CN107429641B - 用于发动机的辅助空气组件 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机(2)，包括：具有曲轴的曲轴箱(4)和联接至曲轴箱的至少一个气缸(6；61、62、63、64)。所述至少一个气缸具有进气端口(14)并且限定内燃室(10)。发动机还包括节气门体组件(20)，节气门体组件具有节流板(26)和联接至所述至少一个气缸的进气端口的节气门(22)。另外，发动机包括辅助空气入口(42)，辅助空气入口流体地联接至进气端口并且与节气门间隔开。辅助空气入口构造成当节流板处于完全关闭位置中时从节流板下游的位置接收空气流，并且空气流通过进气端口被引导到燃烧室中以在燃烧室中燃烧。

Description

用于发动机的辅助空气组件
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的节流机构，并且更具体地，涉及一种用于向内燃发动机的辅助进气回路供应空气的辅助空气节流特征。
背景技术
为了提高发动机的效率，例如，当发动机以低负载或怠速运行时，可以通过增加进入燃烧室的燃烧空气中的湍流来实现更快的燃烧速率。通过增加燃烧空气的湍流，可能出现更好的燃料-空气混合。
例如，如图3所示，内燃发动机1000包括其中具有燃烧室100的至少一个气缸60、空气入口120和至少一个进气端口140。节气门体组件200具有本体部分240和节流板260，以及辅助空气组件400包括辅助空气入口或端口420和空气管440，用于在发动机1000以低负载或怠速条件运行时将涡流引入燃烧空气中以增加湍流。还可以设置有怠速空气控制阀500以控制辅助空气入口420处的节流。更具体地，在一些实施方式中，空气流行进通过空气管440和空气入口420并且进入发动机1000的进气端口140。空气流不受发动机1000的节气门的调节，而是由单独的怠速空气控制阀500调节。发动机控制单元可以电连接至怠速空气控制阀500，以基于发动机1000的预定参数和/或运行期间的条件来控制怠速空气控制阀500。
发明内容
在本发明的示例性实施方式中，内燃发动机包括具有曲轴的曲轴箱和联接至曲轴箱的至少一个气缸。所述至少一个气缸具有进气端口并且限定内燃室。发动机还包括节气门体组件，节气门体组件具有节流板和联接至至少一个气缸的空气入口的节气门。此外，发动机包括辅助空气入口，辅助空气入口流体地联接至进气端口并且与节气门间隔开。辅助空气入口构造成当节流板处于完全关闭位置中时从节流板下游的位置接收空气流，并且该空气流通过进气端口被引导到燃烧室中以在燃烧室中燃烧。
在另一实施方式中，内燃发动机包括：具有曲轴的曲轴箱；至少一个气缸，所述至少一个气缸联接至曲轴箱并且具有进气端口，所述至少一个气缸限定内燃室；节气门体组件，节气门体组件具有联接至所述至少一个气缸的空气入口的节气门并且包括节流板；辅助空气入口，辅助空气入口流体联接至进气端口，其中，辅助空气入口构造成从所述至少一个气缸的节流板的下游位置接收空气流，并且该空气流被引导到所述至少一个气缸的进气端口中以在燃烧室内燃烧。
在本发明的另一示例性实施方式中，内燃发动机包括具有曲轴的曲轴箱和联接至曲轴箱的至少一个气缸。所述至少一个气缸限定内燃室。发动机还包括节气门体组件，节气门体组件具有入口和流体地联接至所述至少一个气缸的空气入口的出口。节气门体组件还包括本体部分和以可动的方式联接在本体部分内的节流板。本体部分包括多个孔。发动机还包括辅助空气入口，辅助空气入口流体地联接至进气端口并且构造成通过节气门体的本体部分的多个孔中的至少一个孔接收空气。
在本发明的另一示例性实施方式中，与发动机一起使用的节气门体组件包括：节流端口，节流端口构造成与发动机的进气口流体地联接并且具有包括多个孔的本体部分。节气门体组件还包括以可动的方式联接在本体部分内的节流板和联接至本体部分且与所述多个孔相邻定位的出口端口。
附图说明
通过参照结合附图的本发明的实施方式的以下描述，本发明的上述特征和其他特征以及实现上述特征和其他特征的方式将变得更加明显并且本发明本身将被更好地理解，在附图中：
图1是示例性的双缸内燃发动机的立体图；
图2是联接至图1的发动机的节气门体组件的节气门的气缸中的一个气缸的气缸盖的截面图；
图3是内燃发动机的三个气缸的示意图，每个气缸均具有带有怠速空气控制阀的现有技术的空气组件；
图4A是本公开的发动机的一个气缸的示意图，其包括辅助空气组件的第一实施方式，该辅助空气组件包括通过辅助管流体连接至节气门体的节气门的辅助空气入口；
图4B是本公开的发动机的一个气缸的示意图，其包括图4A的辅助空气组件的替代实施方式，该辅助空气组件包括通过管流体地联接至节气门的辅助空气入口；
图5A是图4A或图4B的具有节流板和延伸穿过节气门的壁的多个孔的节气门体的立体图；
图5B是图4A或图4B的被示出为处于打开位置中并且将多个孔露出的节气门体的另一立体图；
图6是图5A的沿着图5A的线6-6截取的节气门的截面图；
图7是本公开的发动机的三个气缸的示意图，其包括辅助空气组件的第二实施方式，该辅助空气组件包括从一个气缸的节气门延伸至另一气缸的辅助空气入口的管；以及
图8是本发明的发动机的四个气缸的示意图，其包括辅助空气组件的第三实施方式，该辅助空气组件包括从一个气缸的辅助空气入口延伸至另一气缸的辅助空气入口的管。
贯穿若干视图，对应的附图标记表示对应的部分。除非另有说明，否则附图均是成比例的。
具体实施方式
以下公开的实施方式不是穷举的或者将本发明限制在在下面的详细描述中公开的精确形式。相反，所选择和所描述实施方式使得本领域技术人员可以利用其教导。应当理解的是，本发明可以应用于各种类型的发动机驱动设备，比如但不限于发电机、建筑设备、公用设备、全地形车辆、摩托车、船舶、多用途车、踏板车、高尔夫球车、汽车、飞机和轻便摩托车、或具有火花点火四冲程发动机的任何其他装置或车辆。
在图1中示出了内燃发动机2的一个示例性实施方式。发动机2包括曲轴箱4和至少一个气缸6。示例性地，发动机2包括呈V形构型的两个气缸6；然而，发动机2可以包括呈对于气缸6而言的可能的任何构型的任意数量的气缸。每个气缸6包括限定每个气缸6的顶端的气缸盖8。在每个气缸6内限定有内燃室10(图4A)，并且内燃室10构造成用于在发动机2的运行期间内燃室内的燃烧。
参照图1、图2、图4A和图4B，每个气缸6还包括用于向燃烧室10供应空气以用于燃烧的空气入口12。发动机2还包括至少一个进气端口14和排气端口(未示出)。空气入口12和进气端口14便于燃烧室10内的燃烧。
另外，如图1所示，在发动机2上联接有节气门体组件20，节气门体组件20包括多个节气门22，所述多个节气门22各自流体地联接至每个气缸6的空气入口12。节气门22包括本体部分24和以可动的方式联接在本体部分24内的节流板26。本体部分24包括顶壁24a、底壁24b、第一侧壁24c和第二侧壁24d。示例性的节气门体组件20可以由发动机控制单元(“ECU”)30电子控制，以控制节气门体组件20的操作，包括节流板26的运动。在一个实施方式中，节流板26构造成在至少位置A、B、C、D之间以及位置A、B、C、D中的任何位置(图6)之间以可旋转的方式移动。
在一个实施方式中，节气门体组件20还包括联接至本体部分24的出口28，如图4A至图6所示。此外，节气门体组件20的本体部分24包括以交错定向的方式布置的多个孔32。示例性地，孔32延伸穿过本体部分24的底壁24b，然而，孔32也可以延伸穿过壁24a、24b、24c、24d中的任一者。在图4A的实施方式中，当节流板26处于完全关闭位置A(图6)中时，至少一个孔32a位于节流板26的下游，并且至少一个孔32b位于节流板26的上游。相反地，在图4B的实施方式中，当节流板26处于完全关闭位置A(图6)中时，每个孔32均位于节流板26的下游。出口28定位成与孔32相邻，使得当发动机2的空气入口12处的空气的一部分通过孔32被接收时，该部分空气流动进入出口28。
仍参照图4A至图6，附加或辅助空气回路或组件40流体地联接至节气门体组件20和发动机2的进气端口14。辅助空气组件40包括辅助空气入口42和辅助空气管或软管44。辅助空气入口42流体地联接至发动机2的气缸6，并且更具体地，流体地联接至进气端口14，以通过进气端口14向燃烧室10提供空气，用于在发动机2的低负载、怠速状态或其他操作条件下的燃烧。更具体地，当发动机2在低负载或怠速状态下运行时，节流板26可以几乎闭合(例如，节流板26可以位于第一中间位置B(图6))，因为给节气门没有输入。然而，即使在发动机2的怠速、低负载或其他条件下，燃烧室10内仍然需要空气以保持发动机2的运行。
如图4A至图6所示，示例性的辅助空气管44具有联接至辅助空气入口42的第一端44a和联接至出口28的第二端44b。在一个实施方式中，辅助空气管44定位在外套筒46内。辅助空气管44构造成在空气入口12处接收空气流，空气流流动通过辅助空气入口42、进入进气端口14、并且接着进入燃烧室10以在其中燃烧。当空气流动通过辅助空气管44并且进入辅助空气入口42时，空气的湍流增加，这可以增加燃烧室10内的燃烧速率。
参照图6，在操作中，当发动机2不运行时，节气门22关闭并且节流板26位于完全关闭位置A中。示例性地，当处于完全关闭位置A时，节流板26在本体部分24的顶壁24a与底壁24b之间延伸，并且可以与壁24接触或靠着壁24密封，以阻止气流进入空气入口12。因此，当节流板26处于完全关闭位置A中时，空气流不被接收在燃烧室10内或通过位于处于完全关闭位置A中的节流板26下游的孔32，使得节流板26的位置和运动控制至孔32的空气流。然而，当发动机2运行时，空气进入燃烧室10以在其中燃烧。更具体地说，ECU 30基于发动机2的节气门条件和/或发动机2的其他操作参数来对节气门体组件20的操作进行电子控制。例如，当出现大的节气门输入时，ECU 30将信号发送至节气门体组件20，节流板26移动至完全打开位置D。当节流板26处于完全打开位置D中时，空气流动通过节气门22、进入空气入口12、并且进入燃烧室10以在其中燃烧。在打开位置中，节流板26通常平行于顶壁24a和底壁24b并且沿与进入燃烧室10的空气的流动路径相同的方向延伸。
然而，当发动机2运行、但是节气门输入不需要将节气门22打开到完全打开位置D时，例如当发动机2以低负载或怠速运行时，ECU 30将信号传送至节气门体组件20，节流板26可以打开到第一中间位置B、第二中间位置C或者完全关闭位置A与完全打开位置D之间的任何位置。因此，当节流板26至少部分地打开时，至少一个孔32现在将位于节流板26的上游并且可以露出，并且节气门22中的一部分空气流动通过露出的孔32。节流板26的位置可以影响接收空气的孔32和/或通过孔32接收的空气量，使得节流板26的位置调节并控制流动通过辅助空气组件40的空气。通过露出的、上游孔32接收的那部分空气然后流动通过出口28、进入辅助空气管44、通过辅助空气入口42、进入进气端口14、并且然后进入燃烧室10。以这种方式，即使发动机2以低负载或怠速运行时在燃烧室10中仍会发生燃烧，并且通过孔32的空气流由节流板26的位置和节气门体组件20的操作来控制和调节。此外，在图4A的实施方式中，即使节流板26处于完全关闭位置A中，节气门22中的空气仍可以流动通过节流板26上游的孔32b，并且通过辅助空气管44以在燃烧室10中燃烧。
当空气位于节气门22中时，空气流向燃烧室10。然而，为了防止空气在辅助空气管44内沿相反方向(即朝向节气门22)流动，相邻于孔32可以定位有单向阀48(图4A)、例如簧片阀以控制辅助空气管44内的空气流动的方向。更具体地，单向阀48允许空气沿一个方向流向辅助空气管44但是抑制空气在朝向节气门22的相反方向上流动。
应当理解的是，图4A至图6的实施方式不需要使用空气控制阀500(图3)，因为辅助空气组件40的操作由发动机2的节气门体组件20控制。因此，因辅助空气组件40被节气门组件20控制和调节而不需要额外的阀或节流机构来控制辅助空气进入进气端口14和燃烧室10。
参照图7，示例性发动机2’包括三个气缸61、62、63，然而，发动机2’也可以包括任何数量的气缸。节气门体组件20的替代性实施方式还被示出为节气门体组件20’，节气门体组件20’流体地联接至气缸61、62、63。节气门体组件20’包括节气门22’，节气门22’流体地联接至每个汽缸61、62、63的空气入口12。节气门22’具有实心本体部分24’，使得节气门体组件20’的本体部分24’不包括孔32。
节气门体组件20’流体地联接至辅助空气组件40’，辅助空气组件40’包括流体地联接至进气端口14的辅助空气入口42以及分别与气缸61、62、63对应的辅助空气管441’、442’、443’。更具体地，辅助空气管441’具有联接至气缸61的辅助空气入口42的第一端44a1’和延伸至气缸63的本体部分24’中并且位于节流板26的下游的第二端44b1’。另外，辅助空气管442’具有联接至气缸62的辅助空气入口42的第一端44a2’和延伸到气缸61的本体部分24’中并且位于节流板26下游的第二端44b2’。辅助空气管443’具有联接至气缸63的辅助空气入口42的第一端44a3’和延伸到气缸62的本体部分24’中并且位于节流板26的下游的第二端44b3’。因此，气缸61、62、63通过辅助空气组件40’彼此流体地联接。在一个实施方式中，单向阀48比如簧片阀位于辅助空气管441’、442’、443’中的任一者内，以控制辅助空气管中的空气流的方向。
在操作中，气缸61、62、63的燃烧循环彼此不同相，使得当气缸61、62、63中的一个气缸在燃烧循环的一个冲程(例如，动力冲程)中时，其他气缸61、62、63处于不同的冲程(例如，进气冲程、排气冲程等)中。由于气缸61、62、63彼此不同相，所以在气缸61、62、63的进气端口之间存在压力差，这便于气缸61、62、63的进气端口之间的气流通过辅助空气组件40’。例如，当气缸61的进气端口的压力高时，气缸62的进气端口中的压力低，这便于气体流动通过辅助空气管442’并且进入气缸62的进气端口的辅助空气入口42。此外，当气缸62的进气端口的压力高时，气缸63的进气端口的压力低，这便于气体流动通过辅助空气管443’并且进入气缸63的辅助空气入口42。类似地，当气缸63的进气端口的压力高时，气缸61的进气端口的压力低，这便于空气流动通过辅助空气管441’并且进入气缸61的辅助空气入口42。以这种方式，图7的实施方式不需要使用空气控制阀500(图3)，因为辅助空气组件40’的操作由发动机2’的节气门体组件20’控制和调节。因此，不需要额外的阀或节流机构并且即使在发动机2’以低负载或怠速运行时也会在燃烧室10中进行有效的燃烧。
参照图8，示例性发动机2”包括四个气缸61、62、63、64，但是也可以包括任何数量的气缸。节气门体组件20’流体地联接至气缸61、62、63、64。节气门体组件20’包括具有实心本体部分24’的节气门22’，使得节气门体组件20’的本体部分24’不包括孔32。
仍参照图8，附加空气组件40和40’的另一替代实施方式被示出为辅助空气组件40”。辅助空气组件40”流体地联接至节气门体组件20’。辅助空气组件40”包括第一辅助空气管52，第一辅助空气管52具有流体地联接至气缸61的辅助空气入口42的第一端52a和流体地联接至气缸64的辅助空气入口42的第二端。另外，辅助空气组件40”包括第二辅助空气管54，第二辅助空气管54具有流体地联接至气缸62的辅助空气入口42的第一端54a和流体地联接至气缸63的辅助空气入口42的第二端54b。
在操作中，气缸61、62、63、64的燃烧循环彼此不同相，使得当气缸61、62、63、64中的一个气缸在燃烧循环的一个冲程(例如，动力冲程)中时，其他气缸61、62、63、64处于不同的冲程(例如进气冲程，排气冲程等)中。由于气缸61、62、63、64彼此不同相，所以在气缸61、62、63、64的进气端口之间存在压力差，这便于气缸61、62、63、64的进气端口之间的气流通过辅助空气组件40”。例如，当气缸61的进气端口的压力高时，气缸64的进气端口中的压力低，这便于空气流动通过辅助空气管52并且进入气缸64的辅助空气入口42。类似地，当气缸64的进气端口的压力高时，气缸61的进气端口的压力低，这便于空气沿相反方向流动通过辅助空气管52并且进入气缸61的辅助空气入口42。此外，当气缸63的进气端口的压力高时，气缸62的进气端口的压力低，这便于空气流动通过辅助空气管54并且进入气缸62的辅助空气入口42中。类似地，当气缸62的进气端口的压力高时，气缸63的进气端口的压力低，这便于空气沿相反方向流动通过辅助空气管54并且进入气缸63的辅助空气入口42。以此方式，图8的实施方式不需要使用空气控制阀500(图3)，因为辅助空气组件40”的操作由发动机2”的节气门体组件20’控制和调节。因此，不需要额外的阀或节流机构并且即使在发动机2”在低负载或怠速状态下运行时也会在燃烧室10中进行有效的燃烧。
尽管本发明已经被描述为具有示例性设计，但是本发明可以在本公开的精神和范围内被进一步修改。因此，本申请旨在涵盖使用本发明的一般原理的本发明的任何变化、使用或修改。此外，本申请旨在涵盖本公开的偏离实施，这种偏离实施被认为属于本发明所+属领域的已知或习惯实践。

Claims (16)

1.一种内燃发动机(2)，包括：曲轴箱(4)，所述曲轴箱(4)包括曲轴；至少一个气缸(6)，所述至少一个气缸(6)联接至所述曲轴箱并且限定内燃室(10)；进气系统，所述进气系统包括所述至少一个气缸的空气入口(12)和进气端口(14)、流体地联接至所述进气端口的辅助空气入口(42)和节气门体组件(20)，所述节气门体组件(20)具有联接至所述空气入口并且包括节流板(26)的节气门(22)；其特征在于，所述辅助空气入口构造成从所述节流板的下游位置接收来自所述至少一个气缸的所述进气系统的空气流，所述空气流被引导到所述至少一个气缸的所述进气端口中以在所述内燃室内燃烧，并且所述空气流由所述节流板的位置来控制和调节；所述节气门体组件包括延伸穿过所述节气门体组件的壁的多个孔；当所述节流板处于完全关闭位置中时，所述多个孔中的至少一部分孔位于所述节流板的下游，在所述节流板处于第一位置中时所述多个孔中的一部分孔配置成接收空气，并且在所述节流板处于第二位置中时所述多个孔中的每个孔均接收空气。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，所述空气流通过具有第一端(44a)和第二端(44b)的辅助空气管(44)被接收。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其特征在于，所述辅助空气管的所述第一端(44a)被定位成将空气流引导到所述进气端口中，并且所述第二端(44b)定位成与所述节气门相邻。
4.根据权利要求2或3所述的内燃发动机，其特征在于，所述辅助空气管定位在单个气缸上。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃发动机，其特征在于，还包括定位成用于空气的定向流动的单向阀。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述节气门体组件的操作由发动机控制单元进行电子控制。
7.一种内燃发动机(2)，包括：曲轴箱(4)，所述曲轴箱(4)包括曲轴；至少一个气缸(6)，所述至少一个气缸(6)联接至所述曲轴箱且具有进气端口(14)，并且所述至少一个气缸限定内燃室(10)；节气门体组件(20)，所述节气门体组件(20)具有流体地联接至所述至少一个气缸的空气入口的入口和出口，所述节气门体组件包括本体部分(24)和以可动的方式联接在所述本体部分内的节流板(26)，其特征在于，所述本体部分包括多个孔(32)，所述多个孔(32)延伸穿过所述本体部分的壁，并且通向所述节气门体组件的所述出口，所述出口与所述节流板相邻；并且，辅助空气入口(42)流体地联接至所述进气端口并且构造成通过所述节气门体组件的所述本体部分的所述多个孔中的位于所述节流板的下游的至少一个孔接收空气，空气流被引导到所述至少一个气缸的所述进气端口中以在所述内燃室内燃烧；通过所述多个孔接收的空气由所述节流板的运动来控制；当所述节流板处于完全关闭位置中时，所述多个孔中的至少一部分孔位于所述节流板的下游；在所述节流板处于第一位置中时所述多个孔中的一部分孔配置成接收空气，并且在所述节流板处于第二位置中时所述多个孔中的每个孔均接收空气。
8.根据权利要求7所述的内燃发动机，其特征在于，当所述节流板处于完全关闭位置中时，所述多个孔位于所述节流板的下游。
9.根据权利要求7或8所述的内燃发动机，其特征在于，还包括辅助空气管(44)，所述辅助空气管(44)具有流体地联接至所述辅助空气入口的第一端(44a)和流体地联接至所述本体部分的所述多个孔的第二端(44b)。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其特征在于，还包括单向阀(48)，所述单向阀(48)流体地联接至所述辅助空气管并且构造成将所述辅助空气管中的空气流引向所述辅助空气入口并且抑制所述辅助空气管中的空气流流向所述至少一个气缸的所述空气入口。
11.根据权利要求7或8所述的内燃发动机，其特征在于，所述节气门体组件的操作由发动机控制单元进行电子控制。
12.一种与内燃发动机(2)一起使用的节气门体组件(20)，所述节气门体组件(20)包括：节流端口，所述节流端口构造成与所述内燃发动机的进气口流体地联接并且具有包括多个孔(32)的本体部分(24)，所述多个孔(32)延伸穿过所述本体部分的壁；节流板(26)，所述节流板(26)以可动的方式联接在所述本体部分内；以及出口端口(28)，所述出口端口(28)联接至所述本体部分并且定位成与所述多个孔相邻，其特征在于，当所述节流板处于完全关闭位置中时，所述多个孔中的至少一部分孔位于所述节流板的下游；在所述节流板处于第一位置中时所述多个孔中的一部分孔接收空气，并且在所述节流板处于第二位置中时所述多个孔中的每个孔均接收空气；通过所述多个孔的空气流由所述节流板的运动来控制。
13.根据权利要求12所述的节气门体组件，其中，所述本体部分包括顶壁、底壁、联接至所述顶壁和所述底壁的第一侧壁以及联接至所述顶壁和所述底壁的第二侧壁，并且所述多个孔延伸穿过所述本体部分的所述底壁。
14.根据权利要求12或13所述的节气门体组件，还包括单向阀，所述单向阀相对于所述多个孔定位并且构造成控制空气流进入及离开所述多个孔的方向。
15.根据权利要求12或13所述的节气门体组件，其中，所述节流板的运动由发动机控制单元进行电子控制。
16.根据权利要求12或13所述的节气门体组件，其中，所述多个孔构造成接收空气流。
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