CN107842404B - 用于产生高滚流和涡流的进气道 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于产生高滚流和涡流的进气道,提供了用于通过产生不对称的环形开口以供进气流入发动机汽缸的燃烧室来在进气中产生滚流的方法和系统。通过改变进气门的进气门盘的角度可以产生不对称的环形开口。基于发动机操作参数,通过延伸或缩回耦接到可移动地容纳在环形槽道内部的环形滚流引导件的一个或多个连接杆可以改变进气门盘的角度。
Description
技术领域
本发明总体上涉及用于在流入车辆发动机的燃烧室中的进气中产生滚流(tumble)和涡流(swirl)的方法和系统。
背景技术
空气燃料混合物在内燃发动机的燃烧室中的分布在点火的时刻与发动机性能和排放质量尤其是未燃烧的烃类、一氧化碳和微粒物的排放密切相关。在直接燃料喷射期间,其中在汽缸的垂直面中产生涡旋的滚流以及其中在汽缸的水平面中产生涡旋的涡流可被引入,以在汽缸的燃烧室中加速和辅助空气燃料混合物形成。由于所产生的滚流和涡流,空气燃料混合物可以遍及整个燃烧室广泛地分布,从而促进燃烧。增强滚流和涡流确保了接近点火源诸如火花塞的燃料可用性,这改善了燃烧效率、燃料经济性和发动机的功率输出。
产生足够的滚流和涡流的其他尝试包括用于获得期望的进气的滚流和涡流的可变进气道几何构型。可变进气道几何构型可包括在进气口中或邻近进气口使用挡板或护罩,以及在进气门上使用挡板或导向器。具有各种形式的气门、瓣阀、叶片或其他装置的产生涡流的进气道也可改变进气道配置。在US 4,309,969中所示的一个示例方法中,进气门的背部包括边沿护罩、导向叶片和固定到导向叶片的顶部边缘的半圆形盘。所产生的进气道配置可基于发动机操作参数在进气中产生期望的滚流和涡流。
然而,本文发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例,用于引入涡流的阀和叶片的调整机构是繁琐且昂贵的。此外,对进气道的结构修改可限制流动,特别是在节气门全开条件期间,这可导致显著的压力降。另外,烟粒可积聚在挡板或护罩上、阀机构上和/或叶片上,这可引起劣化。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过以下组件解决:滚流引导件,该滚流引导件可移动地容纳在气门座正下方的汽缸盖的槽道内,该气门座被配置为与进气门交接;以及致动器,该致动器被配置为移动滚流引导件以与进气门的进气门盘建立接触,从而改变进气门盘的角度。
在一个示例中,滚流引导件可以是容纳在环形槽道中的环形滚流引导件,并且连接杆可以将环形滚流引导件耦接到致动器。在连接杆的默认(default)长度处,环形滚流引导件可以完全容纳在环形槽道内,并且将进气道流体连接到燃烧室的开口可以是对称的。
连接杆的长度可以从默认长度增加或减小以改变进气阀盘的角度。例如,在连接杆的延伸长度处,环形滚流引导件的第一区段可以至少部分地朝向进气门盘突出到环形槽道外。当进气门被致动到打开位置时,环形滚流引导件的第一区段可以与进气门盘接触,从而改变进气门盘的角度以在进气门盘周围形成第一不对称开口。类似地,在连接杆的缩回长度处,环形滚流引导件的第一区段远离进气门盘进一步移回到环形槽道中,并且与第一区段相对的环形滚流引导件的第二区段至少部分地朝向进气门盘突出到环形槽道外部。当进气门被致动到打开位置时,环形滚流引导件的第二区段可以与进气门盘接触,从而改变进气门盘的角度以在进气门盘周围形成第二不对称开口。
以这种方式,通过延伸或缩回耦接到环形滚流引导件的连接杆来改变进气门盘的角度产生了从进气道到燃烧室的不对称开口。基于发动机工况,例如基于发动机负荷和发动机冷起动条件,可以调节进气门的角度。通过不对称开口将进气引入燃烧室中可以根据发动机操作参数产生期望的滚流。所产生的滚流和涡流可以增强燃料燃烧,从而增强燃料经济性并改善排放。
应当理解,提供上述发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征,该主题的范围由随附权利要求唯一地限定。此外,所要求保护的主题并不限于解决上述或本公开任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出车辆的发动机系统。
图2示出沿进气道处于关闭位置的进气门的侧视图,该进气道包括滚流引导件。
图3示出图2的进气门的俯视图。
图4A示出处于打开位置的图2的进气门以及处于非滚流产生位置的滚流引导件。
图4B示出图4A的进气门的俯视图。
图5A示出处于打开位置的图2的进气门以及处于第一滚流产生位置的滚流引导件。
图5B示出图5A的进气门的俯视图。
图6A示出处于打开位置的图2的进气门以及处于第二滚流产生位置的滚流引导件。
图6B示出图6A的进气门的俯视图。
图7A和图7B示出图2的进气门与分别处于第三滚流产生位置和第四滚流产生位置的滚流引导件的俯视图。
图8示出用于在进气中产生滚流的示例方法。
具体实施方式
下面的描述涉及用于在通过进气道流到内燃发动机系统的燃烧室的进气中产生滚流和涡流的系统和方法。图1示出示例性发动机系统,其包括用于调节进入发动机汽缸的燃烧室中的进气流的进气门。在打开进气门时,通过由环形滚流引导件调节进气门盘的角度,可以控制燃烧室中的空气燃料混合物的形成。图2示出进气门连同环形滚流引导件的实施例,该环形滚流引导件用于通过延伸或缩回耦接到环形滚流引导件的一个或多个杆来调节进气门盘的角度。围绕进气门和通过将进气从进气道引导到燃烧室中的开口的进气气流路径的对称性可取决于环形滚流引导件相对于进气门盘的位置。图2、图4A、图5A和图6A示出在滚流引导件和进气门的各个位置(关闭位置,打开位置或成角度的打开位置)期间环形滚流引导件和进气门盘的相对位置的侧视图,并且图3、图4B、图5B、图6B、图7A和图7B示出在滚流引导件和进气门的各个位置(关闭位置、打开位置或成角度打开位置)期间环形滚流引导件和进气门盘的相对位置的俯视图。对于特定的发动机工况,可以通过调节进气门盘的角度来产生期望的滚流和涡流,这进而限定了将进气引入燃烧室中的开口的对称性。图8示出用于基于发动机操作参数在流动通过图2所示的进气门的进气中产生滚流的示例方法。
为了在燃烧期间确保进气和燃料的充分混合,可以在进气中产生滚流和涡流,以增强空气和燃料混合来启动燃烧。为了增强空气燃料混合,在打开进气门时,可以改变进气门盘的角度,以使进气流入燃烧室中。根据进气门盘的角度,通向燃烧室中的进气道的开口可以是对称的或不对称的。在对称开口中,当进气门处于打开位置时,进气道可以在进气门盘的整个外圆周周围与燃烧室具有均匀的流体连接。相比之下,在不对称开口中,进气道可以在进气门盘的外圆周的某些节段周围流动地连接到燃烧室,而当进气门打开时,进气道在进气门盘的外圆周的其他节段周围与燃烧室可不具有流体连接或具有有限的流体连接。将进气道连接到燃烧室的开口的对称性可以确定在流动通过开口的进气中产生的滚流和涡流。
在一个示例中,耦接到一个或多个连接杆的环形滚流引导件可用于在从进气道流到燃烧室的进气中产生滚流。环形滚流引导件相对于进气门的进气门盘的位置可以根据发动机操作而改变。可以改变一个或多个连接杆的长度,以从进气门座下方的进气道的内壁周围的环形槽道推出环形滚流引导件的不同区段,和/或缩回环形滚流引导件的不同区段。根据发动机操作参数,当进气门正打开时,突出到环形槽道外的环形滚流引导件的区段可以改变进气门盘的角度,从而产生以供进气流入燃烧室中的不对称开口。不对称开口可在流动通过开口的进气中产生滚流和涡流,而无需任何额外的滚流产生装置,诸如与进气门和/或进气道耦接的涡流叶片或挡板。
图1-7B示出具有各种组件的相对定位的示例配置。在至少一个示例中,如果所示的元件彼此直接接触或直接耦接,那么此类元件可被分别称为直接接触或直接耦接。类似地,在至少一个示例中,显示为彼此邻接或相邻的元件可分别为彼此邻接或相邻的。作为示例,置放成彼此共面接触的组件可被称为共面接触。作为另一个示例,在至少一个示例中,彼此隔开安置并且其间只有空间并没有其他组件的元件可被如此称呼。作为又一个示例,被示为一个在另一个的上方/下方、在彼此的相对侧或在彼此的左边/右边的元件可相对于彼此如此称呼。另外,如图所示,在至少一个示例中,最上面的元件或元件的点可被称为组件的“顶部”,并且最底部的元件或元件的点可被称为组件的“底部”。如本文所使用的,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于附图的垂直轴线并用于描述附图的元件相对于彼此的安置。因此,在一个示例中,被示为在其他元件上方的元件垂直安置在其他元件的上方。作为又一个示例,在附图中描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如,诸如为圆形、直线的、平面的、弯曲的、倒圆形、斜切的、成角度的等)。另外,在至少一个示例中,被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。再者,在一个示例中,被示为在另一元件内或被示为在另一元件外部的元件可被如此称呼。
现在转到图1,示意图示出了多缸发动机10中的一个汽缸,该发动机10可被包括在汽车的推进系统中。通过包括控制器12的控制系统并通过来自车辆操作者132经由输入装置130的输入,可以至少部分地控制发动机10。在该示例中,输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可包括其中定位有活塞36的燃烧室壁32。在一些实施例中,汽缸30内的活塞36的面可具有碗状。活塞36可耦接到曲轴40,使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。另外,起动机马达可经由飞轮耦接到曲轴40,以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气,并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中,燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
进气通道42或进气歧管44可包括具有节流板64的节气门62。在该具体示例中,节流板64的位置或节气门开口可通过控制器12经由提供给包含有节气门62的电动马达或致动器的信号和通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置而被改变。以这种方式,可以操作节气门62来改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122,以便向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
进气通道42或进气歧管44可以使节流板64下游的进气流动到多缸发动机中的每个汽缸的入口开口。进气门52可调节通向燃烧室30的进气流,并且进气门52的位置可经由电动气门致动器(EVA)51被控制器12控制。在一个示例中,可以改变进气门52的进气门盘49的角度,以在通过进气门流到燃烧室的进气中产生期望的滚流和涡流。进气门盘49的角度可以通过致动器调节的环形滚流引导件来调节,其中环形滚流引导件的位置可以基于发动机操作参数通过控制器12改变。
排气门54可耦接到排气通道48,并且经由EVA 53被控制器12控制。可替代地,可变气门致动器可以是电动液压机构或任何其他可想到的机构,以实现气门致动。在某些条件期间,控制器12可以改变被提供给致动器51和53的信号,以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门52和排气门54的位置可以分别通过气门位置传感器55和57来确定。在可替代实施例中,进气门和排气门中的一个或多个可以由一个或多个凸轮致动,并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门操作。例如,汽缸30可以可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器67被显示为直接耦接到燃烧室30,用于与从控制器12接收的信号FPW1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室30中。以这种方式,燃料喷射器67提供被称为燃料到燃烧室30中的直接喷射。燃料喷射器可以例如安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部中。此外,燃料喷射器66被显示为直接耦接到进气通道,用于在进气门52的上游喷射燃料。以这种方式,燃料喷射器66提供被称为燃料到燃烧室30中的进气道喷射。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)被输送到燃料喷射器67和66。
在选择的操作模式下,点火系统88可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管示出火花点火组件,但在一些实施例中,发动机10的燃烧室30或一个或多个其他燃烧室可以在具有或没有点火火花的情况下以压缩点火模式操作。
另外,在所公开的实施例中,排气再循环(EGR)系统可以将期望的一部分排气从排气通道48传送到进气歧管44。在该示例中,说明了高压(HP)EGR通道140。被提供到进气歧管44的EGR的量可以通过控制器12经由HP EGR阀142改变。另外,EGR传感器144可以被布置在HP EGR通道140内,并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。可替代地,EGR流量可以基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)传感器、MAT(歧管气体温度)传感器以及曲柄速度传感器的信号通过计算值而被控制。另外,EGR流量可以基于排气氧传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)控制。在某些条件下,该EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度和/或近似PF 72的温度。虽然图1示出了高压EGR系统,但可以另外地或可替代地使用低压EGR系统。在低压EGR系统中,EGR可以从涡轮增压器的涡轮的下游被传送到该涡轮增压器的压缩机的上游。
发动机10还可包括压缩装置,诸如包括至少沿进气歧管44布置的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器,压缩机162可至少部分地由沿排气通道48布置的涡轮164驱动(例如,经由轴)。对于机械增压器,压缩机162可至少部分地由发动机10和/或电机驱动,并且可不包括涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量可通过控制器12而改变。
排气传感器126被显示为耦接到排放控制装置(ECD)70上游的排气通道48。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或EGO传感器、HEGO(加热型EGO)传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。尽管在图1中除了排气传感器126以外还示出了氧传感器14和温度传感器16,但这些传感器中的一个或多个可以被省略和/或移动。
控制器12在图1中被示为微型计算机,其包括微处理器102、输入/输出端口104、在该具体示例中被示为只读存储器106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如,计算机可读的)、随机存取存储器108、保活存储器110以及数据总线。除了先前讨论的那些信号以外,控制器12还可以从耦接到发动机10的传感器接收各种信号,包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值;来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)或节气门开口;以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。控制器12采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在该控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP中产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。注意,可以使用上述传感器的各种组合,诸如使用MAF传感器而不使用MAP传感器,或者反之亦然。在化学计量操作期间,MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外,该传感器连同检测到的发动机转速可以提供被引入汽缸中的充气(包括空气)的估计值。在一个示例中,也被用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴的每一转产生预定数量的等间隔脉冲。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据进行编程,该计算机可读数据表示可由微处理器102执行以便执行本文中描述的方法的指令以及被预期但是没有具体列出的其他变体。
如上所述,图1只示出了多缸发动机中的一个汽缸,并且每个汽缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图2说明了由汽缸盖210的壁211限定的进气道234的侧视图。包括耦接到推杆204的进气门盘202的进气门200沿进气道234朝向燃烧室236延伸。进气门200和燃烧室236可以是图1的进气门52和燃烧室30的非限制性示例。除了进气门200之外,排气门(诸如图1的排气门54)和燃料喷射器(诸如用于直接喷射的图1的燃料喷射器67)可以各自通往燃烧室。在另一个示例中,燃料喷射器(例如,图1的燃料喷射器66)可以将燃料喷射到进气通道(进气道喷射)中,然后可以将燃料连同进气一起引导到燃烧室。在一个示例中,多于一个的进气门可以耦接到发动机的每个汽缸的燃烧室。
燃料喷射器280可以耦接到燃烧室,用于将燃料直接递送到燃烧室236。在一个示例中,当从前面观看安装在车辆中的发动机时,燃料喷射器280可以被安置在进气门的右侧,如图2所示。在其他示例中,燃料喷射器的位置可以在进气门的左侧。
进气门200在图2中被示为处于关闭位置251。进气门盘202当沿汽缸盖210与气门座215接触时可阻挡进气道234与燃烧室236的流体连接,从而关闭进气门,并防止进气从进气道234流到燃烧室236,如图2所示。相反,通过打开进气门200,可以将通过进气道流入的进气引入燃烧室236中,如下面参照图4A-7B所述。
进气门盘202可以包括面向燃烧室的底表面252。当进气门处于关闭位置时,底表面252可以平行于燃烧室236的开口260的纵向轴线255。与进气门盘202的底表面252相对的顶表面250可以面向进气道并且背向燃烧室236。在一个示例中,顶表面250可向下朝向底表面252倾斜,使得进气门盘具有锥形配置,如图2中的侧视图所示。在另一个示例中,顶表面相对于底表面252的配置可以是不同的,例如,被配置为使得进气门盘为椭圆形、圆形、矩形等。
在图2中,进气门盘202的底表面252平行于燃烧室236的开口260的纵向轴线255,并且垂直于推杆204的纵向轴线253。进气门盘202的顶表面250可以在推杆204的基部处耦接到枢转机构220。在一个示例中,枢转机构可以包括在与进气门盘耦接的推杆的基部处的铰接接头。在另一个示例中,枢转机构220可以是将推杆204耦接到进气门盘202的球形接头。枢转机构220可以改变底表面252和纵向轴线253之间的角度A。枢转机构220可以允许进气门盘在任何方向上枢转。在一些示例中,枢转机构处的运动范围可受到限制,例如,相对于纵向轴线253的角度A可以不小于15°。在其他示例中,枢转机构可以提供相对不受限的运动范围。下面将讨论用于实现进气门盘的角运动的机构。
除了进气门盘202的角运动之外,耦接到进气门盘202的推杆204也可以在向下的方向上移动进气门盘(即,朝向燃烧室236移动进气门盘,同时打开气门以允许进气气流从进气道到燃烧室),或者在向上的方向上移动进气门盘(即,远离燃烧室236朝向进气道移动进气门盘,同时关闭气门)。
推杆204可以耦接到致动器(例如,电动致动器或凸轮轴的凸轮)。推杆的向上/向下运动以及因此所耦接的进气门盘的向上/向下运动可由致动器调节。致动器可以致动推杆和所耦接的进气门盘202,以在发动机循环的进气冲程开始时向下移动到燃烧室中,并且可以在进气冲程结束时将推杆与进气门盘移动远离燃烧室,从而分别打开和关闭进气门。进气门盘的向上和向下运动连同进气门盘在枢转机构220处的角运动限定了进气道234通向燃烧室236的开口,并且将参照图4A-7B进一步讨论。
用于实现进气门盘的角运动的机构可包括环形滚流引导件208,其可以可移动地容纳在环形槽道206内。环形槽道206可以围绕燃烧室的开口260的内圆周位于气门座215的正下方。环形槽道206可以沿着气门座215下方的汽缸盖,而在环形槽道206和气门座215之间的汽缸盖中没有任何中间结构。环形滚流引导件相对于进气门盘的关系可以通过将环形滚流引导件移入或移出环形槽道来改变。第一杆212(图2和图3所示)和第二杆214(图3所示)可耦接到环形滚流引导件208。图2说明了耦接到第一致动器221的第一杆212。第一杆可以处于默认长度L1,使得环形滚流引导件沿环形槽道206的圆周完全保持在环形槽道内。如本文所使用的,“完全”在环形槽道内可以包括滚流引导件的所有部分被包含在环形槽道内,使得滚流引导件的任何部分都不会从环形槽道突出到开口中。然而,在一些示例中,完全在环形槽道内可以包括滚流引导件的一部分突出到环形槽道外并突出到开口中,只要滚流引导件在进气门致动的任何点处都不接触进气门盘。
图3中的进气门盘的俯视图300示出了环形滚流引导件208相对于耦接到推杆204的进气门盘202。在图3中的图示中,进气门盘202处于关闭位置(进气门盘202与图2中的侧视图所示的气门座215接触)。耦接到第一致动器221的第一杆和耦接到第二致动器222的第二杆214可以各自分别处于默认长度L1和L1',从而围绕进气门盘的圆周以距进气门盘202的均匀距离将环形滚流引导件208保持在环形槽道中。在一个示例中,如进气门200的俯视图300所示,第一杆和第二杆两者都可以沿环形滚流引导件的圆周的第一四分之一定位。
第一杆和/或第二杆的长度可以由第一致动器或第二致动器根据发动机操作参数而改变,以使环形滚流引导件的区段从环形槽道朝向进气门盘突出。环形滚流引导件的突出区段可在打开进气门时与进气门盘的底表面252接触。进气门盘和突出到环形槽道外的环形滚流引导件的区段之间的接触可以改变进气门相对于推杆204的纵向轴线253的角度。进气进入燃烧室中的流动路径可以基于进气门盘的角度和燃烧室的开口的对称性,如下面将要讨论的。
图4A示出处于打开位置201的进气门200的侧视图,在打开位置201中,进气门盘202安置在燃烧室236内部且超过气门座215。环形滚流引导件208安置在环形槽道内部,其中第一杆处于默认长度L1,使得环形滚流引导件208围绕环形槽道的圆周不延伸超过环形槽道。类似地,第二杆214(不可见)也可以处于默认长度L1',从而不将环形滚流引导件推出环形槽道。进气门盘202不成角度,并且因此进气门盘202的底表面252可以平行于燃烧室的开口260的纵向轴线255,并且可以相对于纵向轴线253呈角度A(与图1中处于闭合位置251相同),其中角度A可以为90°。
当进气门盘在燃烧室内部超过环形槽道并且进气门盘不成角度时,进气门盘和汽缸盖之间可存在对称间隙230。来自进气道234的进气通过对称间隙230对称地流入燃烧室236中。进气门盘不成角度,并且因此,例如对于给定的进气空气流量质量和/或速度,在如箭头263所示那样流入燃烧室中的进气中产生基准量的滚流。
图4B示出了显示在图4A的打开位置期间进气门盘202和环形滚流引导件208的相对位置的俯视图203。由于环形滚流引导件在环形槽道内部,并且进气门在燃烧室内部超过环形槽道,所以对称间隙230允许来自进气道的进气均匀/对称地流到燃烧室236,如图4A所示。对称间隙230是对称的(例如,间隙沿进气门盘的整个圆周是均匀的),因为环形滚流引导件不沿环形槽道的圆周突出到环形槽道外,并且进气门盘不成角度。
图5A示出了处于第一成角度打开位置205的进气门200的侧视图,在第一成角度打开位置205中,进气门盘202安置在燃烧室236内部且超过气门座215。第一杆处于延伸长度L2,其比默认长度L1(如图2-4A所示)更长,使得环形滚流引导件208的第一区段208a延伸超过环形槽道206,而环形滚流引导件的相对的第二区段208b被进一步推回到环形槽道206中。第一区段包括可以耦接到第一杆212的环形滚流引导件的第一半部,并且第二区段208b为与第一区段208a相对的环形滚流引导件的第二半部。第一区段208a可以为中心轴线262左侧的环形滚流引导件208的半部,并且第二区段208b可以为中心轴线262右侧的环形滚流引导件208的相对半部,如图5B中的俯视图所示。
第一区段208a可以在不同程度上突出到环形槽道外,并且因此环形滚流引导件的第二区段可以沿环形槽道的圆周在不同程度上进一步移回到环形槽道中。第二杆214(在图5A中不可见,在图5B中示出)可以处于默认长度L1',从而不将环形滚流引导件推出环形槽道。
重新参照图5A,当进气门盘向下朝向燃烧室移动以打开进气门200时,底表面252可以与突出到环形槽道外的环形滚流引导件的第一区段208a接触。进气门盘202在与环形滚流引导件接触后在枢转机构220处枢转,使得底表面252相对于纵向轴线253呈角度A1,其中角度A1可以小于90°。
角度A1可以变化的程度取决于环形滚流引导件的突出程度。突出程度可以进而取决于第一杆的长度。在第一示例中,当第一杆的长度最大并且因此环形滚流引导件的突出也最大时,角度A1可以为30°。相比之下,在第二示例中,当第一杆的长度小于第一示例中的长度并且因此环形滚流引导件的突出也可以小于第一示例中的突出时,角度A1可以为60°。
进气门盘的角度调整燃烧室的开口260,以在进气门盘和由汽缸盖210限定的燃烧室开口之间形成不对称间隙232。该不对称间隙232包括进气门盘和构成燃烧室开口的汽缸盖之间的第一距离d1,从而允许进气道和燃烧室之间的流体连通。相比之下,在进气门盘和限定燃烧室的开口260的汽缸盖之间的第二距离d2可不允许进气道和燃烧室之间的任何流体连通。进气通过不对称间隙232在如箭头265所示的顺时针方向上流入燃烧室中。在一个示例中,如果燃料喷射器280被安置在进气门的右侧,则流动通过不对称间隙232的进气可以从燃料喷射器流出。
图5B示出了显示在图5A的第一成角度位置期间进气门盘202相对于燃烧室的开口的位置的俯视图207。如上所述,环形滚流引导件208的第一区段突出到环形槽道外部,并且当打开进气门时,进气门盘是成角度的。调整燃烧室的开口以通过进气门盘202的成角度位置形成不对称间隙232,这允许来自进气道的进气流到燃烧室236,如上所述。
图6A示出了处于第二成角度打开位置209的进气门200的侧视图,在第二成角度打开位置209中,进气门盘202被安置在燃烧室236内部且超过气门座215。第一杆是缩回长度L3,其比默认长度L1(图4A所示)更短,使得环形滚流引导件208的第一区段208a被一直拉到环形槽道206内,同时环形滚流引导件的相对区段突出到环形槽道外部。第二杆214(在图6A中不可见,在图6B中示出)可以处于默认长度L1',从而不将环形滚流引导件推出环形槽道。
当推杆204向下移动进气门盘以打开进气门200时,进气门盘202的底表面252可与突出到环形槽道外的环形滚流引导件的第二区段208b接触。进气门盘202在与环形滚流引导件接触后沿枢转机构220枢转,使得底表面252相对于纵向轴线253呈角度A2,其中A2大于90°,如图6A所示。进气门盘相对于纵向轴线253的角度A2的程度可以取决于环形滚流引导件的突出程度,其进而取决于第一杆的长度。在第一示例中,当第一杆的长度L3最小并且因此环形滚流引导件的第二区段的突出最大时,角度A2可以为160°。相比之下,在第二示例中,当第一杆的长度大于第一示例中的长度时,角度A2可以为110°。
当进气门盘相对于纵向轴线253呈角度A2并且在燃烧室内部超过气门座215时,调整燃烧室的开口260,以在进气门盘和限定开口260的汽缸盖之间形成不对称间隙235。不对称间隙235包括进气门盘和限定燃烧室的开口260的汽缸盖之间的第三距离d3,从而允许进气道和燃烧室之间的流体连通。相比之下,在进气门盘和限定燃烧室的开口的汽缸盖之间的第四距离d4可不允许进气道和燃烧室之间的任何流体连通。进气因此通过不对称间隙235在如箭头267所示的逆时针方向上流入燃烧室中。如图2所示,如果燃料喷射器280处于进气门的右侧,则将逆时针进气流引向燃料喷射器。
图6B示出了显示在图6A的第二成角度位置期间进气门盘202相对于燃烧室的开口的位置的俯视图213。如上所述,环形滚流引导件的第二区段突出到环形槽道外部,并且当打开(在燃烧室内部超过气门座和环形槽道)时,进气门盘是成角度的。不对称间隙235允许在从进气道流到燃烧室236的进气中产生滚流和涡流,如图6A所示。
图7A示出处于第三成角度位置700的进气门盘202的俯视图,并且图7B示出处于第四成角度位置702的进气门的俯视图。在第三成角度位置期间,第一杆212处于默认长度L1,从而不将环形滚流引导件推到环形槽道外部。然而,第二杆214可以延伸到长度L3,长度L3比第二杆214的默认长度L1更长。第二连接杆的延伸长度L3可以将环形滚流引导件的耦接区段208推出到环形槽道外,同时环形滚流引导件的相对区段被进一步推回到环形槽道中。当打开进气门时,突出的环形滚流引导件在与进气门盘的底表面252接触时可以使进气门盘成角度。在进气门盘202和限定燃烧室的开口的汽缸盖之间产生不对称间隙238。在具有额外的滚流和涡流的情况下进气气流通过不对称间隙238在顺时针方向上流入燃烧室236中。如图2所示,当燃料喷射器在进气门的右侧时,流动通过不对称间隙238的进气引导远离燃料喷射器。
当第二杆214处于小于第二杆214的默认长度L1的完全缩回长度L4时,直接耦接到第二杆的环形滚流引导件的区段一直移回到环形槽道206中,并且因此环形滚流引导件的相对区段移出环形槽道,这可改变进气门盘的角度。在第二杆的完全缩回长度期间,当进气门打开时,从环形槽道突出的环形滚流引导件的区段与底表面252接触,这使进气门盘成角度。成角度的进气门盘调整由汽缸盖限定的燃烧室的开口,以形成不对称间隙240,如图7B的俯视图所示。进气通过不对称间隙240在逆时针方向上流入燃烧室中。
可替代地,第一杆和第二杆两者中的每个均可以同时延伸或缩回相同的长度或不同的长度,其中第一杆和第二杆中的每个可以使环形滚流引导件朝向进气门盘突出。进气门盘的角度可以根据第一杆和第二杆中的每一个的长度而由环形滚流引导件的突出程度确定。第一杆和第二杆的长度可以由相应致动器基于发动机工况诸如发动机转速等来调节。
在一个示例中,第一杆和第二杆两者可以同时接合(缩回和/或延伸)。如果两个杆同时延伸,其中第一杆处于西部位置并且第二杆处于北部位置,则进气门盘可以朝向东南方向成角度,这意味着进气门盘的底表面在西北方向竖直较高,并且在东南方向竖直较低。
第一杆和第二杆中的每一个的默认长度可以是相同的,或者默认长度可以不同。在一些示例中,可以将多于两个的杆耦接到滚流引导件,而在其他示例中,可以将一个杆耦接到环形引导件。
在一个示例中,第一杆和第二杆可以包括多个伸缩区段,其中杆可以基于移动一个或多个伸缩区段以插入或延伸出其他伸缩区段而被延伸或缩回。致动器可以基于发动机工况诸如发动机负荷等来调节多个伸缩区段的相对运动。在另一个示例中,连接杆可以包括多个折叠可塌缩区段,其中一个或多个区段可以展开/延伸以增加连接杆的长度,并且一个或多个区段可以折叠并塌缩以缩回连接杆。在另一个示例中,连接杆可以包括一个或多个弹簧,其可以被压缩以缩回连接杆,或者可以从弹簧减小/移除压缩力以延伸连接杆。在其他示例中,不同的缩回和延伸机构可用于第一杆和第二杆。
因此,如上所述,在进气门的致动期间,可以移动环形滚流引导件以接触或不接触进气门盘,从而调整进气门盘相对于进气门的推杆的角度。这样做,可以调整被引入汽缸中的进气中产生的滚流和涡流的量。环形滚流引导件可以包括环形(例如环状)盘,环形盘被配置为围绕汽缸的进气开口并且被安置在进气门座下方的汽缸盖中。一个或多个连接杆或其他合适的结构可以经由相应的致动器侧向地调整环形滚流引导件的位置。
上述示例性滚流引导件是如何可实现使进气门盘成角度的一个示例,但是在不脱离本公开的范围的情况下,其他配置也是可行的。例如,滚流引导件可以包括直接耦接到致动器的一个或多个杆或其他结构,而不是环形。当致动器移动杆时,杆可以突出到汽缸中并且当进气门被致动时接触进气门盘。在此类示例中,进气可仍然围绕整个进气门流动,但当气门盘成角度时,与进气门的其他区域相比,更多的进气可围绕进气门的某些区域流动。在另一个示例中,可以完全省去容纳在气门座下方的汽缸盖中的滚流引导件,并且在进气门本身内可以存在机构以使气门盘成角度。例如,一个或多个调整杆可以沿推杆存在或存在于推杆内,并且调整杆可以被致动(例如,延伸或以其他方式被向下推动),以迫使气门盘的一侧向下,而另一侧向上枢转。
在一个示例中,在燃料喷射器被安装在进气门右侧的燃烧室中的情况下,在发动机冷起动条件下,进气门可处于图6A-6B所示的打开位置。处于打开位置的进气门可以在进入燃烧室的进气中提供逆时针滚流,这使更多的汽化燃料朝向火花塞,并且在进气燃料喷射期间增强空气燃料混合以减少HC排放和发动机失火。相比之下,在发动机满负荷条件下,进气门可处于图5A-5B所示的打开位置。进气将在顺时针方向上流动,以减少燃料喷雾碰壁并增强空气燃料混合。在部分负荷条件下,两个杆都可以被接合以改变进气门盘的角度。
图8示出通过改变进气门的进气门盘的角度以产生供进气气流进入发动机的燃烧室中的不对称开口从而在进气中产生滚流的示例方法800。在一个示例中,可以基于发动机工况来调节进气门200的进气门盘202的角度,以产生期望的滚流。在一个示例中,可以改变第一杆212的长度以改变环形滚流引导件208的位置,从而基于发动机负荷产生期望的滚流。在另一个示例中,可以改变第二杆214的长度以改变环形滚流引导件208的位置,从而基于发动机负荷产生期望的滚流,如上参照图2-7B所讨论的。如图2所示,燃料喷射器280连同火花塞可以被安置在进气门200的右侧。
用于执行方法800和本文所包括的其余方法的指令可以由控制器(诸如图1的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器诸如上文参照图1描述的传感器接收的信号而被实施。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器诸如致动器221和222来调整发动机操作,以调节图2-7B中的第一杆212和第二杆214的长度,从而根据下述方法产生滚流。
方法800从802开始,其包括估计和/或测量发动机工况。发动机工况可包括但可不限于发动机转速、发动机温度、发动机负荷、扭矩需求、节流板位置、进气门位置、排气门位置、燃料喷射器位置、MAP、MAF等。
方法800前进到804以确定是否存在发动机冷起动条件。确定冷起动条件可以包括确定最后发动机关闭条件和当前起动条件之间的持续时间是否大于阈值持续时间。在一些示例中,可以通过将发动机温度与阈值进行比较来确定冷起动条件。例如,如果发动机温度等于环境温度和/或如果发动机温度低于阈值温度,则可以指示冷起动条件。如果存在发动机冷起动条件,则方法800前进到806。
在806处,可以改变(延伸或缩回)一个连接杆的长度,以将环形滚流引导件的区段至少部分地推动到环形槽道外部。在808处,当进气门正打开时(向下朝向燃烧室移动),推动环形滚流引导件的区段可以改变进气门盘的角度,以使进气在逆时针方向上流入燃烧室中。逆时针进气流可以朝向安置在进气门右侧的燃料喷射器。然而,如果燃料喷射器位于进气门的左侧,则可以不同地调制进气门盘角度,以产生朝向燃料喷射器顺时针打旋的进气。
在一个示例中,如在809处所指示,第一杆的长度可以缩回到最小长度,以产生具有用于进气气流的不对称间隙的第二成角度位置,如图6A-6B所示。处于图6A-6B的打开位置的进气门可以在进入燃烧室的进气中提供逆时针滚流,这可以使来自进气门右侧的燃料喷射器的更多汽化燃料朝向火花塞,并且在燃料喷射期间增强空气燃料混合以减少HC排放和发动机失火。
在另一个示例中,如在810处所指示,第二杆的长度可以改变为最小长度,如图7A所示,以形成以供逆时针进气流进入燃烧室中的不对称开口。方法800前进到812,其中具有滚流和涡流的进气与喷射在燃烧室中的燃料混合。方法800然后返回。
如果在804处,不存在发动机冷起动条件,则方法800前进到814,并且确定发动机负荷是否小于第一阈值。例如,当发动机负荷小于最大额定发动机负荷的30%时,发动机负荷可小于第一阈值。在一个示例中,如果发动机负荷小于第一阈值,则其可以反映节气门位置打开较小/关闭更多(例如,节气门打开20%)。这样,当节气门打开较小时,与当节气门完全打开或大部分打开(例如,节气门打开70%)相比,向发动机提供的气流较少,从而反映当前发动机负荷小于第一阈值。如果发动机负荷小于第一阈值,则方法800前进到816,其中第一杆和第二杆保持在默认长度,使得环形滚流引导件在围绕环形滚流引导件的圆周的环形槽道内部。环形滚流引导件的任何区段都不突出到环形槽道外部。
在818处,方法800包括通过在向下方向上朝向燃烧室致动耦接到进气门盘的推杆来打开进气门。进气门移动超过进气门座并超过汽缸盖中的环形槽道,并且移入燃烧室中。进气门盘周围的对称间隙打开,以使进气能够从进气道对称地流到燃烧室,而不产生额外的滚流和涡流,如图4A-4B所示。在820处,燃烧室内部的进气与燃烧室内部的燃料混合。点燃燃烧室中的空气燃料混合物,以提供期望的动力来满足发动机负荷需求。方法800然后返回。
如果例如在节气门打开更多时的高发动机转速下,在814处发动机负荷不小于第一阈值负荷,则方法800前进到822。在822处,该方法确定发动机负荷是否小于第二阈值,其中第二阈值高于第一阈值。在节气门大开(例如,节气门打开85%)的非常高的发动机转速下,发动机负荷可不小于第二阈值。如果发动机负荷不小于第一阈值,则方法800前进到824,其中改变一个连接杆的长度,以将环形滚流引导件的一区段推出到环形槽道外部。该方法前进到826,其中当进气门盘向下朝向燃烧室移动以打开进气门时,改变进气门盘的角度,从而使进气在顺时针方向上流入燃烧室中。
在一个示例中,如在827处所指示的,进气门可处于图5A-5B的第一角度位置,其中第一杆的长度可以延伸以通过如上所述使环形滚流引导件突出来改变进气门盘的角度。在第一成角度打开位置中,进气将在顺时针方向上以不对称方式流入燃烧室中,以减少燃料喷雾碰壁并增强空气燃料混合。
在一个示例中,如在828处所指示的,进气门可处于图7B的第四角度位置。在第四角度位置中,第二杆的长度可以改变为最小长度,如图7B所示,以形成以供顺时针进气流进入燃烧室的不对称开口。方法800前进到830,其中具有滚流和涡流的进气与喷射在燃烧室中的燃料混合。方法800然后返回。
重新参考822,如果发动机负荷小于第二阈值(即,发动机负荷不太高或不太低,并且在第一阈值和第二阈值之间),则方法800前进到832。在832处,在给定时间可以同时操纵两个杆的长度以获得期望的气门底表面角度,这产生期望的滚流比。第一杆和/或第二杆的延伸或缩回可导致将环形滚流引导件的区段推出到环形槽道外。在834处,进气门盘的角度可以改变,以使具有滚流和涡流的进气流入燃烧室中。在836处,方法800将具有高滚流和涡流的进气与喷射在燃烧室中的燃料混合。方法800然后返回。
以这种方式,通过改变进气门盘的角度,可以在流入燃烧室的进气中产生滚流和涡流。通过延伸或缩回耦接到环形滚流引导件的一个或多个杆的长度以使环形滚流引导件从环形槽道突出,可以改变进气门盘的角度。改变进气门盘的角度产生不对称开口,以便在流入燃烧室中的进气中产生滚流和涡流。
通过经耦接到环形滚流引导件的一个或多个杆的延伸或缩回来改变进气门盘的角度而产生不对称开口的技术效果包括:在不需要将额外的涡流叶片和/或阀耦接到进气道和/或进气门的情况下,在进气中产生滚流和涡流。通过改变进气门盘的角度在进气中产生的滚流和涡流增强了燃烧室中的空气燃料混合,而不增加进气道和/或进气门的结构复杂性。空气燃料混合的增加确保了较少燃料沿燃烧室的壁沉积,包括在发动机冷起动期间,并且更多的燃料可用于点火,从而提高燃料经济性,改善排放以及基于发动机工况产生期望的动力输出。
一种进气门装配件,其包括滚流引导件,该滚流引导件可移动地容纳在气门座正下方的汽缸盖的槽道内,该气门座被配置为与耦接到燃烧室的进气门交接;以及致动器,该致动器被配置为移动滚流引导件以与进气门的进气门盘建立接触,从而改变进气门盘的角度。该系统的第一示例包括其中进气门盘在可移动接头处耦接到推杆。该系统的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括其中滚流引导件是容纳在环形槽道中的环形滚流引导件,并且还包括将环形滚流引导件耦接到致动器的连接杆,其中在连接杆的默认长度处,环形滚流引导件完全容纳在环形槽道内。该系统的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个,并且还包括其中在连接杆的默认长度处,将进气道流体连接到燃烧室的开口将对称的进气流引导到燃烧室。该系统的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个,并且还包括其中在连接杆的延伸长度处,环形滚流引导件的第一区段至少部分地朝向进气门盘突出到环形槽道外。该系统的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个,并且还包括其中在连接杆的延伸长度处,当进气门被致动到打开位置时,环形滚流引导件的第一区段与进气门盘接触,从而改变进气门盘的角度以在流体连接到燃烧室的进气门盘周围形成第一不对称开口。该系统的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个,并且还包括其中在连接杆的缩回长度处,环形滚流引导件的第一区段远离进气门盘进一步移回到环形槽道中,并且环形滚流引导件的第二区段至少部分地朝向进气门盘突出到环形槽道外部。该系统的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个,并且还包括其中在连接杆的缩回长度处,当进气门被致动到打开位置时,环形滚流引导件的第二区段与进气门盘接触,从而改变进气门盘的角度以在流体连接到燃烧室的进气门盘周围形成第二不对称开口。
另一个示例系统,其包括进气门,该进气门包括耦接到推杆的进气门盘,所述进气门被配置为将进气道流体连接到发动机汽缸的燃烧室;可移动接头,其将进气门盘耦接到推杆;环形滚流引导件,其可移动地容纳在汽缸盖的气门座正下方的环形槽道中;以及至少一个连接杆,其耦接到环形滚流引导件,该环形滚流引导件被配置为接触进气门盘以改变进气门盘相对于进气道的开口的角度。该系统的第一示例还包括控制器,该控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,用于将至少一个连接杆缩回到第一长度,以将环形滚流引导件的第一区段连接到进气门盘的底表面,从而响应于发动机冷起动产生进入燃烧室的逆时针的进气流。该系统的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括,其中控制器包括另外的指令,用于将至少一个连接杆延伸到第二长度,以将与环形滚流引导件的第一区段相对的第二区段连接到进气门盘的底表面,从而响应于发动机负荷高于阈值而产生进入燃烧室的顺时针进气流。该系统的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个,并且还包括,其中控制器包括另外的指令,以将至少一个连接杆保持处于第三长度,从而响应于发动机负荷低于阈值而保持环形滚流引导件容纳在环形槽道内。该系统的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个,并且还包括其中第三长度小于第二长度并且大于第一长度。
一种示例方法,其包括基于发动机操作参数来调整进气门的进气门盘相对于进气门的推杆的角度,以调整用于使进气流入燃烧室中的开口。其中调整进气门盘的角度的方法的第一示例包括响应于发动机负荷高于阈值而使耦接到环形滚流引导件的连接杆延伸,以将环形滚流引导件的第一区段至少部分地朝向进气门盘移动到环形槽道外部。该方法的第二示例可选地包括第一示例,并且还包括,调整进气门盘的角度还包括打开进气门以将进气门盘移动成与环形滚流引导件的第一区段接触,从而改变进气门盘的角度,由此将开口调整到第一不对称开口,以供顺时针进气流进入燃烧室。该方法的第三示例可选地包括第一示例至第二示例,并且还包括,调整进气门盘的角度包括响应于发动机处于冷起动而缩回连接杆,以将环形滚流引导件的第一区段远离进气门盘进一步移动到环形槽道中,并且将环形滚流引导件的第二区段至少部分地朝向进气门盘移动到环形槽道外部。
该方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例,并且还包括通过在打开进气门时,将环形滚流引导件的第二区段连接到进气门盘以改变进气门盘的角度来将开口调整到第二不对称开口,以供逆时针进气流进入燃烧室。该方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例,并且还包括响应于发动机负荷小于阈值而保持连接杆的长度,以保持环形滚流引导件容纳在环形槽道内。该方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例,并且还包括通过在打开进气门时,将环形滚流引导件保持在环形槽内而进气门盘的角度没有变化来将开口调整到对称开口。
需注意,本文中所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以被包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统执行。本文中所描述的具体例程可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种,诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。这样,所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行,并行地执行,或在某些情况下被省略。同样地,处理顺序并非是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必需的,而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的具体策略,所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被反复地执行。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的非暂时性存储器内的代码,其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器组合的各种发动机硬件组件的系统内的指令而被执行。
应当理解,本文中所公开的配置和例程本质上是示例性的,并且这些具体实施例并不被认为具有限制意义,因为多种变化是可能的。例如,以上技术可以被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求具体指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个此类元件的结合,既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。此类权利要求,无论范围比原始权利要求更宽、更窄、相同或不同,均被视为包括在本公开的主题之内。
Claims (20)
1.一种进气门装配件,其包括:
滚流引导件,其可移动地容纳在气门座正下方的汽缸盖的槽道中,所述气门座被配置为与耦接到燃烧室的进气门交接;以及
致动器,其被配置为移动所述滚流引导件以与所述进气门的进气门盘建立接触,从而改变所述进气门盘的角度。
2.根据权利要求1所述的进气门装配件,其中所述进气门盘在可移动接头处耦接到推杆。
3.根据权利要求1所述的进气门装配件,其中所述滚流引导件是容纳在环形槽道中的环形滚流引导件,并且还包括将所述环形滚流引导件耦接到所述致动器的连接杆,其中在所述连接杆的默认长度处,所述环形滚流引导件完全容纳在所述环形槽道内。
4.根据权利要求3所述的进气门装配件,其中在所述连接杆的所述默认长度处,将进气道流体连接到所述燃烧室的开口将围绕所述进气门对称的进气流引导到所述燃烧室。
5.根据权利要求3所述的进气门装配件,其中在所述连接杆的延伸长度处,所述环形滚流引导件的第一区段朝向所述进气门盘至少部分地突出到所述环形槽道外部。
6.根据权利要求5所述的进气门装配件,其中在所述连接杆的所述延伸长度处,当所述进气门被致动到打开位置时,所述环形滚流引导件的所述第一区段与所述进气门盘接触,使得所述燃烧室的进气口和所述进气门共同构成将所述进气口流体连接到所述燃烧室的开口,所述开口将所述进气门盘周围的不对称的进气流引导到所述燃烧室。
7.根据权利要求5所述的进气门装配件,其中在所述连接杆的缩回长度处,所述环形滚流引导件的所述第一区段远离所述进气门盘进一步移回到所述环形槽道中,并且所述环形滚流引导件的第二区段朝向所述进气门盘至少部分地突出到所述环形槽道外部。
8.根据权利要求7所述的进气门装配件,其中在所述连接杆的所述缩回长度处,当所述进气门被致动到打开位置时,所述环形滚流引导件的所述第二区段与所述进气门盘接触,从而改变所述进气门盘的所述角度,使得不对称的进气流围绕所述进气门盘流动到所述燃烧室。
9.一种用于发动机的方法,其包括:
通过使耦接到环形滚流引导件的连接杆延伸,以将所述环形滚流引导件的第一区段朝向进气门的进气门盘至少部分地移动到容纳所述环形滚流引导件的环形槽道外部,从而基于发动机操作参数调整所述进气门盘相对于所述进气门的推杆的角度,以调整进入燃烧室的进气的流动。
10.根据权利要求9所述的方法,其中响应于发动机负荷高于阈值而调整所述进气门盘的所述角度。
11.根据权利要求10所述的方法,其中调整所述进气门盘的所述角度还包括打开所述进气门以将所述进气门盘移动成与所述环形滚流引导件的所述第一区段接触从而改变所述进气门盘的所述角度,由此将进气流调整为不对称的并且处于围绕所述进气门的第一方向中。
12.根据权利要求10所述的方法,其中调整所述进气门盘的所述角度包括响应于发动机处于冷起动而缩回所述连接杆,以将所述环形滚流引导件的所述第一区段远离所述进气门盘进一步移动到所述环形槽道中,并且将所述环形滚流引导件的第二区段朝向所述进气门盘至少部分地移动到所述环形槽道外部。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括通过在打开所述进气门时,使所述进气门盘与所述环形滚流引导件的所述第二区段接触而调整所述进气门盘的所述角度,由此将进气流调整为不对称的并且处于围绕所述进气门的第二方向中。
14.根据权利要求10所述的方法,还包括响应于所述发动机负荷小于所述阈值而保持所述连接杆的长度,以保持所述环形滚流引导件容纳在所述环形槽道内。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括通过在打开所述进气门时,将所述环形滚流引导件保持在所述环形槽道内而所述进气门盘的所述角度没有变化,从而使进气以对称的方式围绕所述进气门流动。
16.一种用于发动机的系统,其包括:
进气门,其包括耦接到推杆的进气门盘,所述进气门被配置为将进气道流体连接到发动机汽缸的燃烧室;
可移动接头,其将所述进气门盘耦接到所述推杆;
环形滚流引导件,其可移动地容纳在汽缸盖的气门座正下方的环形槽道中;以及
至少一个连接杆,其耦接到所述环形滚流引导件,所述环形滚流引导件被配置为接触所述进气门盘以改变所述进气门盘相对于所述进气道的开口的角度。
17.根据权利要求16所述的系统,还包括控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述指令用于将所述至少一个连接杆缩回到第一长度,以将所述环形滚流引导件的第一区段连接到所述进气门盘的底表面,从而响应于发动机冷起动产生进入所述燃烧室的在第一方向中流动的进气流。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述控制器包括另外的指令,该指令用于将所述至少一个连接杆延伸到第二长度,以将与所述环形滚流引导件的所述第一区段相对的第二区段连接到所述进气门盘的所述底表面,从而响应于发动机负荷高于阈值而产生进入所述燃烧室的在第二方向中流动的进气流。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器包括另外的指令,该指令用于将所述至少一个连接杆保持处于第三长度,以响应于所述发动机负荷低于所述阈值而保持所述环形滚流引导件容纳在所述环形槽道内。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述第三长度小于所述第二长度并且大于所述第一长度。
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