CN207080293U - 发动机系统 - Google Patents

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朴钟一
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Abstract

本实用新型提供一种发动机系统，在运行汽缸和停止汽缸之间设置压缩比差异，通过停缸技术使得运行的汽缸的热效率增大，该发动机系统包括：发动机，具备通过燃料的燃烧而产生驱动力的多个燃烧室；停缸(Cylinder De‑Activation；CDA)装置，安装于所述多个燃烧室中部分燃烧室，并选择性地停止所述部分燃烧室；以及第一催化剂、第二催化剂，还原从所述发动机排出的有害成分，所述多个燃烧室包括：高压缩燃烧室，设计为压缩比比其他燃烧室高；以及低压缩燃烧室，设计为压缩比比所述高压缩燃烧室低，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过。

Description

发动机系统
技术领域
本实用新型涉及一种发动机系统，尤其涉及一种在根据车辆的行驶区域而选择性地使得部分燃烧室停止的CDA(停缸)装置中，使燃烧室的压缩比产生差异而提升发动机效率的发动机系统。
背景技术
车辆的发动机由从外部所流入的空气与燃料以适当的比例混合并燃烧而产生动力。为了提升这种发动机效率而适用停缸(Cylinder De-Activation；以下称“CDA”)技术，所述停缸技术根据发动机的工作状态选择性地停止部分燃烧室，只使得部分燃烧室工作。
CDA技术是如下技术：发动机的工作状态为大功率/加速条件时，通过所有汽缸的燃烧而使得功率最大化，而为低负荷条件时，使得部分汽缸的燃烧停止而使得吸气及排气时所需的泵损失降低。此时，在部分燃烧室停止的同时，变得不充分的发动机扭矩使得未停止的另外的燃烧室的负荷升高，从而增大其效率。
但是，根据所述CDA技术，工作的汽缸和未工作的汽缸之间不存在吸气及排气系统的差异，因此各个汽缸设计为相同的结构。由此，发动机的扭矩效率具有所述汽缸结构的最大效率的限制，因此需要通过其他方法来提高发动机的扭矩效率。
作为用于增大发动机的扭矩效率的一个方法，提高燃烧室的压缩比。发动机的热效率与燃烧室的压缩比成比例。即，当燃烧室的压缩比较高时，热效率也同时增高，从而发动机的扭矩效率提高，而如果燃烧室的压缩比降低，则热效率减少，从而燃料消耗费增加。
如上所述，为了在不改变汽缸结构的状态下提升发动机的扭矩效率，必须增大燃烧室的压缩比，但是如果燃烧室的压缩比过度增大，则会发生异常燃烧(Knocking或者Pre-ignition)。
发生异常燃烧的主要原因在于，燃烧室的内侧消气由于排气系统的背压(backpressure)而未顺畅地形成，燃烧室内侧的高温残留气体比例较高，为此近来为了抑制异常燃烧的发生，并增大燃烧室的压缩比，而进行着各种研究。
此背景技术部分所记载的事项是为了增进对实用新型的背景的理解而撰写的，因此可能包含对于该技术所属技术领域内具有通常知识的人员而言不是已经广为人知的现有技术。
实用新型内容
要解决的技术问题
本实用新型是为了解决如上述那样的技术问题而提出的，其目的在于提供一种在运行汽缸和停止汽缸之间设置压缩比差异，通过CDA技术使得运行的汽缸的热效率增大的新概念的发动机系统。
解决技术问题的手段
为了实现如上所述的目的，本实用新型提供一种发动机系统，其特征在于，包括：发动机，具备通过燃料的燃烧而产生驱动力的多个燃烧室；停缸(Cylinder De-Activation；CDA)装置，安装于所述多个燃烧室中部分燃烧室，并选择性地停止所述部分燃烧室；以及第一催化剂、第二催化剂，还原从所述发动机排出的有害成分，所述多个燃烧室包括：高压缩燃烧室，设计为压缩比比其他燃烧室高；以及低压缩燃烧室，设计为压缩比比所述高压缩燃烧室低，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过。
也可以是，其特征在于，从所述高压缩燃烧室排出的排气直接通过所述第二催化剂而排出。
也可以是，其特征在于，所述第一催化剂和所述第二催化剂分离设置。
也可以是，其特征在于，所述燃烧室是依次设置有第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室及第四燃烧室这四个燃烧室的四缸发动机，所述第一燃烧室和所述第四燃烧室的压缩比高于所述第二燃烧室和所述第三燃烧室的压缩比，所述停缸装置安装于第二燃烧室及第三燃烧室。
也可以是，其特征在于，从所述第二燃烧室和所述第三燃烧室排出的排气经过所述第一催化剂及所述第二催化剂而向排气管线排出。
也可以是，其特征在于，从所述第一燃烧室和所述第四燃烧室排出的排气绕过第一催化剂，并经过所述第二催化剂而向排气管线排出。
也可以是，所述发动机系统还包括：空气过滤器，在吸气管线的入口处过滤外气；以及节流阀，配置于所述空气过滤器的下游，调节向所述多个燃烧室供给的外气量。
也可以是，其特征在于，当所述发动机处于热机低负荷状态时，使所述低压缩燃烧室停止，从所述高压缩燃烧室排出的排气绕过所述第一催化剂，并经过所述第二催化剂而排出。
也可以是，其特征在于，当所述发动机处于热机高负荷状态时，所述多个燃烧室全部工作，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过，从所述高压缩燃烧室排出的排气仅通过第二催化剂而向排气管线排出。
也可以是，当所述发动机处于冷机状态时，使所述高压缩燃烧室停止，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过。
也可以是，其特征在于，所述发动机为依次配置有六个燃烧室的六缸发动机，所述六个燃烧室由所述高压缩燃烧室和所述低压缩燃烧室构成。
也可以是，其特征在于，所述发动机为三个燃烧室彼此相对并列配置的V型六缸发动机，在所述V型六缸发动机的一侧配置的三个燃烧室由高压缩燃烧室形成，在另一侧配置的三个燃烧室由低压缩燃烧室形成。
也可以是，其特征在于，所述发动机为四个燃烧室彼此相对并列配置的V型八缸发动机，在所述V型八缸发动机的一侧配置的四个燃烧室由高压缩燃烧室形成，在另一侧配置的四个燃烧室由低压缩燃烧室形成。
也可以是，所述低压缩燃烧室与所述第一催化剂连接，所述第一催化剂与所述第二催化剂连接，所述高压缩燃烧室与连接所述第一催化剂和所述第二催化剂的排气管连接。
也可以是，当所述发动机处于热机高负荷状态时，使得从所述低压缩燃烧室排出的排气通过所述第一催化剂，并与从所述高压缩燃烧室排出的排气汇合，所汇合的排气通过第二催化剂而向排气管线排出。
也可以是，当所述发动机处于热机低负荷状态时，使得所述低压缩燃烧室停止，从所述高压缩燃烧室排出的排气绕过所述第一催化剂，并经过所述第二催化剂而向所述排气管线排出。
也可以是，当所述发动机处于热机高负荷状态时，所述多个燃烧室全部工作，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过，从所述高压缩燃烧室排出的排气仅通过第二催化剂而向排气管线排出。
也可以是，当所述发动机处于冷机状态时，使得所述高压缩燃烧室停止，从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过。
实用新型的效果
根据如上所述的本实用新型的实施例的发动机系统，在汽缸非活性化工作条件下，增大工作的汽缸的热效率，从而在提高燃烧室的压缩比的同时，能够改善发动机的燃料消耗费。此外，能够减少工作的汽缸内残留的气体，抑制发生爆震。
附图说明
图1是示出本实用新型的实施例的发动机系统的结构的示意图。
图2是本实用新型的实施例的发动机系统的第一状态图。
图3是本实用新型的实施例的发动机系统的第二状态图。
图4是本实用新型的实施例的发动机系统的第三状态图。
图5是示出本实用新型的第二实施例的发动机系统的结构的示意图。
图6是示出本实用新型的第三实施例的发动机系统的结构的示意图。
图7是示出本实用新型的第四实施例的发动机系统的结构的示意图。
附图标记说明
10：发动机；11：第一燃烧室；12：第二燃烧室；13：第三燃烧室14：第四燃烧室；20：CDA装置；21、22、23、24：第一、第二、第三、第四分流道；30：进气歧管；40：排气歧管；50：第一催化剂；60：第二催化剂；80：排气管线。
具体实施方式
这些附图用于在对本实用新型的例示性的实施例进行的说明上进行参照，因此，本实用新型的技术构思并非受附图的限定解释。
通过参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明，以便本实用新型所属技术领域中具有通常知识的人员能够容易实施。但是，本实用新型能够以各种不同的形态实现，而并非限定于在此进行说明的实施例。
为了明确地说明本实用新型而省略了与说明无关的部分，对整个说明书中相同或类似的构成要素标注相同的附图标记。
在整个说明书中，当言及某部分与另外的部分“连接”时，其不仅包括“直接连接”的情况，还包括将其他部件置于中间而“间接连接”的情况。此外，当言及某部分“包括”某构成要素时，其意指只要没有特别的相反记载，就还能够包括其他构成要素，而不排除其他构成要素。
此外，附图中所示出的各个构成要素的大小及厚度是为了便于说明而任意示出，因此本实用新型并非一定限定于附图，为了明确地表示各个部分及区域而放大示出了厚度。
以下，参照附图对本实用新型的实施例的发动机系统进行详细说明。
图1是示出本实用新型的实施例的发动机系统的结构的示意图。
如图1所示，本实用新型的实施例的发动机系统包括：发动机10，具备通过燃料燃烧而产生驱动力的多个燃烧室；CDA(Cylinder De-Activation)装置20，选择性地停止所述多个燃烧室中部分燃烧室；第一催化剂50，靠近所述发动机10设置；以及第二催化剂60，比第一催化剂50远离发动机。
发动机10可以是具备四个燃烧室的四缸发动机。多个燃烧室依次配置有第一燃烧室11、第二燃烧室12、第三燃烧室13及第四燃烧室14。
CDA装置20安装于所有燃烧室中的部分燃烧室，是选择性地使所述部分燃烧室停止(deactivation)的装置。在CDA装置20处于工作时，不向成为停止对象的燃烧室供给燃料，并停止吸气阀及排气阀的工作。CDA装置20是本实用新型所属技术领域中公知的技术，故而省略具体说明。
CDA装置20可安装于所述四个燃烧室中的第二燃烧室12及第三燃烧室13。
在所述多个燃烧室可连接有供外部空气流入的进气歧管30和供排气排出的排气歧管40。
进气歧管30设置为外气可通过吸气管线33而供给至发动机10。在进气歧管30形成有多个分流道30a、30b、30c、30d，以便与发动机10的各个燃烧室11、12、13、14连通。
在所述吸气管线33的入口安装有用于过滤所流入的外气的空气过滤器35，其下游侧安装有节流阀37，对供给至所述燃烧室11、12、13、14的空气量进行调节。并且，虽然附图中未示出，但是还可以包括：用于向燃烧室供给高压空气的增压器(ElectricSupercharger)；以及用于对外气进行压缩的压缩机。此外，可以在所述吸气管线33追加设置对通过所述增压器压缩的空气进行冷却的中间冷却器。
排气歧管40包括第一分流道21、第二分流道22、第三分流道23、第四分流道24，由所述分流道21、22、23、24排出的排气在排气管线80汇合。并且，在所述排气管线80配置有第一、二催化剂50、60。
第一催化剂50和第二催化剂60用于使有害成分还原为净化为无害成分，是将车辆的排气中所包含的NOx、CO、THC等有害成分去除的各种形态的催化剂装置，并且可安装于所述排气歧管40。
最近，随着各国的环境控制的强化，所述催化剂装置的容量正在增加。但是，如前所述，由于现有技术是适用单一催化剂装置，因此排气歧管40的背压上升。其结果，起到燃烧室内侧的消气未顺畅形成的要素作用，从而成为燃烧室内侧发生异常燃烧的原因。
相反，根据本实用新型的实施例，不是适用单一催化剂装置，而是使得容量相对较小的第一、二催化剂50、60分离设置于排气歧管40，使得排气选择性地通过各个催化剂50、60，从而设计为降低排气歧管40的背压。
即，所述四个燃烧室中安装有CDA装置20的第二、三燃烧室12、13与第二、三分流道22、23分别连接。此外，第二、三分流道22、23与第一催化剂50连接，第一催化剂50与第二催化剂60连接。
由此，从第二、三分流道22、23排出的排气通过第一排气通路51而传递至第一催化剂50。并且，经过第一催化剂50的排气通过连接通路55而向第二催化剂60传递，经过第二催化剂60的排气向排气管线80传递。即，从第二、三燃烧室12、13排出的排气全部通过所述第一催化剂50和第二催化剂60。
另一方面，未安装CDA装置20的第一、四燃烧室11、14分别连接于第一、四分流道21、24。此外，第一、四分流道21、24与第二催化剂60直接连接。由此，从第一、四分流道21、24排出的排气原原本本地向第二催化剂60传递，经过第二催化剂60的排气向排气管线80传递。
此外，根据本实用新型的实施例，将第一催化剂50和第二催化剂60全部通过的第二、三燃烧室12、13的汽缸设计为具有相对较低的压缩比，直接向第二催化剂60连接的第一、四燃烧室11、14的汽缸设计为相比所述第二、三燃烧室12、13的汽缸具有更高的压缩比。
在从将第一、二催化剂50、60全部通过的第二、三燃烧室12、13排出的排气的情况下，相对来说背压较高，因此第二、三燃烧室12、13的汽缸设计为具有较低的压缩比，从而抑制异常燃烧的发生。与此相反，在从仅与第二催化剂60直接连接的第一、四燃烧室11、14排出的排气的情况下，相对来说其背压较低，因此即使汽缸设计为具有较高的压缩比，也不会发生异常燃烧。
以下，参照附图对所述本实用新型的实施例的发动机系统的工作进行详细说明。
图2是本实用新型的实施例的发动机系统的第一状态图，图3是本实用新型的实施例的发动机系统的第二状态图。
图2是示出发动机处于热机低负荷状态时的发动机系统。参照图2，在发动机处于热机低负荷状态下，CDA装置20进行工作，使得第二、三燃烧室12、13停止。因为第二、三燃烧室12、13停止，所以不向与第二、三燃烧室12、13连接的第一催化剂50排出排气，并从第一、四燃烧室11、14向第二催化剂60排出排气。压缩比相对较低的第二、三燃烧室12、13的汽缸停止工作，仅使得压缩比较高的第一、四燃烧室11、14的汽缸工作，从而能够最大化热效率。即，提高从排气歧管40向第二催化剂60连接的燃烧室12、13的压缩比，并绕过第一催化剂50，从而能够降低第一催化剂50的背压，减少汽缸内侧的残留气体，抑制爆震现象，改善热效率及燃料消耗费。
图3是示出发动机处于热机高负荷状态时的发动机系统。参照图3，在发动机处于热机高负荷状态下，CDA装置20不进行工作，因此发动机作为四缸发动机工作。此时，从第二、三燃烧室12、13排出的排气通过第一催化剂50和第二催化剂60，向排气管线80传递。此外，从第一、四燃烧室11、14排出的排气经过第二催化剂60而向排气管线80传递，与从第一、四燃烧室11、14排出的排气汇合。
如此，根据本实用新型的实施例，分离配置不是单一催化剂装置的多个催化剂，将汽缸中的一部分气缸构成为其压缩比相对于其他汽缸较高。并且，从所述压缩比较高的汽缸排出的排气通过所述多个催化剂中的一部分，从压缩比较低的汽缸所排出的排气将所述多个催化剂全部通过。由此，可提供一种显著减少异常燃烧的同时，能够使热效率最大化的发动机系统。
另一方面，根据本实用新型的实施例，CDA装置20还可安装于第一燃烧室11和第四燃烧室14。如此，CDA装置20控制第一燃烧室11和第四燃烧室14的汽缸工作，从而能够进一步构成发动机处于冷机状态时的发动机系统。与此相关的内容将在以下进行详细叙述。
图4是本实用新型的实施例的发动机处于冷机状态时的发动机系统的第三状态图。
参照图4，在发动机处于冷机状态时，安装于第一、四燃烧室11、14的CDA装置20工作，第一、四燃烧室11、14停止。由此，不向与第一、四燃烧室11、14连接的第二催化剂60排出排气，而是向与第二、三燃烧室12、13连接的第一催化剂50排出排气。由此，从压缩比相对较低的第二、三燃烧室12、13所排出的排气通过靠近发动机10设置的第一催化剂50而迅速达到活性温度。
因此，当发动机处于冷机状态时，只有压缩比相对较低的部分燃烧室工作，从而减少排气的排出量，而且所述排气能够将第一、二催化剂50、60全部通过，得到净化。
本实用新型的实施例的发动机系统虽然示出直列四缸发动机，但是本实用新型的技术构思并非限定于所述的四缸发动机。即，能够适用于直列六缸发动机、V型六缸发动机以及V型八缸发动机等多种发动机。
图5是示出本实用新型的第二实施例的发动机系统的结构的示意图，图6是示出本实用新型的第三实施例的发动机系统的结构的示意图，图7是示出本实用新型的第四实施例的发动机系统的结构的示意图。
在图5中示出适用于直列六缸发动机的发动机系统，在图6中示出适用于V型六缸发动机的发动机系统，在图7中示出适用于V型八缸发动机的发动机系统。
首先，第二、三、四实施例的发动机系统的技术特征相似，使用与本实用新型的实施例相同的附图标记在下文进行叙述。
第二、三、四实施例的发动机系统包括发动机10、第一催化剂50、第二催化剂60及选择性停止多个燃烧室中部分燃烧室的CDA装置20。
在发动机10中设置有多个燃烧室，所述多个燃烧室中的部分燃烧室的压缩比设置为较小，其余的其他燃烧室的压缩比设置为较高。即，在发动机10中可设置有低压缩燃烧室110和高压缩燃烧室120，所述低压缩燃烧室110和高压缩燃烧室120可分别由三个以上的燃烧室构成。
低压缩燃烧室110将第一催化剂50和第二催化剂60全部通过，高压缩燃烧室120直接连接于第二催化剂60。
外气通过进气歧管30向所述低压缩燃烧室110和高压缩燃烧室120流入，从低压缩燃烧室110排出的排气沿着第一排气歧管130经过第一催化剂50和第二催化剂60而向排气管线80排出，从高压缩燃烧室120所排出的排气通过第二催化剂60而向排气管线80排出。
所述CDA装置20能够使得低压缩燃烧室110或高压缩燃烧室120的汽缸停止工作。
另外，第三、四实施例的V型发动机使得低压缩燃烧室110和高压缩燃烧室120以分别彼此相对的方式并联配置。并且，从低压缩燃烧室110排出的排气沿着第一排气歧管130经过第一催化剂50，通过第一排气管135。此时，第一排气管135与引导第二排气歧管140的排气的第二排气管145合并为一个排气管。并且，所述一个排气管通过第二催化剂60而向排气管线80排出。
以下，参照附图对如上所述的本实用新型的第二、三、四实施例的发动机系统的动作进行详细说明。
首先，如在本实用新型的实施例中所说明那样，在发动机处于热机低负荷状态时，CDA装置20工作，使得压缩比较低的低压缩燃烧室110停止。由此，发动机10的排气从高压缩燃烧室120向第二催化剂60排出。只有高压缩燃烧室110的汽缸工作，排气绕过第一催化剂50，从而能够改善热效率及燃料消耗率。
在发动机处于热机高负荷状态时，CDA装置20不工作，在全部气缸的燃烧室内形成燃烧。此时，从低压缩燃烧室110排出的排气沿着第一排气歧管30经过第一催化剂50和第二催化剂60而向排气管线80排出。此外，从高压缩燃烧室120排出的排气沿着第二排气歧管140而直接传递至第二催化剂60，向排气管线80排出。如前文所述，就V型发动机而言，因为第一排气管135和第二排气管145合并为一个排气管，所以从第一排气歧管130排出的排气通过第一催化剂50而与从第二排气歧管140排出的排气汇合。之后，汇合的排气经过第二催化剂60向排气管线80排出。
在发动机处于冷机状态时，CDA装置20使得高压缩燃烧室120停止。由此，发动机10的排气从低压缩燃烧室110将第一催化剂50、第二催化剂60全部通过而向排出管线80排出。
由此，可提供一种能够在显著减少异常燃烧的同时使得热效率最大化的发动机系统。
通过以上内容对本实用新型的优选实施例进行了说明，但是本实用新型并非限定于此，在权利要求书范围和实用新型的详细说明及附图的范围内能够进行多种变形并实施，其也属于本实用新型的范围。

Claims (11)

1.一种发动机系统，其特征在于，包括：
发动机，具备通过燃料的燃烧而产生驱动力的多个燃烧室；
停缸装置，安装于所述多个燃烧室中部分燃烧室，并选择性地停止所述部分燃烧室；以及
第一催化剂、第二催化剂，还原从所述发动机排出的有害成分，
所述多个燃烧室包括：
高压缩燃烧室，设计为压缩比比其他燃烧室高；以及
低压缩燃烧室，设计为压缩比比所述高压缩燃烧室低，
从所述低压缩燃烧室排出的排气将所述第一催化剂和所述第二催化剂全部通过。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，
从所述高压缩燃烧室排出的排气直接通过所述第二催化剂而排出。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述第一催化剂和所述第二催化剂分离设置。
4.根据权利要求3所述的发动机系统，其特征在于，
所述燃烧室是依次设置有第一燃烧室、第二燃烧室、第三燃烧室及第四燃烧室这四个燃烧室的四缸发动机，
所述第一燃烧室和所述第四燃烧室的压缩比高于所述第二燃烧室和所述第三燃烧室的压缩比，
所述停缸装置安装于第二燃烧室及第三燃烧室。
5.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，
从所述第二燃烧室和所述第三燃烧室排出的排气经过所述第一催化剂及所述第二催化剂而向排气管线排出。
6.根据权利要求5所述的发动机系统，其特征在于，
从所述第一燃烧室和所述第四燃烧室排出的排气绕过第一催化剂，并经过所述第二催化剂而向排气管线排出。
7.根据权利要求6所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机系统还包括：
空气过滤器，在吸气管线的入口处过滤外气；以及
节流阀，配置于所述空气过滤器的下游，调节向所述多个燃烧室供给的外气量。
8.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机为依次配置有六个燃烧室的六缸发动机，所述六个燃烧室由所述高压缩燃烧室和所述低压缩燃烧室构成。
9.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机为三个燃烧室彼此相对并列配置的V型六缸发动机，在所述V型六缸发动机的一侧配置的三个燃烧室由高压缩燃烧室形成，在另一侧配置的三个燃烧室由低压缩燃烧室形成。
10.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，
所述发动机为四个燃烧室彼此相对并列配置的V型八缸发动机，在所述V型八缸发动机的一侧配置的四个燃烧室由高压缩燃烧室形成，在另一侧配置的四个燃烧室由低压缩燃烧室形成。
11.根据权利要求9或10所述的发动机系统，其特征在于，
所述低压缩燃烧室与所述第一催化剂连接，所述第一催化剂与所述第二催化剂连接，所述高压缩燃烧室与连接所述第一催化剂和所述第二催化剂的排气管连接。
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