噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、傳動(dòng)裝置、空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)和空氣噴射系統(tǒng)組成，空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)由氣泵、儲(chǔ)氣罐、壓力表和旁通泄壓閥組成，氣泵接受傳動(dòng)裝置傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量給空氣加壓；旁通泄壓閥用于限制儲(chǔ)氣罐中空氣壓力；空氣噴射系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元相連的高速電磁閥、流量計(jì)和可變截面噴嘴；通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元控制高速電磁閥和可變截面噴嘴，對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制和修正。與傳統(tǒng)氣門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、改裝方便，提供了一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方式。此外，噴射進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣壓力高，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做功，從而回收部分能量。
【專利說(shuō)明】
噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置領(lǐng)域，具體涉及一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)是熱效率最高、單位體積和單位重量功率密度最大的原動(dòng)機(jī)，應(yīng)用非常廣泛。然而隨著世界化石能源的日益枯竭以及環(huán)境資源的不斷惡化，內(nèi)燃機(jī)需要滿足更加嚴(yán)格的排放法規(guī)和油耗要求。
[0003]傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)采用固定型線的凸輪驅(qū)動(dòng)氣門(mén)，這不能保證內(nèi)燃機(jī)的排放和油耗在所有工況點(diǎn)均達(dá)到最佳，因此大多數(shù)新型內(nèi)燃機(jī)都采用可變氣門(mén)技術(shù)以優(yōu)化排放，降低油耗?？勺儦忾T(mén)技術(shù)包括基于凸輪軸的可變配氣技術(shù)和無(wú)凸輪軸配氣技術(shù)，前者雖然機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，但是不能任意可變;后者可以實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的任意可變，但是控制復(fù)雜，設(shè)備昂貴。
[0004]受到壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)概念的啟發(fā)，取消基于氣門(mén)的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，采用空氣缸內(nèi)直噴的方式進(jìn)氣，可避免傳統(tǒng)氣門(mén)進(jìn)氣機(jī)構(gòu)控制氣門(mén)正時(shí)和升程的難點(diǎn)。噴射進(jìn)氣系統(tǒng)具有控制精確、響應(yīng)快速的優(yōu)點(diǎn)，采用噴射進(jìn)氣的方式可以準(zhǔn)確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。目前在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，噴氣系統(tǒng)主要用于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料噴射和壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)做功沖程高壓空氣的噴射，但是氣體燃料噴射系統(tǒng)往往噴射壓力過(guò)低、脈寬較小，而高壓空氣噴射壓力過(guò)高、脈寬較大，因此國(guó)內(nèi)外鮮有將噴氣系統(tǒng)用于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠解決傳統(tǒng)噴氣系統(tǒng)噴射壓力和噴射脈寬不合適的問(wèn)題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、傳動(dòng)裝置、空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)和空氣噴射系統(tǒng)組成，所述空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)由氣栗、儲(chǔ)氣罐、壓力表和旁通泄壓閥組成，所述氣栗與傳動(dòng)裝置連接，所述氣栗接受所述傳動(dòng)裝置傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量給空氣加壓;所述壓力表用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐中的空氣壓力;所述旁通泄壓閥用于限制所述儲(chǔ)氣罐中空氣的最高壓力，當(dāng)所述儲(chǔ)氣罐的內(nèi)壓超過(guò)限定值時(shí)，所述旁通泄壓閥打開(kāi)進(jìn)行放氣泄壓;所述空氣噴射系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元相連的高速電磁閥、流量計(jì)和可變截面噴嘴;所述流量計(jì)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，并將數(shù)據(jù)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，用于進(jìn)氣量的控制和修正;所述高速電磁閥接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的指令，并按照指定的噴氣脈寬和噴氣時(shí)刻向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴入空氣;所述可變截面噴嘴根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況要求，接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元指令，改變噴嘴截面，從而進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制和修正。
[0007]本發(fā)明噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)氣罐的工作容積大于相同溫度壓力條件下發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)所需最大空氣體積。
[0008]所述可變截面噴嘴安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，直接向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)噴入空氣。
[0009]本發(fā)明所述的噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)特別適用于燃料缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，空氣加壓由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，采用旁通泄壓閥限制儲(chǔ)氣罐中空氣壓力，通過(guò)控制高速電磁閥和可變截面噴嘴控制空氣噴射量，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精確、改裝方便，替代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)后能夠解決傳統(tǒng)氣門(mén)進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的技術(shù)困難。此外，與傳統(tǒng)凸輪軸進(jìn)氣系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)噴射進(jìn)入氣缸的空氣壓力較高，可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做功，從而回收發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣栗的部分能量。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述的發(fā)動(dòng)機(jī)噴射進(jìn)氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中:
[0013]1-發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 2-連桿 3-活塞4-可變截面噴嘴
[0014]5-流量計(jì) 6-高速電磁閥 7-旁通泄壓閥8-壓力表
[0015]9-儲(chǔ)氣罐10-氣栗11-傳動(dòng)裝置
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提出的一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、傳動(dòng)裝置、空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)和空氣噴射系統(tǒng)組成。
[0018]所述空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)由氣栗10、儲(chǔ)氣罐9、壓力表8和旁通泄壓閥7組成，所述氣栗10與傳動(dòng)裝置連接，所述氣栗10接受所述傳動(dòng)裝置傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量給空氣加壓；所述儲(chǔ)氣罐9的工作容積大于相同溫度壓力條件下發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)所需最大空氣體積，所述壓力表8用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐9中的空氣壓力;所述旁通泄壓閥7用于限制所述儲(chǔ)氣罐9中空氣的最高壓力，當(dāng)所述儲(chǔ)氣罐9的內(nèi)壓超過(guò)限定值時(shí)，所述旁通泄壓閥7打開(kāi)進(jìn)行放氣泄壓。
[0019]所述空氣噴射系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元相連的高速電磁閥6、流量計(jì)5和可變截面噴嘴4 ；所述可變截面噴嘴4安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，直接向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)噴入空氣，所述流量計(jì)5測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，并將數(shù)據(jù)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，用于進(jìn)氣量的控制和修正;所述高速電磁閥6接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的指令，并按照指定的噴氣脈寬和噴氣時(shí)刻向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴入空氣;所述可變截面噴嘴4根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況要求，接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元指令，改變噴嘴截面，從而進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制和修正。
[0020]本發(fā)明噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)特別適用于燃料缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。在使用本發(fā)明噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)時(shí)，搭載發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)氣門(mén)進(jìn)氣機(jī)構(gòu)被噴射式進(jìn)氣系統(tǒng)所替代，但是傳統(tǒng)氣門(mén)排氣機(jī)構(gòu)仍然保留。
[0021]本發(fā)明噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的工作過(guò)程是:
[0022]傳動(dòng)裝置11將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸I的輸出動(dòng)力傳遞給氣栗10，氣栗10將空氣進(jìn)行加壓，存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐9中，通過(guò)壓力表8的監(jiān)測(cè)，旁通泄壓閥7限制儲(chǔ)氣罐9中空氣的最高壓力，當(dāng)壓力超過(guò)最高限值時(shí)，旁通泄壓閥7打開(kāi)，使儲(chǔ)氣罐9中壓力保持在壓力限值范圍內(nèi)。
[0023]在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程，通過(guò)控制高速電磁閥6控制噴射時(shí)刻和噴射脈寬，采用流量計(jì)5實(shí)時(shí)記錄進(jìn)氣流量，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況變化導(dǎo)致進(jìn)氣要求劇烈變化時(shí)，通過(guò)改變可變截面噴嘴4的截面面積，從而對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行修正。
[0024]當(dāng)進(jìn)氣結(jié)束后，可變截面噴嘴7完全封閉。噴入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的高壓空氣將對(duì)活塞3(通過(guò)連桿2與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸I相連)做功，相當(dāng)于回收發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)氣栗的部分能量。當(dāng)進(jìn)氣沖程結(jié)束，即發(fā)動(dòng)機(jī)活塞3處于下止點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)壓力應(yīng)該為一個(gè)合適的值(相比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該在接近lbar，相比增壓發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該與增壓壓力相當(dāng))，這是設(shè)計(jì)儲(chǔ)氣罐9的最高壓力限值的標(biāo)準(zhǔn)。
[0025]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、傳動(dòng)裝置、空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)和空氣噴射系統(tǒng)組成，其特征在于: 所述空氣加壓存儲(chǔ)系統(tǒng)由氣栗(10)、儲(chǔ)氣罐(9)、壓力表(8)和旁通泄壓閥(7)組成，所述氣栗(10)與傳動(dòng)裝置連接，所述氣栗(10)接受所述傳動(dòng)裝置傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量給空氣加壓;所述壓力表(8)用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)氣罐(9)中的空氣壓力;所述旁通泄壓閥(7)用于限制所述儲(chǔ)氣罐(9)中空氣的最高壓力，當(dāng)所述儲(chǔ)氣罐(9)的內(nèi)壓超過(guò)限定值時(shí)，所述旁通泄壓閥(7)打開(kāi)進(jìn)行放氣泄壓； 所述空氣噴射系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元相連的高速電磁閥(6)、流量計(jì)(5)和可變截面噴嘴(4);所述流量計(jì)(5)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，并將數(shù)據(jù)傳給發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，用于進(jìn)氣量的控制和修正;所述高速電磁閥(6)接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的指令，并按照指定的噴氣脈寬和噴氣時(shí)刻向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴入空氣;所述可變截面噴嘴(4)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況要求，接受發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元指令，改變噴嘴截面，從而進(jìn)一步對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制和修正。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)氣罐(9)的工作容積大于相同溫度壓力條件下發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)所需最大空氣體積。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于:所述可變截面噴嘴(4)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上，直接向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)噴入空氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)為燃料缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F02B33/00GK106089403SQ201610645564
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610645564.X, CN 106089403 A, CN 106089403A, CN 201610645564, CN-A-106089403, CN106089403 A, CN106089403A, CN201610645564, CN201610645564.X
【發(fā)明人】衛(wèi)海橋, 涂波, 潘明章
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)