[发明专利]可变循环进气量和废气再循环量的发动机进排气装置

说明书

技术领域：

本发明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。

背景技术：

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。

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涡轮增压系统，授权公告号ZL201110335093.X，该发明专利包括：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，泵气损失较小，发动机整机性能较优。

但该发明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。

发明内容：

本发明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。

本发明的技术方案是：

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。

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。

所述废气冷却器通过电动水泵与水箱连接，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。

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。