[发明专利]一种内燃机的进气分段装置

说明书

技术领域

本发明涉及四冲程内燃机，特别涉及四冲程内燃机的进气系统。

背景技术

内燃机问世一百多年来，其技术得到长足进步，特别随着各国排放法规和燃油消耗法规的逐年严格，四冲程内燃机技术取得飞速发展。外部废气再循环技术、均质压燃着火技术均是实现内燃机高效清洁燃烧的主要措施；增压(包括增压中冷、二级增压、相继增压等增压系统，下同)技术是使内燃机动力性、燃油经济性和排放都得到改善。

外部废气外部再循环：将部分废气引入气缸内再次燃烧，使进气中的氧含量减少；废气中的CO、N2，H2O等具有较高的比热容，多变指数低，可以降低最高燃烧温度；CO2，N2等惰性气体阻碍燃烧，使燃烧速度降低，从而抑制了NOx的生成。随着废气再循环比率的增加，会减缓燃烧速率，增加燃烧持续期，并影响燃烧的完善程度及其稳定性；过量废气再循环，使混合气难以着火。如果废气与可燃混合气(或空气)分层分布，减少废气与可燃混合气的掺和，保证着火时刻有适于着火的可燃混合气，就能够改善燃烧的稳定性，就能够改善着火的稳定性，提高内燃机对废气再循环的忍受力。目前使用的外部废气再循环，控制精度低，同时还影响单缸间工作的均匀性。

均质压燃着火技术：即均质压燃着火理论，它的基本特征是均质、压燃、低温火焰。这是一种清洁高效的燃烧过程，但其工作范围还有待扩展，但基于HCCI基本思路衍生出来的多种燃烧方法却有可使运转范围显著拓宽，而仍保持HCCI高效超低排放的特点。“分层混合气”看起来是与HCCI相矛盾的思路，但它实际上是一种“分区均质”，同时又保持了多点自燃和低温燃烧的HCCI核心思想，因而具有着火相位可控和低油耗、低NOx的效果。

内燃机增压技术：就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。目前增压内燃机，有加速过程时间较长的缺点，尤其是涡轮增压内燃机；而离心式压气机在流量较小时，会引起压气机喘振；多个联合工作时，柴油机进气压力有突变、控制系统复杂等问题。

内燃机增压后，涡后废气、机械增压的废气由于其压力基本接近大气压，在进行废气再循环时，需经过压气机加压才能进行废气再循环。废气通过压气机，不但需要压气机提供能量，还会降低压气机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机的进气分段装置，其在内燃机气缸的工作循环中，使不同组成成份的气体(如空气或可燃混合气与废气)、或不同压力的气体(如未增压的气体和增压后的气体)、或是成份和压力均不同的气体(如增压后的气体和废气)，分时段先后通过进气道；从而使安装进气分段装置的气缸进气实施进气分段、降低内燃机排放或/和改善增压内燃机的瞬时响应性能。

本发明提供的一种内燃机的进气分段装置，包括出口与内燃机进气阀相连的至少一个进气道，至少两根进气管，所述进气道与所述进气管之间设有进气辅助控制阀，进气辅助控制阀的启闭定时使所述进气道进气过程划分为至少两个进气持续期，进气道在已划分的进气持续期内分别与相应的进气管顺序接通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：其工作时，通过进气辅助控制阀在适当时机开启和关闭，使内燃机至少一个进气道完整的进气过程划分为至少两个进气持续期；内燃机进气道的进气过程决定了气缸的进气过程，内燃机安装一个或多个内燃机的进气分段装置，可使内燃机至少一个气缸完整的进气过程划分为至少两个进气持续期；至少使一个气缸的进气过程划分为至少两个进气持续期，即可使内燃机至少一个气缸废气与可燃混合气(或空气)更好地分层，减少废气与可燃混合气的掺和，保证着火时刻有适于着火的可燃混合气，就能够改善燃烧的稳定性，提高内燃机对废气再循环的忍受力；并可使HCCI(均质充量压燃)运转范围显著拓宽。至少使一个气缸的进气过程划分为至少两个进气持续期，即可使内燃机至少一个气缸有不同压力的气体进入，从而减小压气机(或其它供气系统)提供的进气量，即可减小压气机(或其它供气系统)所需功率、体积，可提高增压内燃机瞬态响应速度。内燃机只需一个气缸安装分段进气装置，即可实现本发明的有益效果；当然，内燃机气缸安装的进气分段装置个数越多，或内燃机安装的进气分段装置所含进气道越多，即内燃机分段进气的气缸越多，本发明的有益效果越显著。