[发明专利]用于发动机的气缸盖、发动机和废气再循环系统

说明书

本发明公开了一种用于发动机的气缸盖、发动机及废气再循环系统；气缸盖的盖本体设有混合进气通道：第一进气道分支的一端和第二进气道分支的一端相交于主进气通道靠近燃烧室的一端且在主进气通道的一端形成交界，交界设置有相互耦合的第一导流板和第二导流板，通过第二导流板的转动调节通过第一进气道分支和第二进气道分支的废气和空气混合气总量一致，抵消缸内涡流或者EGR混合器设计不好或者当EGR流量过大时带来的流经第一进气道分支和第二进气道分支的废气含量的差异，通过第一导流板和第二导流板的双导流板联动，进一步加强强滚流进进气管道形成的缸内滚流，改善各缸的废气分布一致性，降低高废气率时汽油机的循环变动，提升燃烧稳定性。

技术领域

本发明涉及汽油机进气控制技术领域，特别涉及一种用于发动机的气缸盖、发动机和废气再循环系统。

背景技术

汽油机进气过程中形成的绕气缸轴线有组织的气流运动称为进气涡流。在发动机部分负荷工况适度的进气涡流能够加速缸内油气混合，改善燃烧。CN102425508A公布一种EGR混合进气系统，实现废气和空气混合后进入气缸时产生涡流，使得缸内形成分层混合气，实现稀燃。大量研究表明，涡流和滚流的产生都可以增加压缩终了时的湍流强度，提高燃烧速率。而滚流对燃烧的改善作用比涡流更大。滚流运动在压缩过程初期和中期得到加强，在压缩后期由于剧烈形变会发生瞬间破碎，形成强度较大的湍流，此湍流运动可以大大加快火焰传播速度，抑制爆震，减少循环变动，提高稀燃能力，改善汽油机性能。随着汽油机小型强化的推广，强滚流气道成为主流，能够有效提升汽油机性能。对于采用强滚流进气道的汽油机，涡流的存在会削弱缸内滚流的形成，因此采用强滚流、弱涡流的技术路线能够有助于进一步提升汽油机性能。

汽油机在部分负荷工况应用EGR(Exhaust gas recirculation，低压废气再循环系统)能够降低燃烧温度，改善油耗。以四缸汽油机(每个缸有两个进气门、两个排气门)为例，为了避免各缸排气相互干扰，采用第一缸和第四缸的排气道出口相连接，第二缸和第三缸的排气道出口相连接。然而，由于第一缸和第四缸距离较远，导致第一缸和第四缸的排气道设计不对称。小型强化汽油机为了布局紧凑，排气管处有限的空间限制了第一缸和第四缸的排气道布局，会导致第一缸和第四缸的排气道设计的不对称特征加剧。排气道与气缸两个排气门的连接处产生分叉，即排气道分支。一缸和第四缸的排气道分支曲率不同，这将导致排气道的两个分支流速不一致。在进气道和燃烧室设计对称的前提下，第一缸和第四缸排气道的两个分支曲率差异过大时，在排气冲程，两个排气道分支流速差异增大，导致缸内形成涡流，进而导致进气冲程时进气道分支流速差异增大，当废气气体进入进气道时，受进气道分支流速差异影响，进气道两个分支中流速快的分支进的废气气体较多，体现在缸内将导致缸内的废气分布不均匀。

如图1和图2所示为第一缸的侧视图和俯视图。+Y象限内的排气通道150的分支1503比-Y象限内的排气通道150的分支1502的曲率小，导致排气冲程时+Y象限内的排气道150的分支1503的流速大于-Y象限内的排气通道150的分支1502流速，由此形成燃烧室20内的顺时针涡流，进而导致进气过程中+Y象限内的主进气通道110的第二进气道分支1103流速也相对于-Y象限内第一进气道分支1102的流速快，废气气体从+Y象限内的第二进气道分支1203进入燃烧室20较多。在压缩冲程末期，+Y象限内的废气浓度较高。第一缸燃烧室20表现为+Y象限内的废气浓度较高，火焰传播较慢，-Y象限内的废气浓度较低，火焰传播较快。第四缸和第一缸正好相反。而第二缸和第三缸的排气通道150的分支的曲率差异较小，缸内涡流水平小，进入燃烧室20的废气分布较为均匀。由此四个缸之间的废气分布差异导致燃烧效果不一致，循环变动增大。

图1和图2为缸内滚流和涡流。定义活塞往复运动方向为Z轴，与Z轴垂直的进气歧管中心线定义为-X方向，与Z轴和X轴垂直的方向为Y方向。缸内涡流的存在或者EGR混合器设计不合理混合不均或者EGR流量过大，导致废气气体流经不同进气道分支时分布不均匀。