[发明专利]内燃机操作方法及内燃机

说明书

本发明涉及一种内燃机的操作方法，及根据这种方法进行操作的内燃机。

 本发明独立权利要求源自WO2009/083182。在WO2009/083182中描述了一种内燃机，如取自于上述文件的图1所示。内燃机包括具有两个相邻曲柄的曲轴10，每个曲柄分别通过活塞连接杆12及14分别与压缩活塞16及动力活塞18连接。压缩活塞16可在压缩气缸20内移动。动力活塞可在动力气缸22内移动，其中动力气缸22优选地衬有气缸衬套24。

  各气缸优选地形成在共同的气缸壳28内，顶部由气缸盖30从上方密封，气缸盖包括覆盖两个气缸20与22区域的端壁32，端壁32从上方围住气缸20与22的部分并从下方围住形成在气缸盖30内的流通气缸33。

 在图1中，压缩室34形成在压缩活塞16和气缸盖30之间；在压缩活塞16位于上止点时压缩室的容积至少接近于零，压缩活塞16上止点的位置在图1中示出。动力室36形成在动力活塞18与气缸盖30之间；喷射阀38突出至动力室36内。

 流通活塞40可在流通气缸33内移动；流通活塞40限定了流通室42。

 新鲜空气和/或新鲜充量进气歧管44形成在气缸盖30内；新鲜充量进气阀46在歧管44内工作并控制新鲜充量进气歧管44和压缩室34之间的连接。术语“新鲜充量”包括“纯新鲜空气”及“包含添加于其中的燃料和/或残余气体的新鲜空气”。

 排气歧管48也形成在气缸盖30内；排气阀50在排气歧管48内工作并控制动力室36与排气歧管48之间的连接。

 使压缩室34与流通室42连接的流通口，形成在端壁32内；流通阀52在流通口内工作，并在从压缩室移开时打开。流通阀52的轴在流通活塞40内以密封的方式被可移动地引导，其中流通阀52可克服弹簧53的力移动至流通活塞40内部，并可移出流通活塞40，优选地，流通阀具有受限的行程。

 进气阀54在端壁32的另一开口内工作，该开口使流通室42与动力室36连接；进气阀54的轴以密封方式被可移动地引导穿过流通活塞40。

 新鲜充量进气凸轮56、排气凸轮58和进气凸轮60分别用来致动阀46、50、54。流通活塞40由流通凸轮62致动。

 各凸轮以适当的方式形成在一个或多个凸轮轴上，凸轮轴优选地以与曲轴10的旋转速度相同的旋转速度由曲轴10驱动。

 这种内燃机的功能在上述的WO2009/083182中详细地说明。相对于常规的内燃机，上述的内燃机的主要优势为，新鲜充量在位于热的动力气缸22之外的压缩气缸20内被压缩活塞16压缩，且被推入流通室42内，在流通室内其首先被流通活塞40进一步压缩，然后通过打开的进气阀54推入动力室36内，在燃料喷射阀38供应燃料后或燃料供应期间，在动力室内燃烧。替代地或附加地，燃料可在进气阀54上游的新鲜充量进气歧管44内或压缩室34内或流通室42内已加入至新鲜充量中，使得可燃混合物通过打开的进气阀54“喷射”至动力室36内，并在接受火花点火或自点火时在动力室内燃烧。新鲜充量在动力室外部压缩提高了内燃机的效率。燃料在进气阀54的上游加入新鲜充量中，从而制备了极均匀的混合物，而极均匀的混合物正是完全燃烧且基本无污染的前提。

 由于流通室内的最终压缩温度很高，对于特定燃料，如果在进气阀54上游就加入至新鲜充量中，存在在流通室内就自点火的危险。

 在CH96539A中描述了具有外部多阶段压缩过程的内燃机。在压缩气缸内，新鲜空气在压缩室内被与流通活塞一体的压缩活塞压缩，并被推出穿过构造为简单止回阀的流通阀，注入冷却器内部冷的缓冲室内。在流通活塞向下移动的期间，被冷却及压缩的新鲜充量穿过又一止回阀从冷却装置注入流通室内，流通活塞与压缩活塞固定连接。其中压缩室的最大容积和流通室的最大容积基本相等，缓冲容积的大小与流通室的最大容积相近。在流通活塞向上的冲程期间，新鲜空气被动力气缸的进气阀从流通室推出，并穿过与流通室毗邻的又一止回阀及管道注入动力室内。

 在DE2410948中描述了具有外部二级活塞压缩器和动力气缸的内燃机。冷却器设置在第一级压缩的排气阀和第二级压缩的进气阀之间，第二级压缩形成了在第一级压缩阶段内被压缩新鲜空气的缓冲容积。在第二级压缩阶段内压缩的新鲜空气被引导穿过废气热交换器，在其中被压缩的新鲜空气被从动力气缸流出的废气加热，随后穿过进气阀到达动力气缸内。

 US4199090描述了具有两个废气涡轮增压器的活塞式内燃机，在高废气流量和/或在高负载时，两个涡轮增压器都向内燃机供应新鲜空气。在仅有低负载且废气流量少时，为增加充气压力，排气涡轮增压器中的一个关闭。