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CN111456847A - 米勒循环增压直喷汽油发动机 - Google Patents

米勒循环增压直喷汽油发动机 Download PDF

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CN111456847A
CN111456847A CN202010426423.5A CN202010426423A CN111456847A CN 111456847 A CN111456847 A CN 111456847A CN 202010426423 A CN202010426423 A CN 202010426423A CN 111456847 A CN111456847 A CN 111456847A
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CN
China
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engine
direct injection
intake
oil
miller cycle
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Application number
CN202010426423.5A
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English (en)
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王立新
尹建民
吴楚
郑巍
张秀英
顾洁
郎伟钦
邱劲草
靳宝宏
付文峰
谢薇
开进彬
郑有能
王和国
黄彬
陈凯
刘杰
李晶
朱玉萍
刘兵
陶火烽
朱霖
赵世强
李晓鑫
王唯栋
顾加春
李政
徐迪
黄健
张锐
王晓勤
黄兆春
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SAIC General Motors Corp Ltd
Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
Original Assignee
SAIC General Motors Corp Ltd
Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公开了一种米勒循环增压直喷汽油发动机，包括缸体、缸盖，与所述缸体和所述缸盖连接的米勒循环燃烧系统、高压燃油直喷系统、低压水冷废气再循环系统、可变截面废气涡轮增压系统、发动机集成中冷进气系统、电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统、电磁阀驱动全可变排量机油泵、可控活塞机油冷却喷射系统、中置式进排气连续可变气门正时系统、先进发动机燃油蒸发排放控制系统和高效曲轴箱通风系统。本发明中的米勒循环燃烧系统能够降低燃油耗提升发动机热效率；可变截面废气涡轮增压系统配合米勒循环燃烧系统提高低速时进气效率，同时兼顾高速时地发动机性能；电子水泵驱动的冷却系统使发动机的摩擦功和热损失大幅降低。

Description

米勒循环增压直喷汽油发动机
技术领域
本发明涉及发动机的技术领域，尤其涉及一种米勒循环增压直喷汽油发动机。
背景技术
《中国制造2025—节能与新能源汽车技术路线图》要求乘用车总体执行车辆轻量化/小型化、大力发展混合动力和动力总成升级优化，到2020年紧凑型及以下占比55％，混合动力占比8％，汽油机热效率提升至40％；
乘用车节能对减轻能源与环境压力意义非常重大。开发高能效，低油耗，低排放的小排量发动机显得尤为重要。
因此，有必要设计一种高能效，低油耗，低排放的米勒循环增压直喷汽油发动机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高能效，低油耗，低排放的米勒循环增压直喷汽油发动机。
本发明的技术方案提供一种米勒循环增压直喷汽油发动机，包括缸体、缸盖，与所述缸体和所述缸盖连接的米勒循环燃烧系统、高压燃油直喷系统、低压水冷废气再循环系统、可变截面废气涡轮增压系统、发动机集成中冷进气系统、电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统、电磁阀驱动全可变排量机油泵、可控活塞机油冷却喷射系统、中置式进排气连续可变气门正时系统、先进发动机燃油蒸发排放控制系统和高效曲轴箱通风系统。
进一步地，所述米勒循环燃烧系统包括高滚流气道、屋脊型燃烧室、浅坑式活塞、小升程小包角进气型线、中置火花塞、侧置直喷六孔菱形喷油器、进排气门及排气道。
进一步地，所述高压燃油直喷系统包括高压油泵、直喷喷油器及油轨；
所述高压油泵安装于发动机排气侧尾端的独立式瓦盖上，直喷喷油器及油轨安装于发动机缸盖进气道下侧。
进一步地，所述低压水冷废气再循环系统包括循环冷却器、循环控制阀和混合阀；
所述低压水冷废气再循环系统的废气取气口位于发动机催化器后端位置，所述循环控制阀和所述混合阀分别安装在缸体和缸盖上，废气依次由所述循环冷却器冷却后，经所述循环控制阀后，与新鲜空气混合，进入所述混合阀，再由所述可变截面废气涡轮增压系统增压后，进入到进气歧管集成中冷后位置。
进一步地，所述发动机集成中冷进气系统包括集成中冷进气歧管和中冷管路；
所述集成中冷进气歧管安装于发动机进气侧缸盖上端位置，所述集成中冷进气歧管内集成了水冷中冷器，所述中冷水冷器的进水和出水管路与整车冷却系统相连；
所述中冷管路位于发动机后端，分别连接涡轮增压器压气机出口及进气歧管处电子节气门进气口。
进一步地，所述电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统，电子水泵安装于进气侧缸体上，通过外接软管与发动机水套连接。
进一步地，所述可控活塞机油冷却喷射系统包括机油冷却喷嘴、机油冷却喷嘴控制阀及缸体内油道；
所述机油冷却喷嘴安装于气缸筒下端缸体油道下游位置，所述机油冷却喷嘴控制阀安装于发动机排气侧缸体油道上游位置，发动机控制模块依据发动机运行工况和所述机油冷却喷嘴控制阀的开启和关闭，来控制所述机油冷却喷嘴的喷射开启时刻。
进一步地，所述中置式进排气连续可变气门正时系统包括两个相位器控制电磁阀、两个中央螺栓控制阀和两个凸轮轴相位调节器，所述相位器控制电磁阀安装在凸轮轴罩盖上，所述凸轮轴相位调节器和所述中央螺栓控制阀安装在凸轮轴前端；
发动机控制单元依据凸轮轴位置信号、空气流量信号和节气门位置确定凸轮轴相位的控制指令，所述发动机控制单元通过控制电磁阀占空比信号驱动所述中央螺栓控制阀进行油路切换。
进一步地，所述先进发动机燃油蒸发排放控制系统包括碳罐控制阀、碳罐吹洗泵和连接管路，所述碳罐吹洗泵通过所述连接管路连接到所述碳管控制阀，所述碳管吹洗泵位于发动机前端进气侧上端位置，所述碳罐控制阀安装于排气侧增压器入口处的连接管上，所述碳罐吹洗泵用于主动抽取碳罐内燃油蒸汽。
进一步地，所述高效曲轴箱通风系统的强制通风管路位于发动机顶部后端位置，并采用的三通分别连接整车进气系统谐振腔，曲轴箱通风入口和发动机油气分离器出口。
采用上述技术方案后，具有如下有益效果：
本发明中的米勒循环燃烧系统能够降低燃油耗提升发动机热效率；可变截面废气涡轮增压系统配合米勒循环燃烧系统提高低速时进气效率，同时兼顾高速时地发动机性能；电子水泵驱动的冷却系统使发动机的摩擦功和热损失大幅降低。
附图说明
参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的正视图；
图2是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的后视图；
图3是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的进气侧视图；
图4是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的排气侧视图；
图5是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的爆炸图；
图6是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的米勒循环燃烧系统的示意图；
图7是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的低压水冷废气再循环系统的示意图；
图8是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统的示意图；
图9是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的全可变排量机油泵润滑系的示意图；
图10是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的高压燃油直喷系统的示意图；
图11是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的发动机集成中冷进气系统的示意图；
图12是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的可控活塞机油冷却喷射系统的示意图；
图13是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的可变截面增压系统的示意图；
图14是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的中置式进排气连续可变气门正时系统的示意图；
图15是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的缸体的示意图；
图16是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的低摩擦凸轮轴的示意图；
图17是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的滚子摇臂液压挺柱气门系的示意图；
图18是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的两级低张力正时链系统；
图19是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的缸盖的示意图；
图20是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的横流式缸盖冷却水套的示意图；
图21是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的先进发动机燃油蒸发排放控制系统的示意图；
图22是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的高效曲轴箱通风系统的示意图；
图23是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的外特性曲线图；
图24是本发明一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的万有特性曲线图。
附图标记对照表：
米勒循环燃烧系统1：高滚流气道101、屋脊型燃烧室102、浅坑式活塞103、小升程小包角进气型线104、中置火花塞105、侧置直喷六孔菱形喷油器106、进排气门107、排气道108；
高压燃油直喷系统2：高压油泵21、高压油管22、油轨23、直喷喷油器24；
低压水冷废气再循环系统3:循环冷却器31、循环控制阀32、混合阀33、废气取气口34、进气歧管35；
可变截面废气涡轮增压系统4；
发动机智能热管理控制系统5：电子水泵51、冷却液流量控制阀52；
电磁阀驱动全可变排量机油泵6；
发动机集成中冷进气系统7：中冷进气歧管71、中冷管路72、进水口73、出水口74、涡轮增压器压气机出气口75、电子节气门76、中冷前温度压力传感器77、中冷后温度压力传感器78；
可控活塞机油冷却喷射系统8：机油冷却喷嘴81、机油冷却喷嘴控制阀82、缸体内油道83；
中置式进排气连续可变气门正时系统9：相位器控制电磁阀91、中央螺栓控制阀92、凸轮轴相位调节器93；
先进发动机燃油蒸发排放控制系统10：碳罐控制阀101、碳罐吹洗泵102、连接管路103、排气侧增压器入口104、整车炭罐管路105；
高效曲轴箱通风系统11：强制通风管路111、整车进气系统谐振腔112，曲轴箱通风入口113、发动机油气分离器出口114、压力传感器115；
缸体12：进水口121；
缸盖13：出水口131、独立凸轮轴大瓦盖132、独立凸轮轴小瓦盖133、高压油泵安装瓦盖134、侧置缸内直喷喷油器135；
全可变排量机油泵润滑系统14：全可变排量机油泵141、双层油底壳142、机油滤清器、机油冷却器集成模块143；
低摩擦凸轮轴15：高压油泵驱动凸轮151、凸轮轴位置信号盘152、凸轮轴球轴承153、进气凸轮轴154、球轴承挡圈155；
滚子摇臂液压挺柱气门系16；
两级低张力正时链系统17：两级张紧器171、低摩擦静音链条172、定轨173、动轨174、上导轨175、曲轴链轮176。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
本发明一实施例中，如图1-5所示，米勒循环增压直喷汽油发动机，包括缸体12和缸盖13，与缸体12和缸盖13连接的米勒循环燃烧系统1、高压燃油直喷系统2、低压水冷废气再循环系统3、可变截面废气涡轮增压系统4、电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统5、电磁阀驱动全可变排量机油泵6、发动机集成中冷进气系统7、可控活塞机油冷却喷射系统8、中置式进排气连续可变气门正时系统9、先进发动机燃油蒸发排放控制系统10和高效曲轴箱通风系统11。
其中，如图6所示，米勒循环燃烧系统1包括高滚流气道101、屋脊型燃烧室102、浅坑式活塞103、小升程小包角进气型线104、中置火花塞105、侧置直喷六孔菱形喷油器106、进排气门107及排气道108。
具体为，采用小升程小包角进气型线104。采用小包角进气型线的设计策略，能够有效形成深度米勒(Miller)，大幅提高几何压缩比至12，充分利用膨胀冲程做功能力；采用小升程小包角进气型线104的设计策略，一方面，能够优化凸轮阀系动态特性，降低摩擦损失；另一方面，还能增大节气门开度，减少泵气损失。小升程小包角进气型线104驱动进气门的开启关闭，能够向燃烧室内充入适量的新鲜空气。
采用相切鱼腹式的高滚流气道101，高滚流气道101、进气门背面及燃烧室排气侧壁面相切过渡设计，即在进气门开启后所形成的气流方向与燃烧室顶部壁面相切，起加强引导组织气流运动作用，且降低气流损失。高滚流气道101的出口靠近缸壁一侧布置有高滚流挡板特征，用于阻挡气流运动，从而引导气流有序沿着燃烧室壁面流向排气侧，继而在进气行程初期组织形成高强度滚流气流。
采用侧置直喷六孔菱形喷油器106，侧置直喷六孔菱形喷油器106安装在进气道下方，直喷六孔的油束成菱形状，在高滚流气道、屋脊型燃烧室及浅坑式活塞头部的引导下，能够在燃烧室内适时地形成合适的混合气空间分布状态，有利于中置火花塞的初始火核形成。
高压缩比的屋脊型燃烧室102结合缸内高压直喷及高滚流气道101,配合米勒循环，改善了燃烧爆震边界，提升了燃烧速率，可以大幅度改善发动机油耗水平。
米勒循环燃烧系统的工作原理如下：
新鲜空气通过增压器进入进气歧管，流经相切鱼腹式的masking进气道，开启小升程小包角进气型线特征的进气门，配合浅坑式活塞形成高滚流气流，充入屋脊型燃烧室内。活塞压缩上行，维持较强的气流运动，期间侧置直喷六孔菱形喷油器分次喷入适量燃油，在燃烧室内形成合适的空间分布状态。利用中置火花塞点火，实现混合气的点燃燃烧，推动活塞下行做功，直至打开排气门，使废气进入集成式排气道，流出燃烧室。
进一步地，如图7所示，低压水冷废气再循环系统3包括循环冷却器31、循环控制阀32和混合阀33；
低压水冷废气再循环系统3的废气取气口34位于发动机催化器后端位置，循环控制阀32和混合阀33分别安装在缸体12和缸盖13上，废气依次由循环冷却器31冷却后，经循环控制阀32后，与新鲜空气混合，进入混合阀33，再由可变截面废气涡轮增压系统4增压后，进入到进气歧管35集成中冷后位置。循环冷却器31安装在缸体排气侧，废气再循环控制阀32和混合阀33安均安装在缸盖排气侧，其中循环冷却器31的入水管串联到到整车暖风管路出口，循环冷却器31的回水管水路分别连接至整车水壶及发动机水泵入水管。循环冷却器31后的低压废气再循环阀前装配有废气气体温度传感器，低压废气再循环阀前后压差通过压差传感器来测量，用以精确计算及控制废气进气量。
低压中冷废气再循环系统(L-EGR)：可降低发动机泵气损失，改善燃烧爆震边界，降低油耗和污染物排放。通过控制废气再循环控制阀开度控制进入气缸的废气量达到降低泵气损失、改善爆震和减少加浓，从而降低发动机油耗和排放的目的，混合阀使新鲜空气和废气均匀混合。
进一步地，如图8所示，电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统5，电子水泵51安装于进气侧缸体上，通过外接软管与发动机水套连接，可以根据发动机工况变化，连续调节冷却水的总流量，控制金属壁面温升，减少换热损失。
发动机智能热管理控制系统5通过电子水泵51与冷却液流量控制阀52的相互配合，可以将发动机的各个部件控制在最佳工作温度，主要包括如下几点：1.在冷启动阶段通过“零流量”实现快速暖机；2.提升缸体壁面温度改善发动机换热，减少冷却液带走的热量；3.通过对缸盖温度的合理控制，优化爆震边界，优化燃烧从而降低发动机油耗和排放。4.该系统还能够兼顾发动机油冷器和变速箱油冷器的加热/冷却需求，确保将发动机机油以及变速箱机油控制在合适的工作温度。
具体实施方案为：发动机的冷却液由安装在缸体进气侧的电子水泵51驱动，发动机的进水口121在缸体12上，电子水泵51流出的水分别通过此口进入缸体12和缸盖13；安装在缸盖13尾端的冷却液流量控制阀52控制发动机的出水，该系统通过调节内部球阀开度分别控制缸体12、缸盖13的冷却水流量以及控制发动机出水至散热器，空调暖风，油冷器水量分配，从而达到控制缸体12、缸盖水道以及油冷器水温的目的，以此实现快速暖机降低摩擦功，控制缸体12的缸筒壁面温度降低散热损失，优化燃油雾化及燃烧。同时在发动机部分负荷和高负荷通过调节阀门开度控制缸体、缸盖水温避免发动机过热，降低排温和改善爆震边界，优化燃烧从而降低发动机油耗和排放。电子水泵与热管理模块的配合大大提高了冷却系统的温度调节能力，满足发动机不同负荷区间的温度需求，从而实现油耗和排放的优化。
进一步地，如图9所示，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括全可变排量机油泵润滑系14：全可变排量机油泵141可按发动机各系统的油压或油量需要连续调节机油泵机油输出压力，由此减小了该系统的摩擦功损失，提高发动机整机燃油经济性。该发动机使用了双层油底壳142，包括外层打油底壳和小油底壳，上油底壳+下油底壳构成外层大油底壳。在暖机阶段，只使用小油底壳，达到快速暖机的目的。该系统还采用了机油滤清器和机油冷却器集成模块143，使发动机的布置更加紧凑。
具体实施方案为：全可变排量机油泵141布置在上油底壳上，机油泵由机油泵链轮、机油泵链条及曲轴链轮驱动；通过发动机ECM控制机油泵机油压力比例控制阀实现对发动机机油压力闭环控制。双层油底壳142是在外层大油底壳内嵌小油底壳，通过布置在内油底壳的控制阀的开关，实现机油在内油底壳和外油底壳循环的切换。
机油滤清器采用弹夹式环保机滤设计，并通过集成油道设计和机油冷却器布置安装在发动机缸体的进气侧。
进一步地，如图10所示，高压燃油直喷系统2可提升燃烧效率，可降低油耗和污染物排。
米勒循环增压直喷汽油发动机还包括高压燃油直喷系统2：高压燃油直喷系统2包括高压油泵21，高压油管22，油轨23及直喷喷油器24。其中高压油泵21布置于发动机缸盖排气侧后端独立瓦盖上，直喷喷油器24与油轨23连接为一体安装于发动机缸盖进气侧进气道下，直喷喷油器24的头部伸入至发动机缸盖燃烧室内。该直喷系统喷射压力为35Mpa，该系统能降低混合气温度,抑制爆震,提高压缩比、优化点火提前角、减少混合气加浓，从而能有效降低发动机油耗。直喷技术能够实现快速断油降低油耗，发动机在恢复运转的时候不需要油膜的建立。直喷能够提高EGR量，降低低负荷下的泵气损失，改善发动机油耗。直喷和发动机启停技术结合能够降低起动油耗以及提升快速起动性能。同时直喷技术能实现多次喷射和点火角推迟，加速催化器起燃，降低HC、CO、NOx排放，直喷雾化更好，减少加浓，改善起动和暖机的HC排放。
进一步地，如图11所示，发动机集成中冷进气系统7包括集成中冷进气歧管71和中冷管路72；
集成中冷进气歧管71安装于发动机进气侧缸盖上端位置，集成中冷进气歧管71内集成了水冷中冷器，用以冷却经涡轮增压后的高压高温气体，中冷水冷器的进水口73和出水口74与整车冷却系统相连；
中冷管路72位于发动机后端，分别连接涡轮增压器压气机出气口75及中冷进气歧管71处的电子节气门76的进气口。
发动机集成中冷系统7相对于传统的空冷中冷系统，集成度更高，因此能大幅优化发动机在整车前舱的布置空间及降低整车质量，降低发动机油耗水平。发动机集成中冷系统7能有效的降低中冷进气歧管71的进气温度来改善发动机的燃烧性能从而提升发动机的性能和降低发动机油耗水平。本发动机采用的集成中冷设计从压后到进气歧管的中冷管路路线短，能有效的提升发动机的动态扭矩响应，从而带来更加优越的整车加速响应性能。
具体实施方案为：新鲜空气经增压器压气机增压后，经中冷管路72连接到中冷进气歧管71入口处电子节气门76，再进入到中冷进气歧管71内，经过冷却后的新鲜空气进入到缸盖燃烧室内。其中中冷管路72及中冷进气歧管71上分别装有中冷前温度压力传感器77及中冷后温度压力传感器78，用以标定监测中冷器工作状态及精确计算发动机进气量。
进一步地，如图12所示，可控活塞机油冷却喷射系统8包括机油冷却喷嘴81、机油冷却喷嘴控制阀82及缸体内油道83；
机油冷却喷嘴81安装于气缸筒下端缸体油道下游位置，机油冷却喷嘴控制阀82安装于发动机排气侧缸体油道上游位置，发动机控制模块依据发动机运行工况和机油冷却喷嘴控制阀82的开启和关闭，来控制机油冷却喷嘴81的喷射开启时刻，在实现抑制爆震功能的同时进一步降低发动机机油流量消耗从而改善发动机油耗。
进一步地，如图13所示，可变截面增压系统4，由于高的涡端压力输出可以很好的平衡米勒循环充气效率低的缺陷，从而获得高的发动机低端扭矩。特别是在发动机低速条件下，对涡轮增压系统要求非常高。可变截面增压系统4通过减小喷嘴的开度，减小涡轮流通面积，相当于小涡壳，取消放气阀，提高效率，可以在发动机低速时提供高的涡端输出。在发动机高速时，通过增大喷嘴开度，增大涡轮流量，变成大涡壳，满足高速时进气量大增压的需求。可变截面增压器系统4通过法兰与缸盖集成排气歧管法兰面连接，布置在发动机中间靠上位置。可变截面增压器系统同时兼顾高速和低速发动机性能，很好弥补了米勒循环低速时进气效率。配合Miller循环使用，同时降低了排气背压，提高了发动机的热效率。
具体的实施方案为，通过连续改变喷嘴环叶片的出口角来控制涡轮流通能力，从而控制增压压力。发动机低速时，减少喷嘴环开度，涡轮流通面积减小，相当于小A/R涡壳；发动机高速时，增大喷嘴环开度，涡轮流通面积增大，相当于大A/R涡壳。
进一步地，如图14所示，中置式进排气连续可变气门正时系统9包括两个相位器控制电磁阀91、两个中央螺栓控制阀92和两个凸轮轴相位调节器93，相位器控制电磁阀91安装在凸轮轴罩盖上，凸轮轴相位调节器93和中央螺栓控制阀92安装在凸轮轴前端；
发动机控制单元依据凸轮轴位置信号、空气流量信号和节气门位置确定凸轮轴相位的控制指令，发动机控制单元通过控制电磁阀占空比信号驱动中央螺栓控制阀92进行油路切换，从而调节配气相位提早或推迟，达到提高充气效率，降低泵气损失，改善燃烧，从而改善发动机动力性和燃油经济性及排放性能。
进一步地，如图15所示，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括铸铝式的缸体12，集成了链轮箱结构，缩减了发动机尺寸，同时避免了T型密封结构，集成了机油滤清器、机油冷却器、机械水泵、起动电机、附件系统、压缩机等一系列安装特征，结构紧凑减轻了发动机重量，到达降低整车油耗的目的。
进一步地，如图16所示，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括集成滚动轴承的低摩擦凸轮轴15，相对于滑动凸轮轴可以降低发动机配气机构的摩擦损失，从而降低发动机燃油消耗，同时该凸轮轴机构集成了高压油泵驱动凸轮151及凸轮轴位置信号盘152特征。
具体实施方案为：低摩擦凸轮轴15包括凸轮轴球轴承153，凸轮轴球轴承153通过外圈过盈压装入缸盖一档凸轮轴瓦盖内，再将进气凸轮轴154过盈压装入球轴承内圈，球轴承挡圈155安装在缸盖一档凸轮轴瓦盖卡槽内用以保证球轴承不会松脱滑出。
进一步地，如图17所示，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括滚子摇臂液压挺柱气门系16：采用液压挺柱可以自动调节气门间隙终生免维护，采用滚子摇臂与凸轮接触有效减少摩擦功降低油耗。
进一步地，如图18所示，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括两级低张力正时链系统17：该两级低张力正时链系统能有效降低工作状态下正时链条张紧器的柱塞作用在正时链系统上的力，从而有效地降低链系统的摩擦损失，提高发动机整机燃油经济性。
具体实施方案为：该系统由两级张紧器171、低摩擦静音链条172、定轨173、动轨174、上导轨175及曲轴链轮176组成。链系统安装于发动机前端链轮箱内，其中两级张紧器171安装于缸体前端面。张紧器设计为双柱塞设计能在链系统不同工作载荷下提供低、高两级张力来降低链系统的摩擦损失。该系统的链条为低摩擦静音链条，该链条为齿形链设计，能有效地降低系统的工作噪音，同时能兼顾直喷发动机所需带来的链磨损问题。动轨采用全塑料材料，降低了系统的质量，有助于发动机的轻量化设计。
进一步地，如图19所述，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括缸盖13：缸盖13包括集成排气歧管，链轮箱等紧凑设计降低了零件尺寸和重量，独立凸轮轴大瓦盖132、独立凸轮轴小瓦盖133、高压油泵安装瓦盖134降低了缸盖制造的工艺难度，侧置缸内直喷喷油器135布置在进气道下端，全新的Masking气道、高压缩比燃烧室设计提升了燃烧效率降低油耗水平。
进一步地，如图20所述，米勒循环增压直喷汽油发动机还包括横流式缸盖冷却水套18：缸盖的横流式缸盖冷却水套18使得汽缸盖内部拥有良好的冷却液流动路径和流动速度,低的压力损失，降低了缸盖排气侧鼻梁区温度改善爆震边界。
进一步地，如图21所示，先进发动机燃油蒸发排放控制系统10包括碳罐控制阀101、碳罐吹洗泵102和连接管路103，碳罐吹洗泵102通过连接管路103连接到碳管控制阀101，碳管吹洗泵102位于发动机前端进气侧上端位置，碳罐控制阀101安装于排气侧增压器入口104处的连接管上，碳罐吹洗泵102连接到整车炭罐管路105上，用于主动抽取碳罐内燃油蒸汽。
该系统区别于传统的燃油蒸发排放控制系统在于其碳罐吹洗泵102能主动抽取碳罐内燃油蒸汽而不依赖于碳罐与增压器入口处的压差，从而能更加高效的防止碳罐内燃油蒸气散发而导致的环境污染问题。
进一步地，如图22所示，高效曲轴箱通风系统11的强制通风管路111位于发动机顶部后端位置，并采用的三通分别连接整车进气系统谐振腔112，曲轴箱通风入口113和发动机油气分离器出口114。相比较传统曲轴箱通风系统设计集成程度更高，该系统能有效的预防曲轴箱内气体散发而导致的环境污染问题，同时安装在其管路上的压力传感器115能有效的检测曲轴箱压力范围，用以监测该系统的工作状态。
如图23所示，为一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的外特性曲线图。
发动机外特性曲线是当发动机节气门开度为100％时测得的发动机输出功率(扭矩)随转速变化的曲线。它两条曲线特征分别是∶功率曲线和扭矩曲线。在汽油发动机外特性曲线中：功率曲线在较低转速下数值很小，但随转速增加而迅速增长，转速增加到一定区间后，功率增长速度变缓，直至最大值后就会下降，尽管此时转速仍会继续增长。
如图24所示，为一实施例中米勒循环增压直喷汽油发动机的万有特性曲线图。
万有特性是以转速为横坐标，以扭矩或平均有效压力为纵坐标，在图上画出许多等耗油率曲线和等功率曲线，组成发动机万有特性。
通过实施本发明，米勒循环增压直喷汽油发动机的外特性达到了性能设计目标：
1)最大升功率：70kw
2)最大升扭矩：165N.m
3)最小比油耗:210g/kw.h
4)排放标准：国六B
米勒循环增压直喷汽油发动机的结构紧凑、热效率高，可以满足国家对于小排量车的油耗法规及排放法规要求。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，包括缸体、缸盖，与所述缸体和所述缸盖连接的米勒循环燃烧系统、高压燃油直喷系统、低压水冷废气再循环系统、可变截面废气涡轮增压系统、发动机集成中冷进气系统、电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统、电磁阀驱动全可变排量机油泵、可控活塞机油冷却喷射系统、中置式进排气连续可变气门正时系统、先进发动机燃油蒸发排放控制系统和高效曲轴箱通风系统。
2.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述米勒循环燃烧系统包括高滚流气道、屋脊型燃烧室、浅坑式活塞、小升程小包角进气型线、中置火花塞、侧置直喷六孔菱形喷油器、进排气门及排气道。
3.根据权利要求1所述的勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述高压燃油直喷系统包括高压油泵、直喷喷油器及油轨；
所述高压油泵安装于发动机排气侧尾端的独立式瓦盖上，直喷喷油器及油轨安装于发动机缸盖进气道下侧。
4.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述低压水冷废气再循环系统包括循环冷却器、循环控制阀和混合阀；
所述低压水冷废气再循环系统的废气取气口位于发动机催化器后端位置，所述循环控制阀和所述混合阀分别安装在缸体和缸盖上，废气依次由所述循环冷却器冷却后，经所述循环控制阀后，与新鲜空气混合，进入所述混合阀，再由所述可变截面废气涡轮增压系统增压后，进入到进气歧管集成中冷后位置。
5.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述发动机集成中冷进气系统包括集成中冷进气歧管和中冷管路；
所述集成中冷进气歧管安装于发动机进气侧缸盖上端位置，所述集成中冷进气歧管内集成了水冷中冷器，所述中冷水冷器的进水和出水管路与整车冷却系统相连；
所述中冷管路位于发动机后端，分别连接涡轮增压器压气机出口及进气歧管处电子节气门进气口。
6.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述电子水泵驱动的发动机智能热管理控制系统，电子水泵安装于进气侧缸体上，通过外接软管与发动机水套连接。
7.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述可控活塞机油冷却喷射系统包括机油冷却喷嘴、机油冷却喷嘴控制阀及缸体内油道；
所述机油冷却喷嘴安装于气缸筒下端缸体油道下游位置，所述机油冷却喷嘴控制阀安装于发动机排气侧缸体油道上游位置，发动机控制模块依据发动机运行工况和所述机油冷却喷嘴控制阀的开启和关闭，来控制所述机油冷却喷嘴的喷射开启时刻。
8.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述中置式进排气连续可变气门正时系统包括两个相位器控制电磁阀、两个中央螺栓控制阀和两个凸轮轴相位调节器，所述相位器控制电磁阀安装在凸轮轴罩盖上，所述凸轮轴相位调节器和所述中央螺栓控制阀安装在凸轮轴前端；
发动机控制单元依据凸轮轴位置信号、空气流量信号和节气门位置确定凸轮轴相位的控制指令，所述发动机控制单元通过控制电磁阀占空比信号驱动所述中央螺栓控制阀进行油路切换。
9.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述先进发动机燃油蒸发排放控制系统包括碳罐控制阀、碳罐吹洗泵和连接管路，所述碳罐吹洗泵通过所述连接管路连接到所述碳管控制阀，所述碳管吹洗泵位于发动机前端进气侧上端位置，所述碳罐控制阀安装于排气侧增压器入口处的连接管上，所述碳罐吹洗泵用于主动抽取碳罐内燃油蒸汽。
10.根据权利要求1所述的米勒循环增压直喷汽油发动机，其特征在于，所述高效曲轴箱通风系统的强制通风管路位于发动机顶部后端位置，并采用的三通分别连接整车进气系统谐振腔，曲轴箱通风入口和发动机油气分离器出口。
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