CN103306859A - 一种汽车发动机废气再循环系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车发动机废气再循环系统，用于解决现有发动机废气再循环系统管路结构复杂和废气量难以准确控制的问题。它包括发动机气缸、副气缸、副气缸活塞和电磁控制阀，所述副气缸活塞置于副气缸内部，所述副气缸和发动机气缸之间设置相互连通的通道，所述通道上设置电磁控制阀。本发明实现了对EGR进气量准确控制，扩大了EGR与发动机工况的匹配范围，显著提高了发动机的动力性、经济性及排放性能。

Description

一种汽车发动机废气再循环系统
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机，尤其是一种汽车发动机的废气再循环系统，属于燃烧发动机技术领域。
背景技术
发动机废气再循环技术（EGR）是将一定量的废气引入到气缸燃烧室并与空气混合后再次参与燃烧。由于废气中含有H2O蒸气，N2和CO2等气体，使进入燃烧室中的混合气热容量提高，从而使燃烧最高温度下降，破坏了NOx的高温生成条件，降低了排放气体中NOx的浓度，改善了发动机的排放性能。
现有的EGR系统大体上可分为两类，即气缸外部EGR系统和气缸内部EGR系统。其中气缸外部EGR系统一般通过外置管路将废气引入到发动机进气歧管中，它可提供的废气量较大，废气量相对容易控制，而且还能有对高温废气进行冷却；但由于其结构比较复杂，而且EGR系统废气的收集受到排气背压和增压压力等因素影响，使EGR的应用范围难以与发动机所有工况匹配。气缸内部EGR系统主要受气门升程曲线和VVT相位的控制，而气门升程曲线和VVT相位又是影响发动机性能的重要因素，因此内部EGR可提供的废气量较少，而且废气量难以准确控制，除此之外，由于内部EGR系统的废气温度较高，会降低发动机的进气充量。
专利申请号为200710161715.5的中国专利公开了一种“车辆的废气再循环系统”，该车辆废气再循环系统可使废气进入进气歧管通路对其进行再循环,并且将再循环废气与空气混合物混合；其再循环气路形成于气缸体之内,从而使得在水套中流动的冷却液对再循环废气进行冷却；发动机控制单元根据车辆的行车条件控制再循环阀门的开启。该专利的解决方案虽然可根据车辆行车条件控制再循环废气的供给，使燃料燃烧条件在一定程度上得到改善，同时克服了缸体外部EGR系统结构复杂的弊病，但该车辆废气再循环系统的再循环废气由进气歧管通路引入，没有解决EGR系统废气收集受到排气背压和增压压力等因素影响的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可实现对EGR进气量准确控制、扩大EGR与发动机工况匹配范围、能显著改善发动机动力性、经济性及排放性能的汽车发动机废气再循环系统。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种汽车发动机废气再循环系统，它包括发动机气缸、副气缸、副气缸活塞和电磁控制阀，所述副气缸活塞置于副气缸内部，所述副气缸和发动机气缸之间设置相互连通的通道，所述通道上设置电磁控制阀。
上述汽车发动机废气再循环系统，所述副气缸活塞和副气缸底面之间设置压缩弹簧。
上述汽车发动机废气再循环系统，所述副气缸活塞的底面中心位置处安装滑动导向杆，所述滑动导向杆与安装在副气缸底面上的螺丝套组件配装。
上述汽车发动机废气再循环系统，所述螺丝套组件由伺服电机驱动，螺丝套组件上端与压缩弹簧配装，螺丝套组件下端与伺服电机的输出轴连接。
上述汽车发动机废气再循环系统，所述伺服电机固定在发动机缸体上，其控制元件与发动机ECU连接。
上述汽车发动机废气再循环系统，所述电磁控制阀为两位两通阀，它由发动机ECU控制。
本发明在发动机另设副气缸，在发动机气缸和副气缸之间设置相互连通的通道，并在通道上设置了两位两通电磁控制阀，在发动机排气过程中，由发动机ECU控制电磁控制阀打开，在发动机气缸内压力作用下废气进入副气缸中并推动副气缸活塞向下运动，使压缩弹簧压缩，从而将废气能量吸收并储存，当副气缸中废气量满足要求时，发动机ECU控制电磁控制阀关闭，这样在副气缸内就储存了一定质量的高压废气。在发动机进气过程中，活塞下行，发动机气缸内压力降低，在发动机ECU的控制下电磁控制阀打开，副气缸内的高压废气进入发动机气缸内，当发动机气缸和副气缸内压力平衡时，废气停止流动，发动机ECU控制电磁控制阀关闭，这样不仅可在保证相同进气量的情况下适当开大节气门开度，从而降低换气损失，而且可在活塞下行的过程中将储存在废气和压缩弹簧中的能量释放出来，减少了发动机自身能量消耗，从而降低了整车油耗。本发明在发动机运行工况发生变化时，由发动机ECU控制伺服电机转动，带动螺丝套组件沿副气缸中心轴线旋进或旋出，从而改变副气缸活塞处于最高位置时压缩弹簧的预紧力，达到改变副气缸内废气量的目的，实现了对废气量的连续、准确控制。本发明在副气缸活塞的底面中心位置处安装的滑动导向杆为副气缸活塞提供导向，可防止副气缸活塞在上下移动过程中出现卡滞现象。本发明利用发动机气缸水套中的冷却水对副气缸内的废气进行冷却，保证了发动机气缸的进气充量。总之，本发明解决了现有发动机废气再循环系统管路结构复杂和废气量难以准确控制的问题，扩大EGR与发动机工况的匹配范围，显著提高了发动机的动力性、经济性及排放性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中A处结构放大图；
图3是发动机排气过程中本发明的运行状态示意图；
图4是发动机进气过程中本发明的运行状态示意图。
图中各标号清单为：1、进气门，2、排气门 ，3、电磁阀，4、冷却水，5、副气缸，6、副气缸活塞，7、压缩弹簧，8、螺丝套组件，9、滑动导向杆，10、伺服电机，11、发动机活塞及曲柄连杆机构，12、发动机气缸，13、通道。
具体实施方式
参看图 1、图2，本发明包括发动机气缸12、副气缸5、副气缸活塞6和电磁控制阀3，所述副气缸活塞6置于副气缸5内部，所述副气缸5和发动机气缸12之间设置相互连通的通道13，所述通道13上设置电磁控制阀3，所述电磁控制阀3为两位两通阀，它由发动机ECU控制；所述副气缸活塞6和副气缸5底面之间设置压缩弹簧7，在副气缸活塞6的底面中心位置处安装滑动导向杆10，所述滑动导向杆10与安装在副气缸底面上的螺丝套组件8配装，所述螺丝套组件8由伺服电机9驱动， 螺丝套组件8上端与压缩弹簧7配装，螺丝套组件8下端与伺服电机9的输出轴连接，所述伺服电机9固定在发动机缸体上，其控制元件与发动机ECU连接。
参看图3，本发明在发动机处于排气冲程时，进气门1关闭，排气门2打开，发动机ECU控制电磁控制阀3打开，此时，在发动机活塞及曲柄连杆机构11推动下，一部分废气由发动机气缸12进入副气缸5中，废气推动副气缸活塞6向下运动，使压缩弹簧7压缩，从而将废气能量吸收并储存，当副气缸5中废气量满足要求时，发动机ECU控制电磁控制阀3关闭，这样在副气缸5内就储存了一定质量的高压废气。
参看图4，本发明在发动机处于吸气冲程时，进气门1打开，排气门2关闭，电磁控制阀3打开，副气缸5内的高压废气进入发动机气缸12内，当发动机气缸12和副气缸5内压力平衡时，废气停止流动，发动机ECU控制电磁控制阀3关闭，在发动机气缸12中废气与空气混合后再次参与燃烧。

Claims (6)

1.一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，它包括发动机气缸（12）、副气缸（5）、副气缸活塞（6）和电磁控制阀（3），所述副气缸活塞（6）置于副气缸（5）内部，所述副气缸（5）和发动机气缸（12）之间设置相互连通的通道（13），所述通道（13）上设置电磁控制阀（3）。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，所述副气缸活塞（6）和副气缸（5）底面之间设置压缩弹簧（7）。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，所述副气缸活塞（6）的底面中心位置处安装滑动导向杆（10），所述滑动导向杆（10）与安装在副气缸（6）底面上的螺丝套组件（8）配装。
4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，所述螺丝套组件（8）由伺服电机（9）驱动，螺丝套组件（8）上端与压缩弹簧（7）配装，螺丝套组件（8）下端与伺服电机（9）的输出轴连接。
5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，所述伺服电机（9）固定在发动机缸体上，其控制元件与发动机ECU连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种汽车发动机废气再循环系统，其特征是，所述电磁控制阀（3）为两位两通阀，它由发动机ECU控制。
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