[发明专利]用于混合动力汽车的均质压燃汽油机进气系统

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，具体涉及一种以均质压燃汽油机作为发动机的混合动力汽车的发动机进气系统。

背景技术

在混合动力汽车上使用均质压燃(HCCI)汽油机是很多汽车公司在考虑的选择方案。由于均质压燃汽油机具有大幅度提高发动机热效率的潜力，它的使用有可能进一步降低混合动力汽车的平均油耗。同时，由于均质压燃汽油机的氮氧化物排放极低，仅为常规汽油机排放的1-2％，使混合动力汽车排气后处理的负担大为减轻。否则在稀燃情况下，氮氧化物的后处理是个困难的任务。

均质压燃汽油机有很多不同的方案，节油效果也不同。专利号为US6295973B1的美国专利公开了一种优化动力型(OKP)均质压燃汽油机系统。通过单缸发动机台架实验证明，这种优化动力汽油机在一个典型的部分负荷工况(1500转/分，制动平均有效压力2.62bar)其燃油效率比常规电喷汽油机提高近50％。理论分析也证明，优化动力汽油机已接近活塞式发动机部分负荷热效率在技术上的上限。因此，在混合动力汽车上采用优化动力均质压燃汽油机可以进一步降低汽车平均油耗。

均质压燃的燃烧是当缸内混合气温度达到自燃温度时发生的。因此，所有的均质压燃发动机都需要设法使混合气在上止点附近达到自燃温度。例如，一种称为可控自燃型(CAI)均质压燃汽油机利用进、排气阀开启和关闭时间的改变来大幅度增加缸内残余废气量，使混合气温度增高，压缩后可达到自燃温度。而优化动力型汽油机对燃烧的控制是建立在对进气进行快速热管理的基础上。其进气有两个通道。一个空气通道经过发动机冷却水热交换器和发动机排气热交换器以后，再通往气缸。流经此“热通道”的空气被加热。另一个空气通道直接通往气缸，流经此“冷通道”的空气未被加热。用气道中的阀门控制流经两个通道气流的比例可以改变进气的温度，使混合气能在上止点附近发生自燃，并能调整自燃的时间。从上述两种均质压燃汽油机的燃烧控制可以看出，温度对均质压燃发动机的燃烧非常重要。

由于温度和对温度的控制对均质压燃燃烧非常重要，均质压燃汽油机适合于连续工作来维持发动机的温度水平。但混合动力汽车上的发动机常需要暂时停机来减少油耗。这给在混合动力汽车上采用均质压燃技术带来的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于混合动力汽车的均质压燃汽油机进气系统，它能使混合动力汽车中的均质压燃汽油机在经常停机的情况下维持合适的温度水平。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于混合动力汽车的均质压燃汽油机进气系统，所述混合动力汽车包括电气驱动装置、均质压燃汽油机、冷却水热交换器、发动机排气热交换器和一台压气机，所述压气机的出气口同时连接一条热通道和一条冷通道，所述热通道经过电气驱动装置、冷却水热交换器、发动机排气热交换器和节流阀与均质压燃汽油机的气缸相连接，所述冷通道通过另一个节流阀直接与均质压燃汽油机的气缸相连接。

其中，所述电气驱动装置包括电动机和电池。

优选地，所述热通道依次经过电气驱动装置、冷却水热交换器、发动机排气热交换器和节流阀与均质压燃汽油机的气缸相连接。

作为对上述技术方案的改进，所述热通道中设有至少一个用于排空的旁通阀。

进一步地，在冷却水热交换器之前，并尽可能靠近冷却水热交换器的位置设有第一旁通阀。

进一步地，在所述发动机排气热交换器的后面还设有第二旁通阀。

本发明设置了一条热通道，可以利用混合动力车的发热部件对发动机进气进行预热，使均质压燃汽油机在经常停机的情况下维持合适的温度水平。控制该热通道的进气与另一条冷通道的进气比例，可以控制进气的平均温度，使混合气能在上止点附近发生自燃，并能调整自燃的时间。本发明充分利用混合动力车中电气驱动装置和均质压燃汽油机的特点，使两种技术能够互补，一方面解决了在混合动力汽车中均质压燃汽油机经常需要暂时停机所带来的维持温度水平的困难，另一方面使得在混合动力汽车上可以采用比较简单的均质压燃汽油机，用较低的成本来进一步提高混合动力汽车的燃油经济性。

本发明另外要解决的技术问题是提供了上述进气系统的控制策略，具体方案如下。

首先在上述进气系统中，可以通过节流阀控制由冷、热通道进入均质压燃汽油机气缸的两股气流的比例，来最终控制进气的平均温度，实现对燃烧的控制。

另外，在上述设有第一旁通阀和第二旁通阀的进气系统中，根据混合动力汽车的运转和对发动机进行控制的情况，控制上述旁通阀的启闭，从而控制通道内各区段的温度随时间变化。