CN104533633A - 一种汽油机油气混合控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种汽油机油气混合控制装置，包括外壳、节气门芯、EGR管、冷启动喷油器及油气混合腔；所述节气门芯为流线型梭形体，设置在EGR管上，通过驱动装置轴向位移控制进气量，进气经所述外壳内壁与节气门芯之间的环形流道流向发动机；所述节气门芯上设有通孔作为所述EGR管废气出口；所述环形流道后部具有螺旋流道；所述油气混合腔位于节气门芯后部，所述冷启动喷油器喷嘴设置在油气混合腔内。本发明节流损失更小，可实现怠速进气流通量的控制功能，并可以对节气门微小位移量进行闭环控制，实现对冷启动/怠速进气量的调节。还可以实现大EGR率的调节，从而降低NOx排放物生成；汽油雾化效果好，利于降低汽油机冷启动及怠速运转时污染排放物生成。

Description

一种汽油机油气混合控制装置

技术领域

本发明涉及一种汽油机油气混合控制装置，装置将汽油发动机节气门、废气再循环系统（EGR系统）及油气混合腔相结合，属于发动机进性能开发技术领域。

背景技术

现在汽油机车辆进气系统多采用电子节气门设计，电子节气门为传统的蝶阀式节气门，由节气门驱动器控制，节气门驱动器由一台直流电机驱动，通过蜗杆和滚珠齿轮转动节气门调节轴，根据电机的旋转方向，调节阀片的旋转角度，可控制进气量。怠速时汽油机的进气量由步进电机驱动怠速控制阀控制，在冷车、启闭冷气、空档与D 档变换等时机，ECU控制怠速电机的动作，以调整发动机怠速时具有合适的进气量。

EGR废气的吸入由EGR阀控制，主要通过发动机排气管路与进气管路之间的压力差实现，废气气流由EGR阀截止。

冷启动喷油器在冷启动及怠速时加浓喷射，将增加的供油量由冷启动喷油器直接喷入进气管内，靠热敏延时开关控制冷启动喷油器的喷油持续时间，往往需要很大的喷油量。

当前汽油发动机所使用的蝶阀式节气门靠阀盘的旋转角度控制阀片与进气管之间的流通截面大小，进而控制进气量的大小，而蝶阀的节流损失较大，且阀杆处易卡阻。此外，怠速时，由阀盘旋转角度控制的节气门开度难以实现对微小进气量的调节，因而必须辅以怠速控制阀来调节怠速转速。一般怠速时，控制节气门全部关闭，由另外的怠速控制旁通阀控制怠速转速，额外的怠速控制系统无形中增加了成本也占用了部分空间；

EGR废气引入系统完全依赖进、排气压差实现，当排气压力较低或者进气采用涡轮增压时很难引入废气，难以实现大EGR率的控制，此外，冷启动喷油器加浓喷射时燃油的雾化效果也不甚理想，油雾液滴易粘附在进气管路上，造成喷油量偏大、冷启动排放差等问题。

此外，以上三套系统：节气门、EGR阀及冷启动/怠速油气混合装置均为独立系统，三者分别实现自身功能而无相互联系，由于整车发动机安装空间有限，这些设备在进气系统上的布置、安装存在很多问题，且不利于发动机的小型化。

发明内容

本发明目的在于提供一种节流损失更小，控制精确，汽油雾化完全的汽油机油气混合控制装置。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种汽油机油气混合控制装置，包括外壳、节气门芯、EGR管、冷启动喷油器及油气混合腔；其特征在于：所述节气门芯为流线型梭形体，设置在所述EGR管上，与外壳的进气口形成环形流道，通过驱动装置轴向位移控制进气量；所述节气门芯上设有通孔作为所述EGR管废气出口；所述进气口处具有提供怠速进气量的螺旋流道；所述油气混合腔位于节气门芯后部，所述冷启动喷油器喷嘴设置在油气混合腔内。

一种方式：所述螺旋流道设置在节气门芯本体内。

另一种方式：所述外壳上加工有螺旋涡壳，和节气门芯配合形成螺旋流道。

其进一步特征在于：所述EGR管为直角弯管；所述的节气门芯套在所述EGR管上由电机牵引的钢丝驱动；所述节气门芯的复位由回位弹簧控制。

所述节气门芯上安装有位移传感器，将位移传感器接收到的节气门芯位移信号输送至ECU并结合电机对节气门芯进行闭环控制。

进一步的：所述冷启动喷油器喷油方向与进气方向相逆。

本发明方案通过设计，一方面采用一种节流损失更小的流线型节气门，并结合螺旋形流道组织进气装置内气体涡流，同时利用节气门与管路内表面之间或者节气门自身流道设计可实现怠速进气流通量的控制功能，并结合传感器反馈信号闭环控制实现对节气门微小位移量的控制，以实现冷启动/怠速进气量的调节；另一方面利用进气旋流中心的气流惯性及低压主动引入发动机废气，实现大EGR率的调节，从而降低NOx排放物生成；此外冷启动喷油器设计在节气门后，将汽油喷入螺旋气流空间可与新鲜空气、EGR废气逆向撞击充分混合，有利于冷启动喷油器加浓喷射的汽油的雾化，利于可燃混合气的迅速形成，利于降低汽油机冷启动及怠速运转时CO、CH等污染排放物。

附图说明

图 1 为本发明第一实施例结构示意图。

图 2 为图1中节气门芯结构示意图。

图 3 为本发明第二实施例结构示意图。

图 4 为图3中外壳结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明本发明提出的具体结构及其使用情况。

本发明分两种实施方式，图1及图3分别为两种实施方式的结构示意图。

图1为本发明的实施方式一，发动机进气通过装置左侧进气管1进入装置，进气管1前可安装热线式进气流量计以对进气量进行测量，在进气管1上固定了一根直角EGR弯管4，其一端垂直进气管引出管外，另一端顺气流方向伸入装置中间腔内，在EGR弯管管4上套装一个梭形体节气门芯2，用沿装置外壳与EGR弯管4布置的钢丝5将节气门芯2与驱动电机6相连，通过电机6控制节气门芯2在EGR弯管4水平管上移动，节气门芯2向左侧移动时，控制进气流通面积减小，从而控制进气量降低，当向左侧移动到最大位移处时，为汽油机节气门怠速工况。通过节气门芯2上的四个螺旋流道3提供怠速进气量。本实施方案中梭形体节气门芯2外形尺寸较大，采用在梭形体节气门芯2上绕中心轴加工的四个螺旋流道3组织进气旋流，此时在节气门芯2后EGR弯管出口8附近的较小直径范围内形成一个气流漩涡，在旋流中心形成低压，当EGR阀打开时，废气管路中的废气与此低压旋流中心所建立的压差将更利于EGR废气的引入，从而可以实现大的EGR率调节，经EGR弯管4进入油气混合腔9的EGR废气、螺旋进气流与节气门芯/装置内壳之间的进气流实现快速而均匀的混合。在油气混合腔9处，逆气流旋转方向安装一个或者多个冷启动汽油喷油器10，冷启动喷油器10喷射的燃料与旋转气流正面撞击，更利于汽油的雾化，并能更好的促进油雾与进气流和EGR废气之间的混合，从而快速形成均匀混合气。当不采用EGR时，EGR阀关闭，此时EGR弯管没有气体流通，EGR弯管4的水平杆只起导向作用，节气门芯2在回位弹簧7的作用下恢复初始位置，此时旋流气流与节气门芯2和装置内壳之间形成的环形流道气流的总的流通截面大小与进气管流道截面大小相等，进气流基本不产生任何节流效应，但仍可实现进气涡流的组织。

启动或者怠速工况下，节气门芯2在电机6控制下向进气侧移动至最大位移处，此时节气门芯2将左侧进气流道堵死，气流只能从4个螺旋流道流通，此流量即为怠速进气流通量，也即进气系统的最小流量。可通过控制节气门芯2向右侧移动微小位移在节气门外表面形成较小的环形流通截面来控制怠速气流流通量的大小，此时由于旋流混合气流的扩张，节气门芯外部的直流气体与此旋流混合气进一步撞击混合，可形成强烈的气流扰动，此时将冷启动喷油器10对准螺旋气流及顺流的交汇处喷射汽油，可使启动或怠速工况下可燃混合气混合的更均匀迅速。

图2为节气门芯2外形图，节气门芯2用于控制进气流通量，并采用四个螺旋流道3在节气门芯2后组织强旋转气流，其中间通孔8为EGR弯管4废气出口。

装置由电机6拉动钢丝5并配合回位弹簧7控制节气门芯2在装置内的位置，并通过位移传感器11精确测量节气门芯2的位置并将测量信号传送至ECU中，ECU可根据先前标定好的控制策略闭环控制电机的正反转进而控制节气门芯2位置以满足驾驶员意愿。

图3为本发明的实施方式二，进气由节气门芯2及螺旋涡壳12之间的环形流道进入发动机，与实施方式一不同，方式二中的节气门芯2尺寸稍小，略显瘦长，并且在节气门芯2上不加工任何流道，但在装置内壳中加装了一个螺旋涡壳，此时，节气门芯2表面与螺旋涡壳之间形成螺旋流道3。进气由装置左侧进气管1进入装置后，经由螺旋流道3亦可在节气门芯后EGR弯管废气出口处形成旋流低压中心，从而增大EGR管路压力差，利于引入EGR废气。

启动或者怠速工况下，节气门芯2在电机6控制下向进气侧移动至最大位移处，此时节气门芯最大直径处完全位于进气管1内，节气门芯1与进气管1之间的环形流道流通截面达到最小，亦即发动机怠速进气流通截面，怠速流通量的大小依然通过控制节气门芯2向右侧的微小位移量来控制，位移传感器11用来测取节气门芯2的位置信号。

图4为螺旋涡壳12的外形图，涡壳上加工了三个螺旋流道3。

Claims (6)

1.一种汽油机油气混合控制装置，包括外壳、节气门芯、EGR管、冷启动喷油器及油气混合腔；其特征在于：所述节气门芯为流线型梭形体，设置在所述EGR管上，与外壳的进气口形成环形流道，通过驱动装置轴向位移控制进气量；所述节气门芯上设有通孔作为所述EGR管废气出口；所述进气口处具有提供怠速进气量的螺旋流道；所述油气混合腔位于节气门芯后部，所述冷启动喷油器喷嘴设置在油气混合腔内。

2.根据权利要求1所述的汽油机油气混合控制装置，其特征在于：所述螺旋流道设置在节气门芯本体内。

3.根据权利要求1所述的汽油机油气混合控制装置，其特征在于：所述外壳上加工有螺旋涡壳，和节气门芯配合形成螺旋流道。

4.根据权利要求1-3任一项所述的汽油机油气混合控制装置，其特征在于：所述EGR管为直角弯管；所述的节气门芯套在所述EGR管上由电机牵引的钢丝驱动；所述节气门芯的复位由回位弹簧控制。

5.根据权利要求4所述的汽油机油气混合控制装置，其特征在于：所述节气门芯上安装有位移传感器，将位移传感器接收到的节气门芯位移信号输送至ECU并结合电机对节气门芯进行闭环控制。

6.根据权利要求1-3任一项所述的汽油机油气混合控制装置，其特征在于：所述冷启动喷油器喷油方向与进气方向相逆。