具有内部废气再循环的发动机及内部废气再循环方法技术

一种内燃发动机具有四个气缸，每个气缸均具有位于其中的相应活塞，活塞与曲轴相连接以便在相应气缸内运动。每个气缸具有多个端口，和能够打开和能够关闭以控制流体流通过所述端口进出气缸的多个阀。燃烧在四个气缸的第一两个（动力气缸）内发生，第一两个气缸的每一个均通过连接相应气缸端口的通道与四个气缸的第二两个（吸气气缸）互连。阀的打开和关闭被正时以完成内部废气再循环，即，使得燃烧之后通过通道从动力气缸引导到吸气气缸的流体通过通道从吸气气缸被再引导回动力气缸。还提供了一种用于上述发动机的内部废气再循环方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有双重压缩和双重膨胀并且构造成用于内部废气再循环的内 燃发动机，并且涉及再循环废气的方法。
技术介绍
为了增强现代内燃机(不管是火花点火式还是压燃式(柴油机))的容积效率，例 如涡轮增压器和增压压气机等增压进气设备被添加到发动机中。此外，多数现代内燃机使 用废气再循环(EGR)系统，其中发动机的废气中的一部分再循环回发动机气缸。EGR主要用 来减少氮氧化物(NOx)排放。通过使进气和再循环废气混合，流体混合物被稀释以非活性 气体(再循环的废气)，从而降低了火焰温度并且减少了柴油机内的过量氧。废气还增加了 混合物的比热容，降低了峰燃烧温度，由此限制了 NOx的形成。外部EGR系统将废气从废气岐管引导到进气岐管。系统内的控制阀(EGR阀)调 节废气流并且给废气流正时。一些发动机设计通过在排气冲程中不完全排出废气而在气缸 内捕获废气。这被称为内部EGR系统。
技术实现思路
在具有流体互连的气缸的内燃机上提供了一种内部EGR系统。具体地，提供了一 种内燃发动机，其具有四个气缸，每个气缸均具有位于其中的相应的活塞，活塞与曲轴相连 接以便在相应的气缸内运动。每个气缸均具有多个端口，和能够打开和能够关闭以控制流 体流通过所述端口流入和流出气缸的多个阀。燃烧在所述四个气缸的第一两个(称为动力 气缸)内发生，所述第一两个气缸的每一个均通过连接相应气缸的端口的通道操作地互连 在在所述四个气缸的第二两个(称为吸气气缸)之间的流体流连通中。通过所述通道的流 体流由所述阀控制。阀的打开和关闭被正时以完成内部废气再循环，即，使得在燃烧之后通 过所述通道从动力气缸被引导到吸气气缸的流体通过所述通道从吸气气缸被再引导回动 力气缸。内部废气再循环可通过在吸气气缸内的再压缩、排气阀再换气或进气阀再换气而 完成。还提供了一种用于上述发动机的内部废气再循环的方法。该方法包括引导流体从 两个动力气缸的第一气缸进入两个吸气气缸的第一气缸。燃烧发生在两个动力气缸内，而 空气的吸入和排出发生在两个吸气气缸内。两个动力气缸的每一气缸独立地以选择性方式 通过相应的通道和阀连接到两个吸气气缸。该方法还包括对第一吸气气缸的进气阀和排气 阀的打开和关闭进行正时，使得从第一动力气缸输送的至少一些流体在第一吸气气缸内 的排气冲程和随后的进气冲程之后保持在第一吸气气缸内，即完成内部废气再循环。该方 法还包括将第一吸气气缸内的流体引导到第二动力气缸，使得流体再一次在第二动力气缸 内进行燃烧。利用上述发动机，可不需要外部EGR回路。由此可实现成本节约，因为不需要外部 通道、EGR阀和EGR冷却器。相关联的外部EGR污染问题可由此得以避免。此外，利用两阶段膨胀和压缩将改善容积效率，从而可不需要涡轮增压器。通过促成较高的EGR百分比同 时维持高的空燃比，将改善排放。由下面结合附图对实施本专利技术的最佳实施方式的详细描述，本专利技术的上述特征和 优点以及其他特征和优点会非常清楚。本专利技术提供如下方案方案1、一种内燃发动机，其包括四个气缸，每个气缸均具有位于其中的相应活塞，所述活塞与曲轴相连接以便在 相应气缸内运动； 每个气缸均具有多个端口，和能够打开和能够关闭以控制流体通过所述端口流入 和流出气缸的多个阀；其中燃烧在所述四个气缸的第一两个气缸内发生，所述第一两个气 缸中每一个通过连接相应气缸的相应端口的相应通道操作地互连在在所述四个气缸的第 二两个气缸之间的流体流连通中；其中流经所述通道的流体由所述相应阀中的一些控制； 并且其中所述阀的打开和关闭被正时，使得通过所述通道从所述四个气缸的所述第一两个 气缸被引导到所述四个气缸的所述第二两个气缸的流体在燃烧之后通过所述通道从所述 四个气缸的所述第二两个气缸被再引导回所述四个气缸的所述第一两个气缸。方案2、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的 所述第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述排气阀在所述活塞在所述 四个气缸的分别的第二两个气缸中的相应排气冲程结束之前关闭，而所述进气阀在所述活 塞在所述四个气缸的分别的第二两个气缸中的相应进气冲程开始之后打开，使得所述至少 一些流体被保持在所述四个气缸的所述第二两个气缸中并且随后从所述四个气缸的所述 第二两个气缸中再循环到所述四个气缸的所述第一两个气缸中。方案3、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的 所述第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述排气阀在如下分别的周期 中至少一些期间中打开在所述周期期间，所述相应进气阀在所述活塞在所述四个气缸的 相应第二两个气缸中的相应进气冲程期间打开，使得在所述活塞在所述四个气缸的所述 相应第二两个气缸的相应排气冲程期间通过所述相应排气阀从所述四个气缸的所述第二 两个气缸中排出的所述至少一些流体在所述相应进气冲程期间再进入所述四个气缸的所 述相应第二两个气缸中，并且随后从所述四个气缸的所述第二两个气缸中再循环到所述四 个气缸的所述第一两个气缸中。方案4、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的 所述第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述进气阀在如下分别的周期 中的至少一些期间打开在所述周期期间，所述相应排气阀在所述活塞在所述四个气缸的 相应第二两个气缸中的相应排气冲程期间打开，使得所述至少一些流体在所述相应排气 冲程期间排入所述相应进气阀，并且在相应随后的进气冲程期间再进入所述四个气缸的相 应第二两个气缸中，并且随后分别从所述四个气缸的所述第二两个气缸中再循环到所述四 个气缸的所述第二两个气缸中。方案5、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述四个气缸的所述第二两个气缸 的任一个相对于所述四个气缸的所述第一两个气缸的任一个的排量比小于或等于约51 并且大于或等于约1.1 1。方案6、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀的打开和关闭的正时以 及燃烧的正时使得流体的膨胀在所述曲轴的一半转动期间发生于所述四个气缸的所述第 一两个气缸中的一个中并且在所述曲轴的紧随后的一半转动期间在所述四个气缸的所述 第二两个气缸的一个中持续。方案7、如方案1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀的打开和关闭的正时以 及燃烧的正时使得流体的压缩在所述曲轴的一半转动期间发生于所述四个气缸的所述第 二两个气缸中的一个中并且在所述曲轴的紧随后的一半转动期间在所述四个气缸的所述 第一两个气缸的一个中持续。方案8、一种内燃发动机，其包括曲轴；第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸；分别位于所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸内的第一活塞、第二活 塞、第三活塞和第四活塞，所述活塞以可操作方式与所述曲轴相连以便在相应气缸内运 动；其中所述第一气缸和第四气缸中每一个均具有四个端口，并且所述第二气缸和第 三气缸中每一个均具有两个端口；相应的阀，所述阀支撑在所述端口中每一个内并且能够选择性地打开和关闭以促 成在所述气缸的每一个中相应四冲程循环与所述曲轴的两圈转动相对应，所述阀包括相应的进气阀、排气阀、第一输送阀和第二输送阀，所述每一阀位于所述第一气缸 和第四气缸的所述四个端口的相应一个端口处，并且分别能够选择地打开和关闭以允许流 体输送入和输送出所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机，其包括：四个气缸，每个气缸均具有位于其中的相应活塞，所述活塞与曲轴相连接以便在相应气缸内运动；每个气缸均具有多个端口，和能够打开和能够关闭以控制流体通过所述端口流入和流出所述气缸的多个阀；其中燃烧在所述四个气缸的第一两个气缸内发生，所述第一两个气缸每一个通过连接相应气缸的相应端口的相应通道操作地互连在在所述四个气缸的第二两个气缸之间的流体流连通中；其中流经所述通道的流体由所述相应阀中的一些控制；并且其中所述阀的打开和关闭被正时，使得通过所述通道从所述四个气缸的所述第一两个气缸被引导到所述四个气缸的所述第二两个气缸的流体在燃烧之后通过所述通道从所述四个气缸的所述第二两个气缸被再引导回所述四个气缸的所述第一两个气缸。

【技术特征摘要】
US 2009-10-23 12/6048221.一种内燃发动机，其包括四个气缸，每个气缸均具有位于其中的相应活塞，所述活塞与曲轴相连接以便在相应 气缸内运动；每个气缸均具有多个端口，和能够打开和能够关闭以控制流体通过所述端口流入和流 出所述气缸的多个阀；其中燃烧在所述四个气缸的第一两个气缸内发生，所述第一两个气 缸每一个通过连接相应气缸的相应端口的相应通道操作地互连在在所述四个气缸的第二 两个气缸之间的流体流连通中；其中流经所述通道的流体由所述相应阀中的一些控制；并 且其中所述阀的打开和关闭被正时，使得通过所述通道从所述四个气缸的所述第一两个气 缸被引导到所述四个气缸的所述第二两个气缸的流体在燃烧之后通过所述通道从所述四 个气缸的所述第二两个气缸被再引导回所述四个气缸的所述第一两个气缸。2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的所述 第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述排气阀在所述活塞在所述四个 气缸的分别的第二两个气缸中的相应排气冲程结束之前关闭，而所述进气阀在所述活塞在 所述四个气缸的分别的第二两个气缸中的相应进气冲程开始之后打开，使得所述至少一些 流体被保持在所述四个气缸的所述第二两个气缸中并且随后从所述四个气缸的所述第二 两个气缸中再循环到所述四个气缸的所述第一两个气缸中。3.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的所述 第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述排气阀在如下分别的周期中至 少一些期间中打开在所述周期期间，所述相应进气阀在所述活塞在所述四个气缸的相应 第二两个气缸中的相应进气冲程期间打开，使得在所述活塞在所述四个气缸的所述相应 第二两个气缸的相应排气冲程期间通过所述相应排气阀从所述四个气缸的所述第二两个 气缸中排出的所述至少一些流体在所述相应进气冲程期间再进入所述四个气缸的所述相 应第二两个气缸中，并且随后从所述四个气缸的所述第二两个气缸中再循环到所述四个气 缸的所述第一两个气缸中。4.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀包括在所述四个气缸的所述 第二两个气缸中每一个上的相应进气阀和排气阀；其中所述进气阀在如下分别的周期中的 至少一些期间打开在所述周期期间，所述相应排气阀在所述活塞在所述四个气缸的相应 第二两个气缸中的相应排气冲程期间打开，使得所述至少一些流体在所述相应排气冲程 期间排入所述相应进气阀，并且在相应随后的进气冲程期间再进入所述四个气缸的相应第 二两个气缸中，并且随后分别从所述四个气缸的所述第二两个气缸中再循环到所述四个气 缸的所述第二两个气缸中。5.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述四个气缸的所述第二两个气缸的任 一个相对于所述四个气缸的所述第一两个气缸的任一个的排量比小于或等于约5 1并且 大于或等于约1.1 1。6.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀的打开和关闭的正时以及燃 烧的正时使得流体的膨胀在所述曲轴的一半转动期间发生于所述四个气缸的所述第一两 个气缸中的一个中并且在所述曲轴的紧随后的一半转动期间在所述四个气缸的所述第二 两个气缸的一个中持续。7.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述多个阀的打开和关闭的正时以及燃烧的正时使得流体的压缩在所述曲轴的一半转动期间发生于所述四个气缸的所述第二两 个气缸中的一个中并且在所述曲轴的紧随后的一半转动期...

【专利技术属性】
技术研发人员：RP杜雷特，V戈帕拉克里什南，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]