CN206860281U - 稀燃式内燃发动机及其转接器 - Google Patents

Abstract

一种稀燃式内燃发动机及其转接器。描述了用于安装稀燃式内燃(IC)发动机(102)的气缸盖(116)的转接器(114)。在实施例中，转接器(114)包括用于将转接器安装到发动机体(104)上的、具有中空圆筒形状的主体部(118)，所述主体部(118)适于安装所述气缸盖(116)。此外，转接器(114)包括与主体部(118)耦合的气缸盖分隔件(120)。当气缸盖(116)安装到主体部(118)上时，气缸盖分隔件(120)将由气缸盖(116)的中央空腔形成的进气通道(122)分岔。

Description

稀燃式内燃发动机及其转接器

技术领域

本主题一般涉及内燃发动机，尤其涉及稀燃式内燃发动机。

背景技术

影响内燃(IC)发动机的性能的因素之一是空燃比(AFR)。基于各种运转参数(包括发动机上的不同的负载条件以及发动机零件的公差)，发动机可以在浓AFR或稀AFR下运行。例如，发动机在冷启动和高负载运转期间在浓AFR下运行。通常，已经观察到，当在稀AFR下运转时，发动机运转实质上是高效的且释放低排放。通常在稀AFR上运转的发动机被称为稀燃式发动机。通常地，在利用用于进气(charge)进给的燃料喷射系统运转的发动机中能够实现AFR的精确控制。

此外，为利于稀燃式发动机的运转，一般地，在进气进入稀燃式发动机时产生湍流。例如，在被导入发动机的进气中产生漩涡运动或翻滚运动或两者。为了在进气中产生湍流运动，可以修改进气歧管的结构特征。例如，可以完成进气端口的分岔而形成两个端口并且来自每个端口的进气的导入可以被控制而实现进入进气(incoming charge)的湍流运动。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于安装稀燃式内燃(IC)发动机的气缸盖的转接器。该转接器包括主体部，其具有中空圆筒形状，用于将转接器安装到发动机体上。主体部适于安装气缸盖。气缸盖分隔件与所述主体部耦合。当气缸盖安装到所述主体部上时，所述气缸盖分隔件将气缸盖的中央空腔形成的进气通道分岔。

在一个实施方式中，转接器由非金属材料形成，并且气缸盖分隔件由金属片材形成。

气缸盖分隔件具有小于约3.5毫米(mm)的截面厚度。气缸盖分隔件具有约1.5mm的截面厚度。

进一步地，稀燃式内燃IC发动机包括发动机体，其具有形成在其中的进气端口。进气端口包括将进气端口形成的进气通道分岔的端口分隔件。转接器在进气端口处安装到发动机体上。转接器包括主体部和与主体部耦合的气缸盖分隔件。气缸盖安装到转接器上，并且气缸盖分隔件布置在由气缸盖的中央空腔形成的进气通道内，以在气缸盖的安装位置上将气缸盖的中央空腔分岔。

端口分隔件具有小于约3.5mm的截面厚度。气缸盖分隔件具有约 1.5mm的厚度。稀燃式IC发动机在气缸盖处与化油器耦合，化油器包括与气缸盖中的进气通道流体耦合的进气通道。化油器的进气通道设有将化油器的进气通道分岔的化油器分隔件。

进一步地，IC发动机包括排气再循环EGR管道，其用于将化油器的进气通道与所述稀燃式发动机的排气端口耦合，用于实现稀燃式IC发动机中的排气再循环。EGR管道包括可控以调节进入进气通道的排气再循环的EGR电磁阀。

稀燃式IC发动机还包括二次进气阀，其在排气歧管中以调节在稀燃式IC发动机的排气循环期间二次空气进入所述排气歧管的进给。IC发动机包括化油器，该化油器包括与稀燃式IC发动机的气缸盖中的进气通道流体耦合的进气通道。化油器的进气通道设有将化油器的进气通道分岔的化油器分隔件。

化油器分隔件具有小于约3.5mm的截面厚度。而且，化油器包括滑动节流阀，该滑动节流阀的边缘倾斜于化油器分隔件。

稀燃式IC发动机包括ECU，ECU包括：

测量模块，其确定一个或多个参数，例如稀燃式IC发动机的速度和/ 或与稀燃式IC发动机(102)耦合的化油器的节流阀开度。进一步地，包括分析模块，其基于前述速度和节流阀开度来确定脉宽调制(PWM)信号等。空燃比(AFR)控制模块基于PWM信号来操作化油器的引导流路的机电致动器，用于调节供给稀燃式IC发动机的进气的空燃比。

AFR控制模块操作机电致动器以调节待与进气混合的排出空气的量，用于调节空燃比。在一个实施例中，机电致动器是电磁阀。

在一个实施例中，稀燃式IC发动机包括ECU(300)，该ECU包括反馈模块，其与排气传感器耦合以确定至少一个排气特性。排气再循环 (EGR)控制模块基于所确定的至少一个排气特性来调节进入化油器的排气再循环。

EGR控制模块基于至少一个排气特性来操作EGR管道中的EGR电磁阀，以调节所述排气再循环。二次进气控制模块基于至少一个排气特性来调节从二次进气阀进入稀燃式IC发动机的排气歧管的空气的进给。

附图说明

参考附图来说明详述。在图中，附图标记的最左侧数字标识附图标记首次出现的图。在全部图中使用相同的标记来指代相似的特征和部件。

图1a示出了依照本主题的实施例的稀燃式内燃(IC)发动机的进气歧管。

图1b和图1c示出了依照本主题的实施例的稀燃式IC发动机的气缸盖。

图2a和图2b示出了依照本主题的实施例的稀燃式发动机的排气再循环装置。

图3示出了依照本主题的实施例的发动机控制单元(ECU)对稀燃式发动机所执行的控制的示意图。

图4示出了依照本主题的实施例的ECU的示意图。

图5a和5b示出了依照本主题的实施例的ECU所执行的AFR控制和点火控制的映射。

具体实施方式

若干研究努力已经涉及到开发具有低排放的高效稀燃式发动机。一种利于稀燃式发动机运转的普通方法是包括辅助在进入稀燃式发动机的进气中产生湍流，即在进气中产生漩涡和翻滚。在一种情况下，为在进气中产生湍流运动，稀燃式发动机的进气端口设有分隔件而形成两个进气端口，并且来自每个端口的进气的导入被控制而实现进入进气的湍流运动。这些特征通常限于用于四轮汽车的多气缸式发动机，因为大尺寸的发动机允许这种设计变化。然而，在进气端口中设置分隔件会减少进气端口的通道的截面的有效面积，导致稀燃式发动机的低扭矩和燃料经济性的损失。另外，在多数情况下，在进气端口处提供分隔件并不足够，并且分隔件不得不也设置在进气通道的其它区域中。例如，分隔件不得不设置在形成于发动机的气缸盖中的通道中。

因此，常规地，在设计具有分隔件的进气通道以及还补偿由于分隔件而造成的截面积的减小方面做出了努力。在一些常规的发动机中，为了补偿分隔件的包含，被分隔的零件的总面积增加。然而，设计上的这种修改会导致零件尺寸较大并且会导致零件的重量增加。例如，会增加进气端口的通道的截面积来补偿由于分隔件导致的面积的损失。然而，该设计修改在整个进气通道中不可行。例如，在气缸盖的设计不得不改变的情况下，气缸盖的尺寸和重量会增加。这进而会导致难以将气缸盖安装到发动机上以及将气缸盖或发动机封装在发动机舱中。

在一些其它情况下，分隔件的厚度能够减小从而减小进气通道的截面积的损失。然而，常规地，分隔件连同零件一起一体地形成，即通过压铸，并且分隔件的最小厚度受各种参数限制。例如，分隔件的最小厚度受必须考虑的公差和核角度以及所使用的铸造的制造工艺限制。此外，在压铸的同时，核不得不分割成两个核，用于在零件的中空通道中形成分隔件。因此，通常地，在常规的进气通道中(即在气缸盖的通道中)的分隔件的厚度不低于3至5毫米(mm)。另外，分隔件的表面在零件的空腔之内，并且因此，不能被加工。结果，分隔件的表面粗糙且会不利地影响进入进气的流动，因而影响发动机的性能。

另外，另一实现稀燃式发动机的实质上高效的运转的方法是在稀薄区域中导入发动机的进气的空燃比(AFR)的调节。一般地，为了控制常规的稀燃式发动机中的AFR，自动或电子控制通过例如电子燃料喷射(EFI) 系统来执行。然而，该EFI系统通常成本高且部署EFI系统的车辆的总成本会非常高。另一方面，使用为发动机供给燃料的化油器的车辆不执行除了由于化油器的一般运转引起的AFR的变化之外的AFR控制。因此，稳定的稀燃式运转对于用化油器供给燃料的发动机来说通常是不可持续的并且会不利地影响发动机的冷启动和冷加速。

如之前所提到的，稀燃式发动机由于它们的低排放以及极高的燃料效率而被大量使用。虽然来自稀燃式发动机的排放一般较低，努力仍持续地指向进一步减少来自稀燃式发动机的排放。在示例中，开发了用于减少发动机的NOx排放的技术。一种这样的技术包括排气再循环(EGR)，其中来自发动机的排气被馈回到发动机，用于将NOx减少成危害较小的产物。然而，在大多数稀燃式发动机中，伴随着EGR一起难以实现稳定运转，因为作为EGR的部分进入发动机的排气进一步稀释进气。这也会导致发动机中逐周期指示平均有效压力(IMEP)的变化，从而导致被认为是发动机运转期间的急牵的逐周期扭矩的变化。发动机的这种运转会导致车辆的差的乘坐质量。虽然利用EFI系统工作的稀燃式发动机的调节基本上精确且能够与EGR一起使用，但是化油器供给燃料的稀燃式发动机不能连同 EGR一起运转。另外，如之前所提到的，化油器供给燃料的稀燃式发动机运转不稳定，并且用EGR补足这种发动机的运转使得性能的稳定性进一步下降。

本主题描述了依照本主题的实施例的一种稀燃式内燃(IC)发动机、用于安装稀燃式IC发动机的气缸盖的转接器，以及用于控制稀燃式IC发动机的方法。稀燃式IC发动机，下文称为发动机，由化油器供给燃料且能够实现稳定稀燃式运转。

根据所述实施例，发动机包括具有形成于其中的进气端口的发动机体。进气端口与发动机的燃烧室连接用于进气进给。根据实施例，进气端口设有将进气端口中的空气通道分岔的端口分隔件。在示例中，端口分隔件具有小于约3.5毫米(mm)的截面厚度。截面厚度可以理解为在端口分隔件的截面视图中能够测得的两个维度中的较小者。利用端口分隔件的这种厚度，端口分隔件对进气端口中的空气通道的有效截面积的影响以及因此对进入的进气的影响相当低。

此外，根据一个方面，用于安装气缸盖的转接器在进气端口处安装到发动机体上。在实施例中，转接器具有主体部和与该主体部耦合的气缸盖分隔件，主体部具有中空圆筒形状，用于将转接器安装到发动机体上。当气缸盖安装到转接器时，气缸盖分隔件布置在形成于气缸盖内的进气通道内，以将气缸盖中的进气通道分岔。在示例中，气缸盖分隔件由金属片材形成且通过焊接或钎焊而与主体部耦合。此外，转接器可由非金属材料形成以具有成本效益。

因为气缸盖分隔件形成为独立于气缸盖的部件，所以能够精确地控制气缸盖分隔件的尺寸。在示例中，气缸盖分隔件可以具有约1.5mm的截面厚度。该截面厚度可以理解为在气缸盖分隔件的截面视图中所能测得的两个维度中的较小者。利用该小的厚度，气缸盖分隔件对气缸盖中的空气通道的有效截面积的影响非常低。由于对空气通道的最小影响，气缸盖的尺寸可以不必改变。此外，因为气缸盖分隔件不与气缸盖一体地形成，所以分隔件可被加工从而提供基本上平滑的表面。结果，进入的进气可以实质上高的速度在平滑的表面上不受阻碍地流入发动机。

该低厚度的气缸盖分隔件和端口分隔件的提供允许在进入的进气中产生湍流，从而提供极高的翻滚和漩涡特性。结果，能够实现发动机的良好的稀燃特性，并且能够实施发动机的稳定的稀燃式运转。另外，在稀燃式运转中，发动机能够在提供非常高的燃料经济性的低负载条件下提供一致的输出扭矩和低的方差系数(COV)。

另外，根据实施例，发动机可以包括与气缸盖耦合的化油器。在所述实施例中，化油器可以包括与气缸盖中的气道流体耦合的进气通道。根据一个方面，化油器分隔件可以设在进气通道中以将化油器的进气通道分岔。在示例中，化油器分隔件具有小于约3.5mm的截面厚度。此外，端口分隔件、气缸盖分隔件和化油器分隔件可以彼此抵接且在发动机的进气歧管中形成连续的分隔件。结果，进入的进气会以高翻滚和漩涡经受高速，提供发动机的大体上高的燃烧率和良好的稀燃性能。

此外，在实现方式中，化油器具有滑动节流阀，并且滑动节流阀的边缘倾斜于化油器分隔件。在常规的化油器中，滑动节流阀的边缘通常平行于化油器分隔件。结果，当滑动节流阀打开或关闭时，节流阀沿着化油器分隔件的截面厚度的移动不会产生空气通道的未覆盖区域的变化。换言之，即使利用滑动节流阀的移动，进气进给量也无变化。结果，在常规的化油器中滑动节流阀的操作在某持续期间内是冗余的。根据本主题，由于化油器分隔件倾斜于滑动节流阀的边缘，所以在滑动节流阀移动时，未覆盖的有效区域变化。换言之，利用节流阀的移动，进气通道的覆盖或未覆盖总是发生。

如上所提及，由于如上所说明的特征，如本文所述的发动机可以连同化油器一起运转且能够提供稳定的稀燃式运转。另外，发动机能够运转从而有效地运转以实现稳定的稀燃性能。相应地，发动机控制单元(ECU) 能够与发动机耦合，用于调节发动机的运转以及提供发动机的高效的稀燃式运转。在实施例中，为了控制发动机的运转，ECU确定在给定瞬时发动机的速度和化油器的节流阀开度，并且基于该速度和节流阀开度，确定要生成的脉宽调制(PWM)信号。此外，基于PWM信号，化油器运转，用于调节供给到发动机的进气的空燃比(AFR)。在实现方式中，化油器的引导流路(circuit)的机电致动器运转以调节AFR。机电致动器可以提供用于与化油器的引导燃料射口所提供的进气混合的排出空气，以调节供给到发动机的进气的最终AFR。

在示例中，基于速度和节流阀以及相应的PWM信号之间的映射来确定待生成的PWM信号。对于发动机速度和节流阀开度的不同组合，基于空燃比值来预定义映射。基于来自映射的PWM读数，控制待与来自引导燃料射口的进气混合的排出空气以调节来自引导流路的混合物的AFR。速度和节流阀的每个组合赋予了特定的发动机状态，对于该特定的发动机状态，根据映射来预定义AFR。在示例中，用实验方法确定速度和节流阀与相应的PWM之间的关系。在运转中，根据一个方面，ECU被配置为具有发动机速度、节流阀开度和PWM之间的映射。基于发动机速度和节流阀开度，ECU从映射来确定PWM信号。为了基于PWM信号来控制排出空气，以如下方式设计、安装和调谐化油器的引导流路的机电致动器：对应于PWM信号的AFR是通过机电致动器来达到的。

此外，发动机可以包括用于控制来自发动机的排放的排气再循环 (EGR)装置。在实现方式中，EGR装置可以包括将发动机的排气端口与化油器的进气通道耦合的EGR管道，用于实现排气再循环。在该情况下，化油器的滑动节流阀也能够控制进入进气通道的排气再循环。因此，根据一个方面，EGR装置能够与诸如活塞阀的滑动节流阀一起操作作为调节装置，并且不需要额外的阀或其它调节装置。因此，在示例中，EGR装置能够利用稀燃式发动机的现有的化油器阀来提供低成本的排气再循环技术。

此外，在实现方式中，为了控制进入化油器的EGR，ECU还能够获得来自比如布置在排气歧管中的排气传感器的反馈，以确定排气的至少一个排气特性。在实现方式中，基于排气特性，ECU能够控制EGR管道中的EGR电磁阀以调节进入发动机的EGR。在另一实现方式中，可以基于化油器的滑动节流阀的节流阀位置，比如基于滑动节流阀的设计，来控制进入发动机的EGR。例如，滑动节流阀能够以这样的方式来构造：在某节流阀位置，来自EGR管道的排气被允许进入化油器，并且因此进入发动机。另外，还能够基于排气特性来控制引导流路的机电致动器，用于调节 AFR以控制发动机中的空气-燃料混合物强度或AFR，以实现发动机的稳定运转。ECU可以按照其常规的方式基于排气特性来执行控制。

另外，为进一步调节排放，发动机在排气歧管中设有二次进气阀。二次进气阀能够调节在发动机的排气循环期间进入排气歧管的二次空气的进给，用于在这些产物被排出之前处理来自发动机的排气产物。在示例中， ECU基于上文所确定的排气特性来调节从二次进气阀进入稀燃式IC发动机的排气歧管的空气进给。

即使当通过化油器供给燃料时，在本主题中所描述的发动机也能够实现稳定的稀燃式运转。另外，在进气歧管中所使用的分隔件具有实质上低的厚度，由于此，进气进给保持基本不受影响。因此，发动机具有良好的扭矩输出和实质上高的效率。另外，通过ECU执行的用于调节从化油器获得的进气的AFR的控制进一步促进了发动机在AFR的稀薄区域中的稳定运转。EGR装置和二次进气阀的设置提供了低排放，而不影响发动机运转的稳定性。

本主题的这些优点以及其它优点将在下面的说明中结合附图进行更详细地说明。

图1a示出了依照本主题的实施例的稀燃式内燃(IC)发动机102的进气歧管100。本主题的稀燃式IC发动机102(下文称为发动机102)能够以稀的空燃比(AFR)来实现稳定运转并且提供了对AFR的调节。进一步，发动机102的进气通道基本上沿着进气歧管100的长度分岔，用于在进入的进气中产生湍流。

在实施例中，发动机102包括其中形成有进气端口106的发动机体 104。进气端口106与发动机102的燃烧室(未示出)连接，用于将进气导入燃烧室中。通过进气阀组件108来调节进气的进给。根据实施例，为在进入的进气中提供湍流运动，进气端口106设有端口分隔件110以将进气端口106的中央空腔形成的进气通道112分岔。在示例中，端口分隔件 110可以具有小于约3.5毫米(mm)的截面厚度。此外，为了补偿进气端口106中进气进给面积的减小，可以相应地选择进气端口106的尺寸。例如，如果在设置端口分隔件110之前进气端口106的用于进气进给的面积是x，则甚至在提供了端口分隔件110之后，进气端口106的总面积也设为x。

此外，根据一个方面，发动机102包括能够安装到发动机体104上的转接器114。在所述实施例中，转接器114安装到发动机体104上，用于进一步将发动机102的气缸盖116安装在进气端口106处。在实施例中，转接器114具有主体部118且能够提供将转接器114安装到发动机体104 上，主体部具有中空圆筒形状。转接器114可以由非金属材料形成以实现成本效益。此外，根据一个方面，气缸盖分隔件120与转接器114的主体部118耦合。当气缸盖116在发动机体104处安装到转接器114上机体时，气缸盖分隔件120布置在由气缸盖116中的中央空腔形成的进气通道122 内，以将气缸盖116中的进气通道122分岔。

在示例中，气缸盖分隔件120形成为嵌件，该嵌件由金属片材制造且与主体部118耦合。在示例中，气缸盖分隔件120能够通过焊接或钎焊与主体部118耦合。在另一示例中，气缸盖分隔件120可以与转接器114一体地形成。在该情况下，转接器114可以连同转接器114一起铸造或者在原位成型。转接器114能够由非金属材料形成以实现成本效益。

因此，如将理解的，气缸盖分隔件120形成为独立于气缸盖116的部件，并且因此，气缸盖分隔件120的尺寸能够得以精确控制，比如与常规的气缸盖分隔件相比能够减小截面厚度。例如，气缸盖分隔件120的截面厚度可以小于约3.5毫米。例如，气缸盖分隔件120可以具有约1.5mm的截面厚度。另外，由于气缸盖分隔件120不与气缸盖120一体地形成，所以气缸盖分隔件120可以被加工从而提供其基本上平滑的表面。结果，进入的进气能够不受阻碍地流入发动机102。

在另一实施例中，端口分隔件110也可以形成为与发动机体104是分离的。在该情况下，端口分隔件110也可以与气缸盖分隔件120类似的方式形成且与转接器114耦合。因此，按如上所说明的方式，端口分隔件110 的尺寸也能够被精确地控制。在该情况下，端口分隔件110可以具有约 1.5mm的截面厚度并且能够被提供为具有加工的平滑表面。

这种低厚度的气缸盖分隔件120和端口分隔件110的设置允许沿着进气歧管100在进入的进气中有效地产生湍流，从而提供实质上高的翻滚和漩涡特性。结果，能够实现发动机102的良好的稀燃特性，并且能够实施发动机102的稳定的稀燃式运转。另外，在稀燃式运转中，发动机102能够在提供相当高的燃料经济性的低负载条件下提供一致的输出扭矩和低的方差系数(COV)。

此外，由于气缸盖分隔件120的该低厚度和如上所述的气缸盖分隔件 120在转接器114上的悬臂式安装，气缸盖分隔件120会振动，导致不期望的噪声以及气缸盖分隔件120的可能的损坏或磨损。因此，根据实现方式，可以在气缸盖116的内壁上提供凹槽123。图1b示出了气缸盖116，显示出形成在内壁中的凹槽123。图1c示出了布置在凹槽123中的气缸盖分隔件120。由于设置了凹槽123，气缸盖分隔件120的振动运动大体上被减轻。结果，发动机102的运转非常安静，并且气缸盖分隔件120的使用寿命能够延长。

另外，根据实施例，发动机102可以通过化油器供给燃料。因此，在所述实施例中，发动机102能够在气缸盖116处与化油器124耦合，并且化油器124的进气通道126可以与气缸盖116的进气通道122流体连接。例如，化油器124可以通过绝缘构件128安装到气缸盖116上。在一个实现方式中，气缸盖分隔件120可以形成为在一侧上与转接器114耦合而在另一侧上与绝缘构件128耦合。

根据一个方面，化油器分隔件130可以设置在进气通道126中以将化油器124的进气通道126分岔。在实现方式中，化油器分隔件130可以形成为与进气通道126的内壁一体。在所述实现方式的一个示例中，化油器分隔件具有小于约3.5mm的截面厚度。在另一实现方式中，化油器分隔件 130可以形成为单独的部件，类似于上文参考端口分隔件110和气缸盖分隔件120所描述的实现方式。在所述实现方式中，化油器分隔件130可以形成为与绝缘构件128耦合的片状部件。在所述实现方式中，化油器分隔件130的截面厚度可以为约1.5mm。

另外，在实现方式中，化油器124可以包括主流路(未示出)和引导流路(未示出)。一般地，在示例中，当节流阀操作超过40％时，主流路在一般条件下工作。另一方面，当节流阀开度较低比如在40％以下时，引导流路开始起作用以向发动机102提供进气。引导流路能够通过向来自引导燃料射口的进气供给空气来稀释进气从而促进发动机102的稀燃式运转。化油器124的主流路和引导流路的运转将在下文中参考图3和图4进行详细说明。

此外，端口分隔件110、气缸盖分隔件120和化油器分隔件130能够在发动机的进气歧管100中形成连续的分隔件。结果，进气歧管100中的进入的进气会经受高速度和高翻滚与漩涡，提供了发动机102的极高的性能，比如稀燃性能。另外，分隔件110、120、130可以位于相应的进气通道112、122、126中，从而将进气歧管100按比例分割成两个通道。在示例中，分割进气歧管100的比例可以基于进气歧管100中的相关流特性来确定。例如，进气歧管100可以按1：1的截面积的比例分割成两个通道，即，两个通道可以具有相等的截面积。在其它示例、实例中，进气歧管100 可设计成具有比例为50：50、40：60、30：70或20：80的截面积。该比例可以按照提供发动机的良好的稀燃性能的方式来选定。

此外，在实现方式中，化油器124具有用于调节进入进气歧管100以及因此进入发动机102的进气进给的节流阀组件132。在实现方式中，节流阀组件132可以包括节流阀(未示出)和阀致动器(未示出)。在示例中，化油器124的节流阀可以是滑动节流阀，比如活塞阀。在常规的化油器中，滑动节流阀的边缘通常平行于化油器分隔件。结果，在具有分隔件的常规化油器中，在滑动节流阀沿着化油器分隔件的截面厚度移动时，进气歧管的未覆盖区域无变化。另外，由于在常规的化油器中化油器分隔件的截面厚度较大，所以未覆盖区域无变化的节流阀移动实质上较大。换言之，常规地，即使是节流阀的开度很大，化油器的进气进给的量也无变化。结果，在常规的化油器中节流阀的操作在某持续期间内是冗余的。

在本主题的实施例中，化油器124的节流阀的边缘可倾斜于化油器分隔件130。例如，参考图1c，化油器分隔件130显示为相对于水平方向倾斜。在所述示例中，节流阀的边缘可以平行于水平方向。根据本主题，由于化油器分隔件130倾斜于滑动节流阀的边缘，当滑动节流阀被致动时，未覆盖的有效面积依照节流阀开度的变化而变化。结果，不存在进气进给不随节流阀的移动而变化的瞬间，提供了发动机102的有效运转。

另外，为了调节发动机102中的排放，发动机102可以在排气歧管(未示出)中设有二次进气阀(未示出)。二次进气阀能够调节在发动机102 的排气循环期间进入排气歧管的二次空气的进给，用于在这些产物排出之前处理来自发动机102的排气产物。后面详细说明二次进气阀的操作和控制。另外，为进一步调节来自发动机102的排放，发动机102可以包括排气再循环(EGR)装置(未示出)。

此外，根据实施例，发动机102和发动机102的外围部件可以与用于控制发动机102的运转的发动机控制单元(ECU)(未示出)耦合。在实现方式中，ECU能够与化油器耦合且调节从化油器124供给的进气的AFR。类似地，ECU能够与EGR装置和二次进气阀耦合以调节运转。另外，发动机102的外围部件可以包括各种传感器，诸如排气传感器、温度传感器和节流阀位置传感器，用于提供输入和诊断信息给ECU。ECU的运行将在下文参考图3和图4进行详细说明。

图2a和图2b示出了根据本主题的实施例的发动机102的EGR装置 200。图2a以前视图示出了EGR装置200，图2b以俯视图示出了EGR装置200。为简要起见，图2a和图2b此后结合地描述。在实现方式中，EGR 装置200可以包括用于将发动机102的排气端口204与化油器124的进气通道126耦合的EGR管道202，用于实现排气再循环。在示例中，在通过 EGR管道202的同时，排气会损失能量并且得以冷却至预定温度。因此，在一个示例中，EGR管道202的长度可以基于各种因素来选择，包括发动机102的尺寸、发动机102的最大速度、发动机102的调谐状态以及与发动机102相关联的一般运转参数，比如离开发动机102的排气的平均温度。

此外，在一个示例中，化油器124的节流阀能够控制从排气端口204 进入进气通道126的排气再循环。在所述示例中，化油器124的节流阀提供除了在发动机102的进气导入期间的AFR的基本控制之外的辅助控制。例如，滑动节流阀可以这样的方式构造：在某节流阀位置上，允许来自EGR 管道202的排气进入化油器124，并且因此进入发动机102。因此，可以基于化油器124的滑动节流阀的节流阀位置，基于滑动节流阀的设计，来控制循环进入发动机102的排气。在另一实现方式中，ECU能够从比如布置在排气歧管(未示出)中的排气传感器获得反馈，以确定排气的一个或多个排气特性。基于排气特性，ECU能够控制EGR管道202中的EGR电磁阀(未示出)以调节进入进气通道126以及因此进入发动机102的EGR。

另外，在示例中，为了调节用于EGR的排气流以及控制在排气提供给作为EGR的部分的化油器之前要冷却到的温度，EGR管道202可以设有储器或阀门。

图3示出了依照本主题的实施例的通过发动机102上的发动机控制单元(ECU)300执行的控制的示意图。如之前所描述的，ECU 300能够控制发动机102的稀燃式运转以促进稳定运转，甚至在发动机由化油器124 供给燃料的同时也具有极高的效率和低排放。在所述实施例中，化油器124 的两个流路，即主流路和引导流路301以协调方式运行以利于发动机102 的运作。

在实施例中，主流路可以被理解为化油器124的主要燃料供给部件。主流路中的AFR纯粹地通过发动机102的操作者比如部署有发动机102 的车辆的驾驶员基于节流阀的开度来调节。因此，主流路提供了与发动机 102被配置为运转的稀薄AFR相比浓的混合物。引导流路301提供了用于与来自主流路的浓混合物(在进入发动机102之前)混合的稀混合空气以使AFR处于稀薄范围内。

在实现方式中，引导流路301可以包括引导燃料射口302、混合器支路304和机电致动器306。引导燃料射口302提供了主要包括燃料的浓燃料混合物给混合器支路304。机电致动器306可以是通过ECU 300能操作的，用于调节待与混合器支路304中的浓混合物混合的空气的量。在一个示例中，机电致动器306可以是电磁阀。

在实施例中，为控制机电致动器306，ECU 300能够确定在给定瞬间发动机102的速度以及化油器124的节流阀开度。在示例中，ECU 300能够确定来自发动机速度传感器的发动机102的速度以及来自节流阀位置传感器的节流阀开度。此外，基于该速度和节流阀开度，ECU 300能够确定脉宽调制(PWM)信号，并且进而基于该PWM信号，ECU 300能够调节机电致动器的开度的范围，允许空气排入混合器支路304中且与混合器支路304中的混合物混合。

此外，在实现方式中，ECU 300能够控制进入化油器124的EGR。例如，ECU 300能够获得来自比如位于排气歧管中的排气传感器308的反馈，以确定排气的一个或多个排气特性。在所述实现方式中，基于排气特性， ECU 300能够控制进入化油器124的排气再循环。

图4示出了依照本主题的实现方式的发动机102的发动机控制单元 (ECU)300。如上所述，ECU 300能够执行发动机102的控制以调节稀燃式运转以及调节EGR以控制来自发动机102的排放。

在实施例中，ECU 300可以实现为微控制器、微型计算机和/或基于操作指令来操纵信号的任何装置。根据所述实施例，ECU 300可以包括处理器400和装置存储器402。处理器400可以是单处理单元或多个单元，全部都可以包括多个计算单元。处理器400可以实现为一个或多个微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或任何基于操作指令来操纵信号的装置。在其它能力中，处理器被提供以取回并执行存储在装置存储器402中的计算机可读指令。装置存储器402可以与处理器400耦合且可以包括本领域已知的任何计算机可读介质，包括例如易失性存储器(诸如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM))和/或非易失性存储器(诸如只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM、闪存、硬盘、光盘和磁带)。

此外，ECU 300可以包括模块404和数据406。模块404和数据406 可以与处理器400耦合。模块404包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等，以及其它。模块404还可以实现为信号处理器、状态机、逻辑电路、和/或任何其它基于操作指令来操纵信号的装置或部件。

在实现方式中，模块404包括测量模块408、分析模块410、空燃比 (AFR)控制模块412、反馈模块414、排气再循环(EGR)控制模块416、二次进气控制模块418和其它模块420。其它模块420可以包括增补ECU 300所执行的应用或功能的程序或编码指令。另外，在所述实现方式中，数据406可以包括映射数据422以及其它数据424。其它数据424可以用作存储由于模块中的一个或多个模块的执行而处理、接收或生成的数据的库以及其它。虽然显示数据406位于ECU 300内，但是可以理解的是，数据406可以位于外部库(图中未示出)内，该外部库可以与ECU 300可操作地耦合。因此，ECU 300可设有I/O接口(未示出)以与外部库通信从而从数据406获得信息。I/O接口可以包括各种软件和硬件接口，其可以使得ECU 300能够与发动机102的外部库和外围部件通信，诸如各种传感器和阀门。

在示例中，映射数据422可以包括形成为发动机速度、节流阀开度或节流阀位置与PWM信号之间的矩阵的预定义映射。该映射可以包括用于发动机速度和节流阀开度的不同组合的PWM信号。在示例中，发动机102 的速度和节流阀位置与相应的PWM信号之间的关系通过实验方式来确定，比如通过将发动机102安装到测试工具上。ECU 300能够访问该映射以确定PWM信号，基于该PWM信号来控制机电致动器306。用于AFR 控制的映射的示例显示在图5a中。

在实现方式中，测量模块408能够确定如上所述的发动机102的速度以及与发动机102耦合的化油器124的节流阀开度。此外，基于发动机102 的速度和节流阀开度，分析模块410能够从映射或矩阵来确定脉宽调制 (PWM)信号。例如，分析模块410能够获得发动机102的速度和节流阀位置作为输入并且能够基于映射来提供对应于发动机速度和节流阀开度的组合的PWM信号。随后，AFR控制模块412能够基于PWM信号来操作化油器124的引导流路301的机电致动器306(比如电磁阀)，用于调节供给到发动机102的进气的空燃比。

在示例中，对于发动机速度和节流阀开度的不同组合，从映射所确定的PWM信号与AFR值直接相关。另外，在一种情况下，如上所执行的 AFR控制可以是开环控制，并且因此，能够基于引导流路301(比如引导流路301的机电致动器306)的设计、安装和调谐来实现待与来自引导燃料射口302的混合物混合的排出空气的控制。在示例中，基于机电致动器 306的设计、安装和调谐，可以对应于PWM信号来控制AFR。

另外，ECU 300可以基于发动机102的速度和节流阀位置来实施点火控制。该点火控制可以基于发动机102的速度、节流阀开度与点火正时之间的映射，并且可以与上述相同的方式通过实验来确定。如此通过ECU 300 执行的点火控制以及AFR控制给予了调节发动机102的性能的协同效应。用于点火控制的映射的示例显示在图5b中。

在示例中，当节流阀开度在约40％以下时，利用如上参考ECU 300所述执行的控制来增强发动机102的性能更多限定在发动机102的稀燃运转区域中。而且，AFR和点火正时的控制也会在某些情况下执行，而在少数其它情况下不执行。

另外，ECU 300能够基于发动机102的温度来执行AFR或点火正时或两者的控制。在一个示例中，ECU 300可以从温度传感器获得发动机102 的温度读数并相应地调节操作。例如，当温度高(即在预定阈值以上)时， AFR控制模块412能够将进气中的AFR调节为稀薄的，而当温度低(即在阈值以下)时，AFR控制模块412能够将进气中的AFR调节成在浓区域中。

此外，如之前所说明的，ECU 300通过控制EGR来调节来自发动机 102的排放。在实现方式中，反馈模块414与排气传感器耦合以确定一个或多个排气特性，比如排气中的氧气量和排气的温度。基于所确定的排气特性，EGR控制模块416能够调节排气以便再循环到进气歧管100中以与进气混合。例如，EGR控制模块416能够基于排气特性来操作机电致动器306以调节排气再循环。在另一示例中，EGR控制模块416能够控制EGR 管道202中的EGR电磁阀以调节进入发动机102的排气再循环。

另外，为进一步调节排放，ECU 300能够调节排气歧管中的二次进气阀。在实现方式中，二次进气控制模块418能够从反馈模块414获得排气特性，并且调节在发动机102的排气循环期间从二次进气阀进入排气歧管的空气的进给。因此，二次进气控制模块418能够利于在这些产物排入环境之前处理离开发动机102的排气产物。在示例中，二次进气控制模块418 可以允许在NOx从排气歧管被释放之前将NOx转换成不太有害的产物。

虽然参考某些其它实施例非常详细地描述了主题，其它实施例是可能的。应当理解的是，随附的权利要求不一定限于本文所描述的特征。相反，这些特征被公开作为稀燃式IC发动机102的实施例。

Claims (20)

1.一种用于安装稀燃式内燃(IC)发动机(102)的气缸盖(116)的转接器(114)，其特征在于，所述转接器(114)包括：

主体部(118)，其具有中空圆筒形状，用于将所述转接器安装到发动机体(104)上，其中所述主体部(118)适于安装所述气缸盖(116)；以及

气缸盖分隔件(120)，其与所述主体部(118)耦合，其中当所述气缸盖(116)安装到所述主体部(118)上时，所述气缸盖分隔件(120)将所述气缸盖(116)的中央空腔形成的进气通道(122)分岔。

2.如权利要求1所述的转接器(114)，其特征在于，其中所述转接器(114)由非金属材料形成。

3.如权利要求1所述的转接器(114)，其特征在于，其中所述气缸盖分隔件(120)由金属片材形成。

4.如权利要求1所述的转接器(114)，其特征在于，其中所述气缸盖分隔件(120)具有小于约3.5毫米(mm)的截面厚度。

5.如权利要求1所述的转接器(114)，其特征在于，其中所述气缸盖分隔件(120)具有约1.5mm的截面厚度。

6.一种稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，包括：

发动机体(104)，其具有形成在其中的进气端口(106)，其中所述进气端口(106)包括将所述进气端口(106)形成的进气通道(112)分岔的端口分隔件(110)；

转接器(114)，其在所述进气端口(106)处安装到所述发动机体(104)上，其中所述转接器(114)包括主体部(118)和与所述主体部(118)耦合的气缸盖分隔件(120)；以及

气缸盖(116)，其安装到所述转接器(114)上，其中所述气缸盖分隔件(120)布置在由所述气缸盖(116)的中央空腔形成的进气通道(122)内，以在所述气缸盖(116)的安装位置上将所述气缸盖(116)的中央空腔分岔。

7.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述端口分隔件(110)具有小于约3.5mm的截面厚度。

8.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述气缸盖分隔件(120)具有约1.5mm的厚度。

9.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述稀燃式IC发动机(102)在所述气缸盖(116)处与化油器(124)耦合，所述化油器(124)包括与所述气缸盖(116)中的进气通道(122)流体耦合的进气通道(126)，其中所述化油器(124)的进气通道(126)设有将所述化油器(124)的进气通道(126)分岔的化油器分隔件(130)。

10.如权利要求9所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，包括排气再循环(EGR)管道(202)，其用于将所述化油器(124)的进气通道(126)与所述稀燃式发动机(102)的排气端口(204)耦合，用于实现所述稀燃式IC发动机(102)中的排气再循环，所述EGR管道(202)包括可控以调节进入所述进气通道(126)的排气再循环的EGR电磁阀。

11.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，包括二次进气阀，其在排气歧管中以调节在所述稀燃式IC发动机(102)的排气循环期间二次空气进入所述排气歧管的进给。

12.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述稀燃式IC发动机(102)包括化油器(124)，所述化油器(124)包括与所述稀燃式IC发动机(102)的气缸盖(116)中的进气通道(122)流体耦合的进气通道(126)，其中所述化油器(124)的进气通道(126)设有将所述化油器(124)的进气通道(126)分岔的化油器分隔件(130)。

13.如权利要求12所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述化油器分隔件(130)具有小于约3.5mm的截面厚度。

14.如权利要求12所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述化油器(124)包括滑动节流阀，所述滑动节流阀的边缘倾斜于所述化油器分隔件(130)。

15.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述稀燃式IC发动机(102)包括ECU(300)，所述ECU(300)包括：

测量模块(408)，其确定所述稀燃式IC发动机(102)的速度以及与所述稀燃式IC发动机(102)耦合的化油器(124)的节流阀开度；

分析模块(410)，其基于所述速度和所述节流阀开度来确定脉宽调制(PWM)信号；以及

空燃比(AFR)控制模块(412)，其基于所述PWM信号来操作所述化油器(124)的引导流路(301)的机电致动器(306)，用于调节供给所述稀燃式IC发动机(102)的进气的空燃比。

16.如权利要求15所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述AFR控制模块(412)操作所述机电致动器(306)以调节待与所述进气混合的排出空气的量，用于调节所述空燃比。

17.如权利要求15所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述机电致动器(306)是电磁阀。

18.如权利要求6所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，所述稀燃式IC发动机(102)包括ECU(300)，所述ECU(300)包括：

反馈模块(414)，其与排气传感器耦合以确定至少一个排气特性；以及

排气再循环(EGR)控制模块(416)，其基于所述至少一个排气特性来调节进入化油器(124)的排气再循环。

19.如权利要求18所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，其中所述EGR控制模块(416)基于所述至少一个排气特性来操作EGR管道(202)中的EGR电磁阀，以调节所述排气再循环。

20.如权利要求18所述的稀燃式内燃(IC)发动机(102)，其特征在于，包括二次进气控制模块(418)，其基于所述至少一个排气特性来调节从二次进气阀进入所述稀燃式IC发动机(102)的排气歧管的空气的进给。