汽車發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)

背景技術(shù)：

隨著環(huán)保、排放法規(guī)的日益嚴(yán)格及消費者對汽車發(fā)動機燃油經(jīng)濟(jì)性要求的日益提高，如何滿足汽車發(fā)動機低排放和高燃油經(jīng)濟(jì)性已成為汽車界當(dāng)前必須解決的一個問題。開發(fā)車用具有汽油機低排放優(yōu)點同時具有柴油機部分負(fù)荷高燃油經(jīng)濟(jì)型優(yōu)點的發(fā)動機是目前的一個研究目標(biāo)。

針對噴油器側(cè)置式直噴汽油機，由于其噴油器側(cè)置，在噴油過程中，油束與氣缸底平面向下傾斜某一角度，隨噴油時間向前發(fā)展，在進(jìn)氣氣流強度較低的工況下，噴霧必然會與氣缸壁面、活塞頂面發(fā)生碰撞，導(dǎo)致積碳、機油稀釋、排放惡化等問題。所以在部分負(fù)荷時，進(jìn)氣流量小，希望有較高的進(jìn)氣流速，提高充氣效率，同時希望有較高滾流比，降低燃油濕壁現(xiàn)象，降低機油稀釋率，提高燃燒效率。

針對氣道噴射汽油機，在低速部分負(fù)荷工況下，發(fā)動機需求進(jìn)氣量較少，節(jié)氣門節(jié)流損失大，而節(jié)氣門體后的進(jìn)氣截面較大，導(dǎo)致進(jìn)氣強度較低，不利于油氣混合；滾流強度低，燃燒速率慢，不利于燃油經(jīng)濟(jì)性的提高。

眾所周知，進(jìn)氣道的滾流比和流量系數(shù)是相互矛盾的，滾流比越大，流量系數(shù)越低；在進(jìn)氣壓縮過程中形成較高的滾流比，會在壓縮上止點前產(chǎn)生較高的湍流強度，加快火焰?zhèn)鞑ニ俣龋s短燃燒持續(xù)期，減少傳熱損失，從而提高指示熱效率。而目前的進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為了兼顧高低速性能選取了大流量系數(shù)低滾流比的進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)，所以燃燒持續(xù)期較長，熱效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本專利通過改變低負(fù)荷工況下的進(jìn)氣歧管進(jìn)氣截面，從而提高進(jìn)氣流速，配合進(jìn)氣道隔板提高了進(jìn)氣滾流比，降低缸內(nèi)噴射燃油對缸套、活塞頂面及氣門的濕壁現(xiàn)象，減少積碳，降低排放，降低機油稀釋率，提高混合氣均勻性、燃油經(jīng)濟(jì)性。在高負(fù)荷時，通過調(diào)整進(jìn)氣截面，降低了進(jìn)氣阻力，為發(fā)電機提供了足夠進(jìn)氣量，保證整車對發(fā)動機大功率的需求。

附圖說明

圖1為可變截面積滾流進(jìn)氣系統(tǒng)示意圖

圖中：(1)活塞 (2)缸套 (3)缸蓋 (4)噴油器 (5)進(jìn)氣歧管旋轉(zhuǎn)閥板

(6)進(jìn)氣歧管主體 (7)進(jìn)氣道隔板 (8)進(jìn)氣門 (9)火花塞 (10)排氣門

具體實施方式

本發(fā)明的可變截面及滾流進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣歧管和缸蓋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣歧管從穩(wěn)壓腔到各支管都分層雙層結(jié)構(gòu)，在穩(wěn)壓腔內(nèi)有一旋轉(zhuǎn)閥板，可以根據(jù)不同工況旋轉(zhuǎn)不同角度；缸蓋進(jìn)氣道上裝有一隔板，也將進(jìn)氣道分為上下兩層，與進(jìn)氣歧管分層結(jié)構(gòu)相互配合，缸蓋上還裝有進(jìn)排氣門、進(jìn)排氣導(dǎo)管及進(jìn)排氣座 圈；噴油器可安裝在進(jìn)氣道下方或上方，取決于不同的噴射方式。

在低負(fù)荷工況下，進(jìn)氣穩(wěn)壓腔旋轉(zhuǎn)閥不轉(zhuǎn)動，氣流只能從進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣道上層經(jīng)過，氣流沿著進(jìn)氣門座圈和燃燒室壁面切向進(jìn)入，掃過排氣門底面，順著缸壁向下運動，隨著進(jìn)氣門的開啟和活塞下行形成大尺度旋流，即滾流；由于氣道隔板導(dǎo)流的作用，使得在氣門與座圈喉口處，有很少氣流從隔板下方經(jīng)過，這樣大尺度的滾流在進(jìn)氣沖程得以形成。隨著活塞上行，大尺度滾流流速逐漸加強，直到接近壓縮上止點，大尺度滾流破碎成大量小渦流，增加了點火時刻的湍流強度，提高了燃燒時火焰的傳播速度，從而縮短了燃燒持續(xù)期，減少了做功沖程的傳熱損失，從而提高熱效率，降低燃油消耗。而對于側(cè)置式缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，缸內(nèi)有規(guī)則的強滾流運動，阻止了噴霧過度的向前發(fā)展，降低了噴霧貫穿距，從而避免了燃油濕壁。同時，氣流只從上層通過，氣流流經(jīng)的支管截面減小，在相同的流量條件下，截面越小，氣流速度越高，從而利用氣流的慣性作用，適當(dāng)調(diào)整配氣正時相位，提高充氣效率，進(jìn)而提升低速扭矩，并且由于進(jìn)氣容腔的減小，氣流響應(yīng)性也會提高，從而提高整車加速性能。

在中高負(fù)荷工況下，進(jìn)氣穩(wěn)壓腔旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動一定角度，氣流可以從進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣道上下兩層同時進(jìn)氣，由于閥板旋轉(zhuǎn)的角度不同，可以控制不同工況下對滾流強度和流量系數(shù)的要求。當(dāng)閥片完全打開時，在氣門和座圈喉口處，氣流從氣門四周涌入氣缸，提高了進(jìn)氣的流量系數(shù)，滿足大負(fù)荷工況對進(jìn)氣量的要求。

旋轉(zhuǎn)閥板的控制采用電子驅(qū)動閉環(huán)控制，使得閥板在0-90°之間自由轉(zhuǎn)動，保證了控制的精度和靈敏性。