一种基于D-EGR的汽油机燃烧系统的制作方法
本发明属于高效汽油机技术领域，具体涉及一种基于d-egr的汽油机燃烧系统。
背景技术
从1916年开始到1919年的第4阶段，中国轻型车企业平均燃料消耗量限值将从6.9l/(100km)逐步加严到5.0l/(100km)。1925年预测中国轻型车企业平均燃料消耗量为4.0l/(100km)。混合动力乘用车是满足未来油耗和排放法规的主流技术路线，而高效汽油机是混合动力总成关键技术之一。
西南研究院提出了一种分体式歧管d-egr汽油机，采用第4缸未充分燃烧的气体来有效避免第1-3缸的爆震，在性能方面可实现发动机有效热效率≥42％且升功率≥75kw/l。
在实现本公开的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
西南研究院提出分体式歧管d-egr汽油机中，第一至三缸和第四缸采用的几何压缩比存在较大差异，继而造成第一至三缸和第四缸的缸盖、燃烧室形状、活塞顶面结构和喷油器布置存在差异，这种差异会带来汽油机制造成本的增加；同时西南研究院提出分体式歧管d-egr汽油机中的第四缸采用低压缩比，也不利于整机有效热效率的提升。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种基于d-egr的汽油机燃烧系统，在该燃烧系统中的四个气缸都是结构相同的高压缩比气缸，在降低了发动机制造成本的同时提高了发动机热效率。
具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，本发明提供了一种基于d-egr的汽油机燃烧系统，所述系统包括压气机、涡轮机、总进气管路、第一进气管路、第二进气管路、进气歧管，第一排气管路、排气歧管、第一缸、第二缸、第三缸、第四缸、egr混合器和进气凸轮轴，其中，
所述总进气管路的第一端和所述压气机连通，第二端与所述第一进气管路的第一端和所述第二进气管路的第一端分别连通；
所述egr混合器的第一岔口与所述第二进气管路的第二端连通，所述egr混合器的第二岔口与所述第一排气管路的第一端连通，所述egr混合器的第三岔口与所述进气歧管的第一端连通；
所述第一排气管路的第二端与所述第四缸的排气门连通；
所述进气歧管的第二端与所述第一缸的进气门、第二缸的进气门和第三缸的进气门分别连通；
所述排气歧管的第一端与所述第一缸的排气门、第二缸的排气门和第三缸的排气门分别连通，所述排气歧管的第二端与所述涡轮机连通，
所述进气凸轮轴设置有用于分别控制所述第一缸的进气门、第二缸的进气门、第三缸的进气门的第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮，以及用于控制所述第四缸的进气门的米勒凸轮。
可选择地，
所述第一缸、第二缸、第三缸和第四缸的结构和几何压缩比均相同，且所述几何压缩比大于或等于12。
可选择地，
所述系统还包括第一电子节气门、第二电子节气门，其中：
所述第一电子节气门设置在所述进气歧管上，所述第一电子节气门用于将通过所述第一电子节气门的气体流量调节为第一流量；
所述第二电子节气门设置在所述第二进气管路上，所述第二电子节气门用于将通过所述第二电子节气门的气体流量调节为第二流量。
可选择地，
所述系统还包括第一中冷器、第二中冷器，其中：
所述第一中冷器设置在所述总进气管路上；
所述第二中冷器设置在所述进气歧管上。
可选择地，
所述系统还包括总排气管路，所述总排气管路的第一端和所述涡轮机连通，第二端和外界连通，所述总排气管路上设置有第一三元催化器和第二三元催化器。
可选择地，
所述第一奥托凸轮、所述第二奥托凸轮和所述第三奥托凸轮中任一奥托凸轮的第一开启角度区间大小为第一预设奥托角度，所述第一开启角度区间表示对应的进气门从完全关闭状态变为完全打开状态时该奥托凸轮转过的角度；
所述第一奥托凸轮、所述第二奥托凸轮、所述第三奥托凸轮的第一关闭角度区间大小为第二预设奥托角度，所述第一关闭角度区间表示对应的进气门从完全打开状态变为完全关闭状态时该奥托凸轮转过的角度；
在所述第一奥托凸轮、所述第二奥托凸轮、所述第三奥托凸轮中任一奥托凸轮的一个旋转周期中，在该奥托凸轮处于除所述第一开启角度区间和所述第一关闭角度区间之外的任何位置时，对应的进气门保持关闭状态。
可选择地，
所述米勒凸轮的第二开启角度区间大小为第一预设米勒角度，所述第二开启角度区间表示对应的进气门从完全关闭状态变为完全打开状态时该米勒凸轮转过的角度；
所述米勒凸轮的第二关闭角度区间大小为第二预设米勒角度，所述第二关闭角度区间表示对应的进气门从完全打开状态变为完全关闭状态时该米勒凸轮转过的角度；
所述米勒凸轮的一个旋转周期中，在该米勒凸轮处于除所述第一开启角度区间和所述第一关闭角度区间之外的任何位置时，对应的进气门保持关闭状态。
可选择地，
所述第一预设米勒角度和所述第二预设米勒角度之和小于所述第一预设奥托角度和所述第二预设奥托角度之和。
可选择地，
所述米勒凸轮的形状适于在每个进气冲程结束前使所述第四缸的进气门提前第一预设时间关闭。
可选择地，
所述第一预设奥托角度小于所述第二预设奥托角度；
所述第一预设米勒角度小于所述第二预设米勒角度。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供了一种基于d-egr的汽油机燃烧系统，其特征在于，所述系统包括压气机、涡轮机、总进气管路、第一进气管路、第二进气管路、进气歧管，第一排气管路、排气歧管、第一缸、第二缸、第三缸、第四缸、egr混合器和进气凸轮轴，其中：所述总进气管路的第一端和所述压气机连通，第二端与所述第一进气管路的第一端和所述第二进气管路的第一端分别连通，以使吸入发动机中的气体分成两路，一路供给第一缸、第二缸和第三缸的进气，一路供给第四缸的进气；所述egr混合器的第一岔口与所述第二进气管路的第二端连通，所述egr混合器的第二岔口与所述第一排气管路的第一端连通，所述egr混合器的第三岔口与所述进气歧管的第一端连通，以利用egr混合器将所述第四缸的燃烧产物和所述第一进气管路中的空气进行混合，并作为所述第一缸、第二缸和第三缸的进气；所述第一排气管路的第二端与所述第四缸的排气门连通；所述进气歧管的第二端与所述第一缸的进气门、第二缸的进气门和第三缸的进气门分别连通；所述排气歧管的第一端与所述第一缸的排气门、第二缸的排气门和第三缸的排气门分别连通，所述排气歧管的第二端与所述涡轮机连通，所述进气凸轮轴设置有用于分别控制所述第一缸的进气门、第二缸的进气门、第三缸的进气门的第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮，以及用于控制所述第四缸的进气门的米勒凸轮，从而利用米勒凸轮改变第四缸的实际压缩比，抑制第四缸的爆震，并通过将第四缸的燃烧产物和第一缸、第二缸、第三缸的进气相混合，以利用第四缸的燃烧产物的惰性抑制第一缸、第二缸和第三缸的爆震，从而使得第一缸、第二缸、第三缸和第四缸可以采用相同的结构以及相同的高几何压缩比，在降低了发动机的制造成本的同时，提高了发动机的热效率，减少了污染物的排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例提供的基于d-egr的汽油机燃烧系统的结构图；
附图2为本发明实施例二提供的基于d-egr的汽油机燃烧系统中的奥托凸轮的结构图；
附图3为本发明实施例二提供的基于d-egr的汽油机燃烧系统中的米勒凸轮的结构图。
图中的附图标记分别为：
1-压气机；
2-涡轮机；
3-总进气管路；
4-第一进气管路；
5-第二进气管路；
6-进气歧管；
7-第一排气管路；
8-排气歧管；
9-第一缸；
10-第二缸；
11-第三缸；
12-第四缸；
13-egr混合器；
14-进气凸轮轴；
15-第一电子节气门；
16-第二电子节气门；
17-第一中冷器；
18-第二中冷器；
19-总排气管路。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本实施例提供了一种基于d-egr的汽油机燃烧系统，如图1所示，所述系统包括压气机1、涡轮机2、总进气管路3、第一进气管路4、第二进气管路5、进气歧管6，第一排气管路7、排气歧管8、第一缸9、第二缸10、第三缸11、第四缸12、egr混合器13和进气凸轮轴14，下面将对各部件进行具体介绍：
总进气管路3的第一端和压气机1连通，第二端与第一进气管路4的第一端和第二进气管路5的第一端分别连通。
在本实施例中，如图1所示，系统还包括第一中冷器17、第二中冷器18，其中：
第一中冷器17设置在总进气管路3上。
第二中冷器18设置在进气歧管6上。
在压气机处于工作状态时，由于压气机1中的叶片高速旋转，压气机1的温度会很高，而且压气机1将空气进行压缩后温度也会升高，因此设置第一中冷器17，将压气机1压入总进气管路2的空气进行冷却，以降低燃烧温度，提高发动机热效率。
压气机1将从外界吸入的空气压入总进气管路3内，空气经过总气管路3后，分成两路，一路通入第一进气管路4中，一路通入第二进气管路5中。
egr混合器13的第一岔口与第二进气管路5的第二端连通，egr混合器13的第二岔口与第一排气管路7的第一端连通，egr混合器13的第三岔口与进气歧管6的第一端连通。
egr混合器13类似于一个三通阀，气体从第一岔口和第二岔口进入，经过混合后从第三岔口排出。
在本实施例中，如图1所示，系统还包括第一电子节气门15、第二电子节气门16，其中：
第一电子节气门15设置在进气歧管6上，第一电子节气门15用于将通过第一电子节气门15的气体流量调节为第一流量。
第一流量由车辆的电子控制单元根据第一缸9、第二缸10和第三缸11的缸内喷油器分别的当前喷油量进行计算得到，该第一流量的大小被配置为使得通入第一缸9、第二缸10和第三缸11中的空气量等于将第一缸9、第二缸10和第三缸11的缸内喷油器分别的当前喷油量刚好完全充分燃烧所需要的空气量，即第一缸9、第二缸10和第三缸11的空气过量系数均为1。
可选择地，
第二电子节气门16设置在第二进气管路5上，第二电子节气门16用于将通过第二电子节气门16的气体流量调节为第二流量。
第二流量由车辆的电子控制单元根据第四缸12的缸内喷油器的当前喷油量进行计算得到，该第二流量的大小被配置为使得通入第四缸12中的空气量等于将第四缸12的缸内喷油器的当前喷油量刚好完全充分燃烧所需要的空气量乘以第一比例系数，第一比例系数小于1且该第一比例系数由车辆当前工况决定，即第四缸12的空气过量系数小于1。
第一排气管路7的第二端与第四缸12的排气门连通。
进气歧管6的第二端与第一缸9的进气门、第二缸10的进气门和第三缸11的进气门分别连通。
进气歧管6为一个芭蕉状管子，其第一端只有一个管口，和egr混合器的第三岔口相连通，从第一端至第二端，进气歧管6由一个管道分割成了三个管道，第二端有三个管口，分别对应连通第一缸9、第二缸10和第三缸11的进气门
第四缸12拥有自己的进气管路和排气管路，第四缸12的进气管路和排气管路分别和第一缸9、第二缸10和第三缸11的进气管路和排气管路相独立。
第四缸12的燃烧产物经过排气门通入第一排气管路7内，而第一排气管路的第一端和egr混合器13的第二岔口相连通，以将第四缸12的燃烧产物进行一次再循环，并不会直接通过排气管排入外界。
排气歧管8的第一端与第一缸9的排气门、第二缸10的排气门和第三缸11的排气门分别连通，排气歧管8的第二端与涡轮机2连通。
排气歧管8的形状类似于进气歧管6，其第一端有三个管口，分别对应连通第一缸9、第二缸10和第三缸11的排气门，从第一端至第二端，排气歧管8由三个管道合并成了一个管道，第二端只有一个管口，用于和涡轮机2连通。
从第一缸9、第二缸10和第三缸11的排气门排出的废弃经过排气歧管8通入涡轮机2中，推动涡轮机2中的叶片，涡轮机2和压气机1的叶片通过转轴进行连接，涡轮机2中的叶片转动，带动压气机1中的叶片转动，从而实现对进气进行压缩增压，提高单位体积的氧气量，提高发动机的热效率。
进气凸轮轴14设置有用于分别控制第一缸9的进气门、第二缸10的进气门、第三缸11的进气门的第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮，以及用于控制第四缸12的进气门的米勒凸轮。
在本实施例中，如图2所示，第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮中任一奥托凸轮的第一开启角度区间大小为第一预设奥托角度，第一开启角度区间表示对应的进气门从完全关闭状态变为完全打开状态时该奥托凸轮转过的角度。
第一奥托凸轮、第二奥托凸轮、第三奥托凸轮的第一关闭角度区间大小为第二预设奥托角度，第一关闭角度区间表示对应的进气门从完全打开状态变为完全关闭状态时该奥托凸轮转过的角度。
在第一奥托凸轮、第二奥托凸轮、第三奥托凸轮中任一奥托凸轮的一个旋转周期中，在该奥托凸轮处于除第一开启角度区间和第一关闭角度区间之外的任何位置时，对应的进气门保持关闭状态。
可以理解的是，发动机曲轴的旋转带动凸轮轴旋转，凸轮轴上设置有凸轮，凸轮形状并不是一个正圆，凸轮上存在凸起部，凸轮上部有一液压顶柱，液压顶柱下端顶住凸轮，当凸轮旋转至液压顶柱刚好顶住凸轮的凸起部时，凸轮的凸起部顶起液压顶柱，液压顶柱带动推杆，推杆撑起摇臂，带动气门移动，从而通过凸轮控制气门的开闭。
第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮的结构完全相同，图2中示出的仅是第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮其中的任意一个奥托凸轮。
图2中所示的奥托凸轮沿顺时针旋转，当奥托凸轮旋转到液压顶柱在奥托凸轮上顶住的位置进入第一开启角度区间时，奥托凸轮的凸起部将液压顶柱顶起，从而将进气门开启，随着奥托凸轮的旋转，凸起部的凸起程度逐渐变大，在液压顶柱顶住的位置经过第一开启角度区间的整个过程中，进气门从完全关闭状态变为完全打开状态。
当奥托凸轮旋转到液压顶柱在奥托凸轮上顶住的位置在第一开启角度区间和第一关闭角度区间的临界处时，进气门处于完全打开状态。
当奥托凸轮旋转到液压顶柱顶住的位置进入第一关闭角度区间时，奥托凸轮的凸起部的凸起程度逐渐变小，控制液压顶柱向下移动，从而将进气门关闭，在液压顶柱顶住的位置经过第一关闭角度区间的整个过程中，进气门从完全打开状态变为完全关闭状态。
在图2所示的奥托凸轮上，除第一开启角度区间和第一关闭角度区间之外的角度区间中，奥托凸轮呈正圆形，以使液压顶柱不被奥托凸轮顶起，保持初始状态，使进气门保持完全关闭状态。
在本实施例中，米勒凸轮的第二开启角度区间大小为第一预设米勒角度，第二开启角度区间表示对应的进气门从完全关闭状态变为完全打开状态时该米勒凸轮转过的角度。
米勒凸轮的第二关闭角度区间大小为第二预设米勒角度，第二关闭角度区间表示对应的进气门从完全打开状态变为完全关闭状态时该米勒凸轮转过的角度。
米勒凸轮的一个旋转周期中，在该米勒凸轮处于除第一开启角度区间和第一关闭角度区间之外的任何位置时，对应的进气门保持关闭状态。
图3中示出了本实施例中提供的系统中的米勒凸轮的形状。
图3中所示的米勒凸轮沿顺时针旋转，当米勒凸轮旋转到液压顶柱在米勒凸轮上顶住的位置进入第一开启角度区间时，米勒凸轮的凸起部将液压顶柱顶起，从而将进气门开启，随着米勒凸轮的旋转，凸起部的凸起程度逐渐变大，在液压顶柱顶住的位置经过第一开启角度区间的整个过程中，进气门从完全关闭状态变为完全打开状态。
当米勒凸轮旋转到液压顶柱在米勒凸轮上顶住的位置在第一开启角度区间和第一关闭角度区间的临界处时，进气门处于完全打开状态。
当米勒凸轮旋转到液压顶柱顶住的位置进入第一关闭角度区间时，米勒凸轮的凸起部的凸起程度逐渐变小，控制液压顶柱向下移动，从而将进气门关闭，在液压顶柱顶住的位置经过第一关闭角度区间的整个过程中，进气门从完全打开状态变为完全关闭状态。
在图3所示的米勒凸轮上，除第一开启角度区间和第一关闭角度区间之外的角度区间中，米勒凸轮呈正圆形，以使液压顶柱不被米勒凸轮顶起，保持初始状态，使进气门保持完全关闭状态。
在本实施例中，第一预设米勒角度
在本实施例中，米勒凸轮的形状适于在每个进气冲程结束前使第四缸12的进气门提前第一预设时间关闭。
奥托凸轮上的凸起部的角度范围为第一预设奥托角度
在本实施例中，第一缸9、第二缸10、第三缸11和第四缸12的结构和几何压缩比均相同，且几何压缩比大于或等于12。
几何压缩比是指活塞在下止点时活塞上部的气缸体积和活塞在上止点时活塞上部的气缸体积之比，本发明实施例中的第一缸9、第二缸10、第三缸11和第四缸12的气缸结构相同，几何压缩比相同且都大于或等于12，都是高压缩比气缸，且燃烧室都为高湍动能燃烧室，既减小了发动机的制造成本，又提高了发动机的热效率。
第一缸9、第二缸10和第三缸11利用第四缸12的燃烧产物的惰性抑制自身爆震，第四缸12利用米勒凸轮来使第四缸12的进气门关闭提前第一预设时间，进气门关闭时刻活塞的上部的气缸体积和活塞在上止点时活塞上部的气缸体积之比，就是第四缸12实际的压缩比，因此在保证第四缸12的高几何压缩比的前提下，降低了实际的压缩比，抑制了自身的爆震。
在本实施例中，
第一预设奥托角度
第一预设米勒角度
在凸轮旋转过程中，凸轮的开启角度区间会控制进气门开启，凸轮的关闭角度区间会控制进气门关闭，将开启角度区间设置为小于关闭角度区间，从而使得进气门快开慢关，保证了进气量的同时，避免了机械磨损。
在本实施例中，如图1所示，系统还包括总排气管路19，总排气管路19的第一端和涡轮机2连通，第二端和外界连通，总排气管路19上设置有第一三元催化器和第二三元催化器。
废气吹动涡轮机2的叶片旋转后，经过第一三元催化器和第二三元催化器的催化，去除了废气中的大部分有害气体，将处理后的比较干净的气体排入外界大气中。
本发明实施例提供了一种基于d-egr的汽油机燃烧系统，其特征在于，系统包括压气机1、涡轮机2、总进气管路3、第一进气管路4、第二进气管路5、进气歧管6，第一排气管路7、排气歧管8、第一缸9、第二缸10、第三缸11、第四缸12、egr混合器13和进气凸轮轴14，其中：总进气管路3的第一端和压气机1连通，第二端与第一进气管路4的第一端和第二进气管路5的第一端分别连通，以使吸入发动机中的气体分成两路，一路供给第一缸9、第二缸10和第三缸11的进气，一路供给第四缸12的进气；egr混合器13的第一岔口与第二进气管路5的第二端连通，egr混合器13的第二岔口与第一排气管路7的第一端连通，egr混合器13的第三岔口与进气歧管6的第一端连通，以利用egr混合器13将第四缸12的燃烧产物和第一进气管路4中的空气进行混合，并作为第一缸9、第二缸10和第三缸11的进气；第一排气管路7的第二端与第四缸12的排气门连通；进气歧管6的第二端与第一缸9的进气门、第二缸10的进气门和第三缸11的进气门分别连通；排气歧管8的第一端与第一缸9的排气门、第二缸01的排气门和第三缸11的排气门分别连通，排气歧管8的第二端与涡轮机2连通，进气凸轮轴14设置有用于分别控制第一缸9的进气门、第二缸10的进气门、第三缸11的进气门的第一奥托凸轮、第二奥托凸轮和第三奥托凸轮，以及用于控制第四缸12的进气门的米勒凸轮，从而利用米勒凸轮改变第四缸12的实际压缩比，抑制第四缸12的爆震，并通过将第四缸的燃烧产物和第一缸、第二缸、第三缸的进气相混合，以利用第四缸12的燃烧产物的惰性抑制第一缸9、第二缸10和第三缸11的爆震，从而使得第一缸9、第二缸10、第三缸11和第四缸12可以采用相同的结构以及相同的高几何压缩比，在降低了发动机的制造成本的同时，提高了发动机的热效率，减少了污染物的排放。
在本申请中，应该理解到，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
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