專利名稱:發(fā)動機輔助配氣裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種配氣裝置，具體說是一種車用發(fā)動機的輔助配氣裝置。
背景技術：
汽車發(fā)動機工作轉速范圍寬廣，負荷變化頻繁，燃油噴射量、進氣量隨負荷不斷變化。在城市公路行駛時，汽車起動和制動頻繁，發(fā)動機經常在部分負荷中、低速或怠速情況下運轉，經濟性、排放都處于較低的水平。傳統(tǒng)的發(fā)動機配氣機構能滿足發(fā)動機進、排氣需要但不能保證發(fā)動機進、排氣效果良好，影響了發(fā)動機動力性和經濟性。中國即將全面實施歐III排放法規(guī)，歐III法規(guī)對發(fā)動機排放污染物限制更嚴格，檢測排放污染物時取消了暖機過程，發(fā)動機在起動怠速時就必須達到排放要求。在發(fā)動機做加、減速等工況運行時，點火定時、空燃比以及排氣再循環(huán)值均不處于最佳狀態(tài)，可能引起燃燒質量惡化，排放污染物增加，在減速及怠速工況，HC排放量很高，影響了發(fā)動機的整體排放水平。
本發(fā)明可以使氣缸內的新鮮工質流入曲軸箱，減少氣缸實際進氣量，發(fā)動機在部分負荷工作時減少噴油量而不改變空燃比，提高發(fā)動機經濟性，減小燃燒后最高壓力和最高溫度，降低NOx的排放。
本發(fā)明可以使活塞火力岸與氣缸壁形成狹縫內的混合氣、含污染物成分較多的燃燒末期混合氣流入曲軸箱，通過曲軸箱通風系統(tǒng)再次進入氣缸中燃燒，避免直接排入大氣，減少發(fā)動機尾氣中HC和其它污染物的排放。

發(fā)明內容本發(fā)明提供了一種結構簡單、反應靈敏、工作準確、穩(wěn)定，可有效提高發(fā)動機經濟性，減少發(fā)動機排放污染物的裝置。
本發(fā)明的上述技術目的主要是通過以下技術方案解決的一種發(fā)動機輔助配氣裝置，見圖1、圖2，主要包括數個高度、角度不同的氣缸壁上開口、空心圓柱體、定位圓臺、電機、密封墊、氣缸體上安裝孔，其特征在于氣缸體上安裝孔與曲軸箱連通，氣缸壁上有數個高度、角度不同的開口，開口連通氣缸和氣缸體上安裝孔，空心圓柱體和定位圓臺在氣缸體上安裝孔內，空心圓柱體上有數個高度、角度不同的開口，空心圓柱體內部與曲軸箱連通，電機分兩部分，電機定子固定在氣缸體上，電機轉子固定在空心圓柱體上，電機通電時空心圓柱體隨電機轉子一同旋轉。
發(fā)動機工作時，根據ECU信號，電機通電，在氣缸的進氣行程時電機轉子帶動空心圓柱體旋轉，使空心圓柱體上開口與該氣缸的氣缸壁上開口重疊，此時氣缸內的新鮮工質經過氣缸壁上開口和與之重疊的空心圓柱體上開口流入曲軸箱，通過控制空心圓柱體上開口與氣缸壁上開口重疊的時間，可以控制從氣缸流入曲軸箱的新鮮工質量，留在氣缸中的新鮮工質量在一定范圍內變化。在滿足發(fā)動機負荷要求的前提下，減少氣缸中的新鮮工質，可以減少噴油量而不改變空燃比，從而降低了發(fā)動機耗油量。氣缸里的新鮮工質和噴油量減少使發(fā)動機燃燒后氣缸內最高壓力和最高溫度降低，爆震的可能性降低，也可以減少排放中的NOx。
發(fā)動機工作時，根據ECU信號，電機通電，在氣缸的燃燒行程時，電機轉子帶動空心圓柱體旋轉，使空心圓柱體上開口與該氣缸的氣缸壁上開口重疊，氣缸與發(fā)動機曲軸箱連通，在氣缸內混合氣壓力的作用下，混合氣從氣缸流入曲軸箱，這部分混合氣主要包含活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣、燃燒術期的混合氣。發(fā)動機排放污染物中HC主要來自于活塞火力岸與氣缸壁形成狹縫內的混合氣和燃燒末期混合氣，在排氣階段末期的尾氣中污染物濃度最大，這些污染物含量高的混合氣從氣缸壁上開口和與之重疊的空心圓柱體上開口流入曲軸箱，通過曲軸箱通風裝置再次進入氣缸燃燒，避免直接排入大氣，可有效降低發(fā)動機尾氣中的HC和其他污染物。
兩個相鄰氣缸可以共同使用一個發(fā)動機輔助配氣裝置，控制電機轉子的旋轉角度，可以控制空心圓柱體上不同高度的開口與氣缸壁上不同高度的開口重疊，實現控制該裝置在進氣和排氣時不同的工作狀態(tài)。發(fā)動機輔助配氣裝置不工作時，電機不通電，空心圓柱體在初始位置，空心圓柱體外表面與安裝孔表面貼合，保證氣缸完全密封，避免氣缸內氣體竄入曲軸箱。在發(fā)動機全負荷高速運轉時，不需要減少氣缸的進氣量，空心圓柱體上較高高度的開口始終與安裝孔表面貼合，在氣缸進氣時不與氣缸壁上開口重疊而始終保持密封狀態(tài)。電機轉子旋轉一圈，發(fā)動機輔助配氣裝置兩側氣缸各自完成一個工作循環(huán)，也可以通過控制電機轉子的旋轉方向滿足發(fā)動機輔助配氣裝置在兩側氣缸不同工作行程時的不同工作狀態(tài)。
作為優(yōu)選，氣缸體上安裝孔與曲軸箱連通，氣缸壁上有數個高度不同的開口，開口與氣缸體上安裝孔連通，這樣可以確保當空心圓柱體上開口與氣缸壁上開口重疊時，氣缸與曲軸箱連通。
作為優(yōu)選，共同使用一個發(fā)動機輔助配氣裝置的兩個氣缸的氣缸壁上開口以通過氣缸體上安裝孔軸線的平面為對稱平面相互對稱，這樣可以確保發(fā)動機輔助配氣裝置工作時對兩個氣缸的作用相同。
作為優(yōu)選，氣缸壁上引導新鮮工質流入曲軸箱的開口位置在活塞行程的1/2附近，活塞行程不同，氣缸壁上開口距上止點距離不同，范圍在40～65mm，這樣可以確保在進氣行程和壓縮行程有足夠的時間使氣缸內新鮮工質通過氣缸壁上開口和空心圓柱體上開口組成的通道流入曲軸箱，控制氣缸壁上開口和空心圓柱體上開口重疊時間的長短可以控制從氣缸流入曲軸箱的新鮮工質多少。
作為優(yōu)選，氣缸壁上引導燃燒后混合氣流入曲軸箱的開口位置距離下止點2～8mm，這樣可以確保在不影響混合氣燃燒的前提下污染物含量較多的燃燒末期混合氣和活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣能完全流入曲軸箱。
作為優(yōu)選，氣缸壁上開口寬度3～15mm，高度2～4mm，這樣可以確保在有足夠開口面積的前提下，活塞的兩道氣環(huán)隨時至少有一道氣環(huán)與氣缸壁完全貼合，保證氣缸的密封。
作為優(yōu)選，氣缸壁上有連續(xù)開口，開口之間高度間隔至少為3.5mm，這樣可以確保有足夠的開口面積，開口之間的氣缸壁強度足夠，活塞的兩道氣環(huán)隨時至少有一道氣環(huán)與氣缸壁完全貼合，保證氣缸的密封。
作為優(yōu)選，發(fā)動機輔助配氣裝置由電機驅動，電機定子固定在氣缸體上，電機轉子與空心圓柱體固定，電機定子有定位標記，這樣可以確保空心圓柱體能及時、準確的旋轉要求的角度，固定電機定子和電機轉子的初始位置，空心圓柱體上開口與氣缸壁上開口的初始相對夾角正確。
作為優(yōu)選，空心圓柱體與氣缸體上安裝孔同軸，空心圓柱體與氣缸體上安裝孔直徑相同，這樣可以確?？招膱A柱體繞安裝孔軸線旋轉而不能上下或者徑向運動，空心圓柱體外表面和安裝孔表面貼合緊密，起到密封作用。
作為優(yōu)選，高度相同的空心圓柱體上開口寬度略大于氣缸壁上開口的寬度，這樣可以確保在空心圓柱體轉動角度有誤差的情況下，氣缸壁上開口與空心圓柱體上開口重疊的有效面積始終為氣缸壁上開口的開口面積。
作為優(yōu)選，氣缸體上安裝孔軸線與相鄰兩個氣缸的軸線距離相等，這樣可以確保相鄰的兩個氣缸可以共同使用一個發(fā)動機輔助配氣裝置。
作為優(yōu)選，發(fā)動機輔助配氣裝置向一個方向旋轉一圈，氣缸完成一個工作循環(huán)，也可以通過控制電機轉子旋轉方向滿足發(fā)動機輔助配氣裝置在兩側氣缸不同工作行程時的不同工作狀態(tài)。這樣可以確保發(fā)動機輔助配氣裝置對氣缸每個循環(huán)的作用相同。
圖1是發(fā)動機輔助配氣裝置的俯視圖圖2是沿圖1中A-A線的剖視圖圖3是發(fā)動機輔助配氣裝置在初始位置時，空心圓柱體上開口與氣缸壁上開口垂直投影到一個水平面時的一種示意圖A為空心圓柱體上高度較高開口的角度，A1、A2為氣缸壁上高度較高開口的角度，X為氣缸壁上高度較高開口A1(A2)與垂直軸的夾角，A1、A2屬于兩個不同的氣缸。B為空心圓柱體上高度較低開口的角度，B1、B2為氣缸壁上高度較低開口的角度，B以垂直軸為中心軸對稱。Y為氣缸壁上高度較低開口B1(B2)與垂直軸的夾角，B1、B2屬于兩個不同的氣缸。圖4是發(fā)動機輔助配氣裝置在初始位置時，空心圓柱體上開口與氣缸壁上開口垂直投影到一個水平面時的另一種示意圖A為空心圓柱體上高度較高的開口角度，A1、A2為氣缸壁上高度較高開口的角度，A以垂直軸為中心軸對稱，X為氣缸壁上高度較高開口A1(A2)與垂直軸的夾角，A1、A2屬于兩個不同的氣缸。B為空心圓柱體上高度較低開口的角度，B1、B2為氣缸壁上高度較低開口的角度，B以垂直軸為中心軸對稱，Y為氣缸壁上高度較低開口B1(B2)與垂直軸的夾角，B1、B2屬于兩個不同的氣缸。
具體實施方式下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明技術方案作進一步說明。
實施例1，以點火順序為4-3-1-2的四缸四沖程發(fā)動機為例。見圖2，本例發(fā)動機輔助配氣裝置，它包括空心圓柱體1、電機定子2、電機轉子3、密封墊4、定位圓臺5、氣缸體上安裝孔6、氣缸壁上開口71、氣缸壁上開口72、空心圓柱體1上開口11、開口12。其特征在于定位圓臺5固定在空心圓柱體1上，空心圓柱體1和定位圓臺5在氣缸體上安裝孔6內，定位圓臺5限制空心圓柱體1不能上下運動，空心圓柱體1和安裝孔6同軸、直徑相同，空心圓柱體1可以繞氣缸體安裝孔6軸線旋轉而不能上下或者徑向運動，空心圓柱體1與定位圓臺5之間可以有旋轉運動，定位圓臺5固定在氣缸體上安裝孔6內，不能轉動，氣缸壁上開口71、72連通氣缸和氣缸體上安裝孔6，電機定子2固定在氣缸體上，電機轉子3固定在空心圓柱體1上，電機通電時空心圓柱體1隨電機轉子3一同旋轉。
以發(fā)動機輔助配氣裝置右邊作為一缸，左邊作為二缸，電機轉子旋轉方向為順時針。裝置初始位置如圖3，從一缸進氣行程開始作為開始時間，裝置旋轉一周，一缸、二缸各完成一個工作循環(huán)。
當一缸進氣行程開始，在進氣行程，一缸的活塞到達上氣缸壁上開口A1位置前轉動角度180-X-A1，此時一缸上開口A1與空心圓柱體上開口A重疊，當一缸的活塞經過氣缸壁上開口A1后，新鮮工質從氣缸流入曲軸箱。一缸進氣行程時二缸處于壓縮行程，空心圓柱體下開口B與二缸氣缸壁上開口B2是否重疊對二缸工作無影響。
一缸進氣行程結束，開始壓縮行程，二缸此時處于燃燒行程，在二缸燃燒行程的活塞到達氣缸壁上開口B2前，轉動角度A1，一缸氣缸壁上開口A1封閉，二缸氣缸壁上開口B2與空心圓柱體開口B重疊，當二缸的活塞經過氣缸壁上開口B2位置后，燃燒末期的混合氣、活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣從氣缸流入曲軸箱，一直持續(xù)到二缸的排氣行程活塞經過氣缸壁上開口B2位置后。
一缸開始燃燒行程，二缸開始排氣行程，在一缸燃燒行程的活塞到達氣缸壁上開口B1前轉動180+X-Y-B/2。此時一缸氣缸壁上開口B1與空心圓柱體上開口B重疊，當一缸的活塞經過氣缸壁上開口B1位置后，燃燒末期的混合氣、活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣從氣缸流入曲軸箱。
一缸燃燒行程結束后開始排氣行程，二缸排氣行程結束后開始進氣行程，在二缸的活塞到達氣缸壁上開口A2位置前，轉動角度X+Y+B/2-180，二缸的氣缸壁上開口A2與空心圓柱體上開口A重疊，當二缸的活塞經過氣缸壁上開口A2位置后，新鮮工質從氣缸流入曲軸箱。
一缸排氣行程結束后開始進氣行程，在一缸進氣行程活塞到達氣缸壁上開口A1前轉動360-2X-A1，一缸上開口A1與空心圓柱體上開口A重疊，新鮮工質從重疊的開口進入曲軸箱。一缸、二缸各完成一個工作循環(huán)。
實施例2，以點火順序為4-3-1-2的四缸四沖程發(fā)動機為例。見圖2，本例發(fā)動機輔助配氣裝置，它包括空心圓柱體1、電機定子2、電機轉子3、密封墊4、定位圓臺5、氣缸體上安裝孔6、氣缸壁上開口71、氣缸壁上開口72、空心圓柱體1上開口11、開口12。其特征在于定位圓臺5固定在空心圓柱體1上，空心圓柱體1和定位圓臺5在氣缸體上安裝孔6內，定位圓臺5限制空心圓柱體1不能上下運動，空心圓柱體1和氣缸體上安裝孔6同軸、直徑相同，空心圓柱體1可以繞氣缸體上安裝孔6軸線旋轉而不能上下或者徑向運動，空心圓柱體1與定位圓臺5之間可以有旋轉運動，定位圓臺5固定在氣缸體上安裝孔6內，不能轉動，氣缸壁上開口71、72連通氣缸和氣缸體上安裝孔6，電機定子2固定在氣缸體上，電機轉子3固定在空心圓柱體1上，電機通電時空心圓柱體1隨電機轉子3一同旋轉。
以發(fā)動機輔助配氣裝置右邊為一缸，左邊為二缸。裝置初始位置見圖4，以一缸進氣行程開始作為開始時間，在一缸、二缸的每個工作循環(huán)，裝置通過順時針、逆時針旋轉實現不同的工作狀態(tài)。
一缸進氣行程，在進氣行程，一缸的活塞到達氣缸壁上開口A1前順時針轉動180-X-A/2，一缸氣缸壁上開口A1與空心圓柱體上開口A重疊，當一缸的活塞經過氣缸壁上開口A1后，新鮮工質從氣缸流入曲軸箱。在一缸進氣行程時，二缸處于壓縮行程，二缸氣缸壁上開口B2是否與空心圓柱體上開口B重疊對二缸壓縮行程工作無影響。
一缸進氣行程結束開始壓縮行程，二缸開始燃燒行程，在二缸燃燒行程，二缸的活塞到達氣缸壁上開口B2前，順時針轉動X+Y+A/2+B/2-180，二缸氣缸壁上開口B2與空心圓柱體上開口B重疊，一缸氣缸壁上開口A1關閉。當二缸的活塞經過氣缸壁上開口B2后，燃燒末期的混合氣、活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣從氣缸流入曲軸箱，一直持續(xù)到二缸排氣行程時二缸的活塞經過氣缸壁上開口B2。
一缸壓縮行程結束開始燃燒行程，二缸開始排氣行程，在一缸的活塞到達氣缸壁上開口B1前逆時針轉動2Y+B，此時只有一缸氣缸壁上開口B1與空心圓柱體上開口B重疊，當一缸的活塞經過氣缸壁上開口B1后，燃燒末期的混合氣、活塞火力岸與氣缸壁所形成狹逢內的混合氣從氣缸流入曲軸箱，一直持續(xù)到一缸的活塞經過氣缸壁上開口B1。
一缸排氣行程，二缸進氣行程，在二缸的活塞到達氣缸壁上開口A2前逆時針轉動180-X-Y-A/2-B/2，二缸氣缸壁上開口A2與空心圓柱體上開口A重疊，當二缸的活塞經過氣缸壁上開口A2后，新鮮工質從氣缸流入曲軸箱。
一缸排氣行程結束后又開始進氣行程，二缸開始壓縮行程，在一缸的活塞到達氣缸壁上開口A1前順時針轉動360-2X-A，一缸氣缸壁上開口A1與空心圓柱體上開口A重疊，當一缸的活塞經過氣缸壁上開口A1后，新鮮工質從氣缸流入曲軸箱。此后一缸、二缸重復上述循環(huán)。
權利要求
一種發(fā)動機輔助配氣裝置，主要包括數個高度、角度不同的氣缸壁上開口、空心圓柱體、定位圓臺、電機、密封墊、氣缸體上安裝孔，其特征在于氣缸體上安裝孔與曲軸箱連通，氣缸壁數個高度、夾角不同的開口連通氣缸和氣缸體上安裝孔，空心圓柱體和定位圓臺在氣缸體上安裝孔內，空心圓柱體上有數個高度、夾角不同的開口，電機分兩部分，電機定子固定在氣缸體上，電機轉子固定在空心圓柱體上，電機通電時空心圓柱體隨電機轉子一同旋轉。1、一種發(fā)動機輔助配氣裝置，主要包括數個高度、角度不同的氣缸壁上開口、空心圓柱體、定位圓臺、電機、密封墊、氣缸體上安裝孔，其特征在于氣缸體上安裝孔與曲軸箱連通，氣缸壁上數個高度、夾角不同的開口連通氣缸和氣缸體上安裝孔，空心圓柱體和定位圓臺在氣缸體上的安裝孔內，空心圓柱體上有數個高度、夾角不同的開口，空心圓柱體內部與曲軸箱連通，電機分兩部分，電機定子固定在氣缸體上，電機轉子固定在空心圓柱體上，氣缸和曲軸箱通過氣缸體上安裝孔和氣缸壁上開口連通。
2.根據權利要求
1所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸體上安裝孔與曲軸箱連通，氣缸壁上有數個高度、角度不同的開口，開口連通氣缸和氣缸體上口安裝孔。
3.根據權利要求
1或2所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于共同使用一個輔助配氣裝置的兩個氣缸的氣缸壁上開口以通過氣缸體上安裝孔軸線的平面為對稱平面相互對稱。
4.根據權利要求
1或2所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸壁上引導新鮮工質流入曲軸箱的開口位置在活塞行程的1/2附近，活塞行程不同，開口槽距上止點距離不同，范圍在40～65mm。
5.根據權利要求
1或2所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸壁上引導燃燒后混合氣流入曲軸箱的開口位置距離下止點2～8mm。
6.根據權利要求
1或2或4或5所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸壁上開口寬度3～15mm，高度2～4mm。
7.根據權利要求
1或2或4或5或6所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸壁上有連續(xù)開口，開口之間高度間隔至少為3.5mm。
8.根據權利要求
1所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于發(fā)動機輔助配氣裝置的驅動部分為電機，電機定子固定在氣缸體上，電機轉子與空心圓柱體固定。
9.根據權利要求
1或2所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于空心圓柱體與氣缸體上安裝孔同軸，空心圓柱體與氣缸體上安裝孔直徑相同。
10.根據權利要求
1或2或6所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于高度相同的空心圓柱體上開口寬度大于氣缸壁上開口的寬度。
11.根據權利要求
1所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于氣缸體上安裝孔軸線與相鄰兩個氣缸的軸線距離相等。
12.根據權利要求
1或8所述的發(fā)動機輔助配氣裝置，其特征在于輔助配氣裝置的電機轉子向一個方向旋轉一圈，兩側氣缸各完成一個工作循環(huán)，也可以通過控制電機轉子旋轉方向滿足輔助配氣裝置在兩側氣缸每個工作循環(huán)不同工作行程時的不同工作狀態(tài)。
專利摘要
本例發(fā)動機輔助配氣裝置，它主要包括空心圓柱體1、電機定子2、電機轉子3、密封墊4、定位圓臺5、氣缸體上安裝孔6、氣缸壁上開口71、氣缸壁上開口72、空心圓柱體1上開口11、開口12。其特征在于圓柱體1及定位圓臺5安裝在安裝孔6內，空心圓柱體1可以繞氣缸體上安裝孔6的軸線旋轉而無法上下或者徑向運動，工作時電機轉子3帶動空心圓柱體1旋轉，在進氣、排氣時空心圓柱體上1開口11(12)和氣缸壁上開口槽71(72)重疊，氣缸和發(fā)動機曲軸箱連通，氣缸內氣體流入曲軸箱。進氣時可以減少氣缸內新鮮工質量，減少噴油量而空燃比不變，提高了發(fā)動機經濟性。排氣時減少了排放污染物。
文檔編號F01L7/02GK1995710SQ200610139140
公開日2007年7月11日 申請日期2006年10月13日
發(fā)明者張軼 申請人:張軼導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan