用于沒(méi)有機(jī)械增壓器的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的egr的制作方法
【專利說(shuō)明】用于沒(méi)有機(jī)械増壓器的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR
[0001]優(yōu)先權(quán)和相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)是2011年5月16日提交且共同授讓的美國(guó)專利申請(qǐng)13/068，679的部分繼續(xù)，其要求2010年5月18日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/395，845以及2010年8月16日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/401，598的優(yōu)先權(quán)。
[0003]本申請(qǐng)包含與2013年2月19日提交且共同授讓的PCT申請(qǐng)US2013/026737相關(guān)的主題。
【背景技術(shù)】
[0004]本領(lǐng)域涉及二沖程循環(huán)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。具體地，本領(lǐng)域涉及帶有廢氣再循環(huán)的裝有端口的、直流掃氣式的、二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地，本領(lǐng)域包括帶有一個(gè)或多個(gè)裝有端口的汽缸和直流掃氣式的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其中廢氣再循環(huán)(EGR)結(jié)構(gòu)提供由所述發(fā)動(dòng)機(jī)在之前的循環(huán)中產(chǎn)生的一部分廢氣，其用于和進(jìn)來(lái)的增壓空氣混合以控制燃燒過(guò)程中氮氧化物的產(chǎn)生。
[0005]二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其利用曲軸的單個(gè)完整轉(zhuǎn)動(dòng)和連接到曲軸的活塞的兩個(gè)沖程完成動(dòng)力循環(huán)。二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例是對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一對(duì)活塞相對(duì)設(shè)置在汽缸孔內(nèi)，其用于沿相反方向往復(fù)移動(dòng)。汽缸有縱向隔開(kāi)的進(jìn)氣端口和排氣端口，以便靠近汽缸的各自末端設(shè)置。對(duì)置的活塞控制端口，從而當(dāng)活塞移動(dòng)到它們的底部中心(BC)位置時(shí)打開(kāi)各自的端口，且當(dāng)活塞朝向它們的頂部中心(TC)位置移動(dòng)時(shí)關(guān)閉端口。一個(gè)端口提供孔外的燃燒產(chǎn)物的通道，其它端口用于準(zhǔn)許增壓空氣進(jìn)入孔中；這些端口分別叫做“排氣”端口和“進(jìn)氣”端口。
[0006]圖1中，二沖程循環(huán)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)49由具有至少一個(gè)裝有端口的汽缸50的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)體現(xiàn)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可具有一個(gè)裝有端口的汽缸、兩個(gè)裝有端口的汽缸、三個(gè)裝有端口的汽缸，或四個(gè)或更多個(gè)裝有端口的汽缸。每個(gè)汽缸50具有孔52以及在其各自末端形成或機(jī)器加工而成的排氣端口 54和進(jìn)氣端口 56。排氣端口 54和進(jìn)氣端口 56均包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的圓周陣列，其中相鄰的開(kāi)口通過(guò)固相橋接(solid bridge)隔開(kāi)。在一些描述中，每個(gè)開(kāi)口稱為“端口”;然而，此類“端口”的圓周陣列的結(jié)構(gòu)與圖1中所示的端口結(jié)構(gòu)沒(méi)什么不同。排氣活塞60和進(jìn)氣活塞62可滑動(dòng)地設(shè)置在孔52中，且它們的末端表面61和63彼此相對(duì)。排氣活塞60被耦接到曲軸71，進(jìn)氣活塞被耦接到曲軸72。
[0007]當(dāng)汽缸50的活塞60和62位于或靠近它們的頂部中心位置時(shí)，燃燒室在活塞的末端表面61和63之間的孔52中限定。燃料通過(guò)至少一個(gè)燃料噴射器噴嘴100直接注入燃燒室，所述燃料噴射器嘴100通過(guò)汽缸50的側(cè)壁被放置在開(kāi)口中。
[0008]進(jìn)一步參照?qǐng)D1，發(fā)動(dòng)機(jī)49包括空氣管理系統(tǒng)51，空氣管理系統(tǒng)51管理提供到發(fā)動(dòng)機(jī)49的增壓空氣的輸送以及由發(fā)動(dòng)機(jī)49產(chǎn)生的廢氣的輸送。代表性的空氣管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括增壓空氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)。在空氣管理系統(tǒng)51中，增壓空氣子系統(tǒng)包括接收進(jìn)氣空氣并處理進(jìn)氣空氣到增壓空氣中的增壓空氣源，耦接到增壓空氣源的增壓空氣通道，增壓空氣通過(guò)增壓空氣通道被輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)進(jìn)氣端口，以及增壓空氣通道中的至少一個(gè)空氣冷卻器，空氣冷卻器被耦接以在將增壓空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣端口之前接收并冷卻增壓空氣(或包括增壓空氣的氣體混合物)。此種冷卻器能夠包括空氣對(duì)液體和/或空氣對(duì)空氣設(shè)備，或另一種冷卻設(shè)備。排氣子系統(tǒng)包括排氣通道，排氣通道將排氣產(chǎn)物從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣端口輸送到排氣管。
[0009]參照?qǐng)D1，空氣管理系統(tǒng)51包括渦輪增壓器120，其帶有渦輪121和在共同的軸123上旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)。渦輪121耦接到排氣子系統(tǒng)且壓縮機(jī)122耦接到增壓空氣子系統(tǒng)。渦輪增壓器120從廢氣中提取能量，所述廢氣離開(kāi)排氣端口 54并從排氣端口 54或從排氣歧管125直接流入排氣通道124。就這一點(diǎn)而言，渦輪121通過(guò)經(jīng)過(guò)其本身的廢氣旋轉(zhuǎn)。這使得壓縮機(jī)122旋轉(zhuǎn)，從而引起壓縮機(jī)通過(guò)壓縮進(jìn)氣空氣而產(chǎn)生增壓空氣。在一些情況下，增壓空氣子系統(tǒng)包括機(jī)械增壓器110 ;在這些情況下，通過(guò)壓縮機(jī)122輸出的增壓空氣流經(jīng)增壓空氣通道126到冷卻器127，由此增壓空氣通過(guò)機(jī)械增壓器110抽取到進(jìn)氣端口。被機(jī)械增壓器110壓縮的空氣能夠穿過(guò)冷卻器129輸出到進(jìn)氣歧管130。進(jìn)氣端口 56接收由機(jī)械增壓器110抽取通過(guò)進(jìn)氣歧管130的增壓空氣。優(yōu)選地，但不必然地，在多汽缸對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，進(jìn)氣歧管130由與所有汽缸50的進(jìn)氣端口 56相通的進(jìn)氣集氣室構(gòu)成。
[0010]圖1所示的空氣管理結(jié)構(gòu)經(jīng)配備以通過(guò)再循環(huán)廢氣穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝有端口的汽缸而減少由燃燒產(chǎn)生的氮氧化物(NOx)的排放。再循環(huán)廢氣與增壓空氣混合以降低最高燃燒溫度，從而降低嘰的排放。該過(guò)程稱為廢氣再循環(huán)(“EGR”)。圖1所示的EGR結(jié)構(gòu)利用經(jīng)由汽缸外的EGR回路輸送到增壓空氣子系統(tǒng)中的新鮮進(jìn)氣空氣的傳入流中。在氣門(mén)138的控制下，再循環(huán)氣體流經(jīng)導(dǎo)管131。
[0011]為了在汽缸端口敞開(kāi)期間給汽缸掃氣，用于直流掃氣式的二沖程循環(huán)對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR結(jié)構(gòu)要求從進(jìn)氣歧管到排氣歧管的正壓力差。因此，為了使廢氣流經(jīng)EGR通道進(jìn)入到增壓空氣子系統(tǒng)中，汽缸進(jìn)氣端口中的壓力必須始終大于排氣端口中的壓力。在圖1所示的情況中，增壓空氣通道中的機(jī)械增壓器提供該正壓力。然而，存在其中渦輪增壓式對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可以不包括機(jī)械增壓器的其它情況。在這些情況下，需要確保用于有效的EGR操作的再循環(huán)廢氣的正流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]所述問(wèn)題的解決方法是為渦輪驅(qū)動(dòng)的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR回路在EGR回路中配備栗以增加再循環(huán)排氣產(chǎn)物的壓力。
[0013]—方面，通過(guò)具有耦接到汽缸的排氣端口的輸入和耦接到增壓空氣通道的回路輸出的EGR回路提供EGR。EGR回路中的栗產(chǎn)生排氣端口和增壓空氣通道之間的壓力差，該壓力差引起廢氣通過(guò)EGR回路流到其中廢氣和增壓空氣混合的增壓空氣通道中。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是對(duì)置活塞類型的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的概念示意圖，其中示出帶有EGR的空氣管理系統(tǒng)的方面。
[0015]圖2是圖示說(shuō)明在沒(méi)有機(jī)械增壓器的渦輪增壓式二沖程循環(huán)對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中用于EGR的結(jié)構(gòu)的概念示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本說(shuō)明書(shū)中所述的EGR結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在說(shuō)明性的上下文中，其包括具有至少一個(gè)裝有端口的汽缸的類型的直流掃氣式的二沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，在所述汽缸中設(shè)置有一對(duì)活塞，其中活塞的末端表面相對(duì)?！把b有端口的”汽缸包括在其側(cè)壁形成或機(jī)器加工而成的進(jìn)氣端口和排氣端口的一個(gè)或多個(gè)。該解釋性上下文意在通過(guò)說(shuō)明性示例的方式為理解具體EGR結(jié)構(gòu)實(shí)施例提供基礎(chǔ)。
[0017]參照?qǐng)D2，具有類似于圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)配備有EGR回路，但是沒(méi)有增壓空氣子系統(tǒng)中的機(jī)械增壓器的幫助下，EGR回路將廢氣從排氣子系統(tǒng)傳送到增壓空氣子系統(tǒng)中。優(yōu)選地，EGR回路結(jié)構(gòu)是高壓配