CN101660454B - 储气式发动机、增压系统及其方法和减排系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储气式发动机、增压系统及其方法和减排系统及其方法，回收并车辆制动阶段的发动机压缩空气并存储在储气装置中，在发动机冷起动时，利用储气装置提供二次空气源，来满足车辆低排放的要求，并且还利用储气装置在车辆全油门工作时，提供高压气源到发动机的进气管中，以实现瞬态增压从而满足车辆的动力性能要求，这种减排技术和增压技术实现回收、减排、增压等良性循环。

Description

储气式发动机、增压系统及其方法和减排系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种储气式发动机、增压系统及其方法和减排系统及其方法。
背景技术
已有的发动机如果为了降低排放采用二次空气喷射装置，必须加装二次空气喷射泵，无论是机械式还是电驱动式泵，均增加了发动机的负荷。如果在排量不改变的前提下要大幅提高车辆的加速性，必须采用增压方式，安装增压器，这又会使得成本增加，同时使得催化剂的起燃时间加长，增加排放压力。
在车辆的制动过程中发动机断油，此时，车辆通过变速箱倒拖发动机，此时的发动机相当于一个压缩机在工作，起到排气制动的效果，压缩后的空气被排出排气管，能量利用率小，能利用该压缩空气的装置和方法显然具有现实的经济意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储气式发动机其可利用回收的车辆制动阶段的发动机压缩空气，来满足车辆低排放的要求，以及实现瞬态增压从而满足车辆的动力性能要求。
本发明的另一目的在于提供一种增压系统及其方法，其可利用回收的车辆制动阶段的发动机压缩空气，实现瞬态增压从而满足车辆的动力性能要求。
本发明的另一目的在于提供一种减排系统及其方法，其可利用回收的车辆制动阶段的发动机压缩空气，来满足车辆低排放的要求。
本发明的减少车辆排放量的方法，其特点是，包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气；以及
步骤c，在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气。
本发明的用于车辆发动机的增压方法，其特点是，包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气；以及
步骤c，在发动机需要增压时，关闭发动机上的进气管上的进气门，将该压缩空气通过减压后，喷入该进气管，起到增压效果。
本发明的用于车辆的储气式发动机，具有往复式发动机本体以及设置往复式发动机本体上的进气门和排气门，其特征在于，还具有设置在往复式发动机本体上的用于在车辆制动时排出往复式发动机本体产生的压缩气体的泵气门以及储气装置，该储气装置通过第一管路与泵气门连接，以存储该压缩气体，该储气装置还通过第二管路与进气门连接，以在需要时利用该压缩空气对往复式发动机本体进行增压，该储气装置还通过第三管路与排气门连接，以在往复式发动机本体冷起动时在排气门处利用该压缩空气进行喷射。
所述的用于车辆的储气式发动机，其进一步的特点是，该第一管路中设置有单向阀。
所述的用于车辆的储气式发动机，其进一步的特点是，该第二管路中以及该第三管路中分别设置有减压阀。
所述的用于车辆的储气式发动机，其进一步的特点是，第二管路和第三管路共用一段该储气装置的输出管路，该输出管路中设置有用于控制储气装置的输出气体的总开关、用于与发动机管理系统电连接的电磁阀以及减压阀。
所述的用于车辆的储气式发动机，其进一步的特点是，第三管路中设置有两级减压阀，第二管路中设置有一级减压阀。
所述的用于车辆的储气式发动机，其进一步的特点是，第三管路还连接有一支路，该支路的一端连接该进气门，另一端通过气控阀与第三管路连接，该气控阀依据发动机的负荷来使第三管路开通。
本发明的减少车辆排放量的系统，其特点是包括：在车辆制动时倒拖发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置；收集并存储该压缩空气的装置；以及在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气的装置。
本发明的用于车辆发动机的增压系统，其特征在于，包括：在车辆制动时倒拖使发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置；收集并存储该压缩空气的装置；以及在发动机需要增压时关闭发动机上的进气管上的进气门并将该压缩空气通过减压后喷入该进气管的装置。
本发明的有益效果是：回收并存储车辆制动阶段的发动机压缩空气，在发动机冷起动时，提供二次空气源，来满足车辆低排放的要求，并且还可以在车辆全油门工作时，提供高压气源到发动机的进气管中，以实现瞬态增压从而满足车辆的动力性能要求，这种减排技术和增压技术实现回收、减排、增压等良性循环。
附图说明
图1是本发明的储气式发动机的局部结构的示意图。
图2是本发明的储气式发动机的气路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的储气式发动机具有由连杆1、活塞2-1以及气缸2-2等构成的往复式发动机本体，其还具有排气门7、进气门6以及泵气门3。图1中仅显示了单气缸的结构，但由此可以理解多气缸的结构，也即如果往复式发动机本体具有多个气缸，则它们的泵气门3共用第一管路100。泵气门3配置有电磁阀5，电磁阀5和发动机管理系统电连接。
如图2所示，第一管路100将泵气门3和储气装置80连接在一起。第二管路200将进气门6和储气装置80连接在一起。第三管路300将排气门7和储气装置80连接在一起。
在第一管路100中设置有单向阀12，所以压缩气体不会倒流，压缩气体进入到储气装置80而被储存。
第二管路200和第三管路300共用一段储气装置80的输出管路，在该共用的管路中设置有总开关90，电磁阀70以及第一级减压阀60，第三管路300中还另外设置有第二级减压阀50。电磁阀70与发动机的管理系统电连接。
另外，第三管路300还连接有支路400，支路400的一端连接发动机的进气门6，另一端通过气控阀40连接第三管路300。
气控阀40是一种市售产品，其中阀里面的膜片把阀分为两个腔，上面的腔为负压腔，连接发动机的进气管(进气门设置于其中)，负压腔的压力随发动机的负荷变化而变化；下面的腔连接第三管路300，以用于接收二次空气源(来自管路300的气流)，通过调整膜片弹簧的弹力来确定在多大负荷下让二次空气喷射到排气门门前。
支路400中还设置有控制阀30，控制阀30的作用是在不需要二次空气喷射时，关闭负压腔和进气支管的连接，让膜片关闭空气源，从而关闭二次空气喷射。
在发动机的冷起动过程中，总开关90打开，发动机的管理系统打开电磁阀70，储气装置80中的压缩气体经过第一级减压阀60、第二级减压阀5，若发动机管理系统监测到发动机的负荷符合设计要求时，打开控制阀30，连通进气门和气控阀40，气控阀40会让二次空气源即来自第二级减压阀5的空气流向喷头11，最后压缩气体通过喷头11在排气门口7作为二次空气源进行喷射。
在车辆全油门加速时，发动机的管理系统打开电磁阀70，储气装置80中的压缩气体经过第一级减压阀60后进入进气门6，对发动机进行增压。
前述实施例中的发动机的工作过程如下。
储能过程：在车辆制动过程中，发动机管理系统监测到断油信号后，通过控制信号例如PWM信号控制电磁阀5在发动机的压缩冲程打开泵气门3，让压缩空气通过泵气门3进入到第一管路100中。第一管路100中设置有单向阀12，以保证压缩气体不会倒流。第一管路100路连通储气装置80，从而收集发动机产生的压缩气体于储气装置800中。在发动机管理系统监测到恢复供油后控制电磁阀5关闭泵气门3，让发动机恢复原始状态工作。
二次喷射过程：储存在储气装置80中的气体通过第二级减压阀50后通到安装在第三管路300上的喷嘴11中，在发动机的冷起动过程中在排气门7处喷射，以减少排放污染物。因为冷起动过程中燃烧后的气体中有大量的未燃氢气和CO，在高温环境喷射含氧的空气，使其燃烧，这样既可减少污染物排放，也可以加速催化剂的温度提升过程，形成良性循环。
增压喷射过程：在车辆全油门加速时，发动机管理系统监测到全油门信号后，关闭进气门6。储气装置80中的高压气体通过第一级减压阀60后，以合适的压力喷入进气管，起到增压效果。
前述实施例中还可以加入许多从细节上需要考虑的元件，例如在第二管路200中加入控制阀，使在二次喷射过程中，气流仅进入到第三管路，而不会分流到第二管路，但这些细节上的设计不影响本发明的实现，在此就不赘述了。
参照前述实施例，可以同时理解到一种减少车辆排放量的系统，其包括：
在车辆制动时倒拖发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置，例如通过减速器来倒拖发动机；
收集并存储该压缩空气的装置，如前述实施例中的第一管路100、储气装置80等；以及
在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气的装置，例如，前述实施例中的第三管路300、支路400、气控阀40以及减压阀50、60等。
当然，还可以由此理解到一种减少车辆排放量的方法，其包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气，例如结合发动机管理系统按照前述实施例中的工作原理通过第一管路100将压缩空气收集并存储在储气装置80中；以及
步骤c，在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气。因为冷起动过程中燃烧后的气体中有大量的未燃氢气和CO，在高温环境喷射含氧的空气，使其燃烧，这样既可减少污染物排放，也可以加速催化剂的温度提升过程，形成良性循环。
参照前述实施例，还可以理解用于车辆发动机的增压系统，其包括：
在车辆制动时倒拖使发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置，例如通过减速器来倒拖发动机；
收集并存储该压缩空气的装置，如前述实施例中的第一管路100、储气装置80等；以及
在发动机需要增压时关闭发动机上的进气管上的进气门并将该压缩空气通过减压后喷入该进气管的装置，如前述实施例中的第二管路200、储气装置80等。
参照前述实施例，还可以理解一种用于车辆发动机的增压方法，其包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气，例如结合发动机管理系统按照前述实施例中的工作原理通过第一管路100将压缩空气收集并存储在储气装置80中；以及
步骤c，在发动机需要增压时，关闭发动机上的进气管上的进气门，将该压缩空气通过减压后，喷入该进气管，起到增压效果。

Claims (10)

1.一种用于车辆的储气式发动机，具有往复式发动机本体以及设置往复式发动机本体上的进气门和排气门，其特征在于，还具有设置在往复式发动机本体上的用于在车辆制动时排出往复式发动机本体产生的压缩气体的泵气门以及储气装置，该储气装置通过第一管路与泵气门连接，以存储该压缩气体，该储气装置还通过第二管路与进气门连接，以在需要时利用该压缩空气对往复式发动机本体进行增压，该储气装置还通过第三管路与排气门连接，以在往复式发动机本体冷起动时在排气门处利用该压缩空气进行喷射。
2.如权利要求1所述的用于车辆的储气式发动机，其特征在于，该第一管路中设置有单向阀。
3.如权利要求1所述的用于车辆的储气式发动机，其特征在于，该第二管路中以及该第三管路中分别设置有减压阀。
4.如权利要求1所述的用于车辆的储气式发动机，其特征在于，第二管路和第三管路共用一段该储气装置的输出管路，该输出管路中设置有用于控制储气装置的输出气体的总开关、用于与发动机管理系统电连接的电磁阀以及减压阀。
5.如权利要求1所述的用于车辆的储气式发动机，其特征在于，第三管路中设置有两级减压阀，第二管路中设置有一级减压阀。
6.如权利要求1所述的用于车辆的储气式发动机，其特征在于，第三管路还连接有一支路，该支路的一端连接该进气门，另一端通过气控阀与第三管路连接，该气控阀依据发动机的负荷来使第三管路开通。
7.一种减少车辆排放量的方法，其特征在于，包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气；以及
步骤c，在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气。
8.一种用于车辆发动机的增压方法，其特征在于，包括：
步骤a，在车辆制动时使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气；
步骤b，收集并存储该压缩空气；以及
步骤c，在发动机需要增压时，关闭发动机上的进气管上的进气门，将该压缩空气通过减压后，喷入该进气管，起到增压效果。
9.一种减少车辆排放量的系统，其特征在于，包括：
在车辆制动时倒拖发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置；
收集并存储该压缩空气的装置；以及
在发动机的冷起动过程中在发动机的排气门口喷射经减压后的该压缩空气的装置。
10.一种用于车辆发动机的增压系统，其特征在于，包括：
在车辆制动时倒拖使发动机以使发动机按照压缩机的工作方式排出压缩空气的装置；
收集并存储该压缩空气的装置；以及
在发动机需要增压时关闭发动机上的进气管上的进气门并将该压缩空气通过减压后喷入该进气管的装置。
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