專利名稱：可以帶有燃燒廢氣掃氣階段的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個(gè)用于實(shí)施殘余燃燒廢氣的掃氣階段的進(jìn)氣裝置 的間接噴射內(nèi)燃機(jī)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明尤其涉及一種火花點(diǎn)火增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，由內(nèi)燃機(jī)輸送的動(dòng)力取決于饋送入該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的空氣量，而 該空氣量自身正比于此空氣的密度。假如需要較高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率的話，通過(guò)在將空氣饋送入燃燒室之前借助增壓裝 置(渦輪增壓器或螺旋式壓縮機(jī)之類的驅(qū)動(dòng)式壓縮機(jī))來(lái)壓縮空氣，從而增大空氣 里。為了增大允許進(jìn)入汽缸的壓縮空氣的量，提供了一個(gè)對(duì)存在于燃燒室中的殘余 燃燒廢氣進(jìn)行掃氣的階段。該掃氣階段允許在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣循環(huán)結(jié)束之前排出存在于 燃燒室中的燃燒廢氣，并且用壓縮(或增壓)空氣來(lái)替換它。如美國(guó)專利第US-4，217，866號(hào)所述，該掃氣階段包括在汽缸的排氣循環(huán)結(jié)束 時(shí)和在進(jìn)氣循環(huán)開(kāi)始時(shí)使該汽缸的排氣閥和進(jìn)氣閥交疊。通過(guò)同時(shí)將這些排氣閥和 進(jìn)氣閥打開(kāi)一定角度而達(dá)到IO度的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，來(lái)獲得這種交疊。在此文件描述的間接燃料噴射增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，設(shè)置了具有控制排氣管的排氣閥 的燃燒廢氣排氣裝置和兩個(gè)進(jìn)氣裝置。一個(gè)進(jìn)氣裝置是具有管子和閥的非汽化增壓 進(jìn)氣裝置，另一個(gè)進(jìn)氣裝置是包括具有燃料噴嘴的管子和閥的汽化進(jìn)氣裝置。另一方面，通過(guò)使排氣閥和非汽化增壓進(jìn)氣閥交疊而使汽化進(jìn)氣閥保持關(guān)閉， 來(lái)實(shí)施燃燒廢氣的掃氣，在另一方面，由于在打開(kāi)的進(jìn)氣閥處空氣壓力高于仍然存 在于燃燒室中的廢氣壓力，允許進(jìn)入燃燒室中的非汽化增壓空氣替換該廢氣并使它 通過(guò)^氣閥排出。非汽化增壓空氣因此占據(jù)了由該排出廢氣釋放的容積，這能夠顯 著增多在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣循環(huán)過(guò)程中引入空氣的量。在掃氣階段結(jié)束時(shí)附近，排氣閥關(guān) 閉，汽化增壓進(jìn)氣閥打開(kāi)，致動(dòng)燃料噴嘴，并通過(guò)作為其中允許非汽化增壓空氣的 補(bǔ)充的另一進(jìn)氣裝置將汽化增壓空氣饋送入燃燒室。盡管這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)可令人滿意地運(yùn)行，然而，它涉及了決非不嚴(yán)重的缺點(diǎn)。 實(shí)際上，在燃燒廢氣掃氣階段，必須使用控制兩個(gè)進(jìn)氣閥的單個(gè)控制裝置，諸如那些通稱為VVT (可變閥定時(shí))的，這允許改變這些閥的提升規(guī)律，尤其是在它們打開(kāi)/關(guān)閉的時(shí)刻。提供了具有各帶有非常精確輪廓的致動(dòng)凸輪和具有彼此相關(guān)聯(lián)的角度偏移的 凸輪軸，該凸輪軸尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)速度條件下能夠在具有掃氣階段和不具有掃氣 階段的情況下工作。這種凸輪軸類型很難實(shí)現(xiàn)，并且它需要多次嘗試來(lái)獲得合適的輪廓和角度偏 移。此外，它具有相對(duì)較大的明顯延伸范圍。此外，在掃氣階段之外，偏移凸輪有損于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，尤其是在高速充填時(shí)。 此外，為了獲得這種凸輪軸，必須在具有掃氣階段的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式和沒(méi)有掃氣階 段的運(yùn)行模式之間達(dá)到一種折衷。本發(fā)明旨在借助具有允許致動(dòng)閥門(mén)的裝置而無(wú)需復(fù)雜和昂貴的控制裝置的發(fā) 動(dòng)機(jī)來(lái)克服上述的缺點(diǎn).發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明因此涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是可以帶有燃燒廢氣掃氣階段的間接噴射增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)包含燃燒室的汽缸、具有進(jìn)氣閥的進(jìn)氣裝置、具有碳化 空氣進(jìn)氣閥的碳化空氣進(jìn)氣裝置、具有排氣閩的燃燒廢氣排氣裝置和用于控制排氣 裝置的裝置，其中，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于進(jìn)氣裝置的控制裝置和用于碳化空氣進(jìn)氣裝 置的附加控制裝置。附加控制裝置可包括由控制排氣裝置的裝置所控制的碳化空氣進(jìn)氣閥致動(dòng)裝置。致動(dòng)裝置可包括致動(dòng)碳化空氣進(jìn)氣閥的閥桿。 控制排氣裝置的裝置可包括用于閥桿的致動(dòng)器?？刂婆艢庋b置的裝置可包括凸輪軸，該凸輪軸可包括控制閥桿運(yùn)動(dòng)的凸輪。凸輪軸可包括可控制排氣閥的凸輪。附加控制裝置可包括凸輪軸?？刂七M(jìn)氣裝置的裝置可包括用于改變進(jìn)氣閥的提升規(guī)律的裝置。 內(nèi)燃機(jī)可包括用于進(jìn)氣裝置的燃料噴嘴，以允許獲得具有受控燃料噴射的進(jìn)氣裝置。內(nèi)燃機(jī)還可包括控制單元，以允許或防止將燃料噴射入受控噴射的進(jìn)氣裝置。


一旦參照附圖、借助非限制性的例子閱讀了下文給出的描述，本發(fā)明的其它特 征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見(jiàn)，其中-圖1示出根據(jù)本發(fā)明的增壓內(nèi)燃機(jī)的局部視圖，以及-圖2是示出當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒廢氣掃氣條件(B)下運(yùn)行時(shí)和當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在傳統(tǒng)條 件(C)下運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣閥和排氣閥的行程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出一種增壓內(nèi)燃機(jī)，尤其是間接燃料噴射類型的，更具體地說(shuō)是火花點(diǎn) 火發(fā)動(dòng)機(jī)。此發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)汽缸10，活塞(未示出)在該汽缸10內(nèi)以直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式在稱為上死點(diǎn)(圖中的PMH)的第一位置和在稱為下死點(diǎn)(PMB)的另 一位置之間滑動(dòng)。該汽缸包括燃燒室12，空氣或增壓空氣和燃料的混合物、或者 已經(jīng)添加了再循環(huán)廢氣(EGR)的增壓空氣和燃料的混合物在該燃燒室12中發(fā)生 燃燒。該汽缸10包括汽化增壓空氣(或碳化空氣)進(jìn)氣裝置14和增壓空氣(或空氣) 進(jìn)氣裝置16，后者的空氣在所示的例子中是非碳化空氣。通常，這些進(jìn)氣裝置包括設(shè)置在汽缸蓋中的孔口，該發(fā)動(dòng)機(jī)通常裝備有與該孔 口相連通的管子18、 20以及諸如進(jìn)氣閥之類的用于關(guān)閉所述孔口的裝置22、 24。 諸如射流噴嘴之類的燃料噴射裝置26使燃料能夠饋送入管子18，從而燃料與其中 循環(huán)的空氣混合，并形成饋送入燃燒室中的燃料混合物。因此，碳化空氣進(jìn)氣裝置 14包括管子18、閥22和噴嘴26，而非碳化空氣進(jìn)氣裝置16包括管子20和閥24。該汽缸還包括燃燒廢氣排氣裝置28，該燃燒廢氣排氣裝置28包括排氣管30 和諸如排氣閥32之類的關(guān)閉裝置。汽缸還包括諸如火花塞34之類的點(diǎn)火裝置，使包含在燃燒室12中的燃料混合 物能初始燃燒。通過(guò)控制裝置36來(lái)控制排氣閥32的運(yùn)動(dòng)，從而使設(shè)置在汽缸蓋中的孔口打開(kāi) /關(guān)閉，該控制裝置36包括轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪軸38，該凸輪軸38稱為排氣凸輪軸，并設(shè)
有作用在排氣閥32的桿42上的凸輪40。通過(guò)裝置44來(lái)控制非汽化進(jìn)氣閥24的運(yùn)動(dòng)，從而使孔口打開(kāi)/關(guān)閉，該裝置 44允許改變其提升規(guī)律，尤其是在其打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)刻，通常稱為WT (可變閥定 時(shí))。有利的是，這些WT類型的裝置基本包括轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪軸46，該凸輪軸46稱 為進(jìn)氣凸輪軸，并設(shè)有作用在進(jìn)氣閥24的桿50上的凸輪48。當(dāng)然，這兩個(gè)凸輪軸可以通過(guò)與任何發(fā)動(dòng)機(jī)配裝在一起的諸如定時(shí)鏈或帶之類 的任何已知裝置來(lái)同步驅(qū)動(dòng)。通過(guò)獨(dú)立于進(jìn)氣凸輪軸46的附加控制裝置來(lái)提供對(duì)于碳化空氣進(jìn)氣閥22的控制。這些附加裝置可以是通過(guò)諸如上述定時(shí)鏈或帶之類的任何已知裝置來(lái)與進(jìn)氣 凸輪軸和排氣凸輪軸同步驅(qū)動(dòng)的第三凸輪軸。有利的是，如同在下文中所更詳細(xì)描述的，這些附加控制裝置包括用于由排氣 凸輪軸38控制的、用于致動(dòng)碳化空氣進(jìn)氣閥22的裝置52。這些致動(dòng)裝置包括閥桿54，該閥桿54具有安裝成在樞軸56上轉(zhuǎn)動(dòng)的桿，該 樞軸56固定至發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地說(shuō)固定至汽缸蓋位于閥22和排氣凸輪軸之間的部 分。該閥桿54因此包括兩個(gè)桿臂， 一個(gè)桿臂位于樞軸和放置在閥22的桿58上的 該閥桿54末端之間，另一個(gè)桿臂位于樞軸和放置在由排氣凸輪軸38支承的凸輪 60上的另一末端之間。通過(guò)諸如任何發(fā)動(dòng)機(jī)通常都設(shè)有的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)之類的控制單元(未示出)， 來(lái)控制VVT類型的進(jìn)氣凸輪軸46。該發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)包括圖譜或圖表，從而能夠根 據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件，來(lái)實(shí)施或不實(shí)施給存在于燃燒室中的殘余燃燒廢氣掃氣的階 段，以及在預(yù)定時(shí)刻和持續(xù)選定時(shí)間的燃料噴射。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以推知由排氣凸輪軸38支承的凸輪40、 60、以及在閥桿54的末端和樞軸56之間的各個(gè)桿臂的輪廓和角度偏移，從而進(jìn)氣閥22在鄰 近排氣閥32關(guān)閉時(shí)開(kāi)始打開(kāi)。因此，當(dāng)運(yùn)行時(shí)并且在發(fā)動(dòng)機(jī)所需的動(dòng)力變化的情況下，或者當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)在低 或中速和高負(fù)荷的情況下其運(yùn)行的構(gòu)造中，給發(fā)動(dòng)機(jī)供給增壓空氣，并且實(shí)施燃燒 廢氣的掃氣階段，且在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣循環(huán)結(jié)束時(shí)和在進(jìn)氣循環(huán)開(kāi)始時(shí)閥交疊。在這種情況下，參見(jiàn)圖2 (部分B)，排氣閥32通常在排氣下死點(diǎn)(PMBe) 附近打開(kāi)，并且在由排氣凸輪軸38支承的凸輪40的作用下，它在進(jìn)氣上死點(diǎn) (PMHa)附近關(guān)閉。發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)在PMHa附近控制VVT型凸輪軸46，該凸輪
軸46控制非碳化空氣進(jìn)氣閥24，從而該閥在位于PMHa之前很遠(yuǎn)的曲柄轉(zhuǎn)角Al 處早早地打開(kāi)，并在壓縮下死點(diǎn)(PMBc)之前關(guān)閉。汽化增壓空氣進(jìn)氣裝置14 的進(jìn)氣閥22在PMHa附近打開(kāi)，并在由排氣凸輪軸38支承的凸輪60的作用下在 PMBc附近關(guān)閉。因此，在角度Al和PMHa之間，非碳化空氣進(jìn)氣闊24和排氣閥32是打開(kāi)的， 而碳化空氣的進(jìn)氣閥2是閉合的。在這種構(gòu)造中，在進(jìn)氣閥24的平面處非汽化增 壓進(jìn)氣的壓力高于在排氣閥32的平面處存在于燃燒室中的殘余廢氣的壓力。因此 在增壓空氣的壓力和殘余廢氣的壓力之間發(fā)生壓力差。該壓力差使存在于室12中 的燃燒廢氣能在該壓力差的作用下從此室中經(jīng)過(guò)排氣閥32排出而進(jìn)行掃氣。這使得存在于燃燒室12中的殘余燃燒廢氣能夠掃氣并被無(wú)燃料的增壓空氣替換。一旦在PMHa附近完成燃燒廢氣的掃氣階段，排氣閥32就在凸輪40的作用 下關(guān)閉，進(jìn)氣閥24保持打開(kāi)，而汽化增壓空氣進(jìn)氣閥22在閥桿54的作用下打幵， 該閥桿54是在其末端設(shè)置的凸輪60的作用下圍繞銷(xiāo)56旋轉(zhuǎn)的。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì) 算機(jī)控制致動(dòng)噴嘴26，從而將燃料饋送入管子18，并且獲得發(fā)送至燃燒室12的燃 料混合物。此后，壓縮該燃料混合物，然后通過(guò)火花塞34來(lái)點(diǎn)火，從而實(shí)現(xiàn)該混 合物的燃燒和進(jìn)而的膨脹。為了改進(jìn)將碳化空氣引入該燃燒室，可以在循環(huán)早期將燃料噴射入進(jìn)氣管18。 這是在進(jìn)氣閥22仍然關(guān)閉時(shí)且在排氣閥32關(guān)閉之前完成的。因此，在打開(kāi)進(jìn)氣閥 22之前，進(jìn)氣管18包含燃料混合物。當(dāng)該排氣閥關(guān)閉而碳化空氣進(jìn)氣閥打開(kāi)時(shí)， 將該混合物饋送入燃燒室。在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的情況下，因?yàn)樗幱诳辙D(zhuǎn)速度的情況下，所以在常 壓下給發(fā)動(dòng)機(jī)供給空氣，并且它不要求燃燒廢氣的掃氣階段。在此構(gòu)造中，進(jìn)氣凸輪軸46像傳統(tǒng)凸輪軸一樣工作，而不用提早打開(kāi)進(jìn)氣閥24。如圖2的部分C所示，在PMHa附近，排氣閥32關(guān)閉，而在排氣閥關(guān)閉時(shí)進(jìn) 氣閥22和24打開(kāi)。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)控制致動(dòng)噴嘴26，從而將燃料噴射 入管子18，并且在燃燒室12中獲得燃料混合物。較佳的是，以一種比例將燃料噴射入進(jìn)氣管18，該比例使得在燃燒室中能夠 獲得燃料/空氣接近1的燃料混合物。對(duì)于提升規(guī)律和/或非碳化空氣進(jìn)氣閥24的控制，本發(fā)明給出了完全的自由度，
而不會(huì)使碳化空氣進(jìn)氣閥22的工作惡化。因此，非碳化空氣進(jìn)氣閥24可以在PMHa附近在燃燒廢氣掃氣階段的結(jié)束時(shí) 閉合。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)將像在掃氣階段結(jié)束時(shí)具有兩個(gè)閥22和32的發(fā)動(dòng)機(jī) 一樣運(yùn)行。進(jìn)氣凸輪軸46也可以是可脫開(kāi)的。這使得它在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的過(guò)程中 不工作，在這種情況下，此發(fā)動(dòng)機(jī)也像傳統(tǒng)的雙閥發(fā)動(dòng)機(jī)一樣運(yùn)行。本發(fā)明并不限于所述的例子，并且它包括任何變型或等同物。尤其是，以上的描述提及了非碳化空氣進(jìn)氣裝置，該非碳化空氣進(jìn)氣裝置允許 在掃氣階段的過(guò)程中將非碳化空氣饋送入燃燒室。可以使用特殊的進(jìn)氣裝置，稱為受控的燃料噴射進(jìn)氣裝置，允許將增壓空氣(或 空氣)引入燃燒室，該增壓空氣(或空氣)可以是汽化增壓空氣(或碳化空氣)、 或非汽化增壓空氣。這是借助位于進(jìn)氣管20中的燃料噴嘴來(lái)完成的，并且是由發(fā) 動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)來(lái)控制的，從而在燃燒廢氣掃氣階段之外將燃料噴射入該管子20，這 在本申請(qǐng)人提交的法國(guó)專利申請(qǐng)第05/05,237號(hào)中有詳細(xì)描述。因此，在燃燒廢氣掃氣階段，如上所述，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣閥24和排氣閥32的交疊。 在此閥交疊的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)控制進(jìn)氣裝置16的噴嘴，從而該噴嘴不工作。 一旦完成燃燒廢氣的掃氣階段，排氣閥32就關(guān)閉了，受控噴射進(jìn)氣裝置16的進(jìn)氣 閥24保持打開(kāi)，而碳化空氣進(jìn)氣裝置14的進(jìn)氣閥22打開(kāi)。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī) 控制致動(dòng)噴嘴26，從而將燃料噴射入管子18,并將燃料混合物饋送入燃燒室12。在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的情況下，即，在沒(méi)有燃燒廢氣掃氣的進(jìn)氣模式中，排 氣閥32關(guān)閉，而當(dāng)排氣閥關(guān)閉時(shí)，碳化空氣進(jìn)氣裝置14的進(jìn)氣閥22和受控噴射 進(jìn)氣裝置16的進(jìn)氣閥24打開(kāi)。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)控制致動(dòng)兩個(gè)噴嘴，從而將燃 料噴射入管子18和20，并且在各管子中獲得燃料混合物。
權(quán)利要求
1.一種可以帶有燃燒廢氣掃氣階段的內(nèi)燃機(jī)，尤其是間接噴射增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一包含燃燒室(12)的汽缸(10)、具有進(jìn)氣閥(24)的進(jìn)氣裝置(16)、具有碳化空氣進(jìn)氣閥(22)的碳化空氣進(jìn)氣裝置(14)、具有排氣閥(32)的燃燒廢氣排氣裝置(28)和用于控制所述排氣裝置(28)的裝置(36)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于所述進(jìn)氣裝置(16)的控制裝置(44)和用于所述碳化空氣進(jìn)氣裝置(14)的附加控制裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述附加控制裝置包括由控 制所述排氣裝置(28)的所述裝置(36)控制的用于致動(dòng)所述碳化空氣進(jìn)氣閥(22) 的裝置(52)。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述致動(dòng)裝置(52)包括致 動(dòng)所述碳化空氣進(jìn)氣閥(22)的閥桿(54)。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，控制所述排氣裝 置(28)的所述裝置(36)包括用于所述閥桿(54)的致動(dòng)器(60)。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，控制所述排氣裝 置(28)的所述裝置(36)包括凸輪軸(38)，并且所述凸輪軸包括控制所述閥桿(54)的運(yùn)動(dòng)的凸輪(60)。
6. 如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述凸輪軸(38)包括控制 所述排氣閥(32)的凸輪(40)。
7. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述附加控制裝置包括凸輪軸。
8. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，控制所述進(jìn)氣裝置(16)的 所述裝置(44)包括用于改變所述進(jìn)氣閥(24)的提升規(guī)律的裝置。
9. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，包括用于所述進(jìn)氣裝置(16) 的燃料噴嘴，以允許獲得受控噴射的進(jìn)氣裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，包括控制單元，以允許或防 止將燃料噴射入所述受控噴射的進(jìn)氣裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是可以帶有燃燒廢氣掃氣階段的間接噴射增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)包含燃燒室(12)的汽缸(10)、具有進(jìn)氣閥(24)的進(jìn)氣裝置(16)、具有碳化空氣進(jìn)氣閥(22)的碳化空氣進(jìn)氣裝置(14)、具有排氣閥(32)的燃燒廢氣排氣裝置(28)和用于控制排氣裝置(28)的裝置(36)。根據(jù)本發(fā)明，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于進(jìn)氣裝置(16)的控制裝置(44)和用于碳化空氣進(jìn)氣裝置(14)的附加控制裝置。
文檔編號(hào)F02B41/00GK101117911SQ20071011197
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
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