本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制和抑制內(nèi)燃機(jī)早燃和爆震、進(jìn)行排氣儲存和廢氣再循環(huán)的噴射系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著全球石油資源日益緊張，提高內(nèi)燃機(jī)熱效率，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗成為研究人員日益關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)熱效率低，尤其在常用工況下熱效率亟需提高；汽油機(jī)小型化和低速化對于汽油機(jī)的熱效率和功率輸出有較大的提升，因此已經(jīng)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。汽油機(jī)小型化通過減小發(fā)動(dòng)機(jī)排量，采用缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、高壓縮比等對發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性進(jìn)行提升；汽油機(jī)低速化通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以降低機(jī)械損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效輸出。通過小型強(qiáng)化后的汽油機(jī)在輸出扭矩和功率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同排量的傳統(tǒng)汽油機(jī)，并且在油耗上具有非常明顯的節(jié)油效果。

但是，由于小型強(qiáng)化汽油機(jī)通常具有較高的功率密度，爆震和早燃成為了制約壓縮比和增壓壓力進(jìn)一步提高的主要因素。爆震發(fā)生時(shí)在正?；鹧娴絹碇澳┒嘶旌蠚獍l(fā)生自燃，產(chǎn)生較大的壓力波和缸內(nèi)壓力震蕩，對發(fā)動(dòng)機(jī)造成一定程度的損害，嚴(yán)重的爆震還會使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和輸出功率嚴(yán)重降低；另外，在小型強(qiáng)化汽油機(jī)中還存在一種破壞性更強(qiáng)的燃燒——“低速早燃(LSPI)”，這是在火花塞點(diǎn)火之前缸內(nèi)發(fā)生自燃所導(dǎo)致的。早燃的發(fā)生通常帶來劇烈的壓力震蕩，缸內(nèi)峰值壓力可超過20MPa，對發(fā)動(dòng)機(jī)造成巨大破壞，并且其發(fā)生通常呈現(xiàn)無規(guī)律性。

目前，控制爆震的方法主要是推遲點(diǎn)火時(shí)刻，推遲點(diǎn)火時(shí)刻后爆震發(fā)生的傾向明顯降低，但與此同時(shí)輸出功率也會有一定程度的下降；而推遲點(diǎn)火時(shí)刻對早燃的抑制卻沒有明顯的效果，因此目前主要的方法是通過加濃混合氣、增加掃氣程度等。其中加濃混合氣最為簡單易行，但卻會增加燃油消耗量，是一種妥協(xié)的選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種抑制早燃和爆震的強(qiáng)制廢氣噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過壓氣機(jī)和儲氣罐存儲從排氣管中引出的氣體，并在檢測到發(fā)動(dòng)機(jī)早燃或爆震時(shí)通過噴氣閥將存儲在儲氣罐中的燃燒廢氣噴入相應(yīng)氣缸的進(jìn)氣道中強(qiáng)制參與進(jìn)氣，能有效抑制早燃和爆震的發(fā)生；由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒廢氣中含有大量CO₂和極少量的O₂，CO₂熱容較大，能明顯降低缸內(nèi)的燃燒溫度，減小早燃和爆震發(fā)生的傾向。進(jìn)一步的，進(jìn)氣中CO₂濃度增加使得O₂濃度相對減少，這相當(dāng)于在不增加燃料噴射的情況下加濃混合氣，可進(jìn)一步抑制早燃的發(fā)生；同樣，在發(fā)生爆震時(shí)CO₂濃度的增加和O₂濃度的降低可減小點(diǎn)火時(shí)刻推遲的角度。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抑制早燃和爆震的強(qiáng)制廢氣噴射系統(tǒng)，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道和排氣管之間，排氣管上通過管道連通有電動(dòng)壓氣機(jī)，所述電動(dòng)壓氣機(jī)通過管道依次連通有中冷器、儲氣罐、減壓閥、集氣箱和噴氣閥，所述儲氣罐上設(shè)置有壓力傳感器和壓力穩(wěn)定器；所述電動(dòng)壓氣機(jī)壓縮從排氣管中引出的廢氣，壓縮后的氣體經(jīng)所述中冷器冷卻，并儲存于所述儲氣罐中，所述儲氣罐中的氣體經(jīng)過所述減壓閥進(jìn)入到所述集氣箱；當(dāng)早燃或爆震發(fā)生時(shí)，所述噴氣閥開啟，將集氣箱中的氣體噴入進(jìn)氣道中與新鮮空氣混合，并進(jìn)入氣缸參與燃燒。

所述集氣箱上設(shè)有總管、支管和壓力穩(wěn)定器，所述總管將所述減壓閥與集氣箱相連通，所述支管與所述噴氣閥相連通。所述支管的數(shù)量與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)相匹配。

所述壓力穩(wěn)定器由壓力穩(wěn)定器殼體、中空螺栓、頂桿、彈簧和穩(wěn)壓活塞構(gòu)成，所述彈簧安裝于所述穩(wěn)壓活塞與中空螺栓之間。所述壓力穩(wěn)定器殼體上設(shè)有泄氣孔。

所述噴氣閥為電磁噴氣閥。

所述儲氣罐體積為2-3L。所述儲氣罐中的氣體壓力保持在8-15bar。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案所帶來的有益效果是：

1.采用電動(dòng)壓氣機(jī)和儲氣罐存儲內(nèi)燃機(jī)排放廢氣，所需儲氣罐的體積可以較小，并且無需考慮儲氣罐補(bǔ)氣的問題；

2.通過電磁噴氣閥的開啟和關(guān)閉將廢氣噴射到進(jìn)氣道中，系統(tǒng)的響應(yīng)快，并且可以精確控制廢氣的噴入量；

3.噴入進(jìn)氣道中廢氣后該進(jìn)氣行程中CO₂濃度增加，同時(shí)O₂濃度降低，可對早燃和爆震進(jìn)行有效地抑制。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是集氣箱的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-1和圖3-2是壓力穩(wěn)定器分別與穩(wěn)定儲氣罐和集氣箱相連接的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-進(jìn)氣道，2-排氣管，3-電動(dòng)壓氣機(jī)，4-中冷器，5-儲氣罐，6-壓力傳感器，7-壓力穩(wěn)定器，8-減壓閥，9-集氣箱，10-噴氣閥，11-節(jié)氣門，12-總管，13-支管，14-壓力穩(wěn)定器，15-墊片，16-泄氣孔，17-壓力穩(wěn)定器殼體，18-中空螺栓，19-頂桿，20-彈簧，21-穩(wěn)壓活塞，22-氣缸，23-排氣歧管，24-廢氣引出管道

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，一種抑制早燃和爆震的強(qiáng)制廢氣噴射系統(tǒng)，設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道1和排氣管2之間，排氣管2上通過設(shè)置廢氣引出管道與電動(dòng)壓氣機(jī)3相連，電動(dòng)壓氣機(jī)3通過管道依次與中冷器4、儲氣罐5、減壓閥8、集氣箱9、噴氣閥10和進(jìn)氣道1相連，儲氣罐5上設(shè)有壓力傳感器6和壓力穩(wěn)定器7；利用電動(dòng)壓氣機(jī)3壓縮從排氣管2中引出的廢氣，壓縮后的氣體經(jīng)中冷器冷卻，并儲存于儲氣罐5中；儲氣罐5中的氣體經(jīng)過減壓閥8進(jìn)入到廢氣集氣箱9及相應(yīng)管路中，并在集氣箱9中維持一定的氣體壓力；當(dāng)ECU檢測到早燃或爆震發(fā)生時(shí)，輸出控制信號噴氣閥10開啟，將集氣箱9中的氣體噴入進(jìn)氣道1中與新鮮空氣進(jìn)行混合，并進(jìn)入氣缸參與燃燒。

廢氣通過電動(dòng)壓氣機(jī)3被壓縮存入儲氣罐5中，并通過壓力傳感器6檢測儲氣罐5內(nèi)的氣體壓力，當(dāng)儲氣罐5內(nèi)氣壓達(dá)到預(yù)期值時(shí)，電動(dòng)壓氣機(jī)3停止工作；當(dāng)儲氣罐5內(nèi)壓力低于設(shè)定的壓力時(shí)，電動(dòng)壓氣機(jī)3又開始工作，將氣體壓縮存儲入儲氣罐5。優(yōu)選地，儲氣罐5中的氣體保持在8—15bar之間，罐內(nèi)氣體應(yīng)足夠50—100個(gè)循環(huán)的氣體用量，即儲氣罐體積選擇為2—3L。壓力傳感器6用于檢測儲氣罐5中壓力，當(dāng)儲氣罐5內(nèi)氣體保持穩(wěn)定時(shí)，罐內(nèi)壓力處處相等；但當(dāng)罐內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí)，則壓力分布難以均勻，因此壓力傳感器6應(yīng)安裝在能較為準(zhǔn)確地反映儲氣罐5內(nèi)壓力并且壓力波動(dòng)較小的地方。

噴氣閥10屬于電磁噴氣閥，即在噴氣閥中含有電磁線圈，當(dāng)線圈中有電流通過時(shí)，線圈產(chǎn)生的電磁力將開關(guān)閥吸合，氣體從開關(guān)閥口噴出；當(dāng)線圈中電流為零時(shí)，彈簧將開關(guān)閥頂住，開關(guān)口關(guān)閉，氣體不能流出。本實(shí)施例中采用電磁噴氣閥是由于電磁閥響應(yīng)快、可靠性好，能迅速執(zhí)行ECU發(fā)出的開關(guān)指令；并能方便地通過控制驅(qū)動(dòng)電壓信號的脈寬來控制噴氣閥開啟持續(xù)時(shí)間，從而精確地控制噴出的氣體流量，滿足對早燃和爆震的控制需求。優(yōu)選地，電磁閥在進(jìn)氣行程開啟，噴入的氣體隨新鮮空氣在進(jìn)氣道1混合后進(jìn)入氣缸；需要指出，噴氣閥10的噴氣持續(xù)時(shí)間不能超過進(jìn)氣門開啟的持續(xù)時(shí)間。

如圖2所示，集氣箱9包括總管12和支管13，具有一定穩(wěn)定壓力的作用，將從減壓閥8流出的氣體分配到四個(gè)支管13中，并由四個(gè)噴氣閥將廢氣噴入到對應(yīng)的氣缸22中，從而可實(shí)現(xiàn)對每個(gè)氣缸的獨(dú)立控制，氣缸排出的廢氣通過排氣歧管23排至排氣管，再通過設(shè)置在排氣管上的廢氣引出管道24將廢氣送至電動(dòng)壓氣機(jī)3實(shí)現(xiàn)循環(huán)；為了進(jìn)一步使集氣箱9中的壓力保持穩(wěn)定，在集氣箱9的一端安裝有氣體壓力穩(wěn)定器14，該壓力穩(wěn)定器14與設(shè)在儲氣罐5上的壓力穩(wěn)定器7結(jié)構(gòu)相同。

如圖3-1和圖3-2所示，壓力穩(wěn)定器7和壓力穩(wěn)定器14均由壓力穩(wěn)定器殼體17、中空螺栓18、頂桿19、彈簧20、穩(wěn)壓活塞21構(gòu)成，壓力穩(wěn)定器殼體17與集氣箱9和儲氣罐5之間、頂桿19與穩(wěn)壓活塞21之間、中空螺栓18與壓力穩(wěn)定器殼體17之間均由螺紋相連接，彈簧20安裝于穩(wěn)壓活塞21與中空螺栓18之間。壓力穩(wěn)定器殼體17上設(shè)有泄氣孔16，本實(shí)施例中，壓力穩(wěn)定器7與儲氣罐5的連接處及壓力穩(wěn)定器14與集氣箱9的連接處之間均設(shè)有墊片15。

當(dāng)穩(wěn)壓活塞21左側(cè)壓力較低時(shí)，由彈簧20彈力的作用，穩(wěn)壓活塞21將向左移動(dòng)，在一定程度上起到穩(wěn)定壓力的作用；當(dāng)穩(wěn)壓活塞21左側(cè)壓力較高時(shí)，同理的，穩(wěn)壓活塞21將向右移動(dòng)；若穩(wěn)壓活塞左側(cè)壓力過高，穩(wěn)壓活塞向右移動(dòng)到一定程度時(shí)，殼體上的泄氣孔16被開啟，可防止過高的壓力給系統(tǒng)帶來危險(xiǎn)。壓力穩(wěn)定器7和壓力穩(wěn)定器14這種柔性的特點(diǎn)可使儲氣罐5或集氣箱9內(nèi)的壓力在一定程度上保持穩(wěn)定，減小壓力的波動(dòng)。

本實(shí)用新型并不限于上文描述的實(shí)施方式。以上對具體實(shí)施方式的描述旨在描述和說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。