发动机进气系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及一种发动机进气系统，更特别地，涉及一种用于适合于混合动力车辆等的高效发动机的技术。


背景技术：

2.近来，具有内燃机和电动机二者的混合动力车辆或仅具有电动机的电动车辆比传统的内燃机组合发动机车辆受到更多的关注。
3.考虑到来自电动机的动力，高效稀薄燃烧发动机更适合作为混合动力车辆的发动机，并且为了实现这种高效稀薄燃烧发动机，发动机的大量进气是必需的，并且需要在燃烧室中产生高水平的滚流。
4.前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而不是旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种发动机进气系统和控制发动机进气系统的方法，该发动机进气系统由于其可以根据发动机的操作状况实现能够供应大量进气的高流速状态和能够产生高水平滚流的高滚流状态而适合于高效稀薄燃烧发动机。
6.为了实现本公开的目的，一种发动机进气系统包括：端口分隔部，其设置成将气缸盖的进气端口分成上部和下部；第一进气歧管，其配置为将从空气滤清器流动通过增压器和中间冷却器的空气供应到端口分隔部的上部和下部中的一个；第二进气歧管，其配置为将从空气滤清器流动同时绕过增压器和中间冷却器的空气供应到端口分隔部的上部和下部中的另一个；以及旁通阀，其设置和配置为使从空气滤清器流入第二进气歧管的空气通过和阻止该空气从空气滤清器流入第二进气歧管。
7.端口分隔部可以设置在进气端口的入口处；并且鱼腹部分可以形成在进气端口的燃烧室侧的底部上，以向上引导进气。
8.第一进气歧管可以安装成在端口分隔部下方运送空气；并且第二进气歧管可以安装成在端口分隔部上方运送空气。
9.第一进气歧管和第二进气歧管可以通过一体形成而形成一个进气歧管，并且可以在进气端口的入口处形成由歧管分隔部分开的空气通道。
10.歧管分隔部的进气端口处的端部可以与端口分隔部的端部对齐。
11.歧管分隔部可以形成为平面形状，并且第一进气歧管和第二进气歧管可以形成为使得空气以锐角流到歧管分隔部。
12.中间冷却器可以安装在第一进气歧管的入口处，并且已经通过中间冷却器的空气可以以锐角流到歧管分隔部。
13.旁通阀可以安装在旁通管道的入口处，该旁通管道安装成将空气分配到第二进气歧管的流道；并且旁通管道可以安装在第二进气歧管的入口处，使得已经通过旁通管道的
空气以锐角流到歧管分隔部。
14.曲轴箱强制通风(pcv)通道可以一体地形成在第二进气歧管的与歧管分隔部相对的外侧上，以将漏气分配到第二进气歧管的流道。
15.此外，根据本公开的目的，一种控制发动机进气系统的控制方法包括：确定发动机的冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩是否分别满足预定的基准条件；当冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩满足所有基准条件时，关闭旁通阀；并且当冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩中的任何一个都不满足其基准条件时，打开旁通阀。
16.当冷却水温度是预定的基准温度或更高时，可以满足冷却水温度的基准条件，当发动机rpm处于预定的稀薄燃烧rpm范围内时，可以满足发动机rpm的基准条件，并且当发动机扭矩处于预定的稀薄燃烧扭矩范围内时，可以满足发动机扭矩的基准条件。
17.本公开提供了一种发动机进气系统，其适合于高效稀薄燃烧发动机，因为其可以根据发动机的操作状况实现能够供应大量进气的高流速状态和能够产生高水平滚流的高滚流状态。
附图说明
18.当结合附图时，从以下详细描述中将更清楚地理解本公开的以上和其他目的、特征和其他优点，其中：
19.图1是示出了根据本公开的实施方式的发动机的视图；
20.图2是示出了根据本公开的实施方式的进气系统的主要部件的视图；
21.图3是沿着图2所示的线
ⅲ‑ⅲ
截取的剖视图；
22.图4是示出了图3的进气歧管的视图；
23.图5和图6是三维地示出了根据本公开的实施方式的进气歧管的视图；
24.图7是沿着图4所示的线vii-vii截取的剖视图；
25.图8是示出了图2的旁通管道的视图；
26.图9是旁通管道的纵向剖视图；
27.图10是示出了根据本公开的实施方式的发动机的进气端口的鱼腹(fish belly)部分的视图；以及
28.图11是示出了根据本公开的实施方式的控制发动机进气系统的方法的实施方式的流程图。
具体实施方式
29.在以下描述中，根据本公开的概念的对示例性实施方式指定的结构或功能描述旨在描述示例性实施方式，因此应理解，本公开可以以各种方式体现，而不限于示例性实施方式。
30.本文所述的实施方式可以以各种方式和各种形状改变，因此在附图中示出了具体实施方式，并且将在本说明书中详细描述这些具体实施方式。然而，应理解，根据本公开的概念的示例性实施方式不限于将在下文中参考附图描述的实施方式，而是所有的修改、等同物和替换都包括在本公开的范围和精神内。
31.应理解，尽管术语第一和/或第二等可以在这里用来描述各种元件，但是这些元件
不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本公开的正确范围的情况下，下面讨论的第一元件可称为第二元件。类似地，第二元件也可称为第一元件。
32.应理解，当一个元件被称为“连接到”或“耦接到”另一个元件时，其可以直接连接到或直接耦接到另一个元件，或者连接到或耦接到另一个元件，在其之间插入其他元件。另一方面，应理解，当一个元件被称为“直接连接到”或“直接耦接到”另一个元件时，其可以连接到或耦接到另一个元件，而在其之间不插入其他元件。此外，本文中用于描述元件之间的关系(即“在
…
之间”、“直接在
…
之间”、“相邻”或“直接相邻”)的术语应当以与上述那些相同的方式解释。
33.本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是旨在限制本公开。单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应理解，在本说明书中使用的术语“包括”或“具有”指定了所述特征、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在，但是不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在或添加。
34.除非另有定义，否则本文使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。必须理解，由字典定义的术语与现有技术的上下文内的含义相同，并且除非上下文另外明确地规定，否则其不应理想地或过度地正式定义。
35.在下文中将通过参考附图描述本公开的示例性实施方式来详细描述本公开。附图中给出的相同的附图标记表示相同的部件。
36.参考图1，采用本公开的发动机配置为使得当通过空气滤清器1过滤的空气在通过节流阀3调节的同时流入内部时，空气通过进气管5分流以供应到增压器7或者运送到旁通管道11，该旁通管道使得能够通过绕过增压器7而将空气直接供应到进气歧管。
37.增压器7可以是机械增压器(supercharger)。将已经通过增压器7的空气通过缓冲罐(surge tank)13和中间冷却器15供应到进气歧管9，并且进气歧管9配置为将空气分配到发动机的燃烧室中。
38.参考图1至图10，本公开的发动机进气系统包括：端口分隔部19，其安装成上下分隔气缸盖的进气端口17；第一进气歧管9-1，其安装成能够将来自空气滤清器1并通过增压器7和中间冷却器15的空气供应到由端口分隔部19分隔的任何一侧；第二进气歧管9-2，其安装成能够将来自空气滤清器1的空气在绕过增压器7和中间冷却器15的同时供应到由端口分隔部19分隔的另一侧；以及旁通阀21，其安装成能够使从空气滤清器1流入第二进气歧管9-2的空气通过和阻止该空气通过。
39.即，根据本公开的发动机进气系统，当旁通阀21关闭时，将来自空气滤清器1的空气在经过增压器7和中间冷却器15之后，通过第一进气歧管9-1而仅供应到由发动机进气端口17的端口分隔部19分隔的任何一侧。当旁通阀21打开时，将来自空气滤清器1的空气在经过旁通阀21之后，通过第二进气歧管9-2而供应到由发动机进气端口17的端口分隔部19分隔的另一侧，并且还通过增压器7和中间冷却器15供应到第一进气歧管9-1，因此可以将大量的进气供应到发动机的燃烧室23。
40.端口分隔部19可以安装在进气端口17的入口部分中，并且鱼腹部分(fish belly portion)25可以形成在进气端口17的燃烧室侧的底部上，以向上引导进气。
41.如图10所示，当在发动机中仅在具有鱼腹部分25的进气端口17中的端口分隔部19下方供应进气时，将仅在端口分隔部19下方引导的空气通过鱼腹部分25向上引导，从而增加了燃烧室23中的滚流(tumble)。因此，与如在现有技术中通常使用的产生滚流的方法中仅在端口分隔部19上方供应空气的情况相比，可能实现强滚流。
42.本公开可以应用于具有上述鱼腹部分25的发动机，因此第一进气歧管9-1可以安装成在端口分隔部19下方运送空气，并且第二进气歧管9-2可以安装成在端口分隔部19上方运送空气。
43.根据此构造，当旁通阀21关闭时，可以产生高滚流状态，在该高滚流状态中，通过增压器7增压的空气通过中间冷却器15冷却，然后通过第一进气歧管9-1而仅被供应到端口分隔部19下方。当旁通阀21打开时，如上所述，空气也自然地通过第二歧管9-2供应到端口分隔部19上方，因此在发动机中可以产生进气的高流速状态。
44.作为参考，图3所示的箭头表示在高流速状态下通过第一进气歧管9-1和第二进气歧管9-2的气流，并且没有气流通过第二进气歧管的状态是高滚流状态。
45.第一进气歧管9-1和第二进气歧管9-2通过一体形成而形成一个进气歧管9，并且在进气端口17的入口处形成由歧管分隔部27分开的空气通道。
46.即，如图4至图7所示，第一进气歧管9-1和第二进气歧管9-2形成为单个单元，由此减少了部件的数量并且实现了紧凑的构造。
47.歧管分隔部27的进气端口17处的端部与端口分隔部19的端部对齐。
48.因此，流过第一进气歧管9-1和第二进气歧管9-2的空气受到减小的流动阻力，并且自然地平稳地在端口分隔部19的下方和上方流动，从而有助于提高发动机的进气效率。
49.作为参考，在图3中，端口分隔部19形成在插入到发动机的进气端口的入口中的滚流适配器29中，即，仅示出了没有发动机的进气端口的滚流适配器29。
50.在图2中也示出了滚流适配器29，并且在图2中还示出了操作旁通阀21的致动器18。
51.歧管分隔部27形成为平面形状，并且第一进气歧管9-1和第二进气歧管9-2形成为使得空气以锐角流到歧管分隔部27。
52.中间冷却器15安装在第一进气歧管9-1的入口处，并且已经通过中间冷却器15的空气以锐角流到歧管分隔部27。
53.旁通阀21安装在旁通管道11的入口处，旁通管道安装成将空气分配到第二进气歧管9-2的流道21，并且旁通管道11安装在第二进气歧管9-2的入口处，使得已经经过旁通管道11的空气以锐角流到歧管分隔部27。
54.即，参考图4，中间冷却器25设置在平面形状的歧管分隔部27的左侧，因此已经经过中间冷却器15的空气立即以锐角流到歧管分隔部27。此外，旁通管道11设置在歧管分隔部27上方(见图3)，因此已经经过旁通管道11的空气立即以锐角流到歧管分隔部27。因此，已经经过中间冷却器15的空气和已经经过旁通管道11的空气都可以在尽可能小的流动阻力下经过进气歧管9。
55.曲轴箱强制通风(pcv)通道33一体地形成在第二进气歧管9-2的与歧管分隔部27相对的外侧上，以将漏气分配到第二进气歧管9-2的流道31，从而使漏气均匀地分配到发动机的进气端口17。
56.即，参考图7，流入右侧的漏气进气孔35的漏气在流过pcv通道33的同时通过若干分配孔37均匀地分配到第二进气歧管9-2的流道31。
57.参考图11，一种控制上述发动机进气系统的方法包括：确定发动机的冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩是否分别满足预定的基准条件(s10)；当冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩满足所有基准条件时，关闭旁通阀21(s20)；并且当冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩中的任何一个都不满足其基准条件时，打开旁通阀21(s30)。
58.即，本公开根据可从冷却水温度、发动机rpm和发动机扭矩确定的发动机的状态来打开或关闭旁通阀21，以改变抽吸到发动机中的气流或空气。
59.当冷却水温度是预定的基准温度或更高时，满足冷却水温度的基准条件，当发动机rpm处于预定的稀薄燃烧rpm范围内时，满足发动机rpm的基准条件，并且当发动机扭矩处于预定的稀薄燃烧扭矩范围内时，满足发动机扭矩的基准条件。
60.即，例如，基准温度可以是60℃等，以能够确定发动机是否被加热到高于室温，以及发动机温度是否增加到可能进行稀薄燃烧的水平。
61.设定稀薄燃烧rpm的范围和稀薄燃烧扭矩的范围，使得可能确定发动机的操作状态是否处于稀薄燃烧操作可能的操作范围内。例如，稀薄燃烧rpm的范围可以设定为1000rpm-3500rpm，稀薄燃烧扭矩的范围可以设定为80nm-170nm，其中发动机的稀薄燃烧操作是可能的。
62.通过对应用本公开的发动机进行若干测试和分析，可以将基准温度、稀薄燃烧rpm的范围和稀薄燃烧扭矩的范围设定为在设计方面适当的值。
63.结果，根据本公开，当确定发动机的冷却水温度、rpm和扭矩处于稀薄燃烧操作可能的稀薄燃烧范围内时，旁通阀21关闭，使得将从空气滤清器1供应的空气增压，并且将通过中间冷却器15冷却的空气仅在端口分隔部19下方通过第一进气歧管9-1引导，由此产生高滚流状态，在该高滚流状态中，通过形成在进气端口17中的鱼腹部分25在发动机的燃烧室中产生高水平的滚流。此外，在其他范围内，旁通阀21打开，使得空气甚至可以通过第二进气歧管9-2在端口分隔部19上方被自然地抽吸，并且可以被供应到燃烧室，由此产生可以将大量进气供应到发动机的高流速状态。
64.当在稀薄燃烧操作范围内产生高滚流状态时，如上所述，即使燃烧室中的气体混合物较稀，也可能实现平稳且稳定的燃烧状态。此外，在其他操作范围中，通过产生高流速状态而使进气效率最大化，这可以对提高发动机的动力做出很大的贡献。
65.尽管参考附图所示的具体实施方式描述了本公开，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求中描述的本公开的范围的情况下，可以以各种方式改变和修改本公开。