的范围内调整，无法根据发动机的工况进行自适应的最佳调控，因而无法满足发动机各种复杂工况对进气供给和废气再循环的要求，无法达到发动机功率优化和氮氧化物排放优化的效果。
[0005]经过对现有技术文献和专利的检索发现，专利名称排气管容积自适应式祸轮增压系统，授权公告号ZL201110335093.X，该实用新型专利包括:气缸、排气管、涡轮、连接管、挡板环、移动板和弹性部件。采用该技术方案，发动机处于低速工况时，移动板向着靠近挡板环的方向移动，排气管容积相对较小，脉冲能量可以充分利用，发动机整机性能较优；当发动机处于高速工况时，移动板向着远离挡板环的方向移动，排气管容积相对较大，栗气损失较小，发动机整机性能较优。
[0006]但该实用新型只是针对排气系统设计的排气管容积自适应式调节，未涉及到进气调节，因此每循环进入发动机气缸内的空气量和再循环废气量仍然受到限制；而且调节排气管容积时，移动板和弹性部件受到排气管长度的限制，移动位移十分有限，因而排气管容积调节能力有限，无法满足调节排气管容积较大的要求。
[0007]【实用新型内容】:
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种结构简单、调节方法简易可靠、能够根据发动机的实际运行工况而自适应调节进气和排气的可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置。
[0009]本实用新型的技术方案是:
[0010]一种可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置，含有进气管和排气管，所述进气管和排气管通过进气门和排气门分别与发动机气缸的内腔连通，所述发动机气缸的内腔通过辅助进排气门和连通管与伸缩气缸的缸体内腔连通，所述伸缩气缸的缸体内腔中设置有电磁铁，并且，所述伸缩气缸的缸体和活塞之间设置有回位弹簧，所述连通管上设置有辅助进气管，所述辅助进气管上设置有控制阀，所述排气管和进气管之间通过贯通管相互连通，所述贯通管上设置有废气再循环阀和废气冷却器。
[0011 ] 所述伸缩气缸为一级气缸或二级气缸，所述一级气缸包括一个缸体和一个活塞，所述二级气缸包括初级缸体、初级活塞、次级缸体和次级活塞，其中，所述初级缸体内套装初级活塞，所述初级活塞作为次级缸体，所述次级缸体内套装所述次级活塞，所述次级缸体与所述初级缸体连通，所述初级缸体、次级缸体和次级活塞内分别设置定电磁铁、一级电磁铁和二级电磁铁，所述初级缸体与初级活塞之间以及所述次级缸体与次级活塞之间分别设置有所述回位弹簧。
[0012]所述废气冷却器通过电动水栗与水箱连接，所述辅助进气管上设置有空气滤清器。所述进气管的外端设置有空气滤清器，所述发动机气缸的活塞通过连杆与曲轴连接，所述曲轴上安装有飞轮，所述飞轮或曲轴上设置有曲轴位置传感器。
[0013]所述贯通管与进气门之间的所述进气管上分别设置有进气压力传感器、进气温度传感器和二氧化碳传感器;所述贯通管与排气门之间的所述排气管上分别设置有排气压力传感器和排气温度传感器，所述贯通管外的所述排气管上安装有排气背压阀，所述进气压力传感器、进气温度传感器、二氧化碳传感器、排气压力传感器、排气温度传感器、电磁铁、控制阀、排气背压阀和废气再循环阀均分别与控制器连接。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]1、本实用新型根据发动机的实际运行工况，通过控制器控制伸缩气缸的初级活塞、次级活塞逐级运动，在气缸内部形成不同的真空度，将外界环境中的新鲜空气吸入到伸缩气缸内，再通过两级活塞的回位运动将新鲜空气挤压到发动机气缸内部，自适应的增大每循环进入发动机气缸内的空气量，提高发动机的进气密度，从而提高发动机的功率，并改善经济性和排放性。
[0016]2、本实用新型发动机运行在中小废气再循环量工况时，控制器控制排气背压阀关小阀门，减少排到外界环境中的废气量，从而提高排气管中废气的压力和流量，增大废气再循环量。运行在大废气再循环量工况时，控制器控制伸缩气缸的初级活塞、次级活塞逐级运动将发动机气缸内部的残余废气挤压到排气管中，逐级提高排气管中废气的压力和流量，从排气方面提高了废气再循环量。随后在发动机的进气行程中，电磁铁使两级活塞相继运动，增加发动机气缸内部的局部真空度;从进气方面进一步提高了废气再循环量。
[0017]3、本实用新型伸缩气缸的两级活塞依靠电磁斥力逐级运动，振动噪声小；运动平稳，切换工况时进排气压力和流量稳定，压力波动小;且两级活塞的工作、回位从进气和排气两方面提高废气再循环量，节约了能量，提高了工作效率。
[0018]4、本实用新型废气冷却器对排气管进入到进气管内的废气进行冷却，并且电动水栗根据控制器的指令来增大或减小废气冷却器的冷却能力，提高冷却效果。
[0019]5、本实用新型结构简单和调节方法简易可行，且工作可靠性高，可以充分满足发动机的高低转速、大小负荷等工况对进气流量和废气再循环量的要求，应用范围广，推广后具有良好的经济效益和减排效果。
[0020]【附图说明】:
[0021]图1为可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置的结构图。
[0022]【具体实施方式】:
[0023]实施例:参见图1，图中，1-空气滤清器A，2-三通接头A，3-进气管，4-进气门，5-发动机气缸，6-辅助进排气口，7-排气门，8-排气管，9-三通接头B，10-排气背压阀，11-废气再循环阀，12-废气冷却器，13-电动水栗，14-水箱，15-活塞，16-连杆，17-曲轴，18-飞轮，19-曲轴位置传感器，20-排气压力传感器，21-排气温度传感器，22-进气压力传感器，23-进气温度传感器，24-二氧化碳传感器，25-控制器，26-控制阀，27-伸缩气缸，28-初级活塞，29-次级活塞，30-定电磁铁，31-—级电磁铁，32-二级电磁铁，33-回位弹簧，34-三通接头C，35-空气滤清器B。图中箭头所示为气体流动方向，虚线是控制线路。
[0024]空气滤清器Al与三通接头A2的一个入口相连，三通接头A2的出口与进气管3的入口相连，进气管3的出口经进气门4与发动机气缸5相连，发动机气缸5经排气门7与排气管8的入口相连，排气管8的出口与三通接头B9的入口相连，三通接头B9的一个出口经排气背压阀10与外界环境相连，另一个出口经废气再循环阀11与废气冷却器12的进气口相连，废气冷却器12的出气口与三通接头A2的另一个入口相连。废气冷却器12的进水口经电动水栗13与水箱14相连，废气冷却器12的出水口直接与水箱14相连。进气管3上安装有进气压力传感器22，进气温度传感器23，二氧化碳传感器24，分别测量新鲜空气或新鲜空气/废气混合气的压力、温度和废气再循环率。排气管8上安装有排气压力传感器20，排气温度传感器21，分别测量排气压力和排气温度。空气滤清器Al滤除了外界空气中的杂质，让洁净的空气进入发动机气缸5。排气背压阀10可以调节由排气管8内排到外界环境中的废气量。废气再循环阀11可以调节排气管8内进入到进气管3内的废气量。废气冷却器12对排气管8进入到进气管3内的废气进行冷却。电动水栗13根据控制器25的指令来增大或减小废气冷却器12的冷却能力。
[0025]活塞15通过连杆16安装在曲轴17上，在曲轴17的后端安装有飞轮18，飞轮18的外壳上安装有曲轴位置传感器1