CN113236416A - 一种降低转子发动机燃油消耗的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低转子发动机燃油消耗的系统及方法，旨在改善转子发动机的燃料效率。为此，本发明实施例一方面提供的降低转子发动机燃油消耗的系统,该转子发动机具有一个进气总管和一个排气总管，所述排气管和位于节气门下游的所述进气管通过排气接管相连通，所述排气接管上设有废气再循环(EGR)阀，所述排气管上位于所述排气接管的下游设有背压阀。

Description

一种降低转子发动机燃油消耗的系统及方法

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，尤其涉及一种降低转子发动机燃油消耗的系统及方法。

背景技术

转子发动机是一种以三角转子的旋转运动代替活塞往复运动的内燃机。转子发动机工作过程与四冲程往复式活塞内燃机类似，同样有进气、压缩、做功和排气四个行程。但相比往复活塞式内燃机，转子发动机具有结构简单、体积小、零部件少、转速和功重比高等优点。然而，由于转子发动机通常采用点燃式着火方式，其狭长的燃烧室结构不利于燃料完全燃烧；并且气流运动方向单一而火焰传播路径长，使得燃烧持续期长，导致热功转换效率低，燃油消耗率相比四冲程往复活塞式内燃机更高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种降低转子发动机燃油消耗的系统及方法，旨在改善转子发动机的燃料效率。

为此，本发明实施例一方面提供的降低转子发动机燃油消耗的系统,该转子发动机具有一个进气总管和一个排气总管，所述排气总管和位于节气门下游的所述进气总管通过排气接管相连通，所述排气接管上设有EGR阀，所述排气总管上位于所述排气接管的下游设有背压阀。

具体的，所述EGR阀和背压阀采用电子控制或机械控制或真空控制的阀门结构。

具体的，所述进气管上位于所述排气接管与所述节气门之间设有喷油器，另外，喷油器还可以安装在转子发动机的气缸体上，直接把燃油喷入燃烧室中。

具体的，所述EGR阀、背压阀、节气门和喷油器均通过同一电子控制单元控制。

具体的，所述转子发动机采用的燃料为汽油、航空煤油或柴油。

具体的，所述转子发动机上设有火花塞。

本发明实施例一方面提供的降低转子发动机燃油消耗的方法,一方面通过在转子发动机的排气总管上增加一个背压阀，并通过该背压阀控制流出排气总管中的高温废气的流量，迫使一部分高温废气留在燃烧室中，为转子发动机下一循环的燃料气化和快速燃烧提供一定的能量；另一方面，通过在转子发动机的排气总管上增加一根排气接管与节气门下游的进气总管相通，并且在排气接管上安装EGR阀，通过调节EGR阀的开度，控制重新流入进气总管的高温废气流量，为转子发动机的燃烧室内燃料气化和快速燃烧提供一定的能量，起到加速缸内混合气燃烧的目的。

具体的，在冷起动过程，背压阀完全关闭或者EGR阀完全打开，高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管经由EGR阀进入进气总管和燃烧室，使得缸内形成高浓度比例的内部热废气氛围，进而加速燃油雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，可燃混合气在火花塞点火的触发和高温废气的加热下几乎同时着火燃烧，使得火焰快速传遍整个狭长燃烧室，从而起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用；

在低负荷和中等负荷工况，背压阀或EGR阀部分关闭或者部分开启，一部分高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管经由EGR阀进入进气总管和燃烧室，使得缸内形成一定浓度比例的高温废气，这些高温废气将加速燃油雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，可燃混合气在火花塞(10)点火的触发和高温废气的加热下几乎同时着火燃烧，使得火焰快速传遍整个狭长燃烧室，起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用；

在大负荷和全负荷工况，为了降低排气背压，背压阀完全打开或者EGR阀完全关闭，很小一部分高温废气留在燃烧室内，燃料混合气仍然以传统的火花点火和火焰传播模式燃烧,以满足动力性和功重比要求。

与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：

(1)转子发动机排气管上增设的背压阀能够对排气管有效流通面积进行调节，进而可以控制流出排气管中的高温废气的流量，迫使一部分高温废气留在燃烧室中，为转子发动机下一循环的燃料气化和快速燃烧提供一定的能量。

(2)连接在转子发动机的排气总管与节气门下游的进气总管之间的排气接管上安装EGR阀，通过调节EGR阀的开度，可以控制重新流入进气总管的高温废气流量，同样能为转子发动机燃烧室内燃料气化和快速燃烧提供一定的能量，进而可以使转子发动机在某些运行工况下，如中低转速和中低负荷工况，实现大部分可燃混合气同时着火的火花辅助压燃燃烧过程，起到加速缸内混合气燃烧的目的；同时，在进气管中引入高温废气，也有助于改善航空煤油或柴油等重油燃料的气化过程，加速可燃混合气的形成和燃烧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例降低转子发动机燃油消耗的系统的结构示意图；

其中：1、转子发动机；2、进气总管；3、排气总管；4、节气门；5、排气接管；6、EGR阀；7、背压阀；8、喷油器；9、电子控制单元；10、火花塞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1，一种降低转子发动机燃油消耗的系统,该转子发动机1具有一个进气总管2和一个排气总管3，排气总管3和位于节气门4下游的进气总管2通过排气接管5相连通，排气接管5上设有EGR阀6(废气再循环阀)，排气总管3上位于排气接管5的下游设有背压阀7。

本实施例中，在转子发动机1上，对原有结构部件不做改动，在排气总管3上新增加一个背压阀7，并新增加一路排气接管5与节气门4下游的进气总管2相通，排气接管5上安装有EGR阀6，在排气过程中部分高温废气可受到背压阀7关闭或部分关闭的影响继续留在燃烧室内，此外，部分高温废气在排气接管5上的EGR阀6打开时可以重新流入进气总管2中，从而达到改善转子发动机1燃烧，降低其燃油消耗率的目的。

参见图1，在一些实施例中，进气总管2上位于排气接管5与节气门4之间设有喷油器8，EGR阀6、背压阀7、节气门4和喷油器8均通过同一电子控制单元9(ECU)控制；当然，EGR阀6和背压阀7的控制方式也可以为机械控制或真空控制。此外，在转子发动机1上设有火花塞10，转子发动机1采用的燃料可以为汽油、航空煤油或柴油。当然，喷油器8也可以直接设置在转子发动机1的气缸体上，直接把燃油喷入燃烧室中。

参见图1，本申请实施例还提供一种降低转子发动机燃油消耗的方法,一方面通过在转子发动机1的排气总管3上增加一个背压阀7，并调节该背压阀7关闭排气总管3有效流通面积的程度，控制流出排气总管3中的高温废气的流量，迫使一部分高温废气留在燃烧室中，为转子发动机1下一循环的燃料气化和快速燃烧提供一定的能量；另一方面，通过在转子发动机1的排气总管3上增加一根排气接管5与节气门4下游的进气总管2相通，并且在排气接管5上安装EGR阀6，通过调节EGR阀6的开度，控制重新流入进气总管2的高温废气流量，为转子发动机1的燃烧室内燃料气化和快速燃烧提供一定的能量，起到加速缸内混合气燃烧的目的。

以下将以航空煤油作为燃料的转子发动机1为例对上述方法的具体过程作详细阐述：

在冷起动过程，背压阀7在电子控制单元9的控制下完全关闭或者EGR阀6在ECU的控制下完全打开，大部分高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管5经由EGR阀6进入进气总管2和燃烧室，缸内形成高浓度比例的内部热废气氛围，这些高温废气会加热在进气过程通过喷油器8喷入进气总管2和燃烧室的航空煤油燃料油滴，加速其雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，在后续的做功过程燃烧室内的大部分可燃混合气在火花塞10点火的触发和高温废气的加热下几乎同时着火燃烧，火焰快速传遍整个狭长燃烧室，从而起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用。

在低负荷和中等负荷工况，背压阀7或EGR阀6在电子控制单元9(ECU)的控制下部分关闭或者部分开启，一部分高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管5经由EGR阀6进入进气总管2和燃烧室，缸内形成一定比例的高温废气，这些废气也会加热在进气过程通过喷油器8喷入进气总管2和燃烧室的航空煤油燃料油滴，加速其雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，在做功过程燃烧室内的大部分可燃混合气在火花塞10点火的触发和高温废气的加热下同时着火燃烧，火焰快速传遍整个狭长燃烧室，也起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用。

在大负荷和全负荷工况，为了降低排气背压，背压阀7完全打开或者EGR阀6完全关闭，很小一部分高温废气留在燃烧室内，燃料混合气仍然以传统的火花点火和火焰传播模式燃烧,以满足动力性和功重比要求。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种降低转子发动机燃油消耗的系统,该转子发动机(1)具有一个进气总管(2)和一个排气总管(3)，其特征在于：所述排气总管(3)和位于节气门(4)下游的进气总管(2)通过排气接管(5)相连通，所述排气接管(5)上设有EGR阀(6)，所述排气总管(3)上位于所述排气接管(5)的下游设有背压阀(7)。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于：所述EGR阀(6)和背压阀(7)采用电子控制、机械控制或真空控制的阀结构。

3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于：所述进气总管(2)上位于所述排气接管(5)与所述节气门(4)之间设有喷油器(8)；或者是，

所述转子发动机(1)的气缸体上设有喷油器(8)。

4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于：所述EGR阀(6)、背压阀(7)、节气门(4)和喷油器(8)均通过同一电子控制单元(9)控制。

5.根据权利要求1-3任一项所述的系统,其特征在于：所述转子发动机(1)采用的燃料为汽油、航空煤油或柴油。

6.根据权利要求1-3任一项所述的系统,其特征在于：所述转子发动机(1)上设有火花塞(10)。

7.一种降低转子发动机燃油消耗的方法,其特征在于：通过在转子发动机(1)的排气总管(3)上增加一个背压阀(7)，并通过该背压阀(7)控制流出排气总管(3)中的高温废气的流量，迫使一部分高温废气留在燃烧室中，为转子发动机(1)下一循环的燃料气化和快速燃烧提供一定的能量；

此外，通过在转子发动机(1)的排气总管(3)上增加一根排气接管(5)与节气门(4)下游的进气总管(2)相通，并在排气接管(5)上安装EGR阀(6)，通过调节EGR阀(6)的开度，控制重新流入进气总管(2)的高温废气流量，为转子发动机(1)的燃烧室内燃料气化和快速燃烧提供一定的能量，起到加速缸内混合气燃烧的目的。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在冷起动过程，背压阀(7)完全关闭或者EGR阀(6)完全打开，高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管(5)经由EGR阀(6)进入进气总管(2)和燃烧室，使得缸内形成高浓度比例的内部热废气氛围，进而加速燃油雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，可燃混合气在火花塞(10)点火的触发和高温废气的加热下几乎同时着火燃烧，使得火焰快速传遍整个狭长燃烧室，从而起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用；

在低负荷和中等负荷工况，背压阀(7)或EGR阀(6)部分关闭或者部分开启，一部分高温废气被滞留在燃烧室内或者通过排气接管(5)经由EGR阀(6)进入进气总管(2)和燃烧室，使得缸内形成一定浓度比例的高温废气，高温废气将加速燃油雾化并在进气和压缩过程与空气形成较均匀的可燃混合气，可燃混合气在火花塞(10)点火的触发和高温废气的加热下几乎同时着火燃烧，使得火焰快速传遍整个狭长燃烧室，起到缩短燃烧持续期，改善热功转换效率的作用；

在大负荷和全负荷工况，为了降低排气背压，背压阀(7)完全打开或者EGR阀(6)完全关闭，很小一部分高温废气留在燃烧室内，燃料混合气仍然以传统的火花点火和火焰传播模式燃烧,以满足动力性和功重比要求。

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