低泵气损失的发动机及降低发动机泵气损失的方法

技术领域

本发明涉及一种往复式车辆汽油发动机的结构，尤其涉及一种低泵气损失的发动机；本发明还涉及一种降低发动机泵气损失的方法。

背景技术

如何降低发动机油耗，提高车辆的经济性，一直被人们普遍关注。现有的往复式车辆汽油发动机结构中，为了降低发动机油耗，现有的手段是通过改变节气门来调节进气量的大小，进而使发动机输出不同的功率和扭矩。由于在小负荷工况下，节气门开度较小，发动机进气量较少，节气门后会产生很大的真空，使得发动机存在泵气损失；而在发动机的吸气冲程、膨胀做功冲程以及排气冲程中，由于活塞在运动过程中，活塞的上方和下方存在压差，因此，上述各个冲程中同样存在泵气损失，经实验表明，泵气损失能够损失发动机15%左右的能量，导致现有发动机的性能较低。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能够降低发动机泵气损失以提高发动机性能的低泵气损失的发动机。

为实现上述目的，本发明的低泵气损失的发动机，具有缸体，设置在缸体内的活塞，以及储气装置，其还包括：

第一管路，一端与靠近活塞下止点的主体内部连通，另一端与储气装置相连，在活塞向上止点运动时，储气装置内的气体被输送至活塞下方的缸体内而对活塞进行上行顶推；

排气管，与缸体内部连通，因活塞向下止点下行运动而将缸体位于活塞下方的气体排出。

作为对本发明的改进，在活塞靠近下止点位置的活塞上方的缸体上，设有与缸体内连通的、将发动机做功冲程后活塞上方缸体内的废气输送至储气装置的第二管路。

作为对上述方式的限定，在第二管路上连接设有控制第二管路导通的电磁阀。

作为对本发明的改进，所述的排气管通过两位三通电磁阀连接在第一管路上。

此外，本发明同时提供了一种降低发动机泵气损失的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，在活塞由下止点向上止点上行运动时，由储气装置通过第一管路向活塞下方的缸体内输送气体；

步骤二，在活塞由上止点向下止点下行运动时，关闭第一管路，由排气管将活塞下行运动过程中位于活塞下方缸体内的气体排出。

作为对上述方式的限定，步骤一中，活塞由下止点向上止点的上行运动包括发动机的压缩冲程和排气冲程。

作为对上述方式的限定，步骤二中，活塞由上止点向下止点的下行运动包括发动机的吸气冲程和做功冲程。

作为对本发明的改进，还包括：

步骤三，在发动机做功冲程完成前，打开第二管路，将缸体内产生的废气输送至储气装置。

采用如上方案，在活塞上行运动时，通过储气装置向活塞下方输送气体，使气体配合曲轴推动活塞上行，减小了活塞上行运动过程中活塞上下压力差，降低了泵气损失，尤其是在发动机排气冲程中，由于压力差减小，使发动机在做功冲程可以尽量长，进而减小膨胀损失，提高了发动机的热效率。进一步的，通过第二管路的设置，使缸体内的废气作为气源对储气装置进行送气，避免了储气装置因外接气源而引起的结构复杂性，提高了本发动机的通用性。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：

图1为本发明实施例的整体结构简图；

图2为图1在具有气流走向的吸气冲程时示意图；

图3为图1在具有气流走向的压缩冲程时示意图；

图4为图1在具有气流走向的做功冲程时示意图；

图5为图1在具有气流走向的排气冲程时示意图。

图中：

1、缸体；2、活塞；3、进气管；4、出气管；5、曲轴机构；6、储气装置；7、第一管路；8、可变腔体；9、隔板；10、排气管；11、两位三通电磁阀；12、第二管路；13、电磁阀。

具体实施方式

本实施例涉及的低泵气损失的发动机，由图1所示，其具有缸体1、设置在缸体1内的活塞2，在缸体1的顶部设置有与缸体1内部连通的进气管3和出气管4，活塞2在曲轴机构5的带动下，在缸体1内进行上下移动，以完成发动机的吸气、压缩、做功及排气冲程。

在缸体1的外部设有储气装置6，该储气装置6可采用储气罐等对气体进行密闭存储的装置，而本发明的创新之处在于在储气装置6与缸体1之间连接有第一管路7，第一管路7与缸体1的连接位置设置在缸体1下段，即靠近活塞2位于缸体1内的下止点处，这样，在活塞2位于非下止点时，活塞2下方形成一个可变腔体8，该可变腔体8可以与第一管路7连通。

为了实现可变腔体8与第一管路7更好的连通，在缸体1的底部固定设有隔板9，将活塞2的上部分采用传统的活塞头部形状，下半部分为圆柱形，以实现活塞2运动至下止点处时与隔板9的密闭效果，相应的，可变腔体8位于隔板9的上方，第一管路7与缸体1的连接位置同样位于隔板9的上方。由如上结构描述可知，在活塞2处于下止点而与隔板9接触时，可变腔体8的体积为零。

此外，还设有一个与缸体1内部连通的排气管10，排气管10主要是在活塞2下行运动时，将活塞2下方的可变腔体8内的气体排出。在本实施例中，排气管10通过两位三通电磁阀11连接在第一管路7上，该两位三通电磁阀11由车辆控制单元如车辆ECU进行控制，其可实现可变腔体8与储气装置6的通断，以及可变腔体8与排气管10的通断。

为了实现对储气装置6内进行充气，在活塞2靠近下止点位置的活塞2上方的缸体1上，设有与缸体1内连通的第二管路12，在发动机做功冲程后，活塞2上方缸体1内的废气通过第二管路12输送至储气装置6内。为了实现对第二管路12的通断控制，以使缸体1内的废气在特定的时间内通过第二管路12输送至储气装置，在第二管路12上设有在车辆控制单元控制下的电磁阀13，通过对电磁阀13的控制，实现对第二管路12的通断控制。

基于如上结构，如下通过对发动机各个冲程的工作过程，对本发明的降低发动机泵气损失的方法进行描述：

在发动机吸气冲程时，由图2所示，控制电磁阀13关闭，两位三通电磁阀11打开，使可变腔体8与排气管10导通，活塞2下行而使可变腔体体积变小的过程中，可变腔体8中的气体由图2中箭头所示方向，经第一管路7和排气管10进入到排气系统中，直至活塞2运动至下止点处与隔板9接触，吸气过程结束。

在发动机压缩冲程时，由图3所示，电磁阀13关闭，两位三通电磁阀11打开，使可变腔体8与储气装置6导通，活塞2由下止点向上止点上行运动，可变腔体逐渐变大，在可变腔体逐渐变大的过程中，储气装置6内的高压气体如图中箭头所示方向进入到可变腔体8内，对活塞2的下端面施加压力，减小发动机压缩冲程中活塞上下的压差，减小了泵气损失，当活塞2运行至上止点处，压缩冲程结束。

在发动机膨胀做功冲程时，由图4所示，电磁阀13关闭，两位三通电磁阀11打开，使可变腔体8与排气管10导通，活塞2下行而使可变腔体8体积变小的过程中，可变腔体8中的气体通过排气管10进入到排气系统中，直至活塞2运动至下止点处与隔板9接触，做功冲程结束。在做功冲程结束之前，即活塞2运动至下止点之前，可控制电磁阀13打开，活塞2上方的腔体内产生的废气通过第二管路12迅速输送至储气装置6内，以将高压废气储存起来。

在排气冲程中，如图5所示，关闭电磁阀13，打开两位三通电磁阀11，使储气装置6与可变腔体连通，在活塞2由下止点上行的排气冲程中，储气装置内的高压气体进入到可变腔体内，推动活塞将废气由出气管4排出，降低了推出损失，由于推出损失的减小，发动机在做功冲程可以尽可能的长，这样，减小了膨胀做功损失，提高了发动机的热效率。