本發(fā)明涉及內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制和抑制內(nèi)燃機早燃和爆震、進行排氣儲存和廢氣再循環(huán)的噴射系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球石油資源日益緊張，提高內(nèi)燃機熱效率，減小發(fā)動機的燃油消耗成為研究人員日益關(guān)注的焦點。傳統(tǒng)進氣道噴射汽油機熱效率低，尤其在常用工況下熱效率亟需提高；汽油機小型化和低速化對于汽油機的熱效率和功率輸出有較大的提升，因此已經(jīng)逐漸成為研究的熱點。汽油機小型化通過減小發(fā)動機排量，采用缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、高壓縮比等對發(fā)動機經(jīng)濟性和動力性進行提升；汽油機低速化通過降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速以降低機械損失，提高發(fā)動機的有效輸出。通過小型強化后的汽油機在輸出扭矩和功率上遠遠高于同排量的傳統(tǒng)汽油機，并且在油耗上具有非常明顯的節(jié)油效果。

但是，由于小型強化汽油機通常具有較高的功率密度，爆震和早燃成為了制約壓縮比和增壓壓力進一步提高的主要因素。爆震發(fā)生時在正?；鹧娴絹碇澳┒嘶旌蠚獍l(fā)生自燃，產(chǎn)生較大的壓力波和缸內(nèi)壓力震蕩，對發(fā)動機造成一定程度的損害，嚴重的爆震還會使發(fā)動機的熱效率和輸出功率嚴重降低；另外，在小型強化汽油機中還存在一種破壞性更強的燃燒——“低速早燃(LSPI)”，這是在火花塞點火之前缸內(nèi)發(fā)生自燃所導(dǎo)致的。早燃的發(fā)生通常帶來劇烈的壓力震蕩，缸內(nèi)峰值壓力可超過20MPa，對發(fā)動機造成巨大破壞，并且其發(fā)生通常呈現(xiàn)無規(guī)律性。

目前，控制爆震的方法主要是推遲點火時刻，推遲點火時刻后爆震發(fā)生的傾向明顯降低，但與此同時輸出功率也會有一定程度的下降；而推遲點火時刻對早燃的抑制卻沒有明顯的效果，因此目前主要的方法是通過加濃混合氣、增加掃氣程度等。其中加濃混合氣最為簡單易行，但卻會增加燃油消耗量，是一種妥協(xié)的選擇。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抑制早燃和爆震的強制廢氣噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過壓氣機和儲氣罐存儲從排氣管中引出的氣體，并在檢測到發(fā)動機早燃或爆震時通過噴氣閥將存儲在儲氣罐中的燃燒廢氣噴入相應(yīng)氣缸的進氣道中強制參與進氣，能有效抑制早燃和爆震的發(fā)生；由于發(fā)動機燃燒廢氣中含有大量CO₂和極少量的O₂，CO₂熱容較大，能明顯降低缸內(nèi)的燃燒溫度，減小早燃和爆震發(fā)生的傾向。進一步的，進氣中CO₂濃度增加使得O₂濃度相對減少，這相當于在不增加燃料噴射的情況下加濃混合氣，可進一步抑制早燃的發(fā)生；同樣，在發(fā)生爆震時CO₂濃度的增加和O₂濃度的降低可減小點火時刻推遲的角度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種抑制早燃和爆震的強制廢氣噴射系統(tǒng)，設(shè)置在發(fā)動機的進氣道和排氣管之間，排氣管上通過管道連通有電動壓氣機，所述電動壓氣機通過管道依次連通有中冷器、儲氣罐、減壓閥、集氣箱和噴氣閥，所述儲氣罐上設(shè)置有壓力傳感器和壓力穩(wěn)定器；所述電動壓氣機壓縮從排氣管中引出的廢氣，壓縮后的氣體經(jīng)所述中冷器冷卻，并儲存于所述儲氣罐中，所述儲氣罐中的氣體經(jīng)過所述減壓閥進入到所述集氣箱；當早燃或爆震發(fā)生時，所述噴氣閥開啟，將集氣箱中的氣體噴入進氣道中與新鮮空氣混合，并進入氣缸參與燃燒。

所述集氣箱上設(shè)有總管、支管和壓力穩(wěn)定器，所述總管將所述減壓閥與集氣箱相連通，所述支管與所述噴氣閥相連通。所述支管的數(shù)量與發(fā)動機的氣缸數(shù)相匹配。

所述壓力穩(wěn)定器由壓力穩(wěn)定器殼體、中空螺栓、頂桿、彈簧和穩(wěn)壓活塞構(gòu)成，所述彈簧安裝于所述穩(wěn)壓活塞與中空螺栓之間。所述壓力穩(wěn)定器殼體上設(shè)有泄氣孔。

所述噴氣閥為電磁噴氣閥。

所述儲氣罐體積為2-3L。所述儲氣罐中的氣體壓力保持在8-15bar。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：

1.采用電動壓氣機和儲氣罐存儲內(nèi)燃機排放廢氣，所需儲氣罐的體積可以較小，并且無需考慮儲氣罐補氣的問題；

2.通過電磁噴氣閥的開啟和關(guān)閉將廢氣噴射到進氣道中，系統(tǒng)的響應(yīng)快，并且可以精確控制廢氣的噴入量；

3.噴入進氣道中廢氣后該進氣行程中CO₂濃度增加，同時O₂濃度降低，可對早燃和爆震進行有效地抑制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是集氣箱的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-1和圖3-2是壓力穩(wěn)定器分別與穩(wěn)定儲氣罐和集氣箱相連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記：1-進氣道，2-排氣管，3-電動壓氣機，4-中冷器，5-儲氣罐，6-壓力傳感器，7-壓力穩(wěn)定器，8-減壓閥，9-集氣箱，10-噴氣閥，11-節(jié)氣門，12-總管，13-支管，14-壓力穩(wěn)定器，15-墊片，16-泄氣孔，17-壓力穩(wěn)定器殼體，18-中空螺栓，19-頂桿，20-彈簧，21-穩(wěn)壓活塞，22-氣缸，23-排氣歧管，24-廢氣引出管道

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述：

如圖1所示，一種抑制早燃和爆震的強制廢氣噴射系統(tǒng)，設(shè)置在發(fā)動機的進氣道1和排氣管2之間，排氣管2上通過設(shè)置廢氣引出管道與電動壓氣機3相連，電動壓氣機3通過管道依次與中冷器4、儲氣罐5、減壓閥8、集氣箱9、噴氣閥10和進氣道1相連，儲氣罐5上設(shè)有壓力傳感器6和壓力穩(wěn)定器7；利用電動壓氣機3壓縮從排氣管2中引出的廢氣，壓縮后的氣體經(jīng)中冷器冷卻，并儲存于儲氣罐5中；儲氣罐5中的氣體經(jīng)過減壓閥8進入到廢氣集氣箱9及相應(yīng)管路中，并在集氣箱9中維持一定的氣體壓力；當ECU檢測到早燃或爆震發(fā)生時，輸出控制信號噴氣閥10開啟，將集氣箱9中的氣體噴入進氣道1中與新鮮空氣進行混合，并進入氣缸參與燃燒。

廢氣通過電動壓氣機3被壓縮存入儲氣罐5中，并通過壓力傳感器6檢測儲氣罐5內(nèi)的氣體壓力，當儲氣罐5內(nèi)氣壓達到預(yù)期值時，電動壓氣機3停止工作；當儲氣罐5內(nèi)壓力低于設(shè)定的壓力時，電動壓氣機3又開始工作，將氣體壓縮存儲入儲氣罐5。優(yōu)選地，儲氣罐5中的氣體保持在8—15bar之間，罐內(nèi)氣體應(yīng)足夠50—100個循環(huán)的氣體用量，即儲氣罐體積選擇為2—3L。壓力傳感器6用于檢測儲氣罐5中壓力，當儲氣罐5內(nèi)氣體保持穩(wěn)定時，罐內(nèi)壓力處處相等；但當罐內(nèi)氣體流動時，則壓力分布難以均勻，因此壓力傳感器6應(yīng)安裝在能較為準確地反映儲氣罐5內(nèi)壓力并且壓力波動較小的地方。

噴氣閥10屬于電磁噴氣閥，即在噴氣閥中含有電磁線圈，當線圈中有電流通過時，線圈產(chǎn)生的電磁力將開關(guān)閥吸合，氣體從開關(guān)閥口噴出；當線圈中電流為零時，彈簧將開關(guān)閥頂住，開關(guān)口關(guān)閉，氣體不能流出。本實施例中采用電磁噴氣閥是由于電磁閥響應(yīng)快、可靠性好，能迅速執(zhí)行ECU發(fā)出的開關(guān)指令；并能方便地通過控制驅(qū)動電壓信號的脈寬來控制噴氣閥開啟持續(xù)時間，從而精確地控制噴出的氣體流量，滿足對早燃和爆震的控制需求。優(yōu)選地，電磁閥在進氣行程開啟，噴入的氣體隨新鮮空氣在進氣道1混合后進入氣缸；需要指出，噴氣閥10的噴氣持續(xù)時間不能超過進氣門開啟的持續(xù)時間。

如圖2所示，集氣箱9包括總管12和支管13，具有一定穩(wěn)定壓力的作用，將從減壓閥8流出的氣體分配到四個支管13中，并由四個噴氣閥將廢氣噴入到對應(yīng)的氣缸22中，從而可實現(xiàn)對每個氣缸的獨立控制，氣缸排出的廢氣通過排氣歧管23排至排氣管，再通過設(shè)置在排氣管上的廢氣引出管道24將廢氣送至電動壓氣機3實現(xiàn)循環(huán)；為了進一步使集氣箱9中的壓力保持穩(wěn)定，在集氣箱9的一端安裝有氣體壓力穩(wěn)定器14，該壓力穩(wěn)定器14與設(shè)在儲氣罐5上的壓力穩(wěn)定器7結(jié)構(gòu)相同。

如圖3-1和圖3-2所示，壓力穩(wěn)定器7和壓力穩(wěn)定器14均由壓力穩(wěn)定器殼體17、中空螺栓18、頂桿19、彈簧20、穩(wěn)壓活塞21構(gòu)成，壓力穩(wěn)定器殼體17與集氣箱9和儲氣罐5之間、頂桿19與穩(wěn)壓活塞21之間、中空螺栓18與壓力穩(wěn)定器殼體17之間均由螺紋相連接，彈簧20安裝于穩(wěn)壓活塞21與中空螺栓18之間。壓力穩(wěn)定器殼體17上設(shè)有泄氣孔16，本實施例中，壓力穩(wěn)定器7與儲氣罐5的連接處及壓力穩(wěn)定器14與集氣箱9的連接處之間均設(shè)有墊片15。

當穩(wěn)壓活塞21左側(cè)壓力較低時，由彈簧20彈力的作用，穩(wěn)壓活塞21將向左移動，在一定程度上起到穩(wěn)定壓力的作用；當穩(wěn)壓活塞21左側(cè)壓力較高時，同理的，穩(wěn)壓活塞21將向右移動；若穩(wěn)壓活塞左側(cè)壓力過高，穩(wěn)壓活塞向右移動到一定程度時，殼體上的泄氣孔16被開啟，可防止過高的壓力給系統(tǒng)帶來危險。壓力穩(wěn)定器7和壓力穩(wěn)定器14這種柔性的特點可使儲氣罐5或集氣箱9內(nèi)的壓力在一定程度上保持穩(wěn)定，減小壓力的波動。

本發(fā)明并不限于上文描述的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在描述和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。