用于内燃发动机的排气系统和方法
【专利摘要】一种用于优化内燃发动机的效率的排气系统和方法，废气从该内燃发动机中出现。废气被送入容纳了一个文丘里管的排气壳体中。一部分废气前行穿过该文丘里管并且一部分废气在该文丘里管外部前行。跨过该文丘里管的口嘴放置了一个引导阀板，该阀板可以移动，由此打开或关闭穿过该文丘里管的路径。一些废气从文丘里管向后被反射并且因此重新进入汽缸中。在这样做之后，被反射的废气占据了活塞上方的部分空间、降低了燃烧压力并且减小了从这里出现的气流的速度和压力。
【专利说明】用于内燃发动机的排气系统和方法
发明背景
[0001] 本发明的一个方面涉及一种与内燃发动机相联接的、用于在一定范围的发动机负荷和速度上改善发动机效率的一种排气系统。
[1]发明领域
[0002]常规内燃爆燃式发动机可能不能在一定范围的发动机速度上实现希望水平的容积效率、燃料经济性或令人满意水平的温和排放。这样的特性可归因于进气导管中的低压、引入这些汽缸内的新鲜气体的量不足、以及燃烧室内剩余的燃烧产物的不利效果。
(2)相关技术的说明
[0003]内燃发动机的性能有时是用功率-体积(P-V)曲线来展示的。压力-体积图表具有代表汽缸内的压力的一条竖直轴线。水平轴线代表汽缸的“扫过”体积。已知一个优选周期具有最小泵抽回路。理想情况下，气体从进气歧管交换到汽缸中并且在发生燃烧后在无相关联的损失的情况下从该汽缸交换到排气歧管中。实际上，这是很少实现的。在将新鲜气体抽入汽缸中并且从中排出排气的过程总是消耗功的。
[0004]在满发动机负荷下，排气歧管压力将超过周围大气的压力。在大多数情况下，发动机所做的大部分功被消耗于克服泵抽损失和摩擦损失。通常，火花点火式发动机在部分负载条件下展现出的效率比它们在满负荷运行条件下的效率差。
[0005]如果在给定水平的发动机输出下，泵抽回路的面积可以减小，那么在气体交换过程中将消耗较少的功。在这样的情况下，将降低燃料要求并且可以获得改进的效率。
[0006]用于改善部分负荷下的燃料经济性的一种已知方法涉及排气再循环(EGR)系统。EGR系统在燃烧之前将排气引入新鲜空气-燃料混合物中。汽缸中的排气占据了否则将被未燃烧的空气-燃料混合物所占据的汽缸体积。但是这样限制了最大发动机输出。
[0007]现有解决方案还包括利用涡轮压缩机、补充瓣阀、可变阀正时、具有可变长度的管道、打开和关闭进气导管的节流控制、带有谐振腔的排气装置、以及电控排气阀。这样的解决方案通常涉及昂贵的且技术复杂的安排、并且是未达到最优的。它们可以在高发动机速度下产生最大功率水平、但付出了低发动机速度下的功率输出的代价。而且，功率可能被不规则地且在高燃料燃烧率下被输送。
[0008]在现有技术之中为准备本专利申请所考虑的是USPN6，269，806。这个参考文献披露了用于改善内燃发动机的效率的一种进气和排气装置。每个汽缸经由带有至少一个进气阀的一个进气系统来接收空气-燃料新鲜气体混合物。废气从这些汽缸中通过一个排气系统排出，该排气系统采用至少一个排气阀。在该排气系统中，鳍片改变气体流的方向、速度和压力，一部分气体流从下游被“反射”至上游。
发明的简要概述
[0009]本发明的一个方面包括用于克服现有方案的限制因素以优化发动机性能的一种设备和方法。
[0010]本发明的一个实施例的相关目标是提供一种能够实现内燃发动机容积效率并且在一定范围的发动机速度上令人满意的装置。
[0011]另外一个目标是提供一种在各个发动机RPM下都能够实现比相等排量的已知发动机更高的功率、具有比现有技术方案更少的燃料消耗并且具有更少的污染的装置。
[0012]这些目标和另外的目标是通过对内燃发动机的排气导管内排气所遵循的路径进行重新配置的一种装置获得的。
[0013]借助于本发明的装置，给予了排气导管一种特定构型，该构型对于可比的抽吸力或压缩力而言产生了比已知排气导管更大的气体速度并且因此产生了更大的通过量。
[0014]随之引起的效果包括更好的空气-燃料混合；排出废气流量的增大；在一定范围的发动机速度上更好的容积效率；功率的增大；转矩的增大；燃料消耗的降低；以及减少的污染。
[0015]当本发明的装置被定位在排气系统中时，它使得废气速度能够朝向自由空气增大，从而产生更大的真空用于在汽缸排空过程中获得改善的效率。
[0016]本发明的排气装置可应用于大多数类型的多冲程内燃发动机。
[0017]在一个示例性实施例中，本发明的设备是位于内燃发动机的排气系统中。该设备在一定范围的发动机负荷和速度上优化了发动机效率并且控制了排放量。为了了解本发明的一个代表性实施例，考虑的是带有至少一个汽缸的发动机，一个活塞在该汽缸内移动。每个汽缸接收一组空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧该空气-燃料新鲜气体混合物而产生废气、并且将来自每个汽缸的废气排出到该排气系统。
[0018]在一个实施例中，该排气系统具有一个带有进入入口的排气壳体，所有废气穿过该进入入口。任选地，一个管道被支撑在该排气壳体内。在该排气壳体与该管道之间有一个通路。所有排气以一种方式穿过该管道或该通路并且具有将要描述的结果。
[0019]一个文丘里管被定位在该排气壳体中、并且任选地被支撑在该管道内。该文丘里管具有一个哑铃形进口端、一个喉部以及一个出口端。在一个引导阀板的影响下，一定比例(C)的废气加速穿过该文丘里管并且一定比例(P)的废气在文丘里管外部并且在排气壳体内部前行穿过该通路。
[0020]该引导阀板可移动地定位在排气壳体内、在文丘里管外部、优选地位于该文丘里管的进口端附近。在一个实施例中，该引导阀板被配置成一个马蹄形板，这个板带有跨坐在该文丘里管上的一对腿区段以及在该通路中在这些腿区段之间延伸的一个弧形区段。该引导阀板将废气至少部分地引导或反射回到绕过了该文丘里管的一个汽缸中。取决于该引导阀板的位置，该引导阀板致使一些废气穿过该通路而不是穿过该文丘里管。
[0021]在不受具体操作理论束缚的情况下，认为该文丘里管产生了前行回到该汽缸中的、无背压的显著升高的一个反射压力脉冲。这个现象增加了该汽缸中的废气的量，从而降低了燃烧温度和发动机泵抽功，并且因此改善了燃料经济性。
[0022]在一个实施例中，该引导阀板被固定地安装在一个轴上，这个轴被安装成可以围绕其纵向轴线旋转。因此，该引导阀板可以从一个通路受阻位置弧形地移动经过多个中间位置而到达一个通路打开位置。该轴具有由该排气壳体的内壁可旋转地支撑的多个末端。这使得该引导阀板能够在该轴围绕其纵向轴线旋转时弧形地移位。
[0023]该设备的一个方面包括一个致动器，该致动器布置成与该轴联通并且控制该轴的弧形移位。若希望的话，一个传感器与该进气端口的通路相联通、测量这个端口中的空气压力并且产生指示发动机负荷的一个信号(S)。该传感器将信号(S)优选地馈送至一个电子控制单元(ECU)，该电子控制单元进而促动一个致动器而使得该致动器可以影响该轴的角位移并且因此影响该引导阀板的位置。该传感器可以用测量发动机负荷(例如，空气/汽缸状况、燃料/汽缸状况、喷嘴脉冲宽度、平均汽缸压力)、发动机速度的其他信号，或者产生指示排气背压的信号(B)的一个传感器来替换或补充。
[0024]引导阀板的定位响应于信号⑶或⑶而影响穿过文丘里管的废气的比例(C)以及前行穿过该通路的比例(P)。
[0025]该文丘里管和该引导阀板产生一个背压脉冲并且修改废气的压力和流速从而通过空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧温度和从该汽缸的废气排空来提高汽缸使用效率。提高燃烧温度有助于减少污染物的产生，尤其是当发动机为冷时。这个现象至少部分地是由于发动机在其启动的前几分钟的过程中释放了其大部分污染物、然后一个典型的催化转化器才开始有效工作，因为直到该转化器加热到约150摄氏度，净化排气的化学反应才变得有效。在常规排气系统中，这个升温过程可能花费长达几分钟。按照现有技术的方案，在最初几分钟的过程中，污染物可能相对无接触地穿过排气系统。当发动机为冷时，升高的排气和催化剂温度有助于减少被排到大气中的污染物的量。
附图中若干视图的简要说明
[0026]图1是带有进气阀和排气阀的发动机的示意性截面视图，该排气阀布置成与一个排气壳体相联通，该排气壳体容纳了一个文丘里管、排气和一个排气引导阀板；
[0027]图2是图1的发动机的视图，展示了被该排气引导阀板改向的被反射的排气流；
[0028]图3是排气壳体和引导阀板的四等分透视图；
[0029]图4是该排气壳体内的排气引导阀板与文丘里管的组合的一个透视剖视图；
[0030]图5是从图1的线5-5截取的、带有关闭的引导阀板的该壳体的一个实施例的端视图；
[0031]图6表不了处于代表性安排中的多个系统部件和排气流；
[0032]图7是系统部件、传感器和代表性信号流路径的一个展示图；
[0033]图8是一个示例性逻辑流程图；并且
[0034]图9A-9E是阀位置对比制动比燃料消耗的展示图。
发明详细说明
[0035]按照要求，在此披露了本发明的多个详细实施例，然而将理解的是披露的这些实施例仅是本发明的示例，这些实施例可以按不同的和替代的形式来实施。这些附图不一定是按比例的，一些特征可能被夸大或最小化以便示出特殊部件的细节。因此在此披露的具体结构和功能上的细节不得理解为进行限制，而仅是作为用于传授本领域技术人员去按不同方式采用本发明的代表性基础。
[0036]在图1至图5中，描绘了一种展示性的内燃四冲程发动机10，但本发明不局限于此。该发动机具有一个或多个汽缸12，其中仅描绘了一个汽缸，一个代表性活塞14在每个汽缸内移动。汽缸盖22容纳了用于将空气-燃料混合物引入汽缸12中的一个或多个进气导管16。至少一个排气导管20允许废气从汽缸12经汽缸盖22中的一个或多个阀24被排出。
[0037]在本发明的一个实施例中，有一个排气装置28与这些排气导管20中的一个或多个导管操作性相关联，该排气装置改变导管20内的废气流的速度和流动路径。以一种下文将描述的方式，排气装置28将使跨过排气导管20的一个区段并且在该排气导管内流动的气体改变方向并且提高该气体的平均速度。
[0038]图1至图4示出了本发明的排气装置28与排气导管20相结合的一个实施例。这个装置28在一个实例中包括一个圆柱形或半圆柱形的壳体30，该壳体被轴向地插入在排气导管20中形成的一个座32中。壳体30可以是与座32 —体形成的(例如通过铸造)并且它可以是独立于导管20的并且以一种可移除且可互换的方式机械地连接到该导管上(用螺钉、卡口联接等等)或被固定(例如，通过焊接)。排气装置28可以任选地联接到一个催化转化器(图6)上或者与之是一体的。
[0039]排气装置28可以取决于它所关联的发动机的几何形状、排量并且因此类型而定位在沿着来自发动机10的废气的路径的任何点处。它沿着该路径的位置，即离排气阀24较近或较远，能够在不同RPM下获得不同的发动机响应。它还可以应用于在大气压力下运行的发动机、或者被增压的发动机(具有涡轮压缩机或正位移压缩机)，由此改善发动机效率。
[0040]现在将主要参照图1至图4，这些图中示出了本发明的装置28的一个实施例，该装置被定位在内燃发动机的排气系统20中。一个说明性实施例具有一个带有进入入口 32的排气壳体30，所有废气穿过该进入入口。任选地，一个管道34被支撑在该排气壳体30内。在排气壳体30的内壁38与管道34的外侧之间限定了一个通路36。一个文丘里管40定位在壳体30和/或管道34内。该文丘里管40具有一个哑铃形进口端42、一个喉部44以及一个出口端46。
[0041]一定比例(C)的废气前行穿过文丘里管40并且一定比例(P)的废气移动穿过该通路36。一个引导阀板48被定位在排气壳体30、优选地位于该文丘里管40的进口端42附近。在一个实施例中，引导阀板48具有跨坐在管道34上或在没有管道34时仅跨坐在文丘里管40上的一对腿区段50、52 (图5)。一个弧形区段54在通路36中在这些腿区段50、52之间延伸。取决于引导阀板48的位置，该引导阀板部分地或完全地阻挡沿着该通路36的气体流、并且允许剩余的废气(C)穿过文丘里管40。
[0042]认为文丘里管40产生了无背压的显著升高的一个反射压力脉冲(图2)，这个反射压力脉冲从下游经过从汽缸12逸出的废气流而传播至上游。该脉冲前行回到汽缸12中，由此增大了汽缸12中的废气的量。这降低了燃烧温度和发动机泵抽功，因此改善了燃料经济性。
[0043]该引导阀板48被固定地安装在一个轴56上，而使得该引导阀板48可以从一个通路受阻位置枢转经过多个中间位置而到达一个通路打开位置。该轴56具有被排气壳体30的内壁38所支撑的多个末端，这样使得板48是在轴56围绕其纵向轴线旋转时随着该轴56一起可弧形地移位的。
[0044]任选地，一个致动器58 (图7)布置成与轴56并且因此与引导阀板48相联通。一个传感器(P)产生指示发动机负荷的一个信号(S)并且将该信号馈送至一个电子控制单元60并且接着馈送至该致动器58。该致动器58影响轴56的角位移并且因此影响该引导阀板48的位置。在一个替代实施例中，一个传感器(E)可以监测排气系统20内的排气背压以及或代替发动机负荷。该传感器(E)将一个信号(B)发送给ECU60并且接着发送给致动器58。
[0045]在致动器58的并且因此引导阀板48的影响下，穿过文丘里管28的废气相对于前行穿过通路36的量(P)的比例(C)响应于信号(S)、信号(B)或二者而得到控制。
[0046]该文丘里管40和该引导阀板48修改废气的压力和流速从而提高了汽缸内空气-燃料新鲜气体混合物的燃烧效率、降低了燃烧温度并且减慢了从该汽缸的废气排空。
[0047]在发动机运行过程中，热的废气穿过该排气装置28。在由于打开排气阀24时高的初始压力所导致的汽缸12的最初气体排空之后，排气装置28中的文丘里管使得这个气体朝向自由端46发生速度升高，因此在排气导管20和汽缸12中产生一个强真空。
[0048]因此废气被文丘里管40以压力脉冲朝向汽缸12 “反射”(图2)。不希望受具体理论的束缚，这些反射压力脉冲源自一个靠近或位于文丘里管40的喉部44的区域。这些反射压力脉冲从下游经过排气壳体30到上游而穿过排气装置28，将被离开汽缸12的废气所减速和/或停止。在某些情况下，可能在一个活塞冲程的过程中有多个压力脉冲被向后反射。
[0049]这延长了废气抽出阶段并且产生了对汽缸12的更恒定的排空，并且因此有助于在下一个周期的过程中用新鲜装料来填充该汽缸。
[0050]因此可以认识到，该排气装置28改善了总体发动机效率。该装置28在降低燃料消耗和大气污染的同时提高了发动机性能。其简单的构造使得装置28的构建是经济的并且在长时间的操作使用中是可靠的。
[0051]在多个不同实验中，观察了本发明的装置28的实施例的性能。图9A至图9E中展示了代表性的图表。在每个图表中，横坐标代表引导阀板位置，其中O表示引导阀板48是完全关闭的。纵坐标是制动比燃料消耗(BSFC)，这是燃料消耗速率除以总功率。总体上，其他条件相同时，这个值越小越好。BSFC允许对不同往复式发动机的燃料效率进行直接比较。
[0052]在固定的发动机速度(1500RPM)和固定的燃料耗用率(每个进气事件5毫秒燃料喷射脉冲)下运行了一个测试(图9A)。使用喷射脉冲宽度作为负载变量。在一个方案中，电子控制单兀(ECU) 60包括针对一定范围的速度和负载的一个表格或数学表不(图8)。
[0053]这些图表(图9A至图9E)示出了在不同条件下引导阀板48对发动机转矩的影响。HP等于RPM乘以转矩。由于在一个给定图表中，RPM和燃料耗用率是恒定的，因此结果显示了转矩增大。例如在图9B中，关于在安装了本发明的装置时车辆燃料经济性测试所预期的，观察到了 3%的改进。
[0054]一个曲线图(图9B)示出了在旁通引导阀板48完全关闭并且所有流动都直通文丘里管28时经历了最大转矩。这个速度和负载代表了在车辆的中等加速事件过程中将遇到的，比道路负载大了约30%。虽然没有与基线性能进行比较，但让引导阀板48完全打开就接近于这种情况。
[0055]测试的一个实施例在低速度和高负载下是最有效的。但这个实施例显示出了在不同发动机速度和负载范围上的效率改进。在固定的燃料/进气事件(燃料喷射脉冲宽度)和发动机RPM下运行的这些图表(图9A至图9E)的比较支持这个推论。
[0056]返回图9A，在1500RPM和5毫秒脉冲宽度以及20 %的文丘里管绕过率下，观察到了 BSFC的超过2%的改进。如之前提到的，当将固定的每汽缸燃料耗用率升高到7毫秒(图9B)时，改进升高到3.25%。在5毫秒脉冲宽度下，如果将发动机速度加倍而变成3000RPM(图9E)，仍实现了 BSFC的正向改进。
[0057]在低于道路负载的运行中，已实现了 BSFC的某些大增益。在2000RPM和3毫秒脉冲宽度并且所有流动都穿过文丘里管的情况下，已观察到超过20%的改进。在相同的固定的每汽缸燃料耗用率下，如果发动机速度升高到3000RPM(图9D)，仍实现了 BSFC的3.5%的改进。
[0058]虽然以上描述了多个示例性的实施例，但是并不意味着这些实施例描述出了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中所使用的词语是描述性的而非限制性的，并且应理解的是在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种改变。另外，各个实施例的特征可以进行组合而形成本发明的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种内燃发动机的用于在一定范围的发动机负荷和速度上优化发动机效率并控制排放量的排气系统，该排气系统包括: 在该发动机的排气端口下游的一个排气壳体，该排气壳体具有供所有废气穿过的一个进入入口 ； 位于该排气壳体内的一个文丘里管； 在该排气壳体内而在该文丘里管外部的一个通路；以及 定位在该通路中的一个引导阀板，该引导阀板引导一些废气在绕过该文丘里管的同时沿着该通路前行、并且允许一些废气穿过该文丘里管，由此产生一个无背压的显著升高的反射压力脉冲。
2.如权利要求1所述的排气系统，进一步包括: 一个轴，该引导阀板可以围绕该轴从一个通道受阻位置枢转经过一个或多个中间位置而到达一个通道打开位置。
3.如权利要求2所述的排气系统，其中该轴具有被该排气壳体的内壁所支撑的多个末端，该引导阀板被附连至该轴上并且是在该轴围绕其纵向轴线旋转时随着该轴可弧形地移位的。
4.如权利要求3所述的排气系统,包括: 与该轴联通的一个致动器； 与一个进气端口联通的一个传感器(P)，该传感器产生指示发动机负荷的一个信号(S)，该传感器将该信号(S)馈送至一个电子控制单元并且接着馈送至该致动器，该致动器影响该轴的旋转移位并且因此影响该引导阀板的位置，这样使得穿过该文丘里管的废气相对于前行穿过该通路的量(P)的比例(C)响应于该信号(S)而得到控制并且废气的分布受到该引导阀板的影响；并且 该文丘里管和该引导阀板由此修改该废气的压力和流速以便提高发动机操作效率。
5.如权利要求4所述的排气系统，其中该文丘里管在废气入射流动穿过该排气壳体的方向上逐渐变细。
6.一种用于内燃发动机的、用于优化该发动机的效率的排气系统，该排气系统包括: 安装在该发动机的一个排气系统内的一个催化转化器； 连接至该催化转化器上的一个排气壳体，该壳体具有供所有废气穿过的一个进入入Π ； 支撑在该排气壳体内的一个管道； 在该排气壳体内而在该管道外部的一个通路； 位于该管道内的一个文丘里管；以及 一个轴，一个引导阀板可以围绕该轴从一个通道受阻位置枢转经过一个中间位置而到达一个通道打开位置。
7.如权利要求6所述的排气系统,进一步包括: 与该轴联通的一个致动器；以及 与至少一个汽缸联通的一个传感器(E)，该传感器感测排气背压并且产生指示排气背压的一个信号(B)，该传感器将该信号(B)馈送至该致动器，该致动器影响该轴的角移位并且因此影响该引导阀板的位置； 这样使得穿过该文丘里管的废气相对于前行穿过该通路的废气(P)的比例(C)响应于该信号(B)得到控制并且废气的分布受到该引导阀板的影响；并且 该文丘里管和该引导阀板由此修改废气的压力和流速从而通过空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧温度和从该汽缸的废气排空来提高汽缸使用效率。
8.如权利要求6所述的排气系统，其中该引导阀板的移动响应于发动机负荷和所感测的背压而受到控制。
9.如权利要求6所述的排气系统，其中该引导阀板的移动主要响应于发动机负荷而受到控制。
10.一种内燃发动机的用于在一定范围的发动机负荷和速度上优化发动机效率并控制排放量的排气系统，该发动机具有至少一个汽缸，一个活塞在该汽缸内移动，每个汽缸接收一种空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧该空气-燃料新鲜气体混合物而产生废气、从每个汽缸中将该废气排出到该排气系统，该排气系统包括: 一个排气壳体，该排气壳体具有供所有废气穿过的一个进入入口 ； 位于该壳体内的一个文丘里管； 在该排气壳体内而在该文丘里管外部的一个通路； 定位在该排气壳体内、位于该文丘里管的进口端附近的一个引导阀板，该引导阀板具有一个U形板，该U形板带有跨坐在该管道上的一对腿区段以及在该通路中在这些腿区段之间延伸的一个弧形区段，该引导阀板至少部分地引导废气以使得该废气绕过该文丘里管、并且至少部分地允许一些废气穿过该文丘里管，该文丘里管产生一个无背压的显著升高的反射压力脉冲，该反射压力脉冲前行回到该汽缸中，由此增加了该汽缸内的废气、减小了燃烧温度和发动机泵抽功、因此改善了燃料经济性； 一个轴，该引导阀板可以围绕该轴从一个通路受阻位置枢转经过多个中间位置而到达一个通路打开位置，该轴具有被该排气壳体的内壁所支撑的多个末端，该引导阀板被附连至该轴上并且在该轴围绕其纵向轴线旋转时是随着该轴可弧形地移位的； 一个电子控制单元(ECU)； 与该ECU和该轴联通的一个致动器；以及 与该进气端口的这些通路联通的一个传感器(P)，该传感器测量该端口中的空气压力并且产生指示发动机负荷的一个信号(S)，该传感器将该信号(S)馈送至一个电子控制单元并且接着馈送至该致动器，该致动器影响该轴的旋转移位并且因此影响该引导阀板的位置 这样使得穿过该文丘里管的废气相对于前行穿过该通路的废气量(P)的比例(C)响应于该信号(S)得到控制并且废气的分布受到该引导阀板的影响， 该文丘里管和该引导阀板由此修改废气的压力和流速从而通过空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧温度和从该汽缸的废气排空来提高汽缸使用效率。
11.一种内燃发动机的用于在一定范围的发动机负荷和速度上优化发动机效率并控制排放量的排气系统，该发动机具有至少一个汽缸，一个活塞在该汽缸内移动，每个汽缸接收一种空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧该空气-燃料新鲜气体混合物而产生废气、从每个汽缸中将该废气排出到该排气系统，该排气系统包括: 一个排气壳体，该排气壳体具有供所有废气穿过的一个进入入口 ； 位于该壳体内的一个文丘里管； 在该文丘里管与该壳体之间的一个通路； 定位在该排气壳体内、位于该文丘里管的进口端附近的一个引导阀板，该引导阀板具有一个U形板，该U形板带有跨坐在该管道上的一对腿区段以及在该通路中在这些腿区段之间延伸的一个弧形区段，该引导阀板至少部分地致使废气绕过该文丘里管、并且至少部分地允许一些废气穿过该文丘里管，该文丘里管产生一个无背压的显著升高的反射压力脉冲； 一个轴，该引导阀板可以围绕该轴从一个通路受阻位置枢转经过多个中间位置而到达一个通路打开位置，该轴具有被该排气壳体的内壁所支撑的多个末端，该引导阀板附连至该轴上并且在该轴围绕其纵向轴线旋转时是随着该轴可弧形地移位的； 与该轴联通的一个致动器；以及 与至少一个汽缸联通的一个传感器(E)，该传感器感测排气背压并且产生指示排气背压的一个信号(B)，该传感器将该信号(B)经由一个电子控制单元馈送至该致动器，该致动器影响该轴的角移位并且因此影响该引导阀板的位置 这样使得穿过该文丘里管的废气相对于前行穿过该通路的废气(P)的比例(C)响应于该信号(S)得到控制并且废气的分布受到该引导阀板的影响， 该文丘里管和该引导阀板由此修改废气的压力和流速从而通过空气-燃料新鲜气体混合物、燃烧温度和从该汽缸的废气排空来提高汽缸使用效率。
12.一种内燃发动机的用于在一定范围的发动机负荷和速度上优化发动机效率并控制排放量的排气系统，该排气系统包括: 在该发动机的排气端口下游的一个排气壳体，该排气壳体具有供所有废气穿过的一个进入入口 ； 位于该排气壳体内的一个文丘里管； 在该排气壳体与该文丘里管之间的一个通路；以及 位于该通路内的一个引导阀板，该引导阀板致使一些废气绕过该文丘里管并且允许一些废气穿过该文丘里管，该文丘里管、该引导阀或二者产生一个无背压的显著升高的反射压力脉冲，该反射压力脉冲前行返回该发动机的一个汽缸中，由此影响排气比率、降低泵抽损失、增大该汽缸中的废气量并且减小燃烧温度，因此改善燃料经济性。
13.如权利要求12所述的排气系统，其中该发动机具有一个或多个汽缸组并且对于每个汽缸组具有一个引导阀板。
14.如权利要求12所述的排气系统，其中该引导阀板是总体上U形的，这样使得它能够跨坐在该通路中的文丘里管上。
15.如权利要求12所述的排气系统，进一步包括介于一个传感器与一个致动器之间的一个电子控制单元，该电子控制单元影响该引导阀板。
16.如权利要求1所述的排气系统，其中该文丘里管具有一个哑铃形进口、一个喉部和一个出口，其中一定比例(C)的该废气前行穿过该文丘里管并且一定比例(P)的该废气前行穿过该通路。
17.如权利要求16所述的排气系统，其中该引导阀板是定位在该文丘里管的进口附近。
18.一种用于在内燃发动机中在一定范围的发动机负荷和速度上优化发动机效率并且控制排放量的方法，该方法包括不一定处于所述顺序的以下步骤: 使来自一个汽缸的所有废气穿过一个排气壳体； 将一个文丘里管定位在该壳体中，一定比例(C)的该废气前行穿过该文丘里管并且一定比例(P)的该废气在该文丘里管外部前行；并且 将一个弓I导阀板在该排气壳体内定位在该文丘里管与该壳体的内壁之间，该引导阀板致使至少一些废气绕过该文丘里管，同时使一些废气穿过该文丘里管，该文丘里管或该引导阀板或二者产生一个反射压力脉冲。
【文档编号】F02B47/08GK104204457SQ201380004508
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2012年1月5日
【发明者】朱莉·N·布朗, 保罗·E·赖因克 申请人:朱莉·N·布朗