往复活塞式内燃机及往复活塞式内燃机的运行方法技术

往复活塞式内燃机，包括至少一个气缸（10），在所述气缸内，与曲轴（16）相连的活塞（12）往复移动以限定动力室（20）；进气门（26），用于控制新鲜空气向动力室（20）的供给；排气门（30），用于控制废气从动力室（20）的排出，其中，位于所述动力室（20）中的燃料/空气混合物在做功冲程期间燃烧，并驱动所述活塞（12）在从上止点往下止点的方向上运动，从而将动力输送到曲轴（16）；辅助室（40），其经由流通阀（46）与所述动力室（20）相连，辅助活塞（48），其确定所述辅助室（40）的容积；燃料供给阀（52），其通向所述辅助室（40）；装置（34，54），用于驱动所述流通阀（46）和燃料供给阀（52）以及用于移动所述辅助活塞（48），使得没有新鲜空气从所述动力室（20）进入到所述辅助室（40），并且通过移动所述辅助活塞（48），使得由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）并在所述辅助室（20）内发生汽化的液体燃料或者由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）的气体燃料从所述辅助室（40）喷射至所述动力室（20）以形成可燃的燃料/空气混合物。

Reciprocating piston type internal combustion engine and operation method of reciprocating piston type internal combustion engine

Reciprocating piston type internal combustion engine, comprising at least one cylinder (10), in the cylinder, and the crankshaft (16) connected to the piston (12) reciprocating movement to limit the power chamber (20); the intake valve (26), for the control of fresh air into the chamber (20) of the power supply; the exhaust valve (30), is used to control the exhaust gases from the engine room (20) discharge, which is located in the engine room (20) of the fuel / air mixture in the combustion stroke, and driving the piston (12) in the stop point down to the direction of movement from the stopping point, which transmits power to the crankshaft (16); the auxiliary chamber (40), the flow through the valve (46) and the power chamber (20) connected to the auxiliary piston (48), it is determined that the volume of auxiliary chamber (40); the fuel supply valve (52), which leads to the auxiliary chamber (40) device (34; 54. ), for driving the flow valve (46) and the fuel supply valve (52) and is used for moving the auxiliary piston (48), so that no fresh air from the engine room (20) into the auxiliary chamber (40), and by moving the auxiliary piston (48), which made the the fuel supply valve (52) is introduced into the auxiliary chamber (40) and the auxiliary chamber (20) occurred within the vaporization of the liquid fuel or the fuel supply valve (52) is introduced into the auxiliary chamber (40) of the fuel gas from the auxiliary chamber (40) injection to the power chamber (20) to form a combustible fuel / air mixture.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及往复活塞式内燃机和往复活塞式内燃机的运行方法。
技术介绍
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JPH10-141060A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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术的内燃机当中，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专利技术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，本专利技术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，本专利技术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涉及实现本专利技术相关目的的方法。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，对本专利技术进行更为详细地进行。图1示出了本专利技术内燃机的示意性剖视图；图2显示了本专利技术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示出了本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术，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。燃料可以通过例如具有集成的喷射喷嘴的燃料供给阀52以可计量的量喷射到辅助室40内。燃料供给阀52连接至燃料供应单元53和燃料泵，燃料供应单元53具有公知的结构并整​​体表示为53，其具有用于容纳例如汽油或柴油等液体燃料的燃料箱，该燃料泵将增压燃料供应给燃料供给阀52。燃料供给阀52的操作由电子控制单元54进行控制，该电子控制单元54感测所述内燃机所需的工作参数，例如油门踏板的位置、曲轴的旋转位置、曲轴的旋转速度，并且根据存储在其中的控制程序控制该燃料供给阀52。图2的示意性仰视图示出了进气口24、排气口30和连接口44的相对布置的一个例子。在图示的例子中存在两个进气口24，相应的进气门26在其内工作。此外还存在两个排气口30，相应的排气门32在其内工作。连接口44设置在进气口24和排气口30之间的中央位置，流通阀46在其内工作，连接口44经由形成一个小容积的短的连接歧管42与辅助室40相连。以上所描述结构的功能如下：采用液体燃料的四冲程运行过程：当活塞12从它的上止点（TDC）移动到下止点（BDC），进气门26开启并通过进气歧管22吸入新鲜空气。活塞12随后在进气门26关闭的情况下从下止点移动到上止点以压缩位于其中的新鲜空气。活塞12即将到达其上止点时，流通阀46被打开，位于在辅助室40内的废气（通过燃料供给阀52将燃料添加至其中）被推出和/或注入动力室20，并与其中的压缩后的新鲜空气混合。当活塞12到达其上止点时或者紧接其后，流通阀46被关闭。当采用柴油燃料运行时，位于动力室20内被压缩的新鲜充量自点燃，随后在新鲜充量燃烧的同时，活塞12从它的上止点移动到其下止点。进气门26和排气门32被关闭。当采用汽油运行，被压缩的新鲜充量通过点火装置（例如火花塞）点燃。在活塞12到达其下止点之前,流通阀46被打开，辅助活塞48开始从它的最小位置移动到其最大位置（所述辅助室40的容积最大）。其结果是，热的燃烧过的废气流出动力室20而进入辅助室40。当活塞12处于其下止点区域和/或排气门32打开时或之前，流通阀46是关闭的，所以，辅助室40内的热废气的压力大体上对应于当流通阀46关闭时动力室20内的压力。燃料供给阀52被打开，从而燃料被引入位于辅助室40内的热废气，引入燃料的量对应于根据内燃机的负载预先确定的量。其结果是，不存在不当燃烧的危险，因为设在辅助室40中的废气是无氧的，或只含有作为残余氧的很少量的氧气，最多会发生少量燃烧和/或氧化反应（例如，存在于辅助室中的燃料量的1~2％）。这个发生在辅助室40内的最小限度的燃烧，促进了混合热处理，并且由于其所产生的湍流，也促进了混合机械处理。此后打开排气门32，活塞12移动到它的上止点，其中，在动力室20内的装载物燃烧所产生的废气通过排气歧管28推出。从而开始新的进气冲程。上述方法具有以下的优点：流通阀46被关闭时，在燃料供给阀52的上游需要一个略高于辅助室40内的废气压力的压力。在通流阀46关闭的情况下，通过在第一阶段打开燃料供给阀52将液体燃料喷射到辅助室40中，使液体燃料汽化同时与位于辅助室40中的热废气充分混合处理。该处理过程（如果适本文档来自技高网...

【技术保护点】
往复活塞式内燃机，包括：至少一个气缸（10），在所述气缸内，与曲轴（16）相连的活塞（12）往复移动以限定动力室（20），进气门（26），用于控制新鲜空气向动力室（20）的供给；排气门（30），用于控制废气从动力室（20）的排出，其中，位于所述动力室（20）中的燃料/空气混合物在做功冲程期间燃烧，并驱动所述活塞（12）在从上止点往下止点的方向上运动，从而将动力输送到曲轴（16）；辅助室（40），其经由流通阀（46）与所述动力室（20）相连；辅助活塞（48），其确定所述辅助室（40）的容积；燃料供给阀（52），其通向所述辅助室（40）；装置（34，54），用于驱动所述流通阀（46）和燃料供给阀（52）以及用于移动所述辅助活塞（48），使得没有新鲜空气从所述动力室（20）进入到所述辅助室（40），并且通过移动所述辅助活塞（48），使得由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）并在所述辅助室（20）内发生汽化的液体燃料或者由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）的气体燃料从所述辅助室（40）喷射至所述动力室（20）以形成可燃的燃料/空气混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.21 DE 102014000750.21.往复活塞式内燃机，包括：至少一个气缸（10），在所述气缸内，与曲轴（16）相连的活塞（12）往复移动以限定动力室（20），进气门（26），用于控制新鲜空气向动力室（20）的供给；排气门（30），用于控制废气从动力室（20）的排出，其中，位于所述动力室（20）中的燃料/空气混合物在做功冲程期间燃烧，并驱动所述活塞（12）在从上止点往下止点的方向上运动，从而将动力输送到曲轴（16）；辅助室（40），其经由流通阀（46）与所述动力室（20）相连；辅助活塞（48），其确定所述辅助室（40）的容积；燃料供给阀（52），其通向所述辅助室（40）；装置（34，54），用于驱动所述流通阀（46）和燃料供给阀（52）以及用于移动所述辅助活塞（48），使得没有新鲜空气从所述动力室（20）进入到所述辅助室（40），并且通过移动所述辅助活塞（48），使得由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）并在所述辅助室（20）内发生汽化的液体燃料或者由所述燃料供给阀（52）引入到所述辅助室（40）的气体燃料从所述辅助室（40）喷射至所述动力室（20）以形成可燃的燃料/空气混合物。2.根据权利要求1所述的往复活塞式内燃机，其中所述燃料供给阀（52）适合于引入液体燃料并且连接至供给增压液体燃料的燃料供应单元（53）。3.根据权利要求1所述的往复活塞式内燃机，其中所述燃料供给阀（52）适合于引入气体燃料并且连接至供应增压气体燃料的燃料供应单元（53）。4.根据权利要求1至3任一项所述的往复活塞式内燃机，包括用于液体燃料的燃料供应阀和用于气体燃料的燃料供给阀。5.根据权利要求1至4任一项所述的往复活塞式内燃机，其按照四冲程方式来运行。6.根据权利要求1至4任一项所述的往复活塞式内燃机，其按照二冲程方式来运行。7.根据权利要求1至6任一项所述的往复活塞式内燃机，其中在做功冲程开始时，由于其本身的材料特性和压缩的原因，位于动力室（20）内的燃料/空气混合物发生自点燃。8.根据权利要求1至6任一项所述的往复活塞式内燃机，其中包括用于在做功冲程开始时点燃位于所述动力室（20）内的燃料/空气混合物的点火装置。9.根据权利要求1至8任一项所述的往复活塞式内燃机，其中所述活塞（12）具有活塞头空腔（18），其形成为至少延伸覆盖所述活塞头大部分的相对平坦的凹陷。10.往复活塞式内燃机的运行方法，所述内燃机包括至少一个气缸（10），在所述气缸内，与曲轴（16）相连并限定动力室（20）的活塞（12）往复移动，其中，新鲜空气在进气冲程流入动力室（20）中，流入的新鲜空气在压缩冲程被压缩，与燃料混合的被压缩新鲜空气在做功冲程进行燃烧，并且废气在排气冲程从动力室排出（20），在该方法中，由燃烧产生的一部分废气从动力室（20）流入辅助室（40），同时所述辅助室的容积增加，其中燃料被引入位于所述辅助室（40）内的热废气中，该燃料由于所述废气的热能而发生汽化，位于所述辅助室（40）内的废气与所述燃料充分混合，并在所述压缩冲程的末段和/或所述做功冲程的初段以气体燃料/废气混合物的形式注入所述动力室（20），同时所述辅助室（40）的容积减小。11.根据权利要求9的运行方法，其中流入...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·库尔特，
申请(专利权)人：彼得·库尔特，
类型：发明
国别省市：德国;DE