CN103174491B - 一种发动机辅助换气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机辅助换气装置，包括辅助气门(4)、辅助排气管(8)、电磁气门机构(9)、辅助气道(10)、辅助排气管电磁阀(11)、进气管电磁阀(12)、控制元件(13)及辅助进气管(14)，其特征在于：辅助气道(10)通过辅助进气管(14)经辅助进气管电磁阀(12)连接到进气管(15)上；辅助气道(10)通过辅助排气管(8)经辅助排气管电磁阀(11)连接到排气管(7)上；电磁气门机构(9)、辅助排气管电磁阀(11)以及辅助进气管电磁阀(12)由控制元件(13)进行控制。本发明公开的发动机辅助换气装置不仅增大进气流通面积和排气流通面积，提高换气过程的效率，提高进气充量、降低残余废气量，增加发动机的动力性，而且能使发动机获得很好的经济性。
Description
技术领域
本发明属于内燃机进排气技术领域，具体涉及一种发动机辅助换气装置。
背景技术
内燃机的换气过程是内燃机排出本循环的已燃气体和为下一循环吸入新鲜充量的进排气过程，它是工作循环得以周而复始不断进行的保证。对四冲程发动机而言，换气过程是从排气门开启到进气门关闭的整个过程。发动机的性能很大程度上依赖其换气过程，为提高动力性和经济性，经常需要采用减少进排气流动损失和提高充量系数的措施和方法。
对发动机换气过程的要求随转速和负荷的变化而变化，而对于发动机的燃烧系统及其主要零部件的优化匹配常常在标定工况下进行，这就造成了多工况下性能无法有效优化。为提高发动机在多工况下的动力性、提高燃油经济性并适应多工况下的排放要求，对于发动机换气过程进行优化必不可少。
目前的研究和应用上多可变气门机构来实现对不同工况下换气过程进行的调节。通过改变配气正时或减小气门升程，改变进排气流量。但这种设计还有其局限性，相位可变的凸轮轴机构结构较复杂，加工难度大，且有一定的应用限制。而电磁气门机构虽然可以对气门升程进行连续调节，但采用电磁铁对抗气门弹簧打开气门，将需要很大的电流，而且当距离增加时，电磁力迅速减弱。常用的气门由于尺寸较大，质量较重，对电磁气门机构中的电磁铁有非常苛刻的要求，因此电磁气门机构难于应用到柴油机领域。
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种发动机辅助换气装置对发动机在不同工况下的换气过程状态进行调节。
发明内容
本发明为了解决现有发动机换气过程的不足，而提出的一种发动机辅助换气装置提升发动机在多工况下的性能。
本发明的技术方案是：
一种发动机辅助换气装置，包括辅助气门4、辅助排气管8、电磁气门机构9、辅助气道10、辅助排气管电磁阀11、进气管电磁阀12、控制元件13及辅助进气管14，其特征在于：辅助气道10通过辅助进气管14经辅助进气管电磁阀12连接到进气管15上；辅助气道10通过辅助排气管8经辅助排气管电磁阀11连接到排气管7上；电磁气门机构9、辅助排气管电磁阀11以及辅助进气管电磁阀12由控制元件13进行控制。
电磁气门机构9由辅助气门弹簧17和电磁铁18组成。
控制元件13控制电磁气门机构9中流经电磁铁18的电流产生的电磁力对抗辅助气门弹簧17的弹力，实现对电磁气门机构9的控制。
本发明的有益效果：辅助气道结合电磁阀、电磁气门机构和辅助气门，并连接到发动机进气管和排气管，产生辅助进气或辅助排气的效果，增大进气流通面积和排气流通面积，提高换气过程的效率，提高进气充量、降低残余废气量，增加发动机的动力性，获得好的经济性。
附图说明
图1为本发明原理示意图。
图2为电磁气门机构原理示意图。
1-气缸盖，2-气缸体，3-进气门，4-辅助气门，5-排气门，6-排气道，7-排气管，8-辅助排气管，9-电磁气门机构，10-辅助气道，11-辅助排气管电磁阀，12-辅助进气管电磁阀，13-控制元件，14-辅助进气管，15-进气管，16-进气道，17-辅助气门弹簧，18-电磁铁
具体实施方式
在发动机气缸盖1上加装辅助气道10并通过辅助进气管14和辅助排气管8分别连接到发动机的进气管15和排气管7；通过控制元件13驱动电磁气门机构9控制辅助气门4的开闭，根据工况要求，控制元件13控制电磁阀的开闭，辅助气道分别连通进气管或排气管，辅助换气装置分别起到辅助进气或辅助排气的作用，进而实现对发动机换气过程状态进行调节。
下面结合附图对本发明的最佳实施例做进一步描述：
本发明的最佳实施例如图1所示，一种发动机辅助换气装置，包括辅助气门4、电磁气门机构9、辅助气道10安装在气缸盖1上，由于辅助气门4的质量较小，避免了由于气门质量大造成控制不利的问题，电磁气门机构9能够迅速有效地控制辅助气门4的开闭；辅助气道10通过辅助进气管14经辅助进气管电磁阀12连接到进气管15上，辅助气道10通过辅助排气管8经辅助排气管电磁阀11连接到排气管7上。辅助气道10由于截面尺寸较小，布置方便，不会造成气缸盖设计的可靠性问题。由于辅助气门4的质量可以做的很小，因此可以采用电磁气门机构9进行控制。
电磁气门机构9、辅助排气管电磁阀11以及辅助进气管电磁阀12由控制元件13进行控制。
当高转速或大负荷工况下，空气需求量较大，单纯进气道16流经进气门3的空气难以满足发动机的要求。通过控制元件13控制辅助进气管电磁阀12打开，而辅助排气管电磁阀11关闭，电磁气门机构9推动辅助气门4开启，此时进气管15中的空气经过辅助进气管14连通到辅助气道10上进入发动机缸内，此时辅助换气装置只起到辅助进气的作用，提高发动机的进气量，优化燃烧。
此工况下，由于燃烧产物的数量增多，单纯通过排气道6经排气门5难以有效排出废气，不但增加了缸内的残余废气系数，而且造成了排气能量的损失，严重影响发动机的循环效率。此时，通过控制元件13控制辅助排气管电磁阀11打开，而辅助进气管电磁阀12关闭，电磁气门机构9推动辅助气门4开启，此时缸内的废气经过辅助气道10连通到辅助排气管8上排气管7，此时辅助换气装置只起到辅助排气的作用，有效提高排气效率，降低缸内残余废气量，提高排气能量的利用率。
而在低速低负荷工况下，由于对进气量和排气量的要求较低，辅助排气管电磁阀11、辅助进气管电磁阀12关闭，辅助气门4也保持关闭状态，仅通过气缸盖1上的进气道16和排气道6来完成进排气。
Claims (1)
1.一种发动机辅助换气装置，包括辅助气门(4)、辅助排气管(8)、电磁气门机构(9)、辅助气道(10)、辅助排气管电磁阀(11)、进气管电磁阀(12)、控制元件(13)及辅助进气管(14)，其特征在于：辅助气道(10)通过辅助进气管(14)经辅助进气管电磁阀(12)连接到进气管(15)上；辅助气道(10)通过辅助排气管(8)经辅助排气管电磁阀(11)连接到排气管(7)上；电磁气门机构(9)、辅助排气管电磁阀(11)以及辅助进气管电磁阀(12)由控制元件(13)进行控制；所述电磁气门机构(9)由辅助气门弹簧(17)和电磁铁(18)组成；所述控制元件(13)控制电磁气门机构(9)中流经电磁铁(18)的电流产生的电磁力对抗辅助气门弹簧(17)的弹力，实现对电磁气门机构(9)的控制；当高转速或大负荷工况下，通过控制元件(13)控制辅助进气管电磁阀(12)打开，而辅助排气管电磁阀(11)关闭，电磁气门机构(9)推动辅助气门(4)开启，此时进气管(15)中的空气经过辅助进气管(14)连通到辅助气道(10)上进入发动机缸内；在低速低负荷工况下，辅助排气管电磁阀(11)、辅助进气管电磁阀(12)关闭，辅助气门(4)也保持关闭状态，仅通过气缸盖(1)上的进气道(16)和排气道(6)来完成进排气。
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