[发明专利]二冲程发动机中的废气再循环

说明书

本发明涉及一种以二冲程工作的内燃机，并涉及这种内燃机的燃烧过程的设置，以控制废气排放中的污染物成份。

过去人们已经认识到，二冲程发动机在燃料消耗和发动机废气排放中的有害成份等方面性能较差。但是由于二冲程发动机的广泛应用还是带来一些好处的。首先，这种发动机结构简单，其次这种发动机的体积相对较小，从而使发动机的比功率较高。近些年来二冲程发动机的发展主要是在二冲程发动机的燃烧过程的控制，以减少废气中的有害物和/或降低油耗。

人们已经认识到，在燃料/空气混合汽被点燃以前将一些废气引入该混合汽中可以减少燃烧过程中所产生的NOx(氮氧化物)，因为在燃料/空气混合汽中加入废气可以降低发动机气缸燃烧过程所产生的温度和压力，它正好与可产生NOx的高温和高压条件相反。将废气与燃料/空气混合汽混合的过程叫作废气再循环(后简称EGR)，它通常是从排气系统中抽取一定量的废气，并将其送至发动机的进气管中。

尽管上述过程已成功地用于四冲程发动机中，但当将这种方法用于二冲程发动机时却没有太大的成功，这主要是因为在二冲程发动机进气系统中传统的油门下游的真空度较低。因此它就导致了废气的吸入率较低，并且在多缸发动机中废气在吸入的空气中的分配均匀性较差。此外，在曲轴箱扫气的二冲程发动机中，由于废气进入燃烧室之前需要有一定的传送距离，所以在将废气送入进气系统的时候会产生明显的时间滞后。同样，当将废气引入曲轴箱扫气二冲程发动机时，由于曲轴箱中空气的容积大于气缸中空气的容积，所以当改变供入曲轴箱中废气供给率的时候还会产生进一步的时间滞后。同样，通常废气中的颗粒可积存在所述的二冲程发动机的进气系统的构件上，如节流阀和曲轴箱片簧阀，从而影响其工作的有效性。

如在J.P.Soubis的国际专利申请WO79/00757和Gau的美国专利3581719中公开了将废气送入曲轴箱中再循环以使废气中可能存在的任何未燃烧成份送回的方案。人们已经认识到采用油气混合的二冲程发动机存在这样的问题，一部分进入燃烧室的空气和燃料在开始燃烧之前便从排气口中排出。在上述的两个专利中，每一个都是为了克服上述缺陷，它们通过将废气中的富含燃料的部分送回到空气进气管路或曲轴箱中，以便再回到燃烧室中。由于再循环的废气部分主要是燃料和新鲜空气，所以它们不会对本发明所要解决的有效控制NOx的产生起到很大的作用。

Onishi的美国专利4213431中提出了一种将废气送回二冲程发动机进气系统的方案，以控制燃烧过程中的产生的NOx。在该专利中，废气被直接引入化油器上游的空气进气通道中。在管路中设有一个阀门，以将废气送入进气管中，上述的阀门是由温度操纵的。

本发明的目的是提供一种用于将废气引入二冲程发动机的燃烧室中的方法和装置，以便有效地控制废气的供入量和分配均匀性，该方法和装置可以最大限度地控制废气排放。

为此目的，本发明提供了一种操纵二冲程曲轴箱扫气内燃机的方法，它包括：有选择地从发动机排气口的下游将废气送入发动机的曲轴箱中，再从曲轴箱送入发动机的燃烧室中，根据发动机的运行工况控制在发动机的每一个循环中送入曲轴箱中的废气量，并根据发动机的循环定时将废气供入曲轴箱中。

由于将废气引入曲轴箱主要是用于控制废气排放，因此不必(有时甚至是无需)要在任何工况下都将废气送入曲轴箱中。同样还需要有选择地将废气引入曲轴箱中，并且控制所供给废气率。供入曲轴箱的废气可以由一个ECU控制，ECU控制一个设置在发动机的排气系统和发动机曲轴箱之间的控制阀，以控制送入曲轴箱中的废气流。操纵控制阀的ECU最好接收表示发动机运行工况的输入信号，具体来说就是发动机的负荷、速度和温度状况。ECU从这些输入信号来确定何时需要将废气引入曲轴箱中，并确定其所需要的量。

最好所述的控制阀与一个位置反馈装置共同作用，将阀的实际位置的信号送到ECU中，以便比较所需的位置和实际的位置，从而提高对供入曲轴箱中的废气供给率的控制精度。此外，ECU可以预编程，以确定每一循环送入曲轴箱中的实际的废气量，并比较该量与当前发动机工况所需的废气量。随后通过ECU控制阀调整送入曲轴箱中的废气供给率可以根据需要进行有效的调整。

在一个多缸的曲轴箱扫气二冲程发动机中，每个气缸带有一个曲轴箱，可以设置一个强制通风腔与各气缸的曲轴箱相通，废气从一个或多个发动机气缸进入强制通风腔中。在正常情况下，即使可以将更多个气缸的废气送入强制通风腔中，也只需将一个或一些气缸中的废气送入强制通风腔中。