内燃发动机和其操作方法技术

本发明专利技术涉及可选择性地通过二冲程方法或四冲程方法操作的内燃发动机以及操作此内燃发动机的方法。提供系统和方法，用于在二冲程模式下或四冲程模式下操作内燃发动机，以实现更大的燃油效率和最小化排放物。该系统包括模式适应性气门；气门摇臂，以致动模式适应性气门的开启和关闭；第一凸轮的凸轮推杆，用于进行二冲程模式；第二凸轮的凸轮推杆，用于进行四冲程模式；和枢轴，以机械连接气门摇臂与第一凸轮的凸轮推杆或第二凸轮的凸轮推杆。连接气门摇臂与第一凸轮的凸轮推杆能够实现二冲程模式，和连接气门摇臂与第二凸轮的凸轮推杆能够实现四冲程模式。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。提供系统和方法，用于在二冲程模式下或四冲程模式下操作内燃发动机，以实现更大的燃油效率和最小化排放物。该系统包括模式适应性气门；气门摇臂，以致动模式适应性气门的开启和关闭；第一凸轮的凸轮推杆，用于进行二冲程模式；第二凸轮的凸轮推杆，用于进行四冲程模式；和枢轴，以机械连接气门摇臂与第一凸轮的凸轮推杆或第二凸轮的凸轮推杆。连接气门摇臂与第一凸轮的凸轮推杆能够实现二冲程模式，和连接气门摇臂与第二凸轮的凸轮推杆能够实现四冲程模式。【专利说明】相关串请的交叉参考本申请要求2012年9月7日提交的德国专利申请号102012215882.0的优先权，其全部内容通过引用被并入本文，用于所有目的。
本申请涉及可以二冲程或四冲程模式操作的内燃发动机。背景和概沭由于现代内燃发动机的间歇燃烧，排气可在气体交换的背景下在燃烧后从至少一个汽缸中被排出，以再次供应充气或新鲜混合物。原则上，二冲程方法和四冲程方法可彼此区分开。首先，在下面更详细地论述四冲程方法的气体交换。在四冲程方法中，燃烧气体的排出是在经出气口进行气体交换的背景下引起的，并且汽缸经进气口被加载新鲜混合物或充气。出气口和进气口均可被简单地称为开口。在四冲程发动机中，球形气门几乎专门用于在内燃发动机操作期间控制气体交换和进行振动移动，从而分别开启和关闭进气口和出气口。气门运动所需的气门致动机构，包括气门本身，被称为配气机构。配气机构的功能是在正确的时间开启或关闭汽缸的进气口和出气口，同时期望快速打开尽可能大的流量横断面，以保持进气流量和出气流量低的节气门损失和确保汽缸被尽可能地加载以新鲜混合物以及确保燃烧气体的有效排出。汽缸也可被提供以两个或更多个进气口和出气口。在适用的情况下，本公开内容所涉及的内燃发动机也可以以四冲程方法进行操作，因为至少一个汽缸具有至少一个出气口和至少一个进气口。球形气门可以移动，S卩，在气门关闭位置和气门开启位置之间沿其纵轴转移，以解除或封锁汽缸的开启。一方面，提供弹性气门装置，以致动气门，以在气门关闭位置的方向上预张紧气门，和另一方面，气门致动装置被应用，以与弹性气门装置的预张紧力相反地开启气门。气门致动装置包括至少一个凸轮轴，其上安排多个凸轮，在该实例中为至少两个凸轮，并且，在四冲程方法中，通过凸轮轴一例如，通过链条传动机构一使凸轮旋转，以这样的方式使得凸轮轴与凸轮一起旋转，其中凸轮以凸轮轴速度的一半旋转。操作循环在两个凸轮轴旋转期间延伸并包括四个操作阶段，即，除了进气和排出之外由于燃料/空气混合物燃烧导致的压缩和膨胀。原则上，下凸轮轴和上凸轮轴之间有区别，参考汽缸盖和汽缸体之间的分离面。安装在底部的凸轮轴适于致动所谓的侧置气门，但也利用推杆和杠杆，例如支撑杆或倾斜度调节杆，以致动顶置式气门。侧置气门通过被向上转移而开启，而顶置式气门通过向下运动而开启。挺柱通常被用作中间元件并意图至少在开启和关闭操作期间与凸轮轴的凸轮接合。然而，顶置凸轮轴无一例外地被用于致动顶置式气门，该顶置式气门是一种配气机构，其具有顶置凸轮轴，该顶置凸轮轴具有作为另外的配气机构组件的支撑杆、倾斜度调节杆或挺柱。支撑杆围绕固定的旋转位置旋转，并且，在通过凸轮偏转的情况下，在开启气门位置的方向上与弹性气门装置的预张紧力相反地转移气门。在倾斜度调节杆一可围绕安排在中心的旋转中心转动-的情况下，凸轮接合在倾斜度调节杆的一端，气门被安排在杠杆的另一端。当应用顶置凸轮轴时配气机构的移动质量(moved mass)尤其通过省略(dispensing with)推杆而减小并且配气机构更坚硬-即弹性较小-是有利的。意图提供至少两个轴承——在顶置凸轮轴的情况下通常安排在汽缸盖中或汽缸盖上——以接收和支撑凸轮轴。如果挺柱被用作凸轮推杆，则挺柱被布置在远离燃烧室的球形气门的一端，以便在凸轮与凸轮凸耳区域中的挺柱接合并使其偏转时挺柱参与气门的振动移动。在本公开内容的背景下，气门致动装置的中间元件，即位于，也就是安排在凸轮和气门之间的力途径中的配气机构组件被称为凸轮推杆，也就是说，应用该术语将其组合。与上述四冲程方法相反，二冲程方法中的气体交换不通过由摆动活塞进行的排出和吸入来完成，而是利用在燃烧室上产生的压力降——所谓的抽取压力降——通过经充气或新鲜混合物抽取的燃烧室来完成。在二冲程发动机中，可以提供槽，以在汽缸——即，在汽缸管——中进行气体交换。这些槽可由摆动活塞控制，即，它们被开启，以供应充气和/或排出排气，和被关闭，以进行压缩和膨胀。操作循环在凸轮轴旋转期间延伸，其在燃料/空气混合物燃烧后包括两个操作阶段一压缩和膨胀。操作阶段吸入和排出被省略或由抽取操作替代。二冲程方法相对于四冲程方法具有若干优势，其中的一些可归于这样的事实:根据二冲程方法的操作循环在一个曲轴旋转期间延伸，然而，其在四冲程方法的情况下在两个曲轴旋转期间延伸。原则上，二冲程方法表征为较低的摩擦作用。此外，可降低发动机转速，例如，怠速可以减半。由于针对相同的曲轴速度进行两倍数量的操作循环，还有可能可感觉地增加最大转矩，或者——假设转矩供应保持相同——降低平均压力。这些优势导致与内燃发动机声学的结合，这实质上有助于汽车的整体噪音发射。通过使平均压力降低，可降低燃烧温度，由此有可能抵消氮氧化物和/或碳烟的形成。由于较小的机械和热载荷，可以更精制的方式构造内燃发动机，同时节省材料，从而尤其是降低重量以及成本。然而，与四冲程方法相比，二冲程方法也具有缺点，这可主要归于较差的一即，不太有效的——气体交换，也就是抽取。由于抽取，二冲程方法实质上导致未燃烧烃和一氧化碳的较高的排放，以不断增长的速度Hmtrt通过充气或新鲜混合物抽取燃烧室变得越来越差，即，效率更低，为此，二冲程方法在原理上较不适于高速度。为了能够利用二冲程方法的优势，开发了内燃发动机，其可由二冲程方法和四冲程方法进行操作。为了使内燃发动机由二冲程方法变为四冲程方法，即，切换成四冲程方法，发展了各种概念。欧洲专利说明书DE 601 17553 T2的译文描述了内燃发动机的可选择的凸轮轴驱动机构，其可利用二冲程方法或四冲程方法被选择性地操作。至少一个凸轮轴永久接合于行星齿轮机构，其由凸轮轴驱动。凸轮轴或者根据二冲程方法以凸轮轴速度被驱动，或者根据四冲程方法以凸轮轴速度的一半被驱动，经汽缸的进气口和出气口进行气体交换，所述汽缸的进气口和出气口在两种操作模式下由凸轮利用至少一个凸轮轴控制。与上述背景相反，本公开内容的目标是提供内燃发动机，其可容易地由二冲程方法变为四冲程方法——反之亦然。在根据本公开内容的内燃发动机中，用于致动至少一个气门的气门致动装置的至少一个凸轮轴根据当前的操作方法分别具有不同的应用凸轮，即，启用凸轮。因为该实例中的内燃发动机也可具有单汽缸，所述单汽缸具有单一出气口，并且根据二冲程方法的气体交换在每一种情况下不一定要利用汽缸的至少一个进气口，还可经进气槽来完成，所以根据本公开内容，针对至少一个气门——即，在该实例中针对至少一个汽缸的至少一个排气门，凸轮轴具有一对不同的凸轮。这样的气门一可选择性地通过第一凸轮或通过第二凸轮致动以根据二冲程方法或根据四冲程方法被控制和致动——在本公开内容的背景下被称为模式适应性气门，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
内燃发动机，包括：至少一个汽缸；所述至少一个汽缸中的至少一个出气口，用于经排气排出系统排出排气；至少一个进气口，用于经进气系统供应充气；配气机构，其包括每一个开口的气门和气门致动装置，所述气门致动装置包括具有多个凸轮的至少一个凸轮轴，其中，至少一个机械加载装置安排在所述进气系统中；用于致动至少一个模式适应性气门的至少一个凸轮轴具有两个不同的凸轮——第一凸轮，在二冲程模式下致动所述模式适应性气门，和第二凸轮，在四冲程模式下致动所述模式适应性气门；和所述配气机构是可切换的，以便所述至少一个模式适应性气门的致动由所述第二凸轮在所述四冲程模式下执行和由所述第一凸轮在所述二冲程模式下执行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·缇莱泽，C·W·温格德，A·库斯克，W·埃曼克，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US