[发明专利]用于对置式活塞发动机的EGR结构

说明书

背景技术

本领域是内燃机。特别是，本领域涉及具有排气再循环的有口的直 流扫气对置式活塞发动机。更具体地说，本领域包括具有一个或多于一 个有口的汽缸（portedcylinder）并且直流扫气的二冲程对置式活塞发动 机，其中排气再循环（EGR）结构提供由发动机产生的一部分排气用于 与增压空气混合，以控制燃烧期间的NOx的产生。

正如在图1中所看到的，内燃机用对置式活塞发动机示出，该对置 式活塞发动机包括具有机械加工的或形成在其中的口12以及纵向设置 的/偏移的（displaced）排气口和进气口14和16的至少一个汽缸10。喷 油嘴17在汽缸纵向的中心或靠近汽缸纵向的中心，设置在开口通过汽 缸侧面的喷嘴孔中或邻近该喷嘴孔。两个活塞20、22设置在孔12中， 其中其端表面20e、22e彼此相对。为了方便起见，活塞20叫做“排气” 活塞，因为它靠近排气口14，并且排气口形成在其中的该汽缸的端部叫 做“排气端”。类似地，活塞22叫做“进气”活塞，因为它靠近进气口 16，并且该汽缸相应的端部叫做“进气端”。

具有诸如汽缸10的一个或多于一个汽缸的对置式活塞发动机的运 行是完全理解的。在这方面，并且参考图2，响应发生在端表面20e、22e 之间的燃烧，对置式活塞移动离开各自的上止点（TDC）位置，该上止 点位置是它们在汽缸中相互最靠近的位置。在从TDC移动时，活塞保 持其有关的口关闭直到它们到达各自的下止点（BDC）位置，在下止点， 它们相互离开最远。活塞可以同相移动，使得排气口和进气口14、16 一致地打开和关闭。可选地，一个活塞在相位上可以超前另一个，在这 种情况下，进气和排气口具有不同的打开和关闭时间。

在许多对置式活塞结构中，相位偏移被引入到活塞运动中。例如， 如图1所示，排气活塞超前进气活塞并且相位偏移使该活塞以这样的次 序在其BDC位置附近移动，即，在进气口16仍然关闭的时候在排气活 塞20移动通过BDC时排气口14打开，以便燃烧后气体开始从排气口 流出。在活塞继续移动相互离开时，在排气口14仍然在打开的时候进 气口16打开，并且增压空气的进气（“增压空气”）被迫进入汽缸10中， 将排气驱离到排气口14外面。在允许增压空气通过进气口的时候，来 自汽缸的排气通过排气口的移动叫做“扫气”。因为进入汽缸的增压空 气沿着与排气的出流相同的方向流动（朝着排气口），该扫气过程叫做 “直流扫气”。

在活塞移动通过其BDC位置并且反向时，排气口14被排气活塞20 关闭并且扫气停止。在进气活塞22继续移动离开BDC时进气口16保 持打开状态。在该活塞朝着TDC（图2）继续移动时，进气口16关闭 并且汽缸中的增压空气在端表面20e和22e之间被压缩。通常，在进气 口16打开的时候当增压空气通过该进气口时该增压空气是湍流的以促 进良好的扫气，在进气口关闭之后以，空气和喷射的燃油混合。通常， 该燃油是由高压喷嘴喷射到汽缸中的柴油。参考图1，作为一个例子， 湍流的空气（或简称“湍流”）30具有一般的螺旋运动，该螺旋运动在 口中形成围绕汽缸的纵轴线环流的涡旋。正如在图2中清楚地看到的， 当活塞在汽缸孔中朝着其各自的TDC位置前进时，燃油40通过喷嘴17 被直接喷射到在活塞的端表面20e和22e之间在汽缸口12中形成湍流的 增压空气30中。当活塞20和22接近其各自的TDC位置时，形成湍流 的增压空气和燃油的混合物在形成在端表面20e和22e之间的燃烧室32 中被压缩。当混合物达到点火温度时，燃油在燃烧室中点火，驱动活塞 朝着其各自的BDC位置分开。

如图2所示，燃油通过汽缸的侧面直接喷射到汽缸口中（直接侧面 喷射）并且燃油的运动与该汽缸孔中的增压空气的残余的湍流运动互作 用。当发动机运行水平增加并且燃烧热升高时，产生氮氧化物（NOx） 的增加的量。但是，逐渐严格的排放物要求表示需要严格的NOx还原程 度。一种技术通过排气再循环（“EGR”）还原NOx排放物。EGR已经 包括在每个汽缸具有单个活塞运行的火花点火的4冲程发动机结构和二 冲程压缩点火发动机中。但是，这种EGR结构不是直接用于具有直流 扫气的二冲程对置式活塞发动机中，因为需要在对置式活塞发动机中产 生将排气泵送到空气的流入气流中的压力差。因此，需要适合于具有直 流扫气的二冲程对置式活塞发动机的结构和运行的有效的EGR结构。

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