[發(fā)明專利]預混合壓縮著火內燃機及其吸排氣裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810080541.4
• 申請日: 2008-02-21
• 公開（公告）號: CN101251039A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 葛山裕史
• 申請（專利權）人: 株式會社豐田自動織機
• 主分類號: F02B11/00
• 分類號: F02B11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本發(fā)明涉及令排氣作為EGR氣體向燃燒室回流的預混合壓縮著火內燃機及其吸排氣裝置。

背景技術

近年，在內燃機的領域內，關注能夠得到良好的油耗性以及熱效率的預混合壓縮著火內燃機而進行各種各樣的研究。大多的預混合壓縮著火內燃機構成為，在吸氣通路內混合燃料和空氣，并將生成的混合氣供給到燃燒室。并且，被封入到燃燒室內的混合氣在壓縮行程時，隨著由活塞上升導致的高溫高壓化而自燃。在這樣的預混合壓縮著火內燃機中，作為用于實用化的課題之一，公知有可穩(wěn)定控制預混合壓縮著火燃燒(HCCI，Homogeneous?Charge?Compression?Ignition)的運轉區(qū)域還很狹小的問題。因此，為了避免這個問題，首先，對于常用的運轉區(qū)域比較狹小的定置型發(fā)動機，例如GHP(燃氣熱力泵)用燃氣發(fā)動機等，進行使預混合壓縮著火內燃機實用化的工作。此外，還提出了如下切換適宜的運轉的方案：在實際的運轉中較多使用的低中轉速以及低中負荷區(qū)域附近進行預混合壓縮著火燃燒，在高轉速區(qū)域以及極低負荷以及高負荷區(qū)域中進行火花點火燃燒(SI，Spark?Ignition)。

在預混合壓縮著火內燃機中，可穩(wěn)定控制預混合壓縮著火燃燒的運轉區(qū)域還很狹小。以下，對于這個問題進行詳述。例如，在低負荷運轉區(qū)域中，供給到燃燒室內的混合氣的量較少，缸內溫度難以上升，因此著火性惡化，容易發(fā)生發(fā)動機不發(fā)火。而且，為了抑制這樣的發(fā)動機不發(fā)火的發(fā)生，公知有如下方案：對于吸氣閥、排氣閥的配氣正時設置負的氣門重疊角(overlap)，以便能令已燃氣體的一部分殘留在燃燒室內，遺留到下次燃燒，即運用所謂內部EGR。通過這樣地利用內部EGR，令高溫的內部EGR氣體和新供給到燃燒室內的混合氣混合而使缸內溫度上升，因此提升預混合壓縮著火燃燒時的著火性，并抑制發(fā)動機不發(fā)火。但是，若在外部氣體溫度低等時條件進一步惡化，則燃燒室內溫度低，并且，很難獲得高溫的內部EGR，因此，即使運用內部EGR，也有可能很難引起預混合壓縮著火，并發(fā)生發(fā)動機不發(fā)火。

在內部EGR以外，作為令燃燒室內的缸內溫度上升的方法還公知有下述方法：例如，在柴油發(fā)動機中，令在預熱交換器等的加熱機構中被加熱的吸氣(混合氣)流入到燃燒室，即，利用進行吸氣加熱來防止發(fā)動機不發(fā)火的發(fā)生。

另一方面，在預混合壓縮著火內燃機中，在高負荷運轉區(qū)域中，發(fā)生爆震、過早著火這類的異常燃燒。并且，為了抑制這樣的異常燃燒的發(fā)生，公知有利用外部EGR(Exhaust?Gas?Recirculation，排氣再循環(huán))的方法。因為剛從排氣通路取出的外部EGR氣體為高溫，所以在EGR通路中途設置的EGR冷卻器中被冷卻，以便不惡化吸氣的體積效率。并且，通過令被EGR冷卻器冷卻的EGR氣體向燃燒室內回流，利用非活性氣體的增加而令燃燒室的燃燒狀態(tài)減慢。

作為成為加熱裝置的熱交換器，或者成為EGR冷卻器的熱交換器的一例，在專利文獻1的特表2005-517857號公報中，公開了運用熱交換器12進行吸氣的加熱和外部EGR氣體的冷卻的技術(參照專利文獻1的圖2)。在該技術中，運用同一的冷卻水進行EGR氣體的冷卻以及吸氣加熱，由此將熱交換機構形成為比較簡單。

但是，上述的專利文獻1的熱交換器的構造為：雖然框體有一個，但是在其內部有分別的第1熱交換部和第2熱交換部，在各個熱交換部中通過分別的系統(tǒng)進行EGR氣體的冷卻和吸氣加熱。因此，專利文獻1的熱交換器，與以往的兩個熱交換器相比較可以實現(xiàn)省空間化，但是與只有一個熱交換部的一般的一個熱交換器相比還是大型化。此外，在使用專利文獻1的熱交換器的內燃機中，包括構成吸氣通路以及EGR通路的配管、和冷卻水用的配管，需要在一個熱交換器上連接多個配管，要在內燃機周邊配置而在設計上的制約比較嚴格。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以更加節(jié)省空間，并可以進行EGR氣體的冷卻以及吸氣加熱的預混合壓縮著火內燃機及其吸排氣裝置。