[發(fā)明專利]具有可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710981244.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN107975430A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02D9/02
• 分類號(hào): F02D9/02;F02D9/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙志剛,趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中，諸如效率、點(diǎn)火和爆震的燃燒特性受進(jìn)氣氣流模式的影響。滾轉(zhuǎn)和渦流模式特征為氣缸中湍流的不同方面。滾轉(zhuǎn)比(tumble ratio)和渦流比(swirl ratio)是用于量化這些流動(dòng)模式的術(shù)語(yǔ)。滾轉(zhuǎn)比被定義為氣缸內(nèi)進(jìn)氣氣體的水平再循環(huán)的強(qiáng)度，而渦流比被定義為氣缸中垂直再循環(huán)的強(qiáng)度。滾轉(zhuǎn)和渦流模式對(duì)燃燒的各個(gè)方面(例如，點(diǎn)火、爆震、效率、排放、功率等)具有不同的影響。在先前的發(fā)動(dòng)機(jī)中，進(jìn)氣端口被設(shè)計(jì)成提供設(shè)定的滾轉(zhuǎn)和渦流流動(dòng)模式。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)設(shè)定的流動(dòng)模式在理想工況之外運(yùn)行時(shí)，燃燒氣流中的設(shè)定模式可負(fù)面地影響燃燒。已經(jīng)嘗試在具有延伸到進(jìn)氣管道中的可旋轉(zhuǎn)流動(dòng)板的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)地調(diào)整用于不同工況的滾轉(zhuǎn)和渦流流動(dòng)模式。然而，這種類型的系統(tǒng)僅少量地改變氣流模式，并且在某些工況期間不能使得在氣缸內(nèi)產(chǎn)生期望量的渦流和滾轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題中的至少一些，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口，其周向地圍繞(circumferentially surrounding)聯(lián)接到氣缸的進(jìn)氣門的桿的至少一部分，該可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口具有第一彎曲節(jié)段，該第一彎曲節(jié)段朝向可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的旋轉(zhuǎn)軸線向內(nèi)延伸，或者從可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的旋轉(zhuǎn)軸線向外延伸。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還包括聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的進(jìn)氣端口致動(dòng)器，該進(jìn)氣端口致動(dòng)器被配置成基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況使可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。可調(diào)整進(jìn)氣端口的彎曲輪廓被設(shè)計(jì)成在寬范圍的工況下改變進(jìn)入氣缸的空氣的湍流，以提高燃燒效率、減少爆震、增加功率和/或減少排放。因此，如果需要，彎曲的進(jìn)氣端口節(jié)段可旋轉(zhuǎn)以在進(jìn)氣門頭部周圍的氣流中產(chǎn)生強(qiáng)烈的不平衡，以在氣缸中提供最適合當(dāng)前工況的期望水平的湍流。

當(dāng)單獨(dú)地或結(jié)合附圖時(shí)根據(jù)下面的具體實(shí)施方式，本說明書的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見。

應(yīng)當(dāng)理解，提供上述發(fā)明內(nèi)容以便以簡(jiǎn)化的形式介紹在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的所選概念。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決上面或本公開的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說明

圖1示出了發(fā)動(dòng)機(jī)的圖示；

圖2示出了圖1中所示的發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的示例性圖示，其包括具有處于第一位置的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；

圖3是圖2所示的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的詳細(xì)圖示；

圖4和圖5示出了圖2所示的氣缸中的示例性渦流和滾轉(zhuǎn)流動(dòng)模式的圖示；

圖6示出了圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示例性圖示，其中可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口處于增加氣缸中的滾轉(zhuǎn)的第二位置；

圖7是圖6所示的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的詳細(xì)圖示；

圖8示出了圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示例性圖示，其中可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口處于增加氣缸中的渦流的第三位置；

圖9是圖8所示的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的詳細(xì)圖示；

圖10示出了圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示例性圖示，其中可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口處于改變氣缸中的渦流的方向的第四位置；

圖11是圖10所示的可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的詳細(xì)圖示；

圖12示出了用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的操作的方法；以及

圖13-14示出了可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口的附加的示例性配置。

盡管已經(jīng)考慮了替代尺寸，但是圖2-11和圖13-14大致按比例繪制。

具體實(shí)施方式

本文描述了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其被配置成動(dòng)態(tài)地調(diào)整進(jìn)氣端口和氣缸流動(dòng)特性，諸如進(jìn)氣氣流的滾轉(zhuǎn)和渦流比。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口，其被配置成基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況調(diào)整進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣氣流的湍流。這可通過用一對(duì)彎曲節(jié)段來使進(jìn)氣端口成形來實(shí)現(xiàn)，所述彎曲節(jié)段將更大量的氣流引導(dǎo)到進(jìn)氣門頭部的選擇部分，以產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)和/或渦流流動(dòng)。在一個(gè)示例中，彎曲節(jié)段可朝向和遠(yuǎn)離進(jìn)氣端口的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，并且可定位在進(jìn)氣端口的相對(duì)側(cè)面上。以這種方式布置彎曲節(jié)段使得當(dāng)進(jìn)氣端口旋轉(zhuǎn)到選擇位置時(shí)，在進(jìn)氣氣流中能夠產(chǎn)生增加量的滾轉(zhuǎn)和/或渦流。這些流動(dòng)模式是由進(jìn)氣門周圍的氣流速率的不平衡引起的，該不平衡由彎曲的進(jìn)氣端口節(jié)段引起。以這種方式，基于發(fā)動(dòng)機(jī)中的變化條件可調(diào)整進(jìn)入氣缸的空氣的湍流，以提高燃燒效率，減少爆震，增加功率和/或減少排放。因此，可旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣端口能夠?qū)崿F(xiàn)最佳地滿足當(dāng)前工況的氣缸湍流調(diào)整，以提高燃燒效率和/或減少排放。