节气门替代设备的制作方法

节气门替代设备
1.有关申请的参考资料
2.本技术是一件新申请。
发明领域
3.本发明涉及内燃机领域。
4.发明背景
5.内燃机的效率主要是由于运行过程中的热能损失而受到限制。在局部发动机负载运行等情况下，使用特定装置(如节气门装置)会进一步降低其效率。众所周知，节气门根据发动机负荷需求限制内燃机中的空气量。节气门装置可进一步降低内燃机的效率，因为其使用会导致泵送和热损失，并且其使用可产生约0％到14％或更大范围的损失。由于发动机大部分时间在负载条件下运行，节气门能量损失为8％到14％几乎总是存在。负载越低，泵送损失越大。


技术实现要素：

6.本发明提出了一种可取代内燃机中的节气门功能的装置，从而消除其能量损失。所提出的装置是一种独特的压缩机组可添加到内燃机中，参见图1。
7.压缩机组可以以不同的方式运行，并且可以构建为单个压缩机组或多个压缩机组。压缩机的工作原理是，其运行将控制通过气缸进入内燃机的空气质量量，从而取代节气门装置的功能。
8.压缩机可以控制空气质量量的方法之一如图1所示，图1显示了压缩机装置通过再次排出部分导入空气来控制空气质量量，该过程通过以特定方式操作进气、排气和净化过量空气阀来实现。
9.另一种方式是图6所示的压缩机，该压缩机通过以不同方式操作进气阀和排气阀，在其进气过程中限制压缩机中的空气质量量。对于本文所述的目的，可以通过其他方式通过压缩机控制空气量。
10.压缩机的阀门可通过电子、机械、气动、压差或任何其他方式进行操作。为了便于说明，图1、图2、图3、图4、图5和图6中仅显示了一台单机组压缩机。
11.优选实施例的详细描述
12.如图1(图1a和图1b)所示，将更换节气门的压缩机连接到内燃机13上并包括：
13.气缸2、带销(未示出)的活塞3和连杆4、可直接或通过齿轮箱15连接到发动机曲轴5的曲轴5、顶盖、进气管或歧管7、排气过量空气管或歧管11、排气质量部分负载管或歧管6以及三个特定阀门。操作压缩机的阀是：“进气”阀8、“净化空气过量”阀10和“排放空气质量”阀9。每种阀门类型的数量可以是单数，也可以是复数。这三种类型的阀门在压缩机里以如下所述的特定方式操作。
14.当活塞3处于曲轴角旋转位置的大约a
°
或tdc(上止点)时，“进气”阀8会打开，见图2(图2a和图2b)，活塞准备将向下移动至下止点(bdc，180
°
)。当活塞位置接近bdc或稍微过
了bdc时，“进气”阀会关闭，以允许最大吸力，压缩机曲轴5旋转角度和发动机在进气或吸气过程中收集产生全功率时可使用的全部可能空气质量约为190
°
(b
°
)或大约190
°
(b
°
)，这将因压缩机设计而异。此时，压缩机中的“进气”阀8将正常关闭，发动机负载操作将确定此时发动机所需的压缩机气缸内滞留的空气质量量，从而确定其余两个阀的操作，如“净化空气过量”阀10和“排放空气质量”阀9。
15.如果发动机需要在局部负载运行下操作，并且只需要整个进气质量的一部分来运行，“净化空气过量”阀10(见图3)(图3a和图3b)将打开，这个过程发生在压缩机曲轴5旋转角度约180
°
(c
°
)或在bdc时，而“进气”阀8将如上文所述在约b
°
时关闭，见图2(图2a)，刚好经过bdc，而“排放空气质量”阀9保持关闭，见图5(图5a)。由于“排放空气质量”阀9在该点关闭，“进气”阀8即将或将立即关闭，空气将通过“净化空气过量”阀10排出，见图3b和图3a，同时只要“净化空气过量”阀10保持打开状态，活塞就从bdc向上移动到tdc。通过“净化空气过量”阀10排出的空气可以排放到大气中或返回到发动机空气滤清器壳体(未显示)，以进行连续的压缩机进气(吸入)过程。如图3(图3a和图3b)的操作阀角度图14所示，“净化空气过量”阀10如上所述在压缩机曲轴5旋转角度在c
°
或近似bdc之间操作(打开)，并在d
°
位置关闭，该位置介于c
°
/d
°
min
之间，约为压缩机曲轴5旋转角度在bdc或180
°
和d
°
max
(其自身约大于270
°
和小于tdc/360
°
)而活塞将向上移动。如果“净化空气过量”阀10在d
°
＝c
°
/d
°
min
打开后立即关闭，这意味着无法排出空气，而发动机将以最大功率运行。如果“净化空气过量”阀10在d
°
＝d
°
max
(介于大于270
°
和小于360
°
两者之间)关闭，这意味着发动机将以最小功率运行，因为进气过程中吸入的大部分空气将再次通过排气过量空歧管11排出，并且压缩机气缸中只剩下部分空气供发动机使用发动机消耗。
16.在替代设计中，“净化空气过量”阀10在c
°
下运行(打开)，该位置并非在大约bdc下运行，但当c
°
远小于180
°
且位于tdc之间或约0
°
和180
°
之间时，请参见图4(图4a)，并按照上文所述关闭。
17.最后一个阀门，“排放空气质量”阀9，见图5(图5a和图5b)的操作遵循“净化空气过量”阀10的操作，见图3(图3a、图3b)和图5(图5a、图5b)。一旦“净化空气过量”阀10关闭，“排放空气质量”阀9将打开，并将在或接近360
°
/0
°
(f
°
或tdc)时关闭，以允许压缩机气缸中的剩余空气质量通过其排气质量歧管6和进气管或歧管12流向内燃机13用于燃烧过程。这意味着“排放空气质量”阀9的运行是在e
°
处打开，这也介于接近bdc或大约180
°
(emax
°
)和(emin
°
)之间，紧接着“净化空气过量”阀10在大致相同的点d
°
(d
°
～e
°
)关闭后。“排放空气质量”阀在曲轴旋转角度360
°
/0
°
(f
°
或tdc)时关闭，这时活塞也位于tdc，见图5(图5a)。
18.如上所述，在e
°
＝e
max
°
(约180
°
)或bdc附近时打开“排放空气质量”阀9，随后在大约相同的时间和位置关闭“净化空气过量”阀10，并与最大发动机功率相对应，因为没有空气被排放到大气中或通过“净化空气过量”阀10返回到空气滤清器中壳体。整个导入空气质量将通过“排放空气质量”阀9和排气质量歧管6，通过发动机进气管或歧管12到达发动机13。
19.在e
°
＝e
min
°
(大约在270
°
和360
°
之间)或其周围将打开“排放空气质量”阀9后，在大约相同的时间和位置关闭“净化空气过量”阀10，并对应于最小发动机功率(或发动机怠速)，因为大部分空气已排放到大气中或通过“净化空气过量”阀10返回到空气中滤清器壳体。
20.任何涉及关闭“净化空气过量”阀10和打开“排放空气质量”阀9的压缩机运行的其他情况，在介于bdc/180
°
和压缩机曲轴旋转角度约等于或小于f
°
之间，对应于部分负载发动机运行。
21.注意，阀门操作的e
min
°
、e
max
°
、d
min
°
和d
max
°
旋转角度值将取决于发动机设计特性、发动机怠速功率要求和其他因素。
22.图6(图6a、图6b)显示了一种可替代节气门装置的不同类型的内置压缩机。
23.阀运行图14显示压缩机的“进气”阀8在大约a
°
(0
°
)或tdc处打开，在大约b
min
°
(约bdc》0
°
和bdc)和b
max
°
(约大于270
°
但小于或等于360
°
或tdc)之间的b
°
处关闭，从而限制压缩机中的空气量。“排放空气质量”阀9的操作，特别是其相对于压缩机曲轴旋转角度的运行，取决于压缩机进气压力(可能是大气压力或不是)、压缩机气缸内空气压力的函数，排排气质量歧管6中的空气压力(发动机局部负载运行时的压力可能小于大气压力)和阀门的控制方法，但它将在大约360
°
或tdc时关闭。
24.压缩机阀角度的开启和关闭是大约的，可根据发动机设计和要求而变化。
25.附图的简要说明
26.图1(包括图1a和图1b)显示出替换内燃机中的节流装置的压缩机组。图中显示了压缩机的主要部件，包括三个阀门。压缩机可以通过其曲轴直接连接到发动机曲轴或通过齿轮箱连接到内燃机。图1a还显示了压缩机内的所有三个阀操作的曲轴旋转角度。
27.图2(包括图2a和图2b)仅显示了“进气”阀8的操作。“进气”阀8通过在大约0
°
的位置打开，在大约180
°
到大约190
°
或更高的位置关闭，具体取决于压缩机设计、空气质量温度及其惯性。
28.图3(图3a和图3b)显示了“净化空气过量”阀10的操作，该阀仅在大约180
°
时打开，在180
°
和320
°
之间关闭，具体取决于发动机负载。
29.图4(图4a和图4b)显示了“净化空气过量”阀10的另一种情况，该阀可在180
°
之前打开，并根据发动机负载在180
°
和320
°
之间关闭。
30.图5(图5a和图5b)显示了
““
排放空气质量”阀9的操作，该阀仅在180
°
和320
°
之间打开，并根据发动机负载在大约360
°
时关闭。
31.图6(图6a和图6b)显示了一个压缩机组，其运行通过操纵“进气”阀8的运行来控制空气质量的量，该阀在曲轴旋转角度为0
°
时打开，在40
°
和320
°
之间关闭。
32.尽管本发明的优选实施例是为了说明目的而公开的，但本领域技术人员该理解，在不脱离随附权利要求所定义的本发明的范围和精神的情况下，可以进行许多添加、修改和替换。
33.如上所述和以下权利要求中所使用的，术语上止点(tdc)表示活塞距离缸盖最近的位置，术语下止点(bdc)表示活塞距离缸盖最远的位置。