汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷的原理及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷原理及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油機(jī)廣泛采用增壓并縮減排量措施，以達(dá)到降低整車油耗和排放的目標(biāo)。但汽油機(jī)增壓受爆震燃燒與低速早燃等非正常燃燒現(xiàn)象的限制，隨著汽油機(jī)向高增壓和超高增壓方向的發(fā)展，上述問題更加突出。有鑒于此，提出降低進(jìn)氣溫度的技術(shù)途徑，即先將進(jìn)氣通過電動增壓器過度增壓至高于預(yù)期設(shè)置的進(jìn)氣壓力值，通過水冷中冷器對增壓后的高溫高壓進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，然后再經(jīng)進(jìn)氣門和進(jìn)氣門座之間狹窄流通截面進(jìn)行節(jié)流，使進(jìn)氣膨脹減壓至預(yù)期進(jìn)氣壓力，從而大幅降低進(jìn)氣溫度。目前，對汽油機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行先增壓再膨脹冷卻的研究并不多見，類似案例如論文SAE 2014-01-2596，其提出了一種汽油機(jī)增壓進(jìn)氣冷卻概念，采用機(jī)械增壓器進(jìn)行高比增壓，將進(jìn)氣流經(jīng)中冷器冷卻后，再通過渦輪機(jī)膨脹降溫；其缺點(diǎn)在于:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，膨脹渦輪成本高，機(jī)械增壓器靈活控制因難不適應(yīng)車用汽油機(jī)的瞬變工況運(yùn)行特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷的原理及裝置，可以大幅度降低增壓汽油機(jī)在高增壓比、高負(fù)荷狀態(tài)下的進(jìn)氣溫度，抑制爆震燃燒與低速早燃等非正常燃燒現(xiàn)象的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)超高增壓比運(yùn)行。
[0004]本發(fā)明的汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷的原理，通過可變氣門升程機(jī)構(gòu)將進(jìn)氣門切換至小升程狀態(tài)，并啟動電動增壓器將進(jìn)氣過度增壓至高于預(yù)期設(shè)置的進(jìn)氣壓力值;再利用內(nèi)置于進(jìn)氣歧管的水冷中冷器對壓縮后的高溫高壓進(jìn)氣進(jìn)行冷卻;冷卻后的高壓進(jìn)氣流經(jīng)進(jìn)氣門和進(jìn)氣門座之間狹窄流通截面形成節(jié)流，節(jié)流后的進(jìn)氣迅速減壓至預(yù)期進(jìn)氣壓力值并膨脹降溫，于是大幅降低進(jìn)氣溫度。
[0005]本發(fā)明的汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮氣門節(jié)流制冷裝置，該裝置系統(tǒng)性集成電動增壓器、帶水冷中冷器的進(jìn)氣歧管、可變氣門升程機(jī)構(gòu)，其中，所述電動增壓器布置在帶內(nèi)置水冷中冷器的進(jìn)氣歧管前方;在電動增壓器與帶內(nèi)置水冷中冷器的進(jìn)氣歧管之間安裝有節(jié)氣門；所述水冷中冷器布置于進(jìn)氣歧管內(nèi)部。
[0006]進(jìn)一步，在電動增壓器前端串聯(lián)接入廢氣渦輪增壓器，構(gòu)成兩級復(fù)合增壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)高增壓比運(yùn)行。
[0007]進(jìn)一步，電動增壓器并列安裝旁通管路，用作汽油機(jī)不實(shí)施進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷過程時的進(jìn)氣通路。
[0008]進(jìn)一步，電動增壓器的電動機(jī)通過機(jī)械式增速機(jī)構(gòu)驅(qū)動離心式壓縮機(jī)。
[0009]進(jìn)一步，水冷中冷器內(nèi)置于進(jìn)氣歧管，套管式水冷中冷器熱交換面積較常規(guī)水冷中冷器大。
[0010]進(jìn)一步，所述可變氣門升程機(jī)構(gòu)的小升程狀態(tài)，進(jìn)氣門和進(jìn)氣門座之間形成狹窄流通截面，能夠起到明顯的節(jié)流作用。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷裝置，大幅度減低進(jìn)氣溫度，抑制增壓汽油機(jī)在高增壓比高負(fù)荷狀態(tài)下的爆震燃燒與低速早燃等非正常燃燒現(xiàn)象的產(chǎn)生，可實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)的超高比增壓運(yùn)行，進(jìn)一步提高汽油機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。該裝置構(gòu)造簡單、進(jìn)氣系統(tǒng)布置緊湊，電動增壓器控制靈活、響應(yīng)迅速，適應(yīng)車用汽油機(jī)瞬變工況運(yùn)行的要求。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷原理圖；
[0013]圖2為本發(fā)明不實(shí)施進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷過程的進(jìn)氣原理圖；
[0014]圖3為本發(fā)明電動增壓器的結(jié)構(gòu)視圖；
[0015]圖4為本發(fā)明電動增壓器局部剖視圖；
[0016]圖5為本發(fā)明集成水冷中冷器的進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)視圖；
[0017]圖6為圖5的局部剖視圖；
[0018]圖7為本發(fā)明可變氣門升程機(jī)構(gòu)的小氣門升程狀態(tài)示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明可變氣門升程機(jī)構(gòu)的大氣門升程狀態(tài)示意圖。
[0020]圖9為本發(fā)明采用兩級增壓時的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0021]圖10為本發(fā)明采用兩級增壓時的結(jié)構(gòu)右視圖；
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1為本發(fā)明進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷原理圖；圖2為本發(fā)明不實(shí)施進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷過程的進(jìn)氣原理圖；圖3為本發(fā)明電動增壓器的結(jié)構(gòu)視圖；圖4為本發(fā)明電動增壓器局部剖視圖；圖5為本發(fā)明集成水冷中冷器的進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)視圖；圖6為圖5的局部剖視圖；圖7為本發(fā)明可變氣門升程機(jī)構(gòu)的小氣門升程狀態(tài)示意圖；圖8為本發(fā)明可變氣門升程機(jī)構(gòu)的大氣門升程狀態(tài)示意圖；圖9為本發(fā)明采用兩級增壓時的結(jié)構(gòu)正視圖，圖10為本發(fā)明采用兩級增壓時的結(jié)構(gòu)右視圖；如圖所示:本實(shí)施例的汽油機(jī)電動增壓進(jìn)氣壓縮冷卻氣門節(jié)流制冷裝置，通過可變氣門升程機(jī)構(gòu)減小進(jìn)氣門開度，采用電動增壓器將汽油機(jī)進(jìn)氣增壓，然后通過水冷中冷器對增壓后的高溫進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，冷卻后的進(jìn)氣再經(jīng)進(jìn)氣門和進(jìn)氣門座之間狹窄流通截面進(jìn)行節(jié)流實(shí)現(xiàn)膨脹冷卻，使進(jìn)氣溫度進(jìn)一步降低。所述裝置可抑制爆震燃燒與低速早燃等非正常燃燒現(xiàn)象的產(chǎn)生，進(jìn)氣系統(tǒng)布置緊湊，可實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)的超高比增壓運(yùn)行，進(jìn)一步提高汽油機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；采用可變氣門升程技術(shù)(VVL)，使發(fā)動機(jī)在高速區(qū)和低速區(qū)都能得到滿足需求的氣門升程，從而改善發(fā)動機(jī)高速功率和低速扭矩，本實(shí)施例的VVL結(jié)構(gòu)采用的小氣門升程較正常的氣門升程要小，因此還起到節(jié)氣閥的作用，讓增壓后的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣，通過小的氣門升程，進(jìn)行迅速膨脹擴(kuò)散，讓進(jìn)氣進(jìn)一步降低溫度，減弱爆震燃燒與低速早燃等非正常燃燒現(xiàn)象，取消了膨脹渦輪，使結(jié)構(gòu)簡化，降低成本，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)布置更為緊湊和方便合理，而且，發(fā)動機(jī)充氣效率、動力響應(yīng)和性能均有所提升;本實(shí)施例中的可變氣門升程機(jī)構(gòu)，包括可軸向移動凸輪軸和VVL控制器，凸輪軸上對應(yīng)每個進(jìn)氣門設(shè)有凸起高度互不相同的至少兩個凸輪，根據(jù)需要，通過VVL控制器控制凸輪軸軸向移動，使不同的凸輪作用于氣門，選擇合適的氣門升程。