[发明专利]往复活塞式内燃机及往复活塞式内燃机的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及往复活塞式内燃机和往复活塞式内燃机的运行方法。

背景技术

为了满足严格的排气规定，特别是对于柴油发动机，需要不断进行与燃料处理（非常高的注射压力）以及排气后处理（氮氧化物催化剂、尿素喷射、颗粒过滤器）相关的努力，从而使发动机的成本大幅增加。对于现代的直喷式四冲程发动机，其废气当中形成细颗粒，这些细颗粒必须要进行处理。

在JP H10-141060A中公开了一种往复活塞式内燃机，其动力室通过流通阀与辅助室相连。活塞在压缩冲程结束而到达其上止点（TDC）之前，流通阀打开，以便使压缩后的新鲜空气从动力室流入辅助室。燃料气体在辅助室中与压缩后的新鲜空气混合。由于高度压缩而发生自燃，使得火焰从辅助室漏出到动力室，并且，在燃烧或做功冲程期间，由燃料气体和新鲜空气构成的混合物发生完全燃烧。辅助室的容积可以根据该内燃机的负荷进行调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种往复活塞式内燃机以及往复活塞式内燃机的运行方法，以便减小为满足废气排放法规所需的工作量，同时能够实现燃料消耗的降低。

本发明与发动机相关的一部分目的可以通过权利要求1的特征来实现。在本发明的内燃机当中，位于辅助室内、由于缺少足够的新鲜空气而未点燃的气体燃料被辅助活塞强制地压出和/或注入到动力室，并且由于其与新鲜空气混合，气体燃料在动力室内以低污染和低壁热损耗的方式进行燃烧。

从属权利要求2至8涉及较佳的实施方案以及本发明内燃机的进一步改进。

根据权利要求2，该内燃机可采用液体燃料来运行，从而不需要高喷射压力。

根据权利要求3，该内燃机可采用气体燃料来运行，例如增压氢气或压缩天然气（CNG）。

通过权利要求4的特征可实现多燃料性能。

根据权利要求5和6的特征，本发明的内燃机可配置为四冲程发动机或二冲程发动机。

根据权利要求7和8，本发明的内燃机可以采用外部点燃式燃料或自燃式燃料来运行。

权利要求9表示了存在于活塞头内的活塞头腔的一个优选的结构。

权利要求10至16涉及实现本发明相关目的的方法。

权利要求10表示了一种运行方法，其中该内燃机采用液体燃料以四冲程方式来运行。

权利要求11表示了根据权利要求10的方法的优选的进一步改进。

权利要求12表示了一种运行方法，其中该内燃机采用气体燃料以四冲程方式来运行。

权利要求13表示了一种运行方法，其中该内燃机采用液体燃料以二冲程方式来运行。

权利要求14表示了根据权利要求13的方法的优选的进一步改进。

权利要求15表示了一种运行方法，其中该内燃机采用气体燃料以二冲程方式来运行。

权利要求16表示了采用气体燃料填充辅助室的优选方法。

附图说明

下文将以示例性的方式，在示意图的辅助下，对本发明进行更为详细地进行。

图1示出了本发明内燃机的示意性剖视图；

图2显示了本发明内燃机的气缸盖的仰视图，以便示例性地阐明阀的相对布置；

图3示出了本发明内燃机的示意性剖面图，该内燃机的活塞相对于图1所示实施例进行了改良。

具体实施方式

根据图1，本发明的内燃机包括至少一个气缸10，在其内部，活塞12可以向上和向下移动，该活塞12通过活塞杆14与曲轴16的曲柄连接。在图示的例子中，活塞12具有活塞头腔18。活塞12限定气缸10内的动力室20的边界。进气歧管22引入至动力室20。进气门26设置在进气歧管22通往动力室20的开口和/或设置在进气口24。排气歧管28从动力室20引出，排气门32设置在排气歧管28通往动力室20的出口和/或设置在排气口30。气门26和32通过由曲轴16以公知的方式驱动的凸轮轴34来驱动。

到目前为止所描述的布置对应于传统的发动机，因此不作进一步说明。

根据本发明，辅助室40例如形成在气缸盖内，该辅助室40通过连接歧管42与动力室20连接。流通阀46设置在连接歧管42通往动力室20的开口和/或设置在连接口44。在辅助室40内，确定辅助室容积的辅助活塞48向上和向下移动，如图所示，辅助活塞48包括轴50。轴50以及辅助活塞48可以由凸轮轴34以类似于流通阀46的方式驱动。凸轮轴34通常设置为平行于曲轴16，它在图中显示为垂直于曲轴延伸仅仅是出于简化的需要。