CN106089403A - 喷射式发动机进气系统 - Google Patents

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卫海桥
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潘明章
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Abstract

本发明公开了一种喷射式发动机进气系统，由发动机电控单元、传动装置、空气加压存储系统和空气喷射系统组成，空气加压存储系统由气泵、储气罐、压力表和旁通泄压阀组成，气泵接受传动装置传递的发动机输出能量给空气加压；旁通泄压阀用于限制储气罐中空气压力；空气喷射系统包括与发动机电控单元相连的高速电磁阀、流量计和可变截面喷嘴；通过发动机电控单元控制高速电磁阀和可变截面喷嘴，对进气量进行控制和修正。与传统气门结构进气发动机相比，该系统结构简单、控制精确、改装方便，提供了一种新型的发动机进气方式。此外，喷射进入发动机的空气压力高，可以对发动机做功，从而回收部分能量。

Description

喷射式发动机进气系统
技术领域
本发明属于发动机进气装置领域，具体涉及一种喷射式发动机进气系统。
背景技术
内燃机是热效率最高、单位体积和单位重量功率密度最大的原动机，应用非常广泛。然而随着世界化石能源的日益枯竭以及环境资源的不断恶化，内燃机需要满足更加严格的排放法规和油耗要求。
传统内燃机采用固定型线的凸轮驱动气门，这不能保证内燃机的排放和油耗在所有工况点均达到最佳，因此大多数新型内燃机都采用可变气门技术以优化排放，降低油耗。可变气门技术包括基于凸轮轴的可变配气技术和无凸轮轴配气技术，前者虽然机构简单，响应迅速，但是不能任意可变；后者可以实现气门的任意可变，但是控制复杂，设备昂贵。
受到压缩空气发动机概念的启发，取消基于气门的进气机构，采用空气缸内直喷的方式进气，可避免传统气门进气机构控制气门正时和升程的难点。喷射进气系统具有控制精确、响应快速的优点，采用喷射进气的方式可以准确控制发动机的进气量。目前在发动机领域，喷气系统主要用于传统发动机的气体燃料喷射和压缩空气发动机做功冲程高压空气的喷射，但是气体燃料喷射系统往往喷射压力过低、脉宽较小，而高压空气喷射压力过高、脉宽较大，因此国内外鲜有将喷气系统用于传统发动机进气的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷射式发动机进气系统，该系统能够解决传统喷气系统喷射压力和喷射脉宽不合适的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种喷射式发动机进气系统，由发动机电控单元、传动装置、空气加压存储系统和空气喷射系统组成，所述空气加压存储系统由气泵、储气罐、压力表和旁通泄压阀组成，所述气泵与传动装置连接，所述气泵接受所述传动装置传递的发动机输出能量给空气加压；所述压力表用于监测储气罐中的空气压力；所述旁通泄压阀用于限制所述储气罐中空气的最高压力，当所述储气罐的内压超过限定值时，所述旁通泄压阀打开进行放气泄压；所述空气喷射系统包括与发动机电控单元相连的高速电磁阀、流量计和可变截面喷嘴；所述流量计测量发动机的进气流量，并将数据传给发动机电控单元，用于进气量的控制和修正；所述高速电磁阀接受发动机电控单元的指令，并按照指定的喷气脉宽和喷气时刻向发动机内喷入空气；所述可变截面喷嘴根据发动机的工况要求，接受发动机电控单元指令，改变喷嘴截面，从而进一步对进气量进行控制和修正。
本发明喷射式发动机进气系统，其中，所述储气罐的工作容积大于相同温度压力条件下发动机循环所需最大空气体积。
所述可变截面喷嘴安装在发动机气缸盖上，直接向发动机燃烧室内喷入空气。
本发明所述的喷射式发动机进气系统特别适用于燃料缸内直喷发动机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的喷射式发动机进气系统中，空气加压由发动机提供动力，采用旁通泄压阀限制储气罐中空气压力，通过控制高速电磁阀和可变截面喷嘴控制空气喷射量，整个系统结构简单、控制精确、改装方便，替代传统发动机进气系统后能够解决传统气门进气机构的技术困难。此外，与传统凸轮轴进气系统相比，该系统喷射进入气缸的空气压力较高，可以对发动机做功，从而回收发动机驱动气泵的部分能量。
附图说明
图1为本发明所述的发动机喷射进气系统的结构示意图；
图中：
1-发动机曲轴 2-连杆 3-活塞 4-可变截面喷嘴
5-流量计 6-高速电磁阀 7-旁通泄压阀 8-压力表
9-储气罐 10-气泵 11-传动装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
如图1所示，本发明提出的一种喷射式发动机进气系统，由发动机电控单元、传动装置、空气加压存储系统和空气喷射系统组成。
所述空气加压存储系统由气泵10、储气罐9、压力表8和旁通泄压阀7组成，所述气泵10与传动装置连接，所述气泵10接受所述传动装置传递的发动机输出能量给空气加压；所述储气罐9的工作容积大于相同温度压力条件下发动机循环所需最大空气体积，所述压力表8用于监测储气罐9中的空气压力；所述旁通泄压阀7用于限制所述储气罐9中空气的最高压力，当所述储气罐9的内压超过限定值时，所述旁通泄压阀7打开进行放气泄压。
所述空气喷射系统包括与发动机电控单元相连的高速电磁阀6、流量计5和可变截面喷嘴4；所述可变截面喷嘴4安装在发动机气缸盖上，直接向发动机燃烧室内喷入空气，所述流量计5测量发动机的进气流量，并将数据传给发动机电控单元，用于进气量的控制和修正；所述高速电磁阀6接受发动机电控单元的指令，并按照指定的喷气脉宽和喷气时刻向发动机内喷入空气；所述可变截面喷嘴4根据发动机的工况要求，接受发动机电控单元指令，改变喷嘴截面，从而进一步对进气量进行控制和修正。
本发明喷射式发动机进气系统特别适用于燃料缸内直喷发动机。在使用本发明喷射式发动机进气系统时，搭载发动机的传统气门进气机构被喷射式进气系统所替代，但是传统气门排气机构仍然保留。
本发明喷射式发动机进气系统的工作过程是：
传动装置11将发动机曲轴1的输出动力传递给气泵10，气泵10将空气进行加压，存储在储气罐9中，通过压力表8的监测，旁通泄压阀7限制储气罐9中空气的最高压力，当压力超过最高限值时，旁通泄压阀7打开，使储气罐9中压力保持在压力限值范围内。
在发动机进气冲程，通过控制高速电磁阀6控制喷射时刻和喷射脉宽，采用流量计5实时记录进气流量，当发动机的工况变化导致进气要求剧烈变化时，通过改变可变截面喷嘴4的截面面积，从而对进气量进行修正。
当进气结束后，可变截面喷嘴7完全封闭。喷入发动机燃烧室内的高压空气将对活塞3(通过连杆2与发动机曲轴1相连)做功，相当于回收发动机驱动气泵的部分能量。当进气冲程结束，即发动机活塞3处于下止点时，缸内压力应该为一个合适的值(相比自然吸气发动机应该在接近1bar，相比增压发动机应该与增压压力相当)，这是设计储气罐9的最高压力限值的标准。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种喷射式发动机进气系统，由发动机电控单元、传动装置、空气加压存储系统和空气喷射系统组成，其特征在于：
所述空气加压存储系统由气泵(10)、储气罐(9)、压力表(8)和旁通泄压阀(7)组成，所述气泵(10)与传动装置连接，所述气泵(10)接受所述传动装置传递的发动机输出能量给空气加压；所述压力表(8)用于监测储气罐(9)中的空气压力；所述旁通泄压阀(7)用于限制所述储气罐(9)中空气的最高压力，当所述储气罐(9)的内压超过限定值时，所述旁通泄压阀(7)打开进行放气泄压；
所述空气喷射系统包括与发动机电控单元相连的高速电磁阀(6)、流量计(5)和可变截面喷嘴(4)；所述流量计(5)测量发动机的进气流量，并将数据传给发动机电控单元，用于进气量的控制和修正；所述高速电磁阀(6)接受发动机电控单元的指令，并按照指定的喷气脉宽和喷气时刻向发动机内喷入空气；所述可变截面喷嘴(4)根据发动机的工况要求，接受发动机电控单元指令，改变喷嘴截面，从而进一步对进气量进行控制和修正。
2.根据权利要求1所述喷射式发动机进气系统，其特征在于：所述储气罐(9)的工作容积大于相同温度压力条件下发动机循环所需最大空气体积。
3.根据权利要求1所述喷射式发动机进气系统，其特征在于：所述可变截面喷嘴(4)安装在发动机气缸盖上，直接向发动机燃烧室内喷入空气。
4.根据权利要求1所述喷射式发动机进气系统，其特征在于：所述发动机为燃料缸内直喷发动机。
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