[发明专利]内燃机分批控制气缸输出功率的装置及节能方法

说明书

一种降低内燃机在小负荷时能耗的装置及方法。其特征：(1)内燃机节气门(含怠速电机)由1个变为2个或2个以上，每个节气门控制部分气缸的进气量；每个节气门组成的分系统都包括进气歧管、空气(压力或流量)传感器、喷油嘴、废气再循环阀及气缸。(2)当内燃机工作在中转速小负荷工况时，在保证内燃机总输出功率满足要求的同时，增大部分气缸进气量使其进入最佳工况，其余气缸的节气门关闭、停止喷油。(3)部分气缸节气门关闭(停止喷油)的同时，系统内废气再循环阀开启到最大，使活塞运动阻力最小、系统内各部件温度保持适中，并防止机油吸入气缸。本发明的优点和效果是：1.降低内燃机小负荷工作时的能耗。2.结构简单，适用各种内燃机。

技术领域

本发明涉及各种内燃机，具体地说是将现在内燃机工作时各气缸进气量相等改为按需分批调节，使内燃机气缸尽可能工作在最佳状况(能效比最高、污染最小)；在中速低负荷时，将部分气缸节气门关闭、停止喷油，通过废气再循环EGR系统将废气注入进气歧管来减少活塞运动阻力，并防止机油吸入气缸、保持系统温度适中的一种装置及降低能耗的方法。

背景技术

内燃机在工作时，都有一个最佳工况，在此工况下工作，内燃机的能耗比(输出功率与消耗的能源之比)最高，污染最小，超出了最佳工况范围，内燃机的效耗比都将下降，污染增加。内燃机的最佳工况是在中速中等负荷时，以排量1.6升最高时速200km/h的汽车为例，它的内燃机最佳工况通常在90km/h左右，汽车要满足最高时速及加速度的要求，汽车内燃机排量就不能选择太小；要使汽车在市内行驶时(通常时速在50km/h左右)内燃机工作在最佳工况下，汽车内燃机排量就不能太大。如何解决这个问题，目前汽车厂商采用的主要方法是：(1)采用涡轮增压或进气门相位可变技术来提高内燃机的最大输出功率，让小排量汽车也能达到较大输出功率，采用这种方法使得当今汽车油耗比过去下降了许多。这种方法只能提高内燃机的输出功率，不能提高内燃机的扭矩，因此也不是十分完美。(2)混合动力汽车，在低负荷工况下，电量允许时采取电机驱动，电量不足时，采用内燃机驱动，由于此时内燃机不仅要驱动汽车行驶，同时还要带动发电机给蓄电池充电，这就增加了内燃机的负荷，使内燃机提前进入到最佳工况。由于混合动力汽车结构复杂，电瓶体积大及制造成本高，汽车空间利用率低等原因，影响了其使用推广。

在石油资源越来越稀缺、空气污染越来越严重的今天，还有什么办法来进一步降低汽车能耗，特别是降低大功率内燃机的能耗呢？现在内燃机大部分时间工作在小负荷状态(比如城市内市区内行驶的汽车)，这时每个气缸都工作在非最佳工况下，能效低、污染重。我们能否重新分配气缸的输出功率，让一部分气缸输出功率降低或者不做工，同时让另一部分气缸输出功率提高，在保证内燃机输出总功率满足使用要求的情况下，让一部分气缸提前进入到最佳工况，从而降低内燃机在小负荷时的能耗，减少空气污染呢？

发明内容

本发明是在保持内燃机主体结构基本不变的情况下，通过更改内燃机进气歧管结构，增加节气门数量，将单节气门内燃机各气缸配气采用的“等量”供气方式变为多节气门内燃机气缸“分批递增”供气方式。具体方法是：将内燃机在任何工作情况下各个气缸进气量相等(当然喷油量也相等、输出功率也相等)变为在保证内燃机性能、动力的前提下，改善内燃机中速小负荷时效率低下的状况(1)增加部分气缸的进气量，使其尽早进入最佳工况；(2)将余下气缸的节气门关闭、喷油嘴停止喷油，同时废气再循环EGR阀开启到最大，向进气歧管注入大量冷却后的废气来降低活塞运动时的阻力，并防止机油吸入气缸，使系统内部件温度适中。