一种发动机系统的制作方法

1.本技术涉及汽车技术领域，尤其涉及一种发动机系统。


背景技术：

2.开发高效低油耗汽油机是汽车工业面临的一个重要课题。制约汽油机低负荷热效率提升的主要因素包括泵气损失高、几何压缩比低以及混合气比热比低等。而对于高负荷而言，爆震燃烧是导致汽油机热效率低的主要障碍。而为了提升热效率势必要消耗燃油，进而导致燃油的高消耗。
3.因此，如何在低油耗的同时提升热效率，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种发动机系统，所述发动机包括：做功缸和单独缸，所述单独缸为发动机原有缸中的任一缸，所述做功缸为所述发动机中原有缸中除所述单独缸之外的缸；
5.所述做功缸，用于根据所述发动机的不同工况进行燃烧做功；
6.所述单独缸，用于根据所述做功缸在不同工况下的需求进行单独燃烧控制，产生满足需求的废气补充到所述做功缸中进行燃烧；其中，所述单独缸配置有单独的进气控制组件和排气控制组件；所述进气控制组件设置在所述做功缸的进气通路和所述单独缸之间，用于在不同工况下调整所述单独缸中的进气量；所述排气控制组件通过所述进气通路上的气体混流装置和所述做功缸连接，用于在不同工况下调整进入所述气体混流装置中的废气量，并通过所述气体混流装置补充到所述做功缸中进行燃烧。
7.优选的，所述单独缸中设置有点火系统和进气歧管；
8.其中，在不同工况下，选择所述点火系统进行燃烧控制，或者，选择所述进气歧管辅助所述点火系统一并进行加浓燃烧控制。
9.优选的，所述进气控制组件包括：进气支流通路和设置在所述支流通路上的单独缸气节门，所述单独缸气节门用于在不同工况下调节所述单独缸的进气量。
10.优选的，所述排气控制组件包括：第一排气支流通路和第二排气支流通路；所述第一排气支流通路设置在所述单独缸和所述气体混流装置之间，所述第二排气支流通路从所述第一排气支流通路上引流获得；
11.在所述第一排气支流通路上设置有废气循环阀，所述第二排气支流通路上设置有排气单向阀；
12.在不同工况下，通过所述废气循环阀和所述排气单向阀共同调整进入所述气体混流装置中的废气量。
13.优选的，所述进气通路、所述进气支流通路、所述第一排气支流通路、所述第二排气支流通路上设置有各类传感器。
14.优选的，所述排气单向阀带有水冷通路。
15.优选的，在所述第一排气支流通路上还设置有废气换热装置，从所述单独缸中排出的废气经所述废气换热装置和所述废气循环阀导入所述气体混流装置中；
16.在所述第二排气支流通路上设置有前级排气管，从所述第一排气支流通路引流到所述第二排气支流通路上的废气经由所述排气单向阀和所述前级排气管排出。
17.优选的，所述单独缸为压燃单缸机或点燃单缸机。
18.优选的，所述点火系统为高能点火，和/或电泳点火。
19.优选的，所述系统还包括：涡轮增压器；
20.所述涡轮增压器连接在所述进气通路和所述做功缸之间，所述进气通路中的气体根据不同工况经由涡轮增压器进入所述做功缸中，或者经由所述气体混流装置进入所述做功缸中；
21.所述涡轮增压器的还连接在所述排气单向阀和所述前级排气管之间。
22.通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
23.本发明提供了一种发动机系统，该发动机将原有缸中的其中一个缸独立出来作为单独缸，在做功缸根据所述发动机的不同工况进行燃烧做功的基础上，通过单独的进气控制组件控制进气量和单独的排气控制组件控制参与燃烧的废气量，根据所述做功缸在不同工况下的需求进行单独燃烧控制，产生满足需求的废气补充到所述做功缸中进行辅助燃烧，能够在33％左右的egr率下使做功缸稳定燃烧，在低油耗的同时为做功缸提升热效率，提升发动机的响应性。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
26.图1示出了根据本发明一个实施例的一种发动机系统的示意图。
27.附图标记说明：空气滤清器1，电控增压组件2，增压器调整单向阀3，涡轮增压器4，前级排气管5，排气单向阀6,废气换热装置7,废气循环阀8，气体混流装置9，做功缸节气门10,单独缸节气门11,空气流量传感器12,氧传感器13,第一线氧传感器14，温度传感器15,压差传感器16,增压压力传感器17，第二线氧传感器18，第一温度压力传感器19，第二温度压力传感器20，进气歧管21，高能点火22，点火系统23，冷热交换器24。
具体实施方式
28.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
29.为了解决上述问题，本发明提供了一种发动机系统，在传统及d
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egr的基础上，仅对发动机外部零部件进行系统对应设计，实现专用废气再循环系统的精确燃烧控制，从而实现发动机热效率提升，燃油消耗下降的效果。具体来说，本发明的主旨是，将发动机单独
一缸作专用燃烧控制，相当于此单独缸做为一个单缸机，单独进气、并且对进行单独的燃烧控制，完成稀薄燃烧。此缸根据发动机工作的需要进行燃烧控制，产生利于做功缸的燃烧产物和温度的特殊废气，废气中的h2和co等燃烧稳定剂占有量增大，例如废气中h2的含量在1％～2.7％之间。将这部分废气导入做功缸参与燃烧，可以保证其燃烧的稳定性，提升做功缸的压缩比(可提升至15：1以上)，使发动机原始排放物的减少，可以在33％左右的egr率下稳定燃烧。发动机热效率可以提高到45％左右，在提升热效率使发动机满足动力性的同时能够达到优良的油耗，减少油耗率达到10％～15％左右。此外，还可促进催化器的快速起燃，有效的减小催化器的体积，减少催化器的成本。
30.下面对发动机系统进行具体的介绍，参看图1。
31.发动机包括：做功缸和单独缸。所述单独缸为发动机原有缸中的任一缸，所述做功缸为所述发动机中原有缸中除所述单独缸之外的缸。所述做功缸，用于根据所述发动机的不同工况进行燃烧做功。所述单独缸，用于根据所述做功缸在不同工况下的需求进行单独燃烧控制，产生满足需求的废气补充到所述做功缸中进行燃烧。以四缸汽油机为例，将其中任一一个缸单独出来，此单独缸可以理解为一个单缸发动机，此单独缸的作用是根据发动机的需求，进行特定的燃烧控制。
32.单独缸由于大部分工况需要采用过浓燃烧，并且为了满足单独缸稳定的燃烧控制，所以单独缸配置有单独的进气控制组件和单独的排气控制组件。在需要单独缸补充做功缸，对单独缸的单独的进气控制组件和单独的排气控制组件进行协调控制，用于在做功缸低温冷启动、高速动力性、催化器快速起燃等特殊工况下协调单独缸燃烧控制，满足发动机的性能需求。
33.具体来说，所述进气控制组件设置在所述做功缸的进气通路和所述单独缸之间，用于在不同工况下调整所述单独缸中的进气量。所述排气控制组件通过所述进气通路上的气体混流装置9和所述做功缸连接，用于在不同工况下调整进入所述气体混流装置9中的废气量，并通过所述气体混流装置9补充到所述做功缸中进行燃烧。
34.在下面的实施例，本发明将具体介绍做功缸和单独缸具体结构。
35.对于做功缸来说，进气通路通入气体到每个做功缸并且每个做功缸本身设置有高能点火22。
36.在进气通路上，按照进气流向依次设置有电控增压组件2、涡轮增压器4、和气体混流装置9。此外，在电控增压组件2并联有增压器调整单向阀3，通过增压器调整单向阀3的作用可以在不同的工况下选择性使用电控增压组件2或涡轮增压器4进行增压。若使用电控增压组件2增压，则增压后经由气体混流装置9导入做功缸。若使用电控增压组件2增压，涡轮增压器4连接在所述进气通路上，并和所述做功缸连接，所述进气通路中的气体经由涡轮增压器4增压后进入所述做功缸中，或者经由涡轮增压器4增压后通过所述气体混流装置9导入所述做功缸中。此外，所述涡轮增压器4的还连接在排气单向阀和所述前级排气管5之间。具体的连接结构后续会进行详细介绍。
37.气体混流装置9通过工作缸气节门连接到做功缸，工作缸气节门用于调节输入做功缸中的进气量。
38.作为一种可选的实施例，在进气通路上还设置有空气滤清器1和冷热交换器24。气体经由空气滤清器1过滤后，根据工况利用电控增压组件2或涡轮增压器4增压后，进入冷热
交换器24减小压后排温，并通过气体混流装置9进入做功缸。
39.在进气通路上还设置有各类传感器。例如，以气体流向来说，在空气滤清器1后设置有空气流量传感器12，在涡轮增压器4后设置有增压压力传感器17和第一线氧传感器18。在做功缸气节门10后设置有第一温度压力传感器19。
40.对于单独缸来说，单独缸可以为压燃单缸机或点燃单缸机，用于调整混合器的空燃比进行燃烧控制。
41.单独缸中设置有点火系统23和进气歧管21。在工况下，选择所述点火系统23进行燃烧控制，或者，由于在大部分工况下都需要加浓燃烧，故选择所述进气歧管21喷射辅助所述点火系统23一并进行加浓燃烧控制。所述点火系统23为高能点火，和/或电泳点火。单独缸的燃烧在后期可能使用电泳点火。
42.对于单独缸的进气控制组件来说，其包括进气支流通路和设置在所述支流通路上的单独缸气节门，所述单独缸气节门用于在不同工况下调节所述单独缸的进气量。具体来说，进气直流通路从冷热交换器和气体混流装置9之间引出至单独缸中。进一步的，在进气支流通路设置有各类传感器。以气体流向为标准，在单独缸气节门后设置有第二温度压力传感器20。
43.对于单独缸的排气控制组件来说，所述排气控制组件包括：第一排气支流通路和第二排气支流通路。所述第一排气支流通路设置在所述单独缸和所述气体混流装置9之间，所述第二排气支流通路从所述第一排气支流通路上引流获得。
44.在所述第一排气支流通路上设置有废气循环阀8，所述第二排气支流通路上设置有排气单向阀。所述排气单向阀带有水冷通路。
45.在不同工况下，通过所述废气循环阀8和所述排气单向阀共同调整进入所述气体混流装置9中的废气量。
46.更为具体的，在所述第一排气支流通路上还设置有废气换热装置7，从所述单独缸中排出的废气经所述废气换热装置7和所述废气循环阀8导入所述气体混流装置9中；
47.在所述第二排气支流通路上设置有前级排气管5，从所述第一排气支流通路引流到所述第二排气支流通路上的废气经由所述排气单向阀和所述前级排气管5排出。
48.作为一种可选的实施例，涡轮增压器4的还连接在排气单向阀和所述前级排气管5之间。
49.作为一种可选的实施例，所述第一排气支流通路、所述第二排气支流通路上设置有各类传感器。具体来说，按照废气流向，在第一排气支流通路中，废气换热装置7前设置有第二线氧传感器14，其后设置有温度传感器15。废气循环阀8上设置有压差传感器16，用于测试压差。在第二排气支流通路中，在涡轮增压器4和前级排气管5之间设置有氧传感器13。
50.作为一种可选的实施例，上述各类传感器采集不同工况下的监测参数传给控制器，由控制器根据监测参数进行不同工况下的数据标定，并根据标定的数据调节做功缸气节门10和单独缸气节门11的进气量，以及根据标定的数据调节排气单向阀和废气循环阀8的废气量。
51.基于上述结构，本发明实施例的具体原理是，对于做功缸在不同工况下的需求，单独缸的进气控制组件根据该工况下对应的标定数据调整进气量，而单独缸根据根据控制器根据该工况下对应的标定数据进行单独燃烧控制，生成满足需求的废气，而单独缸的排气
控制组件根据该工况下对应的标定数据调整废气量导入气体混流装置9中，和做功缸的进气混合后进入做功缸参与燃烧，保持做功缸的燃烧稳定。进一步的，在调整进气量的过程中，单独缸气节门根据该工况下对应的标定数据调整进气量参与燃烧。在燃烧的过程中，根据该工况下对应的标定数据调整选择点火系统23，或者进气歧管21辅助点火系统23一并进行燃烧控制，生成满足需求的废气。在调整出气量的过程中，所述废气循环阀8和所述排气单向阀根据该工况下对应的标定数据共同调整废气排出量。
52.下面介绍本发明各类工况下的具体实施原理。
53.在发动机低速区域，发动机可能存在早燃、爆震等问题，故此工况主要解决发动机的燃烧不稳定，提升发动机的响应性。
54.本发明在此工况下，对于做功缸来说，在低速低负荷下，为了满足发动机的快速响应性，在进气通路上按照需求进行分配。具体来说，气体经由电控增压组件2增压后，经由涡轮增压器4到达分流处，分流处为进气通路上接入第一进气支流通路的连接点，此时的涡轮增压器4的作用仅为进气。(可选的，若具有冷热交换器24，则可经由涡轮增压器4、冷热交换器24减小压后排温到达分流阶段)，按照控制器的标定数据，调节专用缸节气门的开度，促使专用缸进行燃烧。此工况下，专用缸的进气歧管21不用工作，专用缸的高能点火工作，促使专用缸产生大概1％的氢气，此缸废气经过废气循环阀8和排气单向阀的相互作用导入气体混流装置9中(可选的，若有废气换热装置7，则该废气经过废气换热装置7到达废气循环阀8，经过废气循环阀8和排气单向阀的相互作用导入气体混流装置9中)，和做功缸的进气混合后进入做功缸参与燃烧，可以有效的解决此工况下可能存在的早燃、燃烧不稳定问题，可在低油耗的同时为做功缸提升热效率，提升发动机的响应性。
55.在中高转速区域，根据发动机燃烧特性的需求，开启增压器调整单向阀3，使气体经过涡轮增压器4增压后进入，经过冷热交换器24减小压后排温(当然也可以增压后直接到达分流阶段)，根据控制器标定的数据，在进气分流阶段，控制做功缸气节门和单独缸气节门均打开，其中，主流道的做功缸节气门10为全开状态。支流通路上的单独缸节气门11按照控制器标定的数据进行开度调节。由于此工况下，单独缸需要采用过加浓燃烧，所以此缸需要进气歧管21的辅助，通过进气歧管21 缸内燃烧的配合使用，使此缸的lamder在0.6左右，废气中h2的含量达到2.7％以上，h2是很好的燃烧稳定剂，此缸产生的废气(通过废气换热装置7换热后)，经由废气循环阀8和排气单向阀的相互作用调节气体流量后进入气体混流装置9中，与通过做功缸节气门10进入的空气充分混合，进入做功缸参与燃烧。混合气中含有燃烧稳定剂及燃烧催化剂，可以使工作缸保持lamder＝1稳定燃烧，使用更少的喷油量达到更高的动力性以及更高的燃烧效率，发动机的热效率可以增加到45％左右，实现33％的egr率有效利用，燃油消耗减小10％左右。
56.在外特性区域，传统的废气循环技术由于发动机燃烧稳定性无法控制，基本无法使用废气再循环，而本发明使用双节气门 旁通阀及废气再循环阀的配合使用，可以使发动机在外特性区域也可以应用废气再循环技术，有效提升动力性的前提下，降低排气温度，优化发动机的原始排放。实施方式为：在外特性区域中，排气单向阀关闭，单独缸节气门11根据标定数据开启小开度，进气歧管21喷射关闭，单独缸气节门按照控制器的标定的数据工作，使此缸产生大概1.2％的h2。同时，废气中会含有大量的惰性气体，这部分含有燃烧稳定剂及惰性气体的废气通过废气换热装置7及废气循环阀8，在气体混流装置9中与做功缸节
气门10中通过的空气充分混合，然后进入做功缸中参与燃烧，此时由于含有燃烧稳定剂h2和惰性气体，使得不用再使用传统的多喷油策略来控制外特性温度，在有效减少外特性上的燃油消耗的情况下提升燃烧效率，以使发动机系统的降低排气温度，动力性增高。
57.以上是对本发明实施例的发动机系统结构和实施原理的具体介绍。
58.对于本发明实施例的发动机系统来说，利用单独缸根据工况进行单独燃烧控制，并导入到做功缸中参与燃烧，可以根据发动机的技术发展，及时进行调整，用于给做功缸提供有益的废气，具有更高的废气再循环率，可以使汽油发动机egr率达到稳定的33％，并且针对燃烧稳定性，提升专用缸的热效率，降低燃油消耗。能够有效避免做功缸控制的发动机爆震，进一步提升做功缸的压缩比，提升发动机的响应性。
59.进一步的，本发明实施例的发动机系统其中一缸采用单独的进气和排气控制，可以根据发动机的性能区域中的具体需求及时对单独缸进行调整，也可以根据技术发展，对单独缸进行适应性的优化，例如单独缸采用点燃/压燃单缸机控制，补充整机的快速响应等性能需求。
60.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
61.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。