一种强涡流可变米勒循环内燃机制造技术

本发明专利技术提供了一种强涡流可变米勒循环内燃机，所述内燃机具有活塞、气缸、第一进气门、第二进气门、排气门、曲轴、连杆和相位器。对于同一个气缸，具有第一进气门驱动系统和第二进气门驱动系统，分别驱动所述气缸的第一进气门和第二进气门，使其开启和关闭。第一进气门开启和关闭与第二进气门开启和关闭之间存在一个相位差Ψ，所述相位差Ψ的存在使缸内气体产生强涡流。改变所述相位差Ψ的大小，能够改变缸内气体的涡流强度，也能够改变所述内燃机的有效压缩比。有效压缩比。有效压缩比。

【技术实现步骤摘要】
一种强涡流可变米勒循环内燃机


[0001]本专利技术涉及一种内燃机
，尤其涉及一种缸内气体运动、可变有效压缩比以及短压缩冲程/长膨胀冲程的米勒循环内燃机。

技术介绍

[0002]提高几何压缩比能够提高内燃机效率，但高几何压缩比受到爆震的限制。可变压缩比内燃机技术可以消除爆震限制，但其技术过于复杂难以推广。EGR技术能够实现降低缸内燃烧温度，减少热损失，但其在汽油机中使用容易诱发燃烧不稳定，除非在火花塞点火时含有EGR气体的混合气具有非常高的气体湍动能和混合气分层。汽油机大多通过进气道滚流设计来提高气体湍动能，遗憾的是滚流在活塞到达上止点准备点火时基本上都已经消失，使湍动能大大减小。米勒循环技术能够减少压缩冲程，延迟膨胀冲程，因而能够采用较高几何压缩比，提高内燃机效率，但不能增加缸内气流的湍动能。
[0003]米勒循环是一种膨胀比大于压缩比的循环技术，其具有两种形式：进气门早关的米勒循环(EIVC)和进气门迟关的米勒循环(LIVC)。顾名思义，在进气门正常情况下关闭时刻之前提早关闭进气门为早关形式，或者在进气门正常情况下关闭时刻之后延迟关闭进气门为迟关形式。所述早关形式是气缸充气未满，进气门即已关闭，而迟关形式是活塞在进气过程中，活塞上行将已经进入气缸的充量重新推出气缸。总之，无论早关还是迟关进气门都是减少气缸充量的方法。所述气缸充量被减少以后，导致在活塞上行压缩冲程完成时，气缸内气体压力和温度均降低，减少了所述内燃机的压缩功，降低了所述内燃机发生爆震的倾向，同时所述内燃机的膨胀冲程将长于所述压缩冲程，产生更多的膨胀功，提高了所述内燃机的效率，这是米勒循环内燃机的优点。
[0004]众所周知，不同内燃机负荷/转速，均具有不同的进气门开启和关闭的最佳参数，目前迟关的米勒循环系统均无法完成进气门参数的调整，因而难以对内燃机不同负荷/转速进行优化。虽然早关的米勒循环(VVL)系统能够实现进气门参数的调整，但其机构非常复杂，性价比不高，不能促使此类技术的全面推广和应用。
[0005]无论早关或迟关的米勒循环，均能够在节气门全开条件下运行，因而泵气损失最小，效率提升。但是在小负荷时，由于缸内的进气量减小，气流运动减弱，燃烧持续期延长，燃烧效率降低，因此，提高气流的湍动能成为必要。
[0006]为了通过增加EGR率来实现汽油机的循环效率，提高气流湍动能也成为必要。
[0007]如上所述，一种具有可变进气门参数，因而可变有效压缩比，并能够充分提升进气气流的湍动能，因而能够增加EGR率，充分发挥米勒循环技术潜力的内燃机，将极大提高现有内燃机的效率，为碳达峰和碳中和做出贡献。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种在进气冲程和压缩冲程中产生和保持强涡流特征的内燃机系统，这种强涡流使得燃烧持续期缩短，并能够使得较高的EGR率混合气燃烧稳定，因
而提高所述内燃机的效率。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种通过对同一个气缸的两个进气门实施分别开启和关闭的策略，改变所述内燃机的有效压缩比，使之在不同负荷/转速条件下达到最佳运行状态。本专利技术还有一个目的是提供一种米勒循环内燃机，使所述内燃机能够采用较高几何压缩比。
[0010]本专利技术的技术方案是提供了一种强涡流可变米勒循环内燃机，所述强涡流可变米勒循环内燃机具有活塞、气缸、第一进气门、第二进气门、排气门、曲轴、连杆和相位器；
[0011]对于同一个气缸，具有第一进气门驱动系统和第二进气门驱动系统，分别驱动所述气缸的第一进气门和第二进气门，使其开启和关闭；
[0012]第一进气门开启和关闭与第二进气门开启和关闭之间存在一个相位差Ψ，所述相位差Ψ的存在使缸内气体产生强涡流；改变所述相位差Ψ的大小，能够改变缸内气体的涡流强度和所述强涡流可变米勒循环内燃机的有效压缩比；
[0013]所述强涡流可变米勒循环内燃机的活塞在其气缸的上止点和下止点之间通过所述曲轴和连杆的推动进行往复运动，其操作方式如下：
[0014]当所述活塞从上止点向下止点方向移动时，第一进气门开启，新鲜空气沿第一进气门进入所述气缸，并形成涡流，在所述曲轴旋转一个相位差Ψ以后，第二进气门开启，新鲜空气沿第二进气门进入所述气缸；
[0015]当所述活塞从下止点向上止点方向移动时，第一进气门关闭，已经进入所述气缸的充量被所述活塞从第二进气门重新推出气缸，所述充量被推出，使得保留在所述气缸内充量的涡流运动得到加强，直至第二进气门关闭，所述强涡流可变米勒循环内燃机进入压缩冲程；
[0016]随着所述活塞的进一步上升，所述涡流运动在压缩冲程中得到进一步强化，缩短了混合气的燃烧持续期；
[0017]随着相位差Ψ的增大或减小，所述活塞从下止点向上止点方向移动直至第二进气门关闭为止的位移量也增加或减小，所述活塞推出所述气缸的充量也增加或减小，而存留在所述气缸内的充量则相应减少或增加，因而所述内燃机的有效压缩比得以减小或增加。
[0018]进一步地，所述强涡流可变米勒循环内燃机的第一进气门驱动系统和第二进气门驱动系统由一个外管和一个内轴同轴安装；
[0019]所述第一进气门驱动系统包括第一进气凸轮、外管、第一摇臂滚轮、第一摇臂、第一进气门和气门弹簧；
[0020]所述第一进气凸轮被固定安装在所述外管上，所述第一进气凸轮的旋转依次驱动所述第一摇臂滚轮、第一摇臂和第一进气门向下移动，开启所述第一进气门，同时，所述气门弹簧始终保持所述第一进气门、第一摇臂、第一摇臂滚轮以及第一进气凸轮的接触；
[0021]所述第二进气门驱动系统包括第二进气凸轮、内轴、第二摇臂滚轮、第二摇臂、第二进气门和气门弹簧；
[0022]所述第二进气凸轮被可旋转地铰接在所述外管上，一个与内轴连接的插销，穿过在所述外管上开设的周向槽口，与所述第二进气凸轮连接，所述内轴通过所述插销带动所述第二进气凸轮旋转，并依次驱动所述第二摇臂滚轮、第二摇臂和第二进气门向下移动，开启所述第二进气门，同时，所述气门弹簧始终保持所述第二进气门、第二摇臂、第二摇臂滚
轮以及第二进气凸轮的接触。
[0023]进一步地，所述第一进气门与所述第二进气门开启和关闭的相位差Ψ为一个可变参数，其变动范围为0
°
至180
°
曲轴转角；所述第一进气门开启时刻为一个固定值。
[0024]进一步地，所述第一进气门与所述第二进气门开启和关闭的相位差Ψ为一个可变参数，其变动范围为0
°
至180
°
曲轴转角；所述第一进气门开启时刻为一个可变参数Ф，所述可变参数Ф的变动范围为0
°
至50
°
曲轴转角。
[0025]进一步地，在所述外管和所述内轴的前端安装一个极大角度可调节的相位器，所述相位器用于调节所述第一进气门与所述第二进气门开启和关闭的相位差Ψ。
[0026]进一步地，在所述外管和所述内轴的前端安装一个双相位器，所述双相位器用于调节所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强涡流可变米勒循环内燃机，其特征在于：所述强涡流可变米勒循环内燃机具有活塞、气缸、第一进气门、第二进气门、排气门、曲轴、连杆和相位器；对于同一个气缸，具有第一进气门驱动系统和第二进气门驱动系统，分别驱动所述气缸的第一进气门和第二进气门，使其开启和关闭；第一进气门开启和关闭与第二进气门开启和关闭之间存在一个相位差Ψ，所述相位差Ψ的存在使缸内气体产生强涡流；改变所述相位差Ψ的大小，能够改变缸内气体的涡流强度和所述强涡流可变米勒循环内燃机的有效压缩比；所述强涡流可变米勒循环内燃机的活塞在其气缸的上止点和下止点之间通过所述曲轴和连杆的推动进行往复运动，其操作方式如下：当所述活塞从上止点向下止点方向移动时，第一进气门开启，新鲜空气沿第一进气门进入所述气缸，并形成涡流，在所述曲轴旋转一个相位差Ψ以后，第二进气门开启，新鲜空气沿第二进气门进入所述气缸；当所述活塞从下止点向上止点方向移动时，第一进气门关闭，已经进入所述气缸的充量被所述活塞从第二进气门重新推出气缸，所述充量被推出，使得保留在所述气缸内充量的涡流运动得到加强，直至第二进气门关闭，所述强涡流可变米勒循环内燃机进入压缩冲程；随着所述活塞的进一步上升，所述涡流运动在压缩冲程中得到进一步强化，缩短了混合气的燃烧持续期；随着相位差Ψ的增大或减小，所述活塞从下止点向上止点方向移动直至第二进气门关闭为止的位移量也增加或减小，所述活塞推出所述气缸的充量也增加或减小，而存留在所述气缸内的充量则相应减少或增加，因而所述内燃机的有效压缩比得以减小或增加。2.根据权利要求1所述的一种强涡流可变米勒循环内燃机，其特征在于，所述强涡流可变米勒循环内燃机的第一进气门驱动系统和第二进气门驱动系统由一个外管和一个内轴同轴安装；所述第一进气门驱动系统包括第一进气凸轮、外管、第一摇臂滚轮、第一摇臂、第一进气门和气门弹簧；所述第一进气凸轮被固定安装在所述外管上，所述第一进气凸轮的旋转依次驱动所述第一摇臂滚轮、第一摇臂和第一进气门向下移动，开启所述第一进气门，同时，所述气门弹簧始终保持所述第一进气门、第一摇臂、第一摇臂滚轮以及第一进气凸轮的接触；...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大兹，梁继超，
申请(专利权)人：湖南大兹动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：