气缸和触媒的积碳处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种气缸和触媒的积碳处理装置，包括：压缩空气发生机构，具有由内置的活塞分隔形成第一腔室和第二腔室的活塞腔和压缩空气存储腔，第二腔室上设有空气进口并经单向阀单向连接压缩空气存储腔；第一阀体设置在排气管上，位于燃烧室与触媒之间；第二阀体，控制第二腔室上的空气进口的通断；第三阀体，设在所述连接管上；空气喷嘴，与压缩空气存储腔连接并设有控制阀，喷口位于气缸的燃烧室内；检测压缩空气存储腔内气压的压力传感器。本实用新型可以消除气缸和触媒的积碳，不需要化学品，也不需要外加动力，不影响发动机的正常工作。
【专利说明】气缸和触媒的积碳处理装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发动机的部分，具体涉及一种用于清除气缸和触媒的积碳的处理装置。
【背景技术】
[0002]发动机的气缸主要由气缸体和气缸盖构成，气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室，与燃烧室连通设有进气门、排气门和喷油嘴。在高压油泵作用下，汽油从喷油嘴喷入燃烧室内，汽油中的胶质与无法完全引爆的碳氢化合物在爆炸后，产生的微小碳粒未来得及排出，久而久之就会在燃烧室的缸壁上产生积碳；同时，喷油嘴喷油后残留的汽油中的蜡和胶质物反复受热后变硬也会在喷油嘴处形成积碳。燃烧室如果积碳严重会使燃烧室温度升高，造成火花塞在点火的同时，燃烧室内的混合气也自行引爆，两股爆燃点使汽缸压力突然升高，伤害引擎内部周边零件，产生爆震。由此，导致发动机工作不良，出现启动困难、怠速不稳、加速不良、急加油回火、尾气超标、油耗增多等异常现象。如果再严重会造成气门封闭不严，使气缸因没有缸压而彻底不工作，甚至粘连气门使之不回位。此时气门与活塞会产生运动干涉，最终损坏发动机。
[0003]另外，为降低尾气污染，在排气管中会设置触媒，以催化分解有害气体。由此，排出燃烧室的微小碳粒也会在触媒上形成积碳，影响触媒的使用效果，降低触媒的寿命。
[0004]现有技术中，处理积碳主要采用以下方法:①利用清洁液对进气管内的积碳进行清理；②添加燃料混合剂，使得积碳减少。这类方法会增加使用成本，同时，市售的部分添加剂会对发动机产生不良影响。
[0005]日本实用新型专利公开文件特开2000-320836A公开了一种燃料喷射装置及燃料和空气的喷射方法，通过对喷嘴的改进，实现混合气的良好混合，保证充分燃烧，从而降低积碳的产生可能。但是，一方面，这种喷嘴结构复杂；另一方面，采用这种方法只能减慢积碳的形成速度，并不能清除积碳。
[0006]另外，现有技术的上述方案均不能解决触媒积碳的问题。
【发明内容】
[0007]本实用新型的发明目的是提供一种气缸和触媒的积碳处理装置，以不使用化学品实现积碳的清除。
[0008]为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是:一种气缸和触媒的积碳处理装置，包括:
[0009]压缩空气发生机构，所述压缩空气发生机构具有活塞腔和压缩空气存储腔，所述活塞腔由内置的活塞分隔形成第一腔室和第二腔室，所述第二腔室上设有空气进口，所述第二腔室经单向阀单向连接压缩空气存储腔；
[0010]第一阀体，所述第一阀体设置在排气管上，位于燃烧室与触媒之间，所述第一腔室经连接管连通排气管，连接管与排气管的连接点位于燃烧室与第一阀体之间；
[0011]第二阀体，所述第二阀体控制所述第二腔室上的空气进口的通断；
[0012]第三阀体，设在所述连接管上；
[0013]空气喷嘴，所述空气喷嘴与压缩空气存储腔连接并设有控制阀，喷口位于气缸的燃烧室内；
[0014]检测压缩空气存储腔内气压的压力传感器。
[0015]进一步的技术方案，所述单向阀是设置在压缩空气存储腔与第二腔室的分隔壁上的单向橡胶孔。
[0016]上述技术方案中，设有2?4个所述单向橡胶孔。
[0017]其中，所述第二阀体上游设有空气过滤器。
[0018]采用上述积碳处理装置进行气缸和触媒的积碳处理方法，包括空气吸入步骤、空气压缩步骤、喷射步骤；
[0019]所述空气吸入步骤是，在燃烧室排气时，打开第一阀体、第二阀体和第三阀体，在连接管与排气管连接点处产生负压吸引力，带动活塞运动，减小第一腔室，增大第二腔室，空气经空气进口进入第二腔室；
[0020]所述空气压缩步骤是，完成空气吸入步骤后，在燃烧室排气时，关闭第一阀体和第二阀体，打开第三阀体，燃烧室排出的气体进入第一腔室，推动活塞运动，压缩第二腔室，当第二腔室中的气压大于压缩空气存储腔中的气压时，第二腔室中的空气经单向阀进入压缩空气存储腔，完成压缩后打开第一阀体；
[0021]所述喷射步骤是，在怠速状态下，强制排气阶段，当压缩空气存储腔中的气压大于设定气压时，打开空气喷嘴的控制阀，向燃烧室内喷气，清除积碳，所述设定气压为120?150kPa。
[0022]上述技术方案中，所述空气吸入步骤在燃烧室压力为200?500 kPa时进行。
[0023]上述技术方案中，当压缩空气存储腔中的气压低于设定气压且发动机处于怠速状态时，所述空气吸入步骤和所述空气压缩步骤交替进行。
[0024]由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:
[0025]1.本实用新型通过设置压缩空气发生机构和喷嘴，利用缸内喷嘴气流吹拂，将喷嘴部、气门部、缸壁部的沾附的油膜除去，达到了消除积碳的目的。
[0026]2.本实用新型中的压缩空气发生机构利用燃烧室的排气作为动力，不需要外加动力，不影响发动机的正常工作。
[0027]3.本实用新型中，通过在排气管上设置第一阀体，交替打开和关闭第一阀体，一方面实现空气压缩，同时也使排气管压力呈现波动变化，达到除去排气管(触媒)侧的积碳颗粒作用，也使得触媒的寿命延长。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型实施例中空气吸入步骤时的结构示意图；
[0029]图2是实施例中空气压缩步骤时的结构示意图；
[0030]图3是实施例中喷射步骤时的结构示意图；
[0031 ] 图4是实施例中的处理流程图；
[0032]图5是喷嘴和第一阀门的工作占空比开关控制图；
[0033]图6是实施例工作过程时序示意图。
[0034]其中:1、第一腔室；2、第二腔室；3、压缩控制存储腔；4、空气进口 ；5、单向阀；6、燃烧室；7、排气管；8、触媒；9、第一阀体；10、第二阀体；11、第三阀体；12、连接管；13、空气喷嘴；14、控制阀。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0036]实施例一:参见图1至图3所不,一种气缸和触媒的积碳处理装置,包括:
[0037]压缩空气发生机构，所述压缩空气发生机构具有活塞腔和压缩空气存储腔，所述活塞腔由内置的活塞分隔形成第一腔室和第二腔室，所述第二腔室上设有空气进口，所述第二腔室经单向阀单向连接压缩空气存储腔；
[0038]第一阀体，所述第一阀体设置在排气管上，位于燃烧室与触媒之间，所述第一腔室经连接管连通排气管，连接管与排气管的连接点位于燃烧室与第一阀体之间；
[0039]第二阀体，所述第二阀体控制所述第二腔室上的空气进口的通断；所述第二阀体上游设有空气过滤器；
[0040]第三阀体，设在所述连接管上；
[0041]空气喷嘴，所述空气喷嘴与压缩空气存储腔连接并设有控制阀，喷口位于气缸的燃烧室内；
[0042]检测压缩空气存储腔内气压的压力传感器。
[0043]本实施例中，所述单向阀是设置在压缩空气存储腔与第二腔室的分隔壁上的多个单向橡胶孔。
[0044]采用上述积碳处理装置进行气缸和触媒的积碳处理方法，参见图4所示，包括空气吸入步骤、空气压缩步骤、喷射步骤；
[0045]参见附图1所示，所述空气吸入步骤是，在燃烧室排气时，打开第一阀体、第二阀体和第三阀体，在连接管与排气管连接点处产生负压吸引力，带动活塞运动，减小第一腔室，增大第二腔室，空气经空气进口进入第二腔室；
[0046]参见附图2所示，所述空气压缩步骤是，完成空气吸入步骤后，在燃烧室排气时，关闭第一阀体和第二阀体，打开第三阀体，燃烧室排出的气体进入第一腔室，推动活塞运动，压缩第二腔室，当第二腔室中的气压大于压缩空气存储腔中的气压时，第二腔室中的空气经单向阀进入压缩空气存储腔，完成压缩后打开第一阀体；
[0047]参见附图3所示，所述喷射步骤是，在怠速状态下，强制排气阶段，当压缩空气存储腔中的气压大于设定气压时，打开空气喷嘴的控制阀，向燃烧室内喷气，清除积碳，所述设定气压为120kPa。
[0048]发动机排气阶段分为自由排气和强制排气两个阶段。
[0049]自由排气:
[0050]排气门开启是在活塞运动到下止点前3(Γ80度曲轴转角，此时汽缸内废气压力较高，约为2-5个大气压,此阶段废气排量与排气管内压力无关,只决定于汽缸内气体状态和气门最小开启截面。
[0051]到某一时刻内缸内压力与排气管内压力相近时(下止点后1(Γ30度曲轴转角)，自由排气阶段结束。
[0052]强制排气:
[0053]此阶段废气被上行活塞推出。因为要克服排气系统阻力，缸内压力略高于排气管内压力约1Kpa左右。排气过程一直进行到上止点之后1(Γ35度曲轴转角，排气门才完全关闭。
[0054]强制排气阶段,喷气喷嘴喷射压力可定在120kPa，所以作功的压力设置为120kPa即可。调节第一阀门关闭(关闭的时间由传感器控制，120kPa时打开)利用尾气压力达到120kPa以上空气即可被压入气体储存腔室中，而对发动机的排气几乎无影响。高压喷嘴在排气阶段打开，自由排气阶段不能够进行喷气，当进入强制排气阶段后，利用压力差(喷嘴120kPa,气缸内10kPa)喷嘴喷气吹拂积碳。
[0055]废气用来压缩作功和喷嘴喷气吹拂并不在同时进行的。能喷气的前提是气体储存腔室中的压力在120kPa以上，压缩作功时是在储存腔室中的压力在120kPa以下。所以喷嘴喷气时气缸中强制排气阶段的压力在10kPa,压缩气体时进入强制排气阶段的气缸压力在120kPa，二者并无影响。
[0056]喷嘴喷射气体的多少，由造成积碳的程度决定，而油气的混合程度决定着燃烧效果最终决定积碳程度。所以空燃比的大小(利用空燃比传感器检测)最终决定喷射量。
[0057]参见附图5所示，
[0058]用空气过量系数λ为依据对喷射量进行大小调节。
[0059]λ =实际空燃比+理论空燃比系数(14.7)
[0060]喷嘴的打开率al的计算方法如下:
[0061]空气过量系数λ与喷嘴打开率(空气喷射量)呈线性关系
[0062]al= (a(1-λ) + b) X 100%
[0063]式中，
[0064]al:喷嘴打开率
[0065]a:喷嘴打开系数
[0066]b:喷嘴打开常数
[0067]λ:空气过量系数
[0068]例:若A/F=14.7, λ=1，则喷嘴打开率 al=b X 100%
[0069]若A/F = 12，λ =0.82，则喷嘴打开率al= (0.18a+b) X 100%喷油过多，需要加大喷嘴的喷气量
[0070]若A/F = 16，λ =1.09,则喷嘴打开率al= (_0.09a+b) X 100%喷油过少，则需减小喷嘴的喷气量。
[0071]附图6所示是实施例工作过程时序示意图。在怠速阶段，空气首先被吸入，此后废气被压缩作功，当压缩空气压力达到设定值时，在每个排气冲程中打开喷嘴进行喷射，去除积碳。而在非怠速状态，则不进行上述操作。
[0072]由于前面两个过程对排气压力的利用关系，会造成触媒处压力的波峰与波谷变化，从而使得触媒处的积碳也更容易被清除掉，使得触媒的催化效率得到提高。
【权利要求】
1.一种气缸和触媒的积碳处理装置，其特征在于，包括: 压缩空气发生机构，所述压缩空气发生机构具有活塞腔和压缩空气存储腔，所述活塞腔由内置的活塞分隔形成第一腔室和第二腔室，所述第二腔室上设有空气进口，所述第二腔室经单向阀单向连接压缩空气存储腔； 第一阀体，所述第一阀体设置在排气管上，位于燃烧室与触媒之间，所述第一腔室经连接管连通排气管，连接管与排气管的连接点位于燃烧室与第一阀体之间； 第二阀体，所述第二阀体控制所述第二腔室上的空气进口的通断； 第三阀体，设在所述连接管上； 空气喷嘴，所述空气喷嘴与压缩空气存储腔连接并设有控制阀，喷口位于气缸的燃烧室内； 检测压缩空气存储腔内气压的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的气缸和触媒的积碳处理装置，其特征在于:所述单向阀是设置在压缩空气存储腔与第二腔室的分隔壁上的单向橡胶孔。
3.根据权利要求1所述的气缸和触媒的积碳处理装置，其特征在于:设有2?4个所述单向橡胶孔。
4.根据权利要求1所述的气缸和触媒的积碳处理装置，其特征在于:所述第二阀体上游设有空气过滤器。
【文档编号】F02B77/04GK204041240SQ201420511073
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】吴敬明 申请人:日立汽车系统(苏州）有限公司