一种高压缩比二冲程汽油压燃装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高压缩比二冲程汽油压燃装置及控制方法,该装置气缸冲程长度为90mm‑110mm，喷油器和电热塞分别安装在气缸的顶部，在曲轴箱侧壁分别开有五个扫气道，每个扫气道的下口与曲轴箱连通并且上口与气缸连通，在第五扫气道的下口处安装有扫气道阀门，在曲轴箱的侧壁上开有进气口，进气管与曲轴箱连通，沿进气的方向在进气管上依次安装有压气机、进气控制阀、中冷器和簧片阀，进气旁通管一端连接在涡轮机与中冷器之间的进气管上并且另一端连接在中冷器和簧片阀之间的进气管上，在排气管的出口端和进气管的进口端之间连通设置有废气再循环管。提高功率，降低油耗和排放。

High compression ratio two stroke gasoline compression ignition device and control method

The invention discloses a high compression ratio of two stroke gasoline compression ignition device and control method, the cylinder stroke length is 90mm 110mm, injector and the electric plug are installed on the top of the cylinder, the crankcase side walls are respectively provided with five channel, each channel of the port and the crankcase is communicated and is connected with the cylinder, in fifth scavenging port is arranged at the outlet valve in the crankcase scavenging port, the side wall is provided with an air inlet, an air inlet pipe and is communicated with the crankcase, along the direction of the air intake pipe is provided with a compressor, an air inlet control valve, intercooler and a reed valve, intake bypass the intake pipe end is connected between the turbine and the cooler tube and the other end is connected between the intake air intercooler and a reed valve between the inlet pipe, the outlet end of the exhaust pipe and air inlet pipe communicated with the exhaust end Circulating pipe. Increase power, reduce fuel consumption and emissions.

【技术实现步骤摘要】
一种高压缩比二冲程汽油压燃装置及控制方法
本专利技术涉及二冲程汽油机，尤其涉及一种高压缩比二冲程汽油压燃装置及控制方法。
技术介绍
二冲程汽油机的工作过程和四冲程汽油机的主要区别在于换气过程。四冲程汽油机的进气、压缩、做功、排气在四个冲程完成，而二冲程汽油机则在两个冲程内完成。因为曲轴每旋转一周就有一个做功行程，因此，当二冲程汽油机工作容积和转速与四冲程汽油机相同时，在理论上其功率应为四冲程汽油机功率的两倍。并且，由于在相同转速工作循环次数多，输出转矩均匀，运转较为平稳。此外，大多数二冲程汽油机采用气孔换气，省去了气门机构等一系列复杂零件，其配气机构简单，与四冲程相比，二冲程汽油机的运动零部件少得多，整体结构简单，质量小，使用维修方便，制造成本低，被广泛使用在轻便的摩托车或轻小型飞机上。但是，二冲程汽油机换气过程比四冲程所占时间短，二冲程汽油机的换气时间约为120°～150°曲轴转角，而四冲程汽油机为400°～450°曲轴转角。因此，二冲程汽油机换气效果差、换气效率较低。特别是二冲程汽油机没有专门的换气行程，换气过程是在下止点前后约80°～95°曲轴转角期间以扫气的方式进行的，有一部分混合气混杂在废气中被排出，油耗高且HC排放严重，对环境污染严重，其经济性与排放特性较差。因此，在能源和环保问题日益严峻的形势下，改善换气质量，减少扫气损失，进一步提高功率，是小型二冲程汽油机研究者和生产者面临的艰难任务和巨大挑战。目前已有的专利和期刊中并未涉及有在二冲程中应用高压缩比和汽油压燃的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种能够改善换气质量、减少扫气损失，进一步提高功率的高压缩比二冲程汽油压燃装置及控制方法。为了达到上述目的，本专利技术的一高压缩比二冲程汽油压燃装置，包括：一种高压缩比二冲程汽油压燃装置，包括气缸和与所述的气缸连接为一体的曲轴箱，在所述的曲轴箱内安装有曲轴，所述的曲轴通过连杆与活塞相连，在所述的气缸上开有排气口，所述的排气口与排气管连通，涡轮机安装在排气管上，所述的气缸冲程长度为90mm-110mm，喷油器和电热塞分别安装在气缸的顶部，在所述的曲轴箱侧壁分别开有第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道、第四扫气道和第五扫气道，每个扫气道的下口与曲轴箱连通并且上口与气缸连通，在所述的第五扫气道的下口处安装有扫气道阀门，所述的第五扫气道中的气体流动路径的长度大于第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道中的气体流动路径，在所述的曲轴箱的侧壁上开有进气口，进气管的出气口与曲轴箱上的进气口连通，沿进气的方向在所述的进气管上依次安装有压气机、进气控制阀、中冷器和簧片阀，所述的压气机与涡轮机同轴连接，进气旁通管一端连接在涡轮机与中冷器之间的进气管上并且另一端连接在中冷器和簧片阀之间的进气管上，所述的弹簧阀是由压力差来控制开或关的单向阀，在所述的排气管的出口端和进气管的进口端之间连通设置有一根废气再循环管，在所述的废气再循环管上安装有外部废气再循环阀。一种高压缩比二冲程汽油压燃控制方法，包括以下步骤：(1)当冷起动时，ECU控制电热塞对缸内混合气进行加热，ECU控制进气控制阀开向进气旁通管，控制长扫气道阀门关闭，控制外部废气再循环阀关闭，当活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，曲轴箱内的压力减小，簧片阀打开，新鲜空气从进气管的进气口流入，经过压气机增压，再经过进气控制阀、进气旁通管和簧片阀对曲轴箱进行第一次充气，当第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道的上口打开时，曲轴箱的新鲜空气由第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道进入气缸扫气，在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀再次打开，新鲜空气对曲轴箱进行第二次充气；(2)ECU分别读取安装在发动机曲轴上传感器的转速信号、安装在油门踏板上传感器的位置信号并根据所读取的信号判断发动机运行的工况；(3)如果步骤(2)中的判断结果为小负荷工况，ECU控制进气控制阀开向中冷器，控制长扫气道阀门关闭，控制外部废气再循环阀关闭，当活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，曲轴箱内的压力减小，簧片阀打开，新鲜空气从进气管的进气口流入，经过压气机增压，再经过进气控制阀、中冷器和簧片阀对曲轴箱进行第一次充气，当第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道的上口打开时，曲轴箱的新鲜空气由第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道进入气缸扫气，在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀再次打开，新鲜空气对曲轴箱进行第二次充气；(4)如果步骤(2)中的判断结果为中等负荷工况，ECU控制进气控制阀开向中冷器，控制长扫气道阀门打开，控制外部废气再循环阀关闭，当活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，曲轴箱内的压力减小，簧片阀打开，新鲜空气从进气管的进气口流入，经过压气机增压，再经过进气控制阀、中冷器和簧片阀对曲轴箱进行第一次充气，当五个扫气道的上口打开时，曲轴箱的新鲜空气由第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道、第四扫气道和第五扫气道进入气缸扫气，在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀再次打开，新鲜空气对曲轴箱进行第二次充气；(5)如果步骤(2)中的判断结果为高负荷工况，ECU控制进气控制阀开向中冷器，控制长扫气道阀门打开，控制外部废气再循环阀打开，当活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，曲轴箱内的压力减小，簧片阀打开，新鲜空气从进气管的进气口流入并与由气缸排入排气管，然后进入废气再循环管中的部分废气混合后，一起经过压气机增压，再经过进气控制阀、中冷器和簧片阀对曲轴箱进行第一次充气，当五个扫气道的上口打开时，曲轴箱的气体由第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道、第四扫气道和第五扫气道进入气缸扫气，在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀再次打开，混合气对曲轴箱进行第二次充气。与现有技术相比，本专利技术具有以下四方面优势：第一，设置第五扫气道，第五扫气道中的气体流动路径的长度大于第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道中的气体流动路径，实现分层扫气，增加新鲜气与废气的分层度，减少新鲜气与废气的混合，再加上，采用多扫气道结构，各气道的气流方向相协调，使扫气流能尽量布满半个气缸，增加扫气流的方向性，减少扫气死区，改善换气质量，减少扫气损失，提高扫气效率，使扫气过程“接近”完全扫气，从而提高功率，降低油耗和排放。第二，采用活塞—簧片阀共同控制的方式来进气，活塞控制进气相位，即活塞控制什么时刻进行扫气，而新鲜空气进入曲轴箱则由簧片阀控制；只要当曲轴箱的气体压力小于进气口压力时，簧片阀就会打开，有利于多次充气。活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，压力减小，簧片阀打开进行第一次充气；在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀打开进行第二次充气。两次充气有利于提高给气比。此外，弹簧阀是单向阀，只允许新鲜空气从进气口流向曲轴箱。第三，采用缸内直喷，排气口关闭再后向气缸喷油，避免了燃油混杂在废气中被排出，减少对环境的污染，其经济性也大大改善。且在二冲程汽油机上采用废气涡轮增压，提高进气充量。此外，设计大冲程的气缸，提高了压缩比，压缩比高达10以上,更有利于实现汽油压燃的着火方式，热效率提高，从而提高其动力性和经济性。第四，采用内部EGR与外部EGR的协同控制，解决冷起动和小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压缩比二冲程汽油压燃装置，包括气缸和与所述的气缸连接为一体的曲轴箱，在所述的曲轴箱内安装有曲轴，所述的曲轴通过连杆与活塞相连，在所述的气缸上开有排气口，所述的排气口与排气管连通，涡轮机安装在排气管上，其特征在于：所述的气缸冲程长度为90mm‑110mm，喷油器和电热塞分别安装在气缸的顶部，在所述的曲轴箱侧壁分别开有第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道、第四扫气道和第五扫气道，每个扫气道的下口与曲轴箱连通并且上口与气缸连通，在所述的第五扫气道的下口处安装有扫气道阀门，所述的第五扫气道中的气体流动路径的长度大于第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道中的气体流动路径，在所述的曲轴箱的侧壁上开有进气口，进气管的出气口与曲轴箱上的进气口连通，沿进气的方向在所述的进气管上依次安装有压气机、进气控制阀、中冷器和簧片阀，所述的压气机与涡轮机同轴连接，进气旁通管一端连接在涡轮机与中冷器之间的进气管上并且另一端连接在中冷器和簧片阀之间的进气管上，所述的弹簧阀是由压力差来控制开或关的单向阀，在所述的排气管的出口端和进气管的进口端之间连通设置有一根废气再循环管，在所述的废气再循环管上安装有外部废气再循环阀。...

【技术特征摘要】
1.一种高压缩比二冲程汽油压燃装置，包括气缸和与所述的气缸连接为一体的曲轴箱，在所述的曲轴箱内安装有曲轴，所述的曲轴通过连杆与活塞相连，在所述的气缸上开有排气口，所述的排气口与排气管连通，涡轮机安装在排气管上，其特征在于：所述的气缸冲程长度为90mm-110mm，喷油器和电热塞分别安装在气缸的顶部，在所述的曲轴箱侧壁分别开有第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道、第四扫气道和第五扫气道，每个扫气道的下口与曲轴箱连通并且上口与气缸连通，在所述的第五扫气道的下口处安装有扫气道阀门，所述的第五扫气道中的气体流动路径的长度大于第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道中的气体流动路径，在所述的曲轴箱的侧壁上开有进气口，进气管的出气口与曲轴箱上的进气口连通，沿进气的方向在所述的进气管上依次安装有压气机、进气控制阀、中冷器和簧片阀，所述的压气机与涡轮机同轴连接，进气旁通管一端连接在涡轮机与中冷器之间的进气管上并且另一端连接在中冷器和簧片阀之间的进气管上，所述的弹簧阀是由压力差来控制开或关的单向阀，在所述的排气管的出口端和进气管的进口端之间连通设置有一根废气再循环管，在所述的废气再循环管上安装有外部废气再循环阀。2.一种采用权利要求1装置的高压缩比二冲程汽油压燃控制方法，包括以下步骤：(1)当冷起动时，ECU控制电热塞对缸内混合气进行加热，ECU控制进气控制阀开向进气旁通管，控制长扫气道阀门关闭，控制外部废气再循环阀关闭，当活塞位于上止点附近时，曲轴箱容积变大，曲轴箱内的压力减小，簧片阀打开，新鲜空气从进气管的进气口流入，经过压气机增压，再经过进气控制阀、进气旁通管和簧片阀对曲轴箱进行第一次充气，当第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道的上口打开时，曲轴箱的新鲜空气由第一扫气道、第二扫气道、第三扫气道和第四扫气道进入气缸扫气，在扫气过程中，曲轴箱气体压力减少，簧片阀再次打开，新鲜空气对曲轴箱进行第二次充气；(2)ECU分别读取安装在发动机曲轴上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，马桂香，马俊生，尧命发，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12