CN105401996A - 一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统 - Google Patents

一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)。该系统包括两个串联连接的进气门：后进气门的结构和控制方式与传统发动机的进气门一致；前进气门采用旋转进气门，旋转进气门的旋转由曲轴控制，调整旋转进气门套，控制前进气门的开启相位，即可控制两个气门的开启重叠角，从而控制进入发动机气缸的进气量，达到了调节发动机的目的。本发明前进气门采用旋转进气门，结构简单、易行，由电脑控制旋转进气门套旋转角度，可很容易实现大负荷情况下的最佳进气滞后角的控制。取消了传统点燃式内燃机的进气门，减小传统的点燃式内燃机的在中小负荷情况下的泵气损失，极易控制最佳进气滞后角，提高了发动机的经济性。

Description

一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，涉及一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)。
背景技术
点燃式内燃机负荷调节是依靠控制进气量完成，控制进入气缸空气量的是节气门，即通过节气门的节流作用，控制发动机所需的进气量。当节气门开度小时，发动机泵气损失增大，发动机经济性变差。
低负荷时发动机需要的进气量少，节气门开度小，节流作用增大，空气进入气缸需要相应的吸气功增大，即泵气损失增大，油耗增加。
大负荷时，发动机处于高速，希望有较大的进气滞后角，以期借助高速气流的惯量达到多进气目的；低速时，希望有较小的进气滞后角，防止进入气缸的混合气倒流回进气支管。发动机工作在不同工况，相位有不同的进气滞后角，而根据某种工况设计的配气系统一旦完成设计，其配气相位便固定不变。
目前，传统的点燃式内燃机的发动机调整是通过节气门开度控制的，在中小负荷情况下，由于节气门的节流作用，发动机的泵气损失很大，从而影响发动机在中小负荷下的经济性。为了解决点燃式发动机进气系统的诸多问题，世界各国做出了很大努力。
纵观各国对配气系统的优化，大多是针对可变气门的探讨和研究。可变气门技术大体可分为可变气门正时控制、可变气门升程控制或者两者同时可变控制。实现上述控制的手段有可变凸轮型线、可变凸轮从动件、可变凸轮相位、无凸轮配气机构等。无论哪一种方法，除了结构复杂、造价昂贵外，大多没有真正消除节气门所带来的泵气损失。目前，只有BMW公司的Valvetronic结构可实现无节气门的负荷控制方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)。该系统包括两个进气门，两个进气门串联连接，取消了传统点燃式内燃机的节气门；所述的两个进气门结构如下：一个进气门的结构和控制方式与传统发动机的进气门一致，为后进气门；另一个进气门为前进气门，前进气门采用旋转进气门，旋转进气门的旋转由曲轴控制，调整旋转进气门套；两个进气门同时打开的角度一致，具有重叠角，前进气门通过调节进气始点，控制两个气门的开启重叠角，从而控制进入发动机气缸的进气量。取消了传统点燃式内燃机的进气门，此系统不但减小了中低负荷的进气泵气损失，也能控制大负荷下的最佳进气关闭角调节。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)的配气系统包括发动机缸头1、旋转进气门套2、旋转进气门3、电喷嘴4、后进气门5、燃油混合室6和气缸7。
旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)包括两个进气门，两个进气门串联连接，后进气门5的结构与控制方式与现有的传统的发动机进气门一致；前进气门为一旋转进气门3；旋转进气门3由缸头1、旋转进气门套2和旋转进气门3组成，旋转进气门套2和旋转进气门3上开有气口。
所述的旋转进气门3的旋转由曲轴驱动，其开启频次与后进气门5的开启频次一致，且具有同时开启的角度，即重叠角，通过控制重叠角的大小，控制发动机的进气量。
所述的旋转进气门套2的旋转调节控制旋转进气门3相位，控制调节进入气缸7的空气量；
所述的旋转进气门3的进气持续角大于后进气门5的进气持续角；
所述的旋转进气门3与后进气门5之间组成燃料混合室6；燃料混合室6所存储的空气量不大于发动机怠速时发动机所需空气量，即燃料混合室6容积尽量小。
旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)工作过程为：
前进气门和后进气门串联连接，随着曲轴旋转，后进气门5关闭，旋转进气门3打开，空气通过旋转进气门3进入混合室6，使混合室6内空气压力与旋转进气门前的压力一致；
曲轴继续旋转，后进气门5打开，此时旋转进气门3依然打开，在旋转进气门和后进气门开启重叠期间，空气从旋转进气门3前经后进气门5直接进入气缸；
曲轴继续旋转，旋转进气门3关闭，空气停止进入混合室6和气缸7，直到后进气门5关闭，完成气缸7进气过程。
调整旋转进气门套2的角度，即可改变旋转进气门3的开启相位，从而控制调节进入气缸7的空气量。
本发明结构简单，成本低廉，对原发动机改动小，对发动机节能具有重要意义。由于取消了传统点燃式内燃机的节气门，使该系统既能减小中低负荷的进气泵气损失，极易控制最佳进气滞后角，也能控制大负荷下的最佳进气关闭角调节，高了发动机的经济性。通过电脑控制前气门的开启时刻，即电脑控制旋转进气门套旋转角度，可很容易实现大负荷情况下的最佳进气滞后角的控制。
附图说明
图1为本发明的实施例的结构示意图。
图2为前气门(本例中为旋转进气门)进气过程示意图，
a为旋转进气门进气起始时刻；b为旋转进气门进气中；
c为旋转进气门进气结束时刻。
图3为前气门控制进气量调节示意图。
a为怠速时旋转进气门套位置；b为部分负荷旋转进气门套位
置；c为最大负荷时旋转进气门套位置。
图4为前气门、后气门的开启流通面积曲线和前气门、后气门的重叠角。
图中：1发动机缸头；2旋转进气门套；3旋转进气门；4电喷嘴；5后进气门；6燃油混合室；7气缸；8怠速时旋转进气门的开启流通面积曲线；9部分负荷时旋转进气门的开启流通面积曲线；10最大负荷时旋转进气门的开启流通面积曲线；11后进气门的开启流通面积曲线。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。
本例中旋转前进气门的串联气门速度控制系统(SVSC)前气门为一旋转进气门3，后气门为进气门5，旋转进气门3、后进气门5之间组成燃油混合室6，电喷嘴4将燃料喷人燃油混合室6中，混合气由后进气门5进入气缸7。
旋转进气门3与曲轴通过链条连接，其速比为1:2，即曲轴转720°，旋转进气门3转360°。旋转进气门套2的旋转角度由司机控制或ECU控制，从而控制旋转进气门3与后进气门5的气门重叠角，控制进入发动机的进气量。
图2中为旋转进气门套2固定，旋转进气门3旋转的进气过程图，a为旋转进气门3开启始点，c为旋转进气门3关闭点。
图3为旋转进气门套2旋转不同位置，控制旋转进气门3和后进气门5重叠角过程图，a为怠速时的旋转进气套2位置，b为部分负荷旋转进气套2位置，c为最大负荷旋转进气套2位置。如图示，顺时针方向旋转旋转进气门套2为加大进气量；逆时针方向旋转旋转进气门套2为减小进气量。
图4为前气门、后气门的开启流通面积曲线和前气门、后气门的重叠角。怠速时旋转进气门的开启流通面积曲线8，部分负荷时旋转进气门的开启流通面积曲线9；最大负荷时旋转进气门的开启流通面积曲线10；后进气门的开启流通面积曲线11。
设旋转进气门3开启持续角为后进气门5开启持续角为且旋转进气门3与后进气门5重叠角在之间变化，控制发动机进气量，达到控制发动机目的。为怠速时旋转进气门3与后进气门5重叠角，为最小进气开度；为最大负荷时旋转进气门3与后进气门5重叠角，为最大进气开度。

Claims (10)

1.一种旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，包括两个进气门，两个进气门串联连接；所述的两个进气门结构如下：一个进气门的结构和控制方式与传统发动机的进气门一致，为后进气门；另一个进气门为前进气门；所述的前进气门为旋转进气门(3)。
2.根据权利要求1所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的旋转进气门(3)由缸头(1)、旋转进气门套(2)和旋转进气门(3)组成；所述的旋转进气门套(2)和旋转进气门(3)上都开有气口。
3.根据权利要求1或2所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的旋转进气门(3)的旋转由曲轴驱动，其开启频次与后进气门(5)的开启频次一致，前进气门与后进气门具有同时开启开启的角度，即重叠角，通过控制重叠角的大小，控制发动机的进气量；旋转进气门套(2)的旋转调节控制旋转进气门(3)相位，控制调节进入气缸(7)的空气量。
4.根据权利要求1或2所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的旋转进气门(3)的进气持续角的开启和关闭时刻可变，进气持续角角度大小一定，通过调节旋转进气门(3)的开启始点，调节两个进气门的重叠角。
5.根据权利要求3所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的旋转进气门(3)的进气持续角的开启和关闭时刻可变，进气持续角角度大小一定，通过调节旋转进气门(3)的开启始点，调节两个进气门的重叠角。
6.根据权利要求1或2或5所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，旋转进气门(3)的进气持续角大于后进气门(5)的进气持续角。
7.根据权利要求4所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，旋转进气门(3)的进气持续角大于后进气门(5)的进气持续角。
8.根据权利要求1或2或5或7所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的燃料混合室(6)所存储的空气量不大于发动机怠速时发动机所需空气量。
9.根据权利要求6所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征在于，所述的燃料混合室(6)所存储的空气量不大于发动机怠速时发动机所需空气量。
10.根据权利要求1或2或5或7或9所述的旋转前进气门的串联气门速度控制系统，其特征是旋转进气门(3)与后进气门(5)之间组成燃料混合室(6)，燃料喷射进燃料混合室(6)与空气混合。
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