专利名称:发动机辅助配气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配气装置，具体说是一种车用发动机的辅助配气装置。
背景技术：
汽车发动机工作转速范围宽广，负荷变化频繁，燃油喷射量、进气量随负荷不断变化。在城市公路行驶时，汽车起动和制动频繁，发动机经常在部分负荷中、低速或怠速情况下运转，经济性、排放都处于较低的水平。传统的发动机配气机构能满足发动机进、排气需要但不能保证发动机进、排气效果良好，影响了发动机动力性和经济性。中国即将全面实施欧III排放法规，欧III法规对发动机排放污染物限制更严格，检测排放污染物时取消了暖机过程，发动机在起动怠速时就必须达到排放要求。在发动机做加、减速等工况运行时，点火定时、空燃比以及排气再循环值均不处于最佳状态，可能引起燃烧质量恶化，排放污染物增加，在减速及怠速工况，HC排放量很高，影响了发动机的整体排放水平。
本发明可以使气缸内的新鲜工质流入曲轴箱，减少气缸实际进气量，发动机在部分负荷工作时减少喷油量而不改变空燃比，提高发动机经济性，减小燃烧后最高压力和最高温度，降低NOx的排放。
本发明可以使活塞火力岸与气缸壁形成狭缝内的混合气、含污染物成分较多的燃烧末期混合气流入曲轴箱，通过曲轴箱通风系统再次进入气缸中燃烧，避免直接排入大气，减少发动机尾气中HC和其它污染物的排放。
发明内容本发明提供了一种结构简单、反应灵敏、工作准确、稳定，可有效提高发动机经济性，减少发动机排放污染物的装置。
本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的一种发动机辅助配气装置，见图1、图2，主要包括数个高度、角度不同的气缸壁上开口、空心圆柱体、定位圆台、电机、密封垫、气缸体上安装孔，其特征在于气缸体上安装孔与曲轴箱连通，气缸壁上有数个高度、角度不同的开口，开口连通气缸和气缸体上安装孔，空心圆柱体和定位圆台在气缸体上安装孔内，空心圆柱体上有数个高度、角度不同的开口，空心圆柱体内部与曲轴箱连通，电机分两部分，电机定子固定在气缸体上，电机转子固定在空心圆柱体上，电机通电时空心圆柱体随电机转子一同旋转。
发动机工作时，根据ECU信号，电机通电，在气缸的进气行程时电机转子带动空心圆柱体旋转，使空心圆柱体上开口与该气缸的气缸壁上开口重叠，此时气缸内的新鲜工质经过气缸壁上开口和与之重叠的空心圆柱体上开口流入曲轴箱，通过控制空心圆柱体上开口与气缸壁上开口重叠的时间，可以控制从气缸流入曲轴箱的新鲜工质量，留在气缸中的新鲜工质量在一定范围内变化。在满足发动机负荷要求的前提下，减少气缸中的新鲜工质，可以减少喷油量而不改变空燃比，从而降低了发动机耗油量。气缸里的新鲜工质和喷油量减少使发动机燃烧后气缸内最高压力和最高温度降低，爆震的可能性降低，也可以减少排放中的NOx。
发动机工作时，根据ECU信号，电机通电，在气缸的燃烧行程时，电机转子带动空心圆柱体旋转，使空心圆柱体上开口与该气缸的气缸壁上开口重叠，气缸与发动机曲轴箱连通，在气缸内混合气压力的作用下，混合气从气缸流入曲轴箱，这部分混合气主要包含活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气、燃烧术期的混合气。发动机排放污染物中HC主要来自于活塞火力岸与气缸壁形成狭缝内的混合气和燃烧末期混合气，在排气阶段末期的尾气中污染物浓度最大，这些污染物含量高的混合气从气缸壁上开口和与之重叠的空心圆柱体上开口流入曲轴箱，通过曲轴箱通风装置再次进入气缸燃烧，避免直接排入大气，可有效降低发动机尾气中的HC和其他污染物。
两个相邻气缸可以共同使用一个发动机辅助配气装置，控制电机转子的旋转角度，可以控制空心圆柱体上不同高度的开口与气缸壁上不同高度的开口重叠，实现控制该装置在进气和排气时不同的工作状态。发动机辅助配气装置不工作时，电机不通电，空心圆柱体在初始位置，空心圆柱体外表面与安装孔表面贴合，保证气缸完全密封，避免气缸内气体窜入曲轴箱。在发动机全负荷高速运转时，不需要减少气缸的进气量，空心圆柱体上较高高度的开口始终与安装孔表面贴合，在气缸进气时不与气缸壁上开口重叠而始终保持密封状态。电机转子旋转一圈，发动机辅助配气装置两侧气缸各自完成一个工作循环，也可以通过控制电机转子的旋转方向满足发动机辅助配气装置在两侧气缸不同工作行程时的不同工作状态。
作为优选，气缸体上安装孔与曲轴箱连通，气缸壁上有数个高度不同的开口，开口与气缸体上安装孔连通，这样可以确保当空心圆柱体上开口与气缸壁上开口重叠时，气缸与曲轴箱连通。
作为优选，共同使用一个发动机辅助配气装置的两个气缸的气缸壁上开口以通过气缸体上安装孔轴线的平面为对称平面相互对称，这样可以确保发动机辅助配气装置工作时对两个气缸的作用相同。
作为优选，气缸壁上引导新鲜工质流入曲轴箱的开口位置在活塞行程的1/2附近，活塞行程不同，气缸壁上开口距上止点距离不同，范围在40～65mm，这样可以确保在进气行程和压缩行程有足够的时间使气缸内新鲜工质通过气缸壁上开口和空心圆柱体上开口组成的通道流入曲轴箱，控制气缸壁上开口和空心圆柱体上开口重叠时间的长短可以控制从气缸流入曲轴箱的新鲜工质多少。
作为优选，气缸壁上引导燃烧后混合气流入曲轴箱的开口位置距离下止点2～8mm，这样可以确保在不影响混合气燃烧的前提下污染物含量较多的燃烧末期混合气和活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气能完全流入曲轴箱。
作为优选，气缸壁上开口宽度3～15mm，高度2～4mm，这样可以确保在有足够开口面积的前提下，活塞的两道气环随时至少有一道气环与气缸壁完全贴合，保证气缸的密封。
作为优选，气缸壁上有连续开口，开口之间高度间隔至少为3.5mm，这样可以确保有足够的开口面积，开口之间的气缸壁强度足够，活塞的两道气环随时至少有一道气环与气缸壁完全贴合，保证气缸的密封。
作为优选，发动机辅助配气装置由电机驱动，电机定子固定在气缸体上，电机转子与空心圆柱体固定，电机定子有定位标记，这样可以确保空心圆柱体能及时、准确的旋转要求的角度，固定电机定子和电机转子的初始位置，空心圆柱体上开口与气缸壁上开口的初始相对夹角正确。
作为优选，空心圆柱体与气缸体上安装孔同轴，空心圆柱体与气缸体上安装孔直径相同，这样可以确保空心圆柱体绕安装孔轴线旋转而不能上下或者径向运动，空心圆柱体外表面和安装孔表面贴合紧密，起到密封作用。
作为优选，高度相同的空心圆柱体上开口宽度略大于气缸壁上开口的宽度，这样可以确保在空心圆柱体转动角度有误差的情况下，气缸壁上开口与空心圆柱体上开口重叠的有效面积始终为气缸壁上开口的开口面积。
作为优选，气缸体上安装孔轴线与相邻两个气缸的轴线距离相等，这样可以确保相邻的两个气缸可以共同使用一个发动机辅助配气装置。
作为优选，发动机辅助配气装置向一个方向旋转一圈，气缸完成一个工作循环，也可以通过控制电机转子旋转方向满足发动机辅助配气装置在两侧气缸不同工作行程时的不同工作状态。这样可以确保发动机辅助配气装置对气缸每个循环的作用相同。
图1是发动机辅助配气装置的俯视图图2是沿图1中A-A线的剖视图图3是发动机辅助配气装置在初始位置时，空心圆柱体上开口与气缸壁上开口垂直投影到一个水平面时的一种示意图A为空心圆柱体上高度较高开口的角度，A1、A2为气缸壁上高度较高开口的角度，X为气缸壁上高度较高开口A1(A2)与垂直轴的夹角，A1、A2属于两个不同的气缸。B为空心圆柱体上高度较低开口的角度，B1、B2为气缸壁上高度较低开口的角度，B以垂直轴为中心轴对称。Y为气缸壁上高度较低开口B1(B2)与垂直轴的夹角，B1、B2属于两个不同的气缸。图4是发动机辅助配气装置在初始位置时，空心圆柱体上开口与气缸壁上开口垂直投影到一个水平面时的另一种示意图A为空心圆柱体上高度较高的开口角度，A1、A2为气缸壁上高度较高开口的角度，A以垂直轴为中心轴对称，X为气缸壁上高度较高开口A1(A2)与垂直轴的夹角，A1、A2属于两个不同的气缸。B为空心圆柱体上高度较低开口的角度，B1、B2为气缸壁上高度较低开口的角度，B以垂直轴为中心轴对称，Y为气缸壁上高度较低开口B1(B2)与垂直轴的夹角，B1、B2属于两个不同的气缸。
具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明技术方案作进一步说明。
实施例1，以点火顺序为4-3-1-2的四缸四冲程发动机为例。见图2，本例发动机辅助配气装置，它包括空心圆柱体1、电机定子2、电机转子3、密封垫4、定位圆台5、气缸体上安装孔6、气缸壁上开口71、气缸壁上开口72、空心圆柱体1上开口11、开口12。其特征在于定位圆台5固定在空心圆柱体1上，空心圆柱体1和定位圆台5在气缸体上安装孔6内，定位圆台5限制空心圆柱体1不能上下运动，空心圆柱体1和安装孔6同轴、直径相同，空心圆柱体1可以绕气缸体安装孔6轴线旋转而不能上下或者径向运动，空心圆柱体1与定位圆台5之间可以有旋转运动，定位圆台5固定在气缸体上安装孔6内，不能转动，气缸壁上开口71、72连通气缸和气缸体上安装孔6，电机定子2固定在气缸体上，电机转子3固定在空心圆柱体1上，电机通电时空心圆柱体1随电机转子3一同旋转。
以发动机辅助配气装置右边作为一缸，左边作为二缸，电机转子旋转方向为顺时针。装置初始位置如图3，从一缸进气行程开始作为开始时间，装置旋转一周，一缸、二缸各完成一个工作循环。
当一缸进气行程开始，在进气行程，一缸的活塞到达上气缸壁上开口A1位置前转动角度180-X-A1，此时一缸上开口A1与空心圆柱体上开口A重叠，当一缸的活塞经过气缸壁上开口A1后，新鲜工质从气缸流入曲轴箱。一缸进气行程时二缸处于压缩行程，空心圆柱体下开口B与二缸气缸壁上开口B2是否重叠对二缸工作无影响。
一缸进气行程结束，开始压缩行程，二缸此时处于燃烧行程，在二缸燃烧行程的活塞到达气缸壁上开口B2前，转动角度A1，一缸气缸壁上开口A1封闭，二缸气缸壁上开口B2与空心圆柱体开口B重叠，当二缸的活塞经过气缸壁上开口B2位置后，燃烧末期的混合气、活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气从气缸流入曲轴箱，一直持续到二缸的排气行程活塞经过气缸壁上开口B2位置后。
一缸开始燃烧行程，二缸开始排气行程，在一缸燃烧行程的活塞到达气缸壁上开口B1前转动180+X-Y-B/2。此时一缸气缸壁上开口B1与空心圆柱体上开口B重叠，当一缸的活塞经过气缸壁上开口B1位置后，燃烧末期的混合气、活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气从气缸流入曲轴箱。
一缸燃烧行程结束后开始排气行程，二缸排气行程结束后开始进气行程，在二缸的活塞到达气缸壁上开口A2位置前，转动角度X+Y+B/2-180，二缸的气缸壁上开口A2与空心圆柱体上开口A重叠，当二缸的活塞经过气缸壁上开口A2位置后，新鲜工质从气缸流入曲轴箱。
一缸排气行程结束后开始进气行程，在一缸进气行程活塞到达气缸壁上开口A1前转动360-2X-A1，一缸上开口A1与空心圆柱体上开口A重叠，新鲜工质从重叠的开口进入曲轴箱。一缸、二缸各完成一个工作循环。
实施例2，以点火顺序为4-3-1-2的四缸四冲程发动机为例。见图2，本例发动机辅助配气装置，它包括空心圆柱体1、电机定子2、电机转子3、密封垫4、定位圆台5、气缸体上安装孔6、气缸壁上开口71、气缸壁上开口72、空心圆柱体1上开口11、开口12。其特征在于定位圆台5固定在空心圆柱体1上，空心圆柱体1和定位圆台5在气缸体上安装孔6内，定位圆台5限制空心圆柱体1不能上下运动，空心圆柱体1和气缸体上安装孔6同轴、直径相同，空心圆柱体1可以绕气缸体上安装孔6轴线旋转而不能上下或者径向运动，空心圆柱体1与定位圆台5之间可以有旋转运动，定位圆台5固定在气缸体上安装孔6内，不能转动，气缸壁上开口71、72连通气缸和气缸体上安装孔6，电机定子2固定在气缸体上，电机转子3固定在空心圆柱体1上，电机通电时空心圆柱体1随电机转子3一同旋转。
以发动机辅助配气装置右边为一缸，左边为二缸。装置初始位置见图4，以一缸进气行程开始作为开始时间，在一缸、二缸的每个工作循环，装置通过顺时针、逆时针旋转实现不同的工作状态。
一缸进气行程，在进气行程，一缸的活塞到达气缸壁上开口A1前顺时针转动180-X-A/2，一缸气缸壁上开口A1与空心圆柱体上开口A重叠，当一缸的活塞经过气缸壁上开口A1后，新鲜工质从气缸流入曲轴箱。在一缸进气行程时，二缸处于压缩行程，二缸气缸壁上开口B2是否与空心圆柱体上开口B重叠对二缸压缩行程工作无影响。
一缸进气行程结束开始压缩行程，二缸开始燃烧行程，在二缸燃烧行程，二缸的活塞到达气缸壁上开口B2前，顺时针转动X+Y+A/2+B/2-180，二缸气缸壁上开口B2与空心圆柱体上开口B重叠，一缸气缸壁上开口A1关闭。当二缸的活塞经过气缸壁上开口B2后，燃烧末期的混合气、活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气从气缸流入曲轴箱，一直持续到二缸排气行程时二缸的活塞经过气缸壁上开口B2。
一缸压缩行程结束开始燃烧行程，二缸开始排气行程，在一缸的活塞到达气缸壁上开口B1前逆时针转动2Y+B，此时只有一缸气缸壁上开口B1与空心圆柱体上开口B重叠，当一缸的活塞经过气缸壁上开口B1后，燃烧末期的混合气、活塞火力岸与气缸壁所形成狭逢内的混合气从气缸流入曲轴箱，一直持续到一缸的活塞经过气缸壁上开口B1。
一缸排气行程，二缸进气行程，在二缸的活塞到达气缸壁上开口A2前逆时针转动180-X-Y-A/2-B/2，二缸气缸壁上开口A2与空心圆柱体上开口A重叠，当二缸的活塞经过气缸壁上开口A2后，新鲜工质从气缸流入曲轴箱。
一缸排气行程结束后又开始进气行程，二缸开始压缩行程，在一缸的活塞到达气缸壁上开口A1前顺时针转动360-2X-A，一缸气缸壁上开口A1与空心圆柱体上开口A重叠，当一缸的活塞经过气缸壁上开口A1后，新鲜工质从气缸流入曲轴箱。此后一缸、二缸重复上述循环。
权利要求
一种发动机辅助配气装置，主要包括数个高度、角度不同的气缸壁上开口、空心圆柱体、定位圆台、电机、密封垫、气缸体上安装孔，其特征在于气缸体上安装孔与曲轴箱连通，气缸壁数个高度、夹角不同的开口连通气缸和气缸体上安装孔，空心圆柱体和定位圆台在气缸体上安装孔内，空心圆柱体上有数个高度、夹角不同的开口，电机分两部分，电机定子固定在气缸体上，电机转子固定在空心圆柱体上，电机通电时空心圆柱体随电机转子一同旋转。1、一种发动机辅助配气装置，主要包括数个高度、角度不同的气缸壁上开口、空心圆柱体、定位圆台、电机、密封垫、气缸体上安装孔，其特征在于气缸体上安装孔与曲轴箱连通，气缸壁上数个高度、夹角不同的开口连通气缸和气缸体上安装孔，空心圆柱体和定位圆台在气缸体上的安装孔内，空心圆柱体上有数个高度、夹角不同的开口，空心圆柱体内部与曲轴箱连通，电机分两部分，电机定子固定在气缸体上，电机转子固定在空心圆柱体上，气缸和曲轴箱通过气缸体上安装孔和气缸壁上开口连通。
2.根据权利要求
1所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸体上安装孔与曲轴箱连通，气缸壁上有数个高度、角度不同的开口，开口连通气缸和气缸体上口安装孔。
3.根据权利要求
1或2所述的发动机辅助配气装置，其特征在于共同使用一个辅助配气装置的两个气缸的气缸壁上开口以通过气缸体上安装孔轴线的平面为对称平面相互对称。
4.根据权利要求
1或2所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸壁上引导新鲜工质流入曲轴箱的开口位置在活塞行程的1/2附近，活塞行程不同，开口槽距上止点距离不同，范围在40～65mm。
5.根据权利要求
1或2所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸壁上引导燃烧后混合气流入曲轴箱的开口位置距离下止点2～8mm。
6.根据权利要求
1或2或4或5所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸壁上开口宽度3～15mm，高度2～4mm。
7.根据权利要求
1或2或4或5或6所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸壁上有连续开口，开口之间高度间隔至少为3.5mm。
8.根据权利要求
1所述的发动机辅助配气装置，其特征在于发动机辅助配气装置的驱动部分为电机，电机定子固定在气缸体上，电机转子与空心圆柱体固定。
9.根据权利要求
1或2所述的发动机辅助配气装置，其特征在于空心圆柱体与气缸体上安装孔同轴，空心圆柱体与气缸体上安装孔直径相同。
10.根据权利要求
1或2或6所述的发动机辅助配气装置，其特征在于高度相同的空心圆柱体上开口宽度大于气缸壁上开口的宽度。
11.根据权利要求
1所述的发动机辅助配气装置，其特征在于气缸体上安装孔轴线与相邻两个气缸的轴线距离相等。
12.根据权利要求
1或8所述的发动机辅助配气装置，其特征在于辅助配气装置的电机转子向一个方向旋转一圈，两侧气缸各完成一个工作循环，也可以通过控制电机转子旋转方向满足辅助配气装置在两侧气缸每个工作循环不同工作行程时的不同工作状态。
专利摘要
本例发动机辅助配气装置，它主要包括空心圆柱体1、电机定子2、电机转子3、密封垫4、定位圆台5、气缸体上安装孔6、气缸壁上开口71、气缸壁上开口72、空心圆柱体1上开口11、开口12。其特征在于圆柱体1及定位圆台5安装在安装孔6内，空心圆柱体1可以绕气缸体上安装孔6的轴线旋转而无法上下或者径向运动，工作时电机转子3带动空心圆柱体1旋转，在进气、排气时空心圆柱体上1开口11(12)和气缸壁上开口槽71(72)重叠，气缸和发动机曲轴箱连通，气缸内气体流入曲轴箱。进气时可以减少气缸内新鲜工质量，减少喷油量而空燃比不变，提高了发动机经济性。排气时减少了排放污染物。
文档编号F01L7/02GK1995710SQ200610139140
公开日2007年7月11日 申请日期2006年10月13日
发明者张轶 申请人:张轶导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan