能够在均质充量压缩点火模式下运行的内燃机制造技术

本发明专利技术涉及能够在均质充量压缩点火模式下运行的内燃机。在该内燃机中，阀致动机构使进气阀构件工作以使进气口打开，并且使排气阀构件工作以使排气的高温的第一部分从排气通路经由排气口返回至燃烧室内。冷却再循环系统使排气的第二部分从排气通路经由再循环通路再循环至进气通路内，并对该第二部分进行冷却。这导致在燃烧室内产生第一新鲜空气和排气的高温的第一部分的高温混合物与第二新鲜空气和排气的低温的第二部分的低温混合物的分层温度分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内燃机，尤其涉及如下这些内燃机，这些内燃机能够根据关于发动机转速和负荷的运行范围、可切换地在火花点火模式和均质充量压缩点火模式下运行。
技术介绍
已提出了除火花点火(SI)以外还使用均质充量压缩点火(HCCI)的内燃机。HCCI是将均质充量的空气燃料混合物压缩至燃烧室内以开始点火的内部燃烧的形式，并且SI是在利用火花对燃烧室内的空气燃料混合物点火时开始燃烧的内部燃烧的形式。与火花点火相比，在HCCI中在较低温度发生燃烧，结果氮氧化物(NOx)排放低。HCCI的另一特性在于热效率高，从而实现极低水平的CO2排放。在HCCI中，由于在不具有诸如火花塞等的外部点火正时控制部件的情况下发生自动点火，因此基于复杂的自动点火处理来确定点火正时。因而，在HCCI中，难以对点火正时进行控制。特别地，如果发动机在HCCI模式下以高负荷运行，则由于碰撞或压力突增所引起的燃烧室内的压力剧增可能产生噪声。因而，已知的发动机在HCCI模式下相对于负荷的运行范围在高负荷时受到限制。具有HCCI功能的一种已知发动机被设计成使用内部EGR (Exhaust GasRecirculation，排气再循环)。这种发动机对高温排气经由排气口再循环至燃烧室内期间的进排气阀重叠进行控制，以使得在燃烧室内产生新鲜进气和再循环排气的分层。具有HCCI功能的另一种已知发动机被设计成使用外部EGR。这种发动机配备有使排气口连接至进气口的外部管，日本特开2001-214741公开了这种发动机的例子。基于外部EGR的内燃机被设计成使温度相对高的排气通过外部管回供、以经由进气口回到燃烧室内，使得在该燃烧室内产生新鲜进气和再循环排气的分层。在具有内部EGR或外部EGR的这些发动机中，进气和再循环排气的分层便于降低燃料燃烧速度。
技术实现思路
如上所述，能够在HCCI模式下运行的内燃机使用内部EGR或外部EGR以在燃烧室内产生分层的新鲜进气和再循环排气，从而抑制了燃料混合物燃烧速度的提高。然而，在这些内燃机中，燃烧室内的再循环排气区域可能保持高温，这导致燃烧室内的再循环排气区域的可燃性处于高水平。燃烧室内的进气区域、即新鲜空气区域内的大量氧可能导致燃烧室内的进气区域的可燃性处于高水平。燃烧室的高可燃性可能妨碍燃料混合物燃烧的放缓。另外，在已知的内燃机中，流回燃烧室内的高温的再循环排气可能使相对集中的充量、即相对富的空气燃料混合物的燃烧温度提高，这导致生成和排出NOx排放物。因而，这些已知的内燃机可能无法实现HCCI功能能够获得的最大优点中的NOx排放很少这一优点。有鉴于此，本专利技术的一方面旨在于提供被设计成解决上述问题中的至少一个的内燃机。具体地，本专利技术的其它方面的目的在于提供能够进行如下操作中的至少一个的内燃机:扩大总运行范围中的HCCI模式的运行范围以提高燃料经济性；降低燃烧温度以减少NOx排放物的生成和排出；以及防止快速燃烧、碰撞以及由于这两者所引起的燃烧噪声的发生。根据本专利技术的典型方面，提供一种内燃机，其能够在均质充量压缩点火模式下运行，在所述均质充量压缩点火模式下，在气缸的燃烧室内利用活塞对均质充量的空气燃料混合物进行压缩以开始点火，所述内燃机包括:燃料喷射器，用于将燃料直接喷射至所述燃烧室内；进气阀构件，用于在工作时使进气口打开或关闭，其中进气通路通过所述进气口与所述燃烧室连通；排气阀构件，用于在工作时使排气口打开或关闭，其中排气通路通过所述排气口与所述燃烧室连通；阀致动构件，用于使所述进气阀构件和所述排气阀构件工作；以及冷却再循环系统，其具有再循环通路，其中所述再循环通路以能够连通的方式连接在所述进气通路和所述排气通路之间并绕过所述燃烧室，其中，在所述内燃机以所述均质充量压缩点火模式运行的进气冲程期间，所述阀致动机构进行如下操作:使所述进气阀构件工作以使所述进气口打开；以及使所述排气阀构件工作以使所述排气口打开，由此使排出到所述排气通路的排气的第一部分经由所述排气口返回至所述燃烧室内，所述排气的第一部分具有高温并且保持在所述排气通路中，从而在所述燃烧室内产生经由所述进气口被引入所述燃烧室内的第一新鲜空气和所述排气的高温的第一部分的高温混合物，以及所述冷却再循环系统使排出到所述排气通路的所述排气的第二部分经由所述再循环通路再循环至所述进气通路内并对所述排气的第二部分进行冷却，其中，所述排气的第二部分从所述排气通路流入所述再循环通路，从而在所述进气通路内产生在所述进气通路内流动的第二新鲜空气和所述排气的低温的第二部分的低温混合物，并且所述低温混合物经由所述进气口被引入所述燃烧室内，由此在所述燃烧室内产生所述高温混合物与所述低温混合物的分层温度分布。在该典型方面的第一实施例中，所述进气阀构件包括成对的第一进气阀和第二进气阀，所述第一进气阀和所述第二进气阀被配置成在工作时使所述进气口打开或关闭，所述排气阀构件包括成对的第一排气阀和第二排气阀，所述第一排气阀和所述第二排气阀被配置成在工作时使所述排气口打开或关闭，所述第一进气阀和所述第一排气阀被配置成彼此相对，所述第二进气阀和所述第二排气阀被配置成彼此相对，所述再循环通路以能够连通的方式连接至所述进气通路，从而所述再循环通路与所述进气通路的连接位置使所述排气的第二部分能够被引入所述第一进气阀内，并且所述排气的要返回至所述燃烧室内的第一部分被设计成通过所述第二排气阀。在该典型方面的第二实施例中，在基于所述内燃机的请求负荷和所述内燃机的转速值的参数位于所述内燃机的运行范围的预定区域内的情况下，所述冷却再循环系统使所述排气的第二部分经由所述再循环通路进行再循环。在该典型方面的第三实施例中，所述燃料喷射器被配置为在所述内燃机以所述均质充量压缩点火模式运行的进气冲程期间直接喷射燃烧。在该典型方面的第四实施例中，所述内燃机还包括隔壁，所述隔壁用于对所述进气口和所述进气通路的与所述进气口连通的部分进行分区，所述隔壁位于所述进气通路中经所述冷却再循环系统进行冷却后的所述排气的第二部分被引入的另一位置的至少下游侧。根据本专利技术典型方面的内燃机产生以下效果:扩大了该内燃机的总运行范围内的均质充量压缩点火模式的运行范围；使燃烧温度下降以抑制NOx排放物的生成和排出；以及防止快速燃烧、碰撞以及由于这两者所引起的燃烧噪声的发生。附图说明通过以下参考附图对实施例的说明，本专利技术的其它方面将变得明显，其中:图1是示意性说明根据本专利技术实施例的内燃机的主要部分的图；图2是内燃机的进气阀、排气阀和成对阀致动机构的侧视图；图3是示意性说明内燃机的燃料喷射器、成对进气阀和成对阀致动机构的配置的立体图；图4是示意性说明从相应活塞侧观看内燃机的针对各气缸的成对进气阀、针对各气缸的成对排气阀以及排气冷却再循环系统的图；图5是示意性说明在内燃机在均质充量压缩点火模式下运行期间、成对进气阀和成对排气阀各自相对于曲柄角的升程量的示例的图；图6是示意性说明内燃机相对于发动机转速和负荷的运行范围的示例的图；图7是示意性说明在内燃机在均质充量压缩点火模式下运行期间、内燃机的气缸的燃烧室内如何生成气体分层的图；图8是示意性说明内燃机中的气缸内部压力相对于曲柄角的图；图9是示意性说明从相应活塞侧观看根据本实施例的变形例的内燃机的针对各气缸的成对进气阀、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，其能够在均质充量压缩点火模式下运行，在所述均质充量压缩点火模式下，在气缸的燃烧室内利用活塞对均质充量的空气燃料混合物进行压缩以开始点火，所述内燃机包括：燃料喷射器，用于将燃料直接喷射至所述燃烧室内；进气阀构件，用于在工作时使进气口打开或关闭，其中进气通路通过所述进气口与所述燃烧室连通；排气阀构件，用于在工作时使排气口打开或关闭，其中排气通路通过所述排气口与所述燃烧室连通；阀致动构件，用于使所述进气阀构件和所述排气阀构件工作；以及冷却再循环系统，其具有再循环通路，其中所述再循环通路以能够连通的方式连接在所述进气通路和所述排气通路之间并绕过所述燃烧室，其中，在所述内燃机以所述均质充量压缩点火模式运行的进气冲程期间，所述阀致动机构进行如下操作：使所述进气阀构件工作以使所述进气口打开；以及使所述排气阀构件工作以使所述排气口打开，由此使排出到所述排气通路的排气的第一部分经由所述排气口返回至所述燃烧室内，所述排气的第一部分具有高温并且保持在所述排气通路中，从而在所述燃烧室内产生经由所述进气口被引入所述燃烧室内的第一新鲜空气和所述排气的高温的第一部分的高温混合物，以及所述冷却再循环系统使排出到所述排气通路的所述排气的第二部分经由所述再循环通路再循环至所述进气通路内并对所述排气的第二部分进行冷却，其中，所述排气的第二部分从所述排气通路流入所述再循环通路，从而在所述进气通路内 产生在所述进气通路内流动的第二新鲜空气和所述排气的低温的第二部分的低温混合物，并且所述低温混合物经由所述进气口被引入所述燃烧室内，由此在所述燃烧室内产生所述高温混合物与所述低温混合物的分层温度分布。...

【技术特征摘要】
2011.10.31 JP 2011-2394751.一种内燃机，其能够在均质充量压缩点火模式下运行，在所述均质充量压缩点火模式下，在气缸的燃烧室内利用活塞对均质充量的空气燃料混合物进行压缩以开始点火，所述内燃机包括: 燃料喷射器，用于将燃料直接喷射至所述燃烧室内； 进气阀构件，用于在工作时使进气口打开或关闭，其中进气通路通过所述进气口与所述燃烧室连通； 排气阀构件，用于在工作时使排气口打开或关闭，其中排气通路通过所述排气口与所述燃烧室连通； 阀致动构件，用于使所述进气阀构件和所述排气阀构件工作；以及冷却再循环系统，其具有再循环通路，其中所述再循环通路以能够连通的方式连接在所述进气通路和所述排气通路之间并绕过所述燃烧室， 其中，在所述内燃机以所述均质充量压缩点火模式运行的进气冲程期间，所述阀致动机构进行如下操作: 使所述进气阀构件工作以 使所述进气口打开；以及 使所述排气阀构件工作以使所述排气口打开，由此使排出到所述排气通路的排气的第一部分经由所述排气口返回至所述燃烧室内，所述排气的第一部分具有高温并且保持在所述排气通路中，从而在所述燃烧室内产生经由所述进气口被引入所述燃烧室内的第一新鲜空气和所述排气的高温的第一部分的高温混合物，以及 所述冷却再循环系统使排出到所述排气通路的所述排气的第二部分经由所述再循环通路再循环至所述进气通路内并对所述排气的第二部分进行冷却，其中，所述排气的第二部分从所述排气通路流入所述再循环通路，从而在所述进气通路内产生在所述进气通...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上裕章，
申请(专利权)人：铃木株式会社，
类型：发明
国别省市：