内燃机操作方法以及完成该方法的内燃机技术

在一种操作内燃机(1，1’，1”，1”’)的方法中，在排气循环中，在一个气缸(2)中的废气从气缸(2)中喷出并提供给排气系统(12)，一个特别高功率输出的内燃机(1，1’，1”，1”’)和/或一个特别低的燃料消耗是可能以一个特别简单和可靠的方式制造。为此，根据本发明专利技术，在排气循环阶段的第二阶段废气传输给排气系统(12)之前，在排气循环的第一阶段，流出气缸(2)的排气压力波的脉冲全部或部分传送给排气增压泵(30，30’，30”)的主级侧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃机的操作方法，用于在一个排气循环期间将位于内燃机气缸中的废气从气缸排出并进入废气系统。本专利技术尤其涉及包括多个气缸的内燃机，引导每一个气缸中的工作活塞作用在一个共同的曲轴，通过在进口侧上的一个致动进气阀系统将该气缸或者每个气缸的燃烧室连接到进气系统并且通过出口侧上的一个致动排气阀系统将该气缸或者每个气缸的燃烧室连接到排气系统。本专利技术进一步涉及一个排气增压泵，特别是用于在这种类型的内燃机。
技术介绍
内燃机或者热力发动机应用于各种领域具有多种用途，例如作为机动车辆的驱动单元，或者用于工厂或其他技术设备中的固定物中。内燃机或热力发动机的运行可通过使用汽油或柴油、两个或四个气缸、以及使用各种液体或气体燃料。在所有的各种结构中，压缩燃料空气混合物通常引起气缸燃烧室爆炸(或在一个旋转发动机类似配置的盘室内)，以反作用的方式，在活塞缸中配置上述的一个可替换的活塞执行工作行程，从而驱动发动机轴提供动力。工作行程完成后，即气缸中的燃烧气体膨胀后，在所述的气缸的一个排气循环中，产生燃烧工作气体，同时废气排放到连接到气缸的排气侧的排气系统中。在传统的构造中，内燃机可以配置为一个四冲程发动机，通过气缸中的一个排气阀打开废气系统废气使废气进入排气系统。然而，在另一种传统结构中，内燃机也可以配置为二冲程发动机，该发动机排气周期的配置作为实际工作冲程的一部分，废气系统打开进入排气系统，所述的排气系统以开槽控制的方式打开，在这种结构中，活塞在冲程运动的最后阶段滑离越过气缸中的出口槽，随后打开它们。在四冲程发动机中，一个相应的进气阀系统通常是在进气口一侧，而在二冲程发动机中这个功能是以换气槽的形式实现并设置在缸筒中。进一步，设置有基于旋转滑板的阀系统，在该结构中通过旋转滑板开启和关闭气缸盖的管道横截面。旋转滑动控制系统用于二冲程和四冲程方法中。因此，在二冲程发动机的情况下，“进气阀系统”和“排气阀系统”在以下用作描述，也因此明确参考在气缸壳中的相应的开槽设置，相应的阀功能通过提升阀或旋转滑板的方式被类似的提供给四冲程发动机中的实际执行。对于任何一个结构(例如斯特林发动机、蒸汽机等)的内燃机或热力发动机，人们长期以增加每个气缸的单位气缸容量的可用功率输出和/或以增加效率/减少特定的燃料消耗作为配置目标。鉴于这些配置的目标，已经开发了一些利用或回收流出气缸的废气中的残余能量的设计。这些设计包括废气涡轮增压。废气涡轮增压从废气流中提取焓并且将提取焓在新鲜气体流中以压缩功的方式返回到发动机。从一个连续流机器的性能来看，假设存在连续排气焓流，废气涡轮增压具有很高的效率。排气焓变随机浮动越大，涡轮的效率越差。这意味着，在实践中气缸发动机和废气涡轮增压器只有在三个或更多的气缸的情况下具有良好的效率，仅在某些情况下(最好是在一个对称的点火顺序的情况下)两缸发动机可用，而不能在单缸发动机中有效运行。在原则上，在涡轮和压缩机中具有小汽缸容量的内燃机需要小叶片直径。涡轮效率和压缩机效率随着叶片直径的减小而降低，因为在其他事情中叶片和壳体之间的间距损失不成比例。如果发动机载荷阶跃，废气涡轮增压器的响应特性(动态行为)也被发现是不利的，因为从一个低负载(低废气焓)开始，由于惯性，在从涡轮的上游焓的逐渐升高仅以延迟方式加快了转子。而以涡轮滞后的形式，导致以一个已知的方式在压缩机的一侧缓慢的压力升高。在具有低的汽缸容量发动机中这种效果是更为显著的，因为在转子的惯性力矩未如同废气焓流中减少的一样多，而在汽油发动机中比在柴油发动机更为明显，因为废气焓扩散的更广泛。因此，几乎没有可能采用废气涡轮增压器操作小的、动态驱动的发动机，如汽车和电力控制块加热站。压缩波增压器可以想象为一种替代的增压系统，如废气涡轮增压器，它从废气流中提取焓，并将其作为压缩功提供给的吸入的燃烧空气。即使在发动机转速较低时，压缩波增压器具有良好的动态特性和高增压率。在废气和新鲜空气之间的“开放”的换气系统被发现是不利的，原因在于在发动机启动时，必须绕过增压器以防止扫气短路，也不承受任何吸气的节流，这意味着增压器出现不适合部分负荷运行的动态操作的汽油发动机。由于废气管路和新鲜气体管路的直接连接，其声学特性也存在问题。大安装体积和重量以及需要同步驱动增压器和发动机转速使压缩波增压器对于低量的汽油发动机是不经济的。将废气焓变为有用功的另一种选择，可以通过再在另一个膨胀缸中膨胀来自内燃机的运行气缸中的废气来提供。其中，马里奥和格哈德施密茨(MarioIllienandGerhardSchmitz)的出版物(http://www.5-takt-motor.com/de/news.html)公开一个这种类型的系统，该系统耦合两个高压气缸，以四冲程的方法使用相同的点火顺序操作，以一个更大的汽缸容量的低压缸，在180°曲轴偏移运行。当在工作行程后，高压缸到达下止点(BDC)，排气系统打开连接低压缸的管道，所述低压缸位于上止点(TDC)。由于低压缸的较大的冲程容量，即使是高压缸的上升活塞又正在减小其体积，工作气体仍进一步膨胀。从热力学角度，这种设置增加燃烧循环的膨胀比，提高热效率。具有一个单独的低压缸系统的缺点是在气缸盖中的溢流管的热负荷高，高压缸的气门叠开(扫气)的排气背压越高，低压气缸发动机在重量和安装空间以及摩擦损失(额外的活塞组和曲轴传动)也就越大。事实上，方便操作的二冲程操作的低压气缸发动机要与具有相同的角点火间隔的两个高压气缸结合使用。系统成本很高。因此，这一结构对单缸发动机是没有前景的。德国专利：DE3625050A1，DE3625048A1，DE3625051A1，DE3625053A1，DE3318136A1和Schatz等人公开的“一种新的动态增压方法--脉冲增压”，英格兰1989年的第二次发展新动力底盘国际会议(SecondInternationalConferenceNewDevelopmentPowertrainChassis)，披露排气脉冲增压器作为提高内燃机的功率和效率的进一步替代设计。排气脉冲增压器将内燃机排出的废气焓转换成新鲜气体的压缩功。该系统包括在气缸内导向的一个自由活塞。气缸的一端通过一个排气输送管连接到发动机的排气系统，气缸的另一端连接到进气系统。弹簧推动自由活塞在气缸内的排气侧停止，以这样的方式，当不加载压力，自由活塞清除了新鲜气体侧的最大体积和在相应的排气侧的最小体积。自由活塞可选择的具有屏蔽、对中在排气侧，从而从一个特定的自由活塞冲程到废气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作内燃机(1，1'，1”，1”')的方法，在一个排气循环期间，在一个气缸(2)中处于压力下的废气从气缸(2)中喷出并提供给排气系统(12)，其特征在于在将废气输送给排气系统(12)的排气循环的第二循环阶段之前，在排气循环的第一阶段，流出气缸(2)的排气压力波全部或部分输送给排气增压泵(30，30’，30”)的主级侧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.10 EP 13183821.1;2014.02.26 EP 14156867.51.一种操作内燃机(1，1'，1”，1”')的方法，在一个排气循环期间，在一个气缸(2)中处
于压力下的废气从气缸(2)中喷出并提供给排气系统(12)，其特征在于在将废气输送给排
气系统(12)的排气循环的第二循环阶段之前，在排气循环的第一阶段，流出气缸(2)的排气
压力波全部或部分输送给排气增压泵(30，30’，30”)的主级侧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在排气循环的第二循环阶段，废气被供给到
排气系统(12)，同时绕过排气增压泵(30，30’，30”)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在排气循环的第一循环阶段，流出气缸
(2)的排气压力波的脉冲全部或部分传送至位于排气增压泵(30，30’，30”)的主级侧中的气
体缓冲垫和/或位于排气增压泵(30，30’，30”)的主级侧上游的气体缓冲垫，因此它可以随
后被再次解压缩以在排气增压泵(30，30’，30”)中提供动力。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于废气焓在排气增压泵(30，30’，30”)
的主级侧中转换为膨胀功，在次级侧提供的新鲜气体中全部或者部分转换成压缩功。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于将排气增压泵(30，30’，30”)中压缩后的新
鲜气体输送至缓冲区，在缓冲区压缩后的新鲜气体被保留以供应给发动机(2)的燃烧室
(10)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于将在排气增压泵(30，30’，30”)中压缩后的
新鲜气体在膨胀机(90)中解压缩以提供动力。
7.一种内燃机(1，1’，1”，1”’)，所述的内燃机(1，1’，1”，1”’)包括多个气缸(2)，每个气
缸具有一个工作活塞(4)被导向作用在一个共同的曲轴(8)上，该气缸或者每一个气缸(2)
的燃烧室(10)通过一个致动进气阀系统(16)在进气侧被连接到进气系统(14)，且通过在排
气侧的致动排气阀系统(22)和脉冲开关(26)连接到排气系统(12)以及排气增压泵(30，
30’，30”)的主级侧。
8.根据权利要求7所述的内燃机(1，1’，1”，1”’)，其在特在于脉冲开关(26)包括一个主
管(40)，所述的主管(40)在进气侧被连接到...

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