[发明专利]具有可旋转进气端口的发动机系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有可旋转进气端口的发动机系统。

背景技术

在内燃发动机的气缸中，诸如效率、点火和爆震的燃烧特性受进气气流模式的影响。滚转和涡流模式特征为气缸中湍流的不同方面。滚转比(tumble ratio)和涡流比(swirl ratio)是用于量化这些流动模式的术语。滚转比被定义为气缸内进气气体的水平再循环的强度，而涡流比被定义为气缸中垂直再循环的强度。滚转和涡流模式对燃烧的各个方面(例如，点火、爆震、效率、排放、功率等)具有不同的影响。在先前的发动机中，进气端口被设计成提供设定的滚转和涡流流动模式。因此，当发动机针对设定的流动模式在理想工况之外运行时，燃烧气流中的设定模式可负面地影响燃烧。已经尝试在具有延伸到进气管道中的可旋转流动板的发动机系统中动态地调整用于不同工况的滚转和涡流流动模式。然而，这种类型的系统仅少量地改变气流模式，并且在某些工况期间不能使得在气缸内产生期望量的涡流和滚转。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一些，提供了一种发动机系统。发动机系统包括可旋转进气端口，其周向地围绕(circumferentially surrounding)联接到气缸的进气门的杆的至少一部分，该可旋转进气端口具有第一弯曲节段，该第一弯曲节段朝向可旋转进气端口的旋转轴线向内延伸，或者从可旋转进气端口的旋转轴线向外延伸。发动机系统还包括联接到可旋转进气端口的进气端口致动器，该进气端口致动器被配置成基于发动机工况使可旋转进气端口围绕旋转轴线旋转。可调整进气端口的弯曲轮廓被设计成在宽范围的工况下改变进入气缸的空气的湍流，以提高燃烧效率、减少爆震、增加功率和/或减少排放。因此，如果需要，弯曲的进气端口节段可旋转以在进气门头部周围的气流中产生强烈的不平衡，以在气缸中提供最适合当前工况的期望水平的湍流。

当单独地或结合附图时根据下面的具体实施方式，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将变得显而易见。

应当理解，提供上述发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了发动机的图示；

图2示出了图1中所示的发动机的一部分的示例性图示，其包括具有处于第一位置的可旋转进气端口的发动机系统；

图3是图2所示的可旋转进气端口的详细图示；

图4和图5示出了图2所示的气缸中的示例性涡流和滚转流动模式的图示；

图6示出了图2所示的发动机系统的示例性图示，其中可旋转进气端口处于增加气缸中的滚转的第二位置；

图7是图6所示的可旋转进气端口的详细图示；

图8示出了图2所示的发动机系统的示例性图示，其中可旋转进气端口处于增加气缸中的涡流的第三位置；

图9是图8所示的可旋转进气端口的详细图示；

图10示出了图2所示的发动机系统的示例性图示，其中可旋转进气端口处于改变气缸中的涡流的方向的第四位置；

图11是图10所示的可旋转进气端口的详细图示；

图12示出了用于发动机系统的操作的方法；以及

图13-14示出了可旋转进气端口的附加的示例性配置。

尽管已经考虑了替代尺寸，但是图2-11和图13-14大致按比例绘制。

具体实施方式

本文描述了一种发动机系统，其被配置成动态地调整进气端口和气缸流动特性，诸如进气气流的滚转和涡流比。发动机系统包括可旋转进气端口，其被配置成基于发动机工况调整进入气缸的进气气流的湍流。这可通过用一对弯曲节段来使进气端口成形来实现，所述弯曲节段将更大量的气流引导到进气门头部的选择部分，以产生滚转和/或涡流流动。在一个示例中，弯曲节段可朝向和远离进气端口的旋转轴线延伸，并且可定位在进气端口的相对侧面上。以这种方式布置弯曲节段使得当进气端口旋转到选择位置时，在进气气流中能够产生增加量的滚转和/或涡流。这些流动模式是由进气门周围的气流速率的不平衡引起的，该不平衡由弯曲的进气端口节段引起。以这种方式，基于发动机中的变化条件可调整进入气缸的空气的湍流，以提高燃烧效率，减少爆震，增加功率和/或减少排放。因此，可旋转进气端口能够实现最佳地满足当前工况的气缸湍流调整，以提高燃烧效率和/或减少排放。