[发明专利]热动-气动发动机及其运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热动-气动混合动力发动机的运行方法以及能够执行该方法的热动-气动发动机。

本发明更特别涉及一种使用发动机气缸作为压缩设备的热动-气动混动动力发动机。

背景技术

新式动力装置需要响应限制越来越多的问题，尤其是越来越严格的CO2排放和污染物排放的法规限制。

这些限制使得我们必须在热发动机的所有使用阶段优化其运行。

传统热力发动机的其中一项首要功能是为车轮提供扭矩以便前进。该扭矩基本上用于克服各种摩擦阻力并且克服车辆的惯性。由发动机带来的扭矩形式的能量部分转化为动能。

在刹车减速阶段，发动机不再为车轮提供扭矩。车辆由于脚提高时各种摩擦力以及刹车力最强的刹车系统自然减速。当处于刹车阶段时，车辆的动能由刹车板转变为热量散发到附近环境中。

存在刹车动能的回收系统。这些系统主要回收车辆在减速阶段的动能并且将该能量以新的形式储存起来以便在车辆的其它使用阶段，例如加速阶段，重新利用。可以例如列举如下：

-动能回收系统（KERS），其回收车辆的动能并将该能量以旋转动能的形式储存起来，

-电混合装置，其通过发电机回收车辆的动能并且将该能量以电能的形式储存起来，

-气动混合动力装置，其通过空气压缩机回收车辆的动能并且将该能量以压缩空气的形式储存起来。

气动混合动力装置的理念在于例如在刹车阶段在发动机组入口处的使用抵抗扭矩（couple resistif），以便压缩空气并且将其储存在容器中。

该压缩可以通过使用发动机气缸实现，只需布置专用于压缩空气填充和放泄的阀。这种设计的实施例例如在文件FR2865769中已知。在低速行驶时的加速阶段，储存在容器中的压缩空气可被用于产生正扭矩。

使用发动机气缸作为压缩设备的热动-气动混合发动机的原理在图1中示出。

图1中示意性示出的热动-气动混合发动机传统上包括发动机模块，所述发动机模块包括气缸盖1和气缸2。在这种情况下，这里所示的每个气缸包括：两个进气门3、排气门4以及压缩空气的填充和放泄阀5。进气门3和排气门4例如通过未示出的凸轮轴与分配装置配合，所述分配装置允许根据活塞在气缸2中的位置打开和关闭阀。压缩空气的填充和放泄阀5与未示出的自身的分配装置相配合，所述分配装置允许根据加压气体的填充和放泄需要打开和关闭。所述需要基本上不取决于活塞在气缸2中的位置。发动机还包括：允许借助进气门3对进入气缸2的空气进行分配的进气分配器6、允许借助排气门4从气缸2排放气体的排气收集器7。

如图1所示，这种热动-气动混合发动机也包括加压气体储存设备。加压气体储存设备主要包括加压气体储存容器8以及管网9，所述管网在加压气体的填充和放泄阀5处连接加压气体储存容器8和气缸2。

气动混合动力装置，与混合动力牵引系统的其它设计相同，可以根据燃烧运行模式或者根据气动运行模式操作。气动混合动力装置允许确保例如在车辆刹车或减速时回收能量。如果回收的动能很少，则气动混合动力装置的影响可以忽略并且系统的总效率很低。如果回收的刹车动能很多，则系统的总效率会非常好。

因此总是需要改善热动-气动混合动力发动机在不同的可能运行模式下的效率。

发明内容

因此本发明的目的之一是提供一种新的内燃机运行方法，其能够改善热动-气动型混合动力发动机在不同运行模式下的效率，所述模式为燃烧模式或气动模式。

本发明因此提供一种热动-气动发动机的运行方法，所述热动-气动发动机包括：

-气缸，其包括：进气门、排气门以及填充/放泄阀，

-借助填充/放泄阀与所述气缸相连的压缩空气容器，

在发动机循环过程中的已确定时刻时进气门关闭并且排气门打开，所述发动机循环至少包括压缩阶段和膨胀阶段，所述已确定时刻分别限定实际压缩比和实际膨胀比，

所述方法包括在燃烧运行模式和气动运行模式之间选择的步骤，在所述燃烧运行模式中填充/放泄阀关闭，在所述气动运行模式中，填充/放泄阀控制压缩空气在气缸和容器之间通过，其特征在于，所述方法包括对于选择的运行模式，在发动机循环过程中，对进气门的关闭时刻和/或排气门的打开时刻的调整步骤，使得分别调节实际压缩比和/或实际膨胀比以使选择的运行模式的效率最佳。