CN106224103A - 电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统 - Google Patents

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张力
陈斌
罗求顺
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Abstract

本发明公布了一种电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统。其原理是：将进气门关闭时间提前至进气冲程下止点之前，形成膨胀比大于压缩比的效果，实现无回流工作过程的阿特金森循环的运行；利用电动增压器对进气压力进行控制，弥补因运行阿特金森循环而产生的动力性低减，采用较大行程缸径比(大于1.3)，充分发挥阿特金森循环提升热效率的潜力；在高负荷工况，可利用增压后的高压进气形成气门节流冷却效应以抑制爆震。该装置充分发挥阿特金森循环汽油机燃油经济性优势的同时，有效提高阿特金森循环汽油机的动力性，并扩大高效工作区；应用于混合动力汽车可减低对电机和电池的负载能力要求，降低混合动力系统的成本。

Description

电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统。
背景技术
阿特金森循环汽油发动机引入膨胀行程大于压缩行程的概念，使燃烧气体充分膨胀从而更充分地利用燃料燃烧释放热能量，成为混合动力汽车中的关键技术。目前混合动力汽车高膨胀比汽油机通过进气门晚关实现阿特金森循环，它在传统汽油机工作过程的基础上加入了回流工作过程，这种回流工作过程扰乱了缸内滚流运动的形成，从而影响缸内混合气的均匀性和湍流强度，降低了燃烧效率和热效率；由于回流气体为可燃混合气，当再次注入气缸时，由于回流量的变动，难以精确控制下一循环的燃油喷射量以合理控制空燃比，从而对燃烧和尾气排放的控制产生严重影响；同时，进气门过晚关闭造成大量起初进气气缸的气体又回到进气歧管，增加了气体流动损失，减少了缸内有效混合气充量，降低了平均有效压力，削弱了动力性。
专利CN101201011，提出了一种阿特金森循环动力系，采用电动增压器对进气增压，补偿阿特金森循环发动机的变小的扭矩输出；但其阿特金森循环的实现仍采用进气门晚关策略，在下止点位置之后至少60度曲柄转角才将进气门关闭，仍包含有回流的工作过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统。该系统提前进气门关闭时刻，使进气门于进气冲程下止点前关闭，形成膨胀比大于压缩比的效果，实现无回流工作过程的阿特金森循环的运行；在利用阿特金森循环提高经济性的同时，采用电动增压器对进气压力进行灵活控制，有效提高阿特金森循环汽油机的动力性；同时，设置较大的行程缸径比(大于1.3)，进一步发挥阿特金森循环提升热效率的潜力；在高负荷工况下，本系统可以对进气进行水冷中冷器冷却、气门节流冷却，从而降低增压后的进气温度，抑制爆震燃烧与低速早燃等非正常燃烧现象的产生，实现阿特金森汽油机的超高增压比运行，扩大汽油机的高效工作区；该系统应用于混合动力汽车可减低对电机和电池的负载能力的要求，降低混合动力系统的成本。
本发明的电动增压阿特金森循环汽油发动机系统，该装置系统性集成电动增压器、水冷中冷器、进气管道、气门正时机构、气缸、活塞、曲柄连杆机构、排气管道。
本发明的有益效果是：本发明的电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，通过设置进气门于进气冲程下止点前关闭，形成膨胀比大于压缩比的效果，实现无回流工作过程的阿特金森循环的运行，避免了进气回流对燃烧和尾气排放控制产生严重影响；采用电动增压器对进气进行压缩，补偿因进气门升程和开启角度的减小所导致的进气流通能力损失，满足大负荷工况对进气充量的要求，解决因运行阿特金森循环而产生的动力性能降低的问题；电动增压器控制灵活、响应迅速。更加充分满足车用汽油机变工况的工作要求；利用增压后的高压进气流经气门产生的节流冷效应抑制爆震，设置较大行程缸径比(大于1.3)，有利于动力性和燃油经济性的进一步改善。该装置在充分发挥阿特金森循环汽油机燃油经济性优势的同时，有效提高阿特金森循环汽油机的动力性，并扩大高效工作区；应用于混合动力汽车可减低对电机和电池的负载能力的要求，降低混合动力系统的成本。
附图说明
图1为本发明电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统结构正视图
图2为本发明电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统结构右侧 45°视图
图3为本发明进气门开启时刻状态示意图
图4为本发明高压进气流经气门的节流制冷示意图
图5为本发明进气门关闭时刻状态示意图
具体实施方式
图1为本发明电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统结构正视图，图2为本发明电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统结构右侧45°视图，如图所示本实施例的电动增压阿特金森循环汽油发动机系统装置，主要包括：进气管道1、电动增压器2、节气门3、水冷中冷器4、进气门6、排气门8、气门正时机构7、活塞11、发动机体9、气缸10、连杆13、曲轴12、火花塞14。所述电动增压器2布置在水冷中冷器4的前端；电动增压器的出口通过节气门3连通水冷中冷器4的进口；所述水冷中冷器4的出口通过进气管道5连通发动机体9内的气缸10，所述气缸10内有活塞11、连杆13、曲轴12。
本发明电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，其热力学工作过程详述如下：电动增压器2压缩进气,压缩后的高温、高压进气通过水冷中冷器4进行冷却；进气门6在图3所示位置开启，中冷后的高压进气流经进气门6产生节流冷效应，如图4所示，随后进入气缸10；气门正时机构7驱动进气门6提前于下止点关闭，如图5所示，产生膨胀比大于压缩比的等效效应；活塞11继续下行至下止点位置，完成进气冲程，此时缸内容积达到最大值；之后，活塞11从下止点位置开始向上运动进行压缩冲程，当活塞11运行至上止点点位置时，火花塞14点火；之后，做功冲程开始，活塞11在缸内高压气体推动下膨胀做功至下止点位置，做功冲程结束；同时，排气门8已开启，排气冲程开始，活塞11继续向上运动将燃烧后的废气排出气缸10。

Claims (4)

1.一种电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，其特征在于：提前进气门关闭时刻，使进气门于进气冲程下止点前关闭，形成膨胀比大于压缩比的效果，实现无回流工作过程的阿特金森循环的运行。
2.根据权利要求1所述的电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，其特征在于：采用电动增压器对进气进行压缩，补偿因进气门升程和开启角度的减小所导致的进气流通能力损失，满足大负荷工况对进气充量的要求，解决因运行阿特金森循环而产生的动力性能降低的问题。
3.根据权利要求1所述的电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，其特征在于：采用大于1.3的较大行程缸径比，有利于进一步发挥阿特金森循环提升热效率的潜力。
4.根据权利要求1所述的电动增压无回流阿特金森循环汽油发动机系统，其特征在于：所述进气门采用较小开度，进气门和进气门座之间形成狭窄流通截面，在高负荷工况，流经进气门的高压进气产生节流冷却效应，形成对进气的冷却以抑制爆震。
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