[发明专利]复合型内燃机

说明书

本申请是申请号为2007800307126，国际申请日为2007年8月6日，发明名称为带再生器的6冲程内燃机的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及将与再生器组合的容积型内燃机变为6冲程内燃机，从而提高燃料经济性的复合冲程内燃机及其利用。

背景技术

从以往已知在容积型内燃机的排出口上，安装将排气气体中残留的压力能量变换为旋转动力的容积型的电动机或废气涡轮等，而将动力取出到外部的系统。最近还提出有将该再生器变为容积膨胀器，设置调整所导入的气体流量的阀的再生装置(例如，参照专利文献1)，但是未涉及适合于安装再生器的容积型内燃机。以后，将这样的将排气气体中残留的压力能量变换为旋转动力的容积型的装置称作“再生器”，并将成为再生器的入口压力的排气口的压力称作“再生压力”。

虽然不是一般的常识，但是已知以(1)吸气、(2)压缩、(3)燃烧/膨胀、(4)排气、(5)扫气导入、(6)扫气排气的6个行程来完成1个循环的内燃机为“扫气内燃机”(例如参照专利文献2)。其中，以下将排气口为1个的本文献中所说的“以往的扫气内燃机”称作“6冲程内燃机”。

已知在将第5行程改变为(5)水喷射膨胀行程的6冲程柴油机中具有作为再生器的废气涡轮的内燃机(例如，参照专利文献3)。但是，没有记载或暗示排气口的压力是与吸气口的压力相等的压力(参照上述文献的图2)，提高再生压力来使生更多的排气的压力能量再生。

作为将容积型内燃机即往复活塞内燃机作为燃烧室使用的燃气轮机，已知有称作佩斯卡拉循环(Pescara Cycle)的自由活塞式燃气轮机。

已知有使构成废气涡轮的喷嘴的叶轮(vane)的角度连续变化，使涡轮的喷嘴的开口面积变化，改变气体的通路面积，由此对应于气体量的变化的系统(例如参照专利文献4)。可变喷嘴数涡轮通过作为本申请的优先权主张的基础的申请来描述。

作为混合动力车辆，已知有将内燃机的输出全部变换为电力，用该电力驱动车辆驱动用电动机并行驶的串联混合动力车辆。已知有用来自内燃机的输出通过变速器驱动车辆，并且在该内燃机的输出轴上直接连接电动机，用来自蓄电池的电力来驱动该电动机的并联混合动力车辆(例如参照专利文献5)。

用行星齿轮分配来自内燃机的输出，用该输出的一部分来驱动车辆，并且用剩余的部分驱动电动机兼发电机并进行发电，用发电的电力和来自蓄电池的电力驱动在驱动轮一侧连接的其他电动机的形式的使用2个电动机和行星齿轮的转矩分配系统，而具有串联型和并联型两者的特性的混合动力车辆(例如参照专利文献6)。

专利文献1：JP专利3739725公报

专利文献2：JP实开平2-96435公报

专利文献3：JP专利2819676公报

专利文献4：JP特开2001-12252公报图2

专利文献5：JP专利2857666公报

专利文献6：JP特开2006-22890公报

在通常的4冲程内燃机中，用压缩比来决定燃烧气体的膨胀比。在压缩行程中将吸气进行绝热压缩，在温度上升的状态下使其燃烧，并在燃烧/膨胀行程中，按压缩比膨胀而作为动力，因此在比外气的压力仍高很多的压力时，排气阀打开，将排气气体的能量向大气释放。

试图利用该压力能量的具有比压缩比更大的膨胀比的内燃机的发明概念是阿特金森循环的概念，这从以往已被知道。通过改变吸气阀的定时，来将它适用到通常的4冲程内燃机中的是米勒循环。但是，这些内燃机如果排气量相同，则有时输出下降，而相对于此往返运动引起的摩擦不改变，因此存在相对于输出的摩擦比率增加的问题。

如果在4冲程内燃机中，安装再生器，并为了提高循环效率，取高的再生压力，则会发生异常燃烧或排气阀的熔损等问题。在再生压力低的时候，在排气阀打开时，将气体向排气口压出，从而在气缸内残留的排气气体绝热膨胀，变为有些低温，而在再生压力高的时候，没有排气阀打开时的压力下降，因此维持在高温的排气气体通过活塞的上升，而压出到排气口。因此，失去接触低温气体的机会的排气阀发生熔损。进而在预混合气方式的内燃机时，在结束排气行程时的气缸内，排气气体以更高温更多地残留，因此发生异常燃烧，而且在吸气阀打开时，高温的排气气体直接接触混合气，导致发生逆火。