[实用新型]内燃机以及内燃机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有多排气口的内燃机以及如何将这些排气口联接到废气能量回收装置。 

背景技术

在四冲程发动机中，排气阀打开超过旋转的半周。排气阀刚好在膨胀冲程上的下止点之前打开，并且在整个排气冲程期间保持打开状态。在两冲程的发动机中从气缸中排出废气更具挑战性，因为整个过程在约150度的曲柄角度期间发生，通常情况下，大约一半的该过程在膨胀冲程期间发生并且大约一半的该过程在压缩冲程期间发生。因为排气口在膨胀冲程中露出得这么早，所以气缸中的压力非常高。在排气口开口上冲出气缸的气体中有大量的能量。在一个标准的涡轮增压器中不能轻而易举地捕获这样大的能量脉冲。在捕获排气口开口上释放的能量脉冲方面，涡轮增压器是有效的。然而，在从在初始脉冲之后排出的废气中捕获能量方面，脉冲涡轮增压器不是那么有效。在最好的情况下，可以达成妥协但大量的排气能量不能被捕获。有可能会错过提取在废气排放期间的能量的机会，这些能量在之前的排气口/废气能量回收设备配置(例如具有单个废气能量回收装置和/或单一的一套排气口的配置)中没有得到充分利用。 

有机会在废气排出期间吸取在先前的发动机端口结构中未完全利用的能量。 

实用新型内容

当端口在膨胀冲程期间变成被活塞露出时，废气从活塞配合式 两冲程发动机的燃烧室流出。当端口的顶部变成露出时，气缸中的压力依然很高(4至10bar)。这就开始了一个被称为放气的过程，在这个过程中经过端口的气流是超音速的。当活塞移动得更远时，压力被降低，由此更为完全地露出端口。设有废气涡轮机，这些废气涡轮机被设计为在放气的开始阶段对脉冲气流作出反应。但是当气缸中的压力减小到使得当排气口几乎完全被露出时，这种脉冲涡轮机就不是那么有效。 

根据本公开的一种实施例，在气缸壁中设有多个第一排气口，所述多个第一排气口与第一废气涡轮机联接，所述第一废气涡轮机可以是脉冲涡轮机。在气缸壁中还设有多个第二排气口，所述多个第二排气口在膨胀冲程接近结束时由活塞打开。多个第二排气口与第二废气涡轮机联接，其为低压涡轮机。多个第一排气口和第二排气口是分离的，除非当活塞将多个第二排气口露出使得多个第一排气口和第二排气口经由燃烧室联接时。因此，通过使各个口分离，当可行时，高压涡轮机被提供以高压气体。在余下的排气过程中，气体流向低压涡轮机。附加地，高压涡轮机的出口与低压涡轮机的入口联接。 

相同的排气系统方式可以用于任何燃烧式发动机，两冲程或四冲程，其包括至少两个排气口，这些排气口由活塞、提升阀或任何适合的阀机构打开和关闭。 

根据本公开的一种实施例，由排气阀打开和关闭的一个或多个排气口(第一口)与第一废气涡轮机联接，所述第一废气涡轮机可以是脉冲涡轮机。一个或多个排气口(第二口)稍后在膨胀冲程接近结束时被打开。第二排气口与第二废气涡轮机联接，其为低压涡轮机。第一排气口和第二排气口在口的下游是分离的。由此通过使各口分离，当可行时，高压涡轮机被提供以高压气体。当第一排气口和第二排气口两者都打开时，气体流向低压涡轮机。附加地，高压涡轮机的出口与低压涡轮机的入口联接。 

如所描述的这种系统可以更有效地从来自燃烧室的气体中汲取 废气热焓以将这种能量转化用于压缩进气或其他目的的功，例如提供轴工作或驱动发电机。 

本实用新型公开了一种内燃机，其包括气缸、曲轴以及在气缸中做往复运动的活塞，所述活塞通过连杆与曲轴联接。多个第一排气口被限定在气缸中与曲轴的旋转轴线相距一个第一预定距离；以及 

多个第二排气口被限定在气缸中与曲轴的旋转轴线相距一个第二预定距离。所述多个第一排气口与多个第二排气口在排气口下游在流体上分离。所述的内燃机还可以包括与主排气口联接的高压废气涡轮机以及与副排气口联接的低压废气涡轮机。在膨胀冲程期间，活塞在露出多个第二排气口之前将多个第一排气口露出。 

在一些实施例中，高压废气涡轮机是高压涡轮增压器的一部分，并且低压废气涡轮机是低压涡轮增压器的一部分。 

所述内燃机还包括被限定在气缸中与曲轴的旋转轴线相距一个第三预定距离的进气口、低压压缩机以及高压压缩机。设有进入管道以使低压压缩机与进气供给管道流体联接。来自低压压缩机的排出管道与高压压缩机流体联接。高压压缩机的排出管道与进气口流体联接。