二沖程內(nèi)燃機的制作方法 2

二沖程內(nèi)燃機的制作方法2

二沖程內(nèi)燃機的制作方法專利名稱:二沖程內(nèi)燃機的制作方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及一種依據(jù)二沖程原理工作的內(nèi)燃機工作的方法,其包括交替的做功沖程和壓縮沖程,其中內(nèi)燃機包括至少一個氣缸和在氣缸中進(jìn)行往復(fù)運動的活塞,和由氣缸和活塞限定的燃燒室,以及用于將燃燒空氣導(dǎo)入到燃燒室的至少一個進(jìn)氣口,以及配置有用于將廢氣從燃燒室排出的自由地可操作的排氣閥的至少一個排氣口。

本創(chuàng)造還涉及一種依據(jù)二沖程原理工作的內(nèi)燃機,包括交替的做功沖程和壓縮沖程,其中內(nèi)燃機包括至少一個氣缸和在所述氣缸中進(jìn)行往復(fù)運動的活塞,和由所述氣缸和活塞限定的燃燒室,以及用于將燃燒空氣導(dǎo)入到燃燒室的至少一個進(jìn)氣口,以及配置有用于將廢氣從燃燒室排出的自由地可操作的排氣閥的至少一個排氣口。

優(yōu)選地進(jìn)氣口也配置有自由的可操作閥,但可能僅配置有通過經(jīng)過的活塞打開和關(guān)閉的進(jìn)氣口,所述口配置在氣缸壁中,優(yōu)選地在活塞的下死點的區(qū)域中。

自由的可操作閥適合于通過基于計算機的掌握系統(tǒng)掌握,所述基于計算機的掌握系統(tǒng)例如可以構(gòu)成用于掌握點火和燃料、水、水蒸汽等噴射到燃燒室的現(xiàn)有的掌握系統(tǒng)的一部分。

自由的可操作閥可以通過壓力液體,優(yōu)選地空氣驅(qū)動的壓力液體驅(qū)動。

掌握系統(tǒng)可以包括掌握單元,掌握信號通過該掌握單元被傳輸?shù)秸莆諌毫σ后w線路中壓力液體的流淌的操縱閥處,其中線路中配置有壓力液體啟動致動器,該壓力液體啟動致動器通過壓力液體的作用驅(qū)動自由可操作閥,即排氣閥,并且還可能驅(qū)動內(nèi)燃機的進(jìn)氣閥。

在所述氣缸中,活塞在分別為上死點和下死點的兩個端位置之間往復(fù)地移動。

從上死點至下死點的路徑被稱作做功沖程,以及活塞從下死點至上死點的路徑被稱作壓縮沖程。

當(dāng)發(fā)動機工作時,壓縮沖程的結(jié)束伴隨著燃燒的開頭,并且做功沖程的結(jié)束伴隨燃燒氣體的排出的開頭。

背景技術(shù):當(dāng)前的二沖程發(fā)動機通常使用用于排出廢氣和用于導(dǎo)入新的空氣的口,伴隨活塞的下死點所述口被露出。

該技術(shù)的缺點在于,當(dāng)活塞和其活塞環(huán)通過所述口時,將會刮走所述口的邊緣的油并且在廢氣排出時油將會流入廢氣。

在下面的狀況時將會消失另一缺點,當(dāng)活塞被用作掃氣泵時,其中來自曲軸箱的油將會跟隨將參加燃燒的空氣。

由于上述缺點,當(dāng)前的需求,并且尤其是將來低廢氣排放的需求將不行能實1。

氣缸蓋中自由的可操作提升閥與由發(fā)動機軸驅(qū)動的掃氣泵的結(jié)合將會解決上述問題是公知常識。

但僅在發(fā)動機起動期間和電動機制動之后的加速期間需要掃氣泵,若非,對于其余時間其可以關(guān)閉并且由當(dāng)排出廢氣時氣缸中產(chǎn)生的動態(tài)影響所替代,這也是公知常識。

假如在發(fā)動機起動和電動機制動之后的加速期間也能夠運用這些動態(tài)效應(yīng),并且因此,將不需要掃氣泵,則可以改進(jìn)發(fā)動機效率并且可以降低發(fā)動機成本。

創(chuàng)造內(nèi)容本創(chuàng)造的目的是改進(jìn)用于利用內(nèi)燃機的燃燒室中的氣體交換的動態(tài)效應(yīng)的前提條件,以及當(dāng)這些前提條件通常不滿意時的工作條件。

這樣的工作條件例如可以包括發(fā)動機的起動,以及馬達(dá)制動之后的加速,其中通常對于燃燒室中足夠的氣體交換的完成而言掃氣泵是必需的。

氣體交換被認(rèn)為是廢氣的排出和新的燃燒空氣的導(dǎo)入。

換句話說,本創(chuàng)造的目標(biāo)是在肯定條件下,諸如發(fā)動機起動期間以及電動機制動之后的加速期間產(chǎn)生動態(tài)效應(yīng),其中,為了通過進(jìn)氣通道導(dǎo)入足夠量的新奇空氣需要掃氣泵,因此,以產(chǎn)生使得不需要掃氣泵的燃燒室與進(jìn)氣通道之間的壓力關(guān)系。

本創(chuàng)造的目標(biāo)是通過用于二沖程內(nèi)燃機的最初限定的方法實現(xiàn)的,所述方法的特征在于至少在壓縮沖程的一部分期間,排氣閥保持打開,并且在隨后的做功沖程期間在燃燒室中存在與進(jìn)氣通道中的壓力相關(guān)的負(fù)壓的壓縮沖程的后期階段執(zhí)行排氣閥的關(guān)閉。

由于本創(chuàng)造,在所述壓縮沖程后的隨后的做功沖程期間在燃燒室中獲得與進(jìn)氣通道中的壓力相關(guān)的負(fù)壓。

為了在所述做功期間供應(yīng)快速導(dǎo)入的足夠量的燃燒空氣可以利用該負(fù)壓。

在沒有任何點火或燃燒的狀況下,按挨次進(jìn)行本創(chuàng)造的周期,并且在所述做功沖程期間沒有執(zhí)行實際的工作。

在隨后的周期期間,以及同樣在以后的周期期間,由于本創(chuàng)造的挨次當(dāng)足夠量的新奇空氣導(dǎo)入時,如平常一樣執(zhí)行點火和燃燒。

換句話說,為了預(yù)備由燃燒室中的負(fù)壓引起的前提條件,為了在沒有任何掃氣泵的關(guān)心下有足夠的空氣導(dǎo)入燃燒室,本創(chuàng)造包括在沖程中排氣閥的關(guān)閉的臨時延遲。

應(yīng)當(dāng)理解,本創(chuàng)造的挨次主要認(rèn)為是在工作挨次中應(yīng)用,否則將需要掃氣泵。

依據(jù)優(yōu)選實施例,在所述壓縮沖程的后一半期間,即在活塞到達(dá)其上死點之前的最終90度曲柄轉(zhuǎn)角期間在活塞的下死點和上死點之間有180度的曲柄轉(zhuǎn)角,排氣閥關(guān)閉。

因此,在隨后的做功沖程期間燃燒室中可以獲得相對較大的負(fù)壓,由此促進(jìn)了燃燒空氣的快速導(dǎo)入。

優(yōu)選地,在所述壓縮沖程的后四分之一期間,排氣閥關(guān)閉,并且更優(yōu)選的,在所述壓縮沖程結(jié)束時排氣閥關(guān)閉,優(yōu)選地,在活塞到達(dá)其上死點時的瞬間之間的最終20度,或甚至更優(yōu)選地最終10度曲柄轉(zhuǎn)角期間。

因此,在隨后的做功沖程期間在燃燒室中獲得最大的負(fù)壓。

此外,優(yōu)選地在所述壓縮沖程開頭時排氣閥打開,優(yōu)選地在活塞朝向其上死點的移動期間的最開頭45度曲柄轉(zhuǎn)角期間。

在該階段,燃燒室中存在最小的壓力,并且為了打開閥需要最小的工作,假定閥是與其打開相關(guān)從閥座移動到燃燒室的這一類型的。

依據(jù)本創(chuàng)造,在所述壓縮沖程后的做功沖程期間用于將空氣導(dǎo)入燃燒室的進(jìn)氣口打開。

優(yōu)選地,當(dāng)燃燒室中的負(fù)壓最大時在做功沖程的一部分期間,即,在做功沖程結(jié)束時,進(jìn)氣口臨時打開,優(yōu)選地活塞到達(dá)其下死點之前的最終45度曲柄轉(zhuǎn)角期間。

為了獲得最大的效果,在當(dāng)空氣流入燃燒室自然地結(jié)束的一瞬間,進(jìn)氣口關(guān)閉。

這可能在做功沖程結(jié)束時或在隨后的壓縮沖程開頭時發(fā)生。

在低轉(zhuǎn)速時,還可能在所述做功沖程之后的所述壓縮沖程開頭一樣遲地執(zhí)行進(jìn)氣口的打開。

換句話說,當(dāng)氣缸中的負(fù)壓在最小時,在接近于活塞的下死點的曲柄轉(zhuǎn)角范圍期間,最好臨時打開進(jìn)氣口。

為了使得進(jìn)氣口的打開和關(guān)閉的正時變化,與排氣口之一類似,后者最好具有自由可操作閥。

依據(jù)本創(chuàng)造,與工作條件相關(guān)在壓縮沖程的至少一部分期間排氣閥最好打開,在所述至少一部分壓縮沖程期間完成了用于燃燒室中氣體交換的動態(tài)效應(yīng)的前提條件的改進(jìn)。

依據(jù)本創(chuàng)造的優(yōu)選實施例,所述工作條件包括在馬達(dá)制動之后的發(fā)動機的起動或加速中的至少一個條件。

換句話說,在壓縮沖程期間燃燒室的廢氣的排出將在預(yù)定條件下發(fā)生,隨后發(fā)動機可以回到排氣閥的正常打開和關(guān)閉挨次。

此外,優(yōu)選地,所述閥通過氣動操作。

更優(yōu)選地,閥位于氣缸蓋中并且通過移動到燃燒室而打開。

本創(chuàng)造的目標(biāo)還通過最初限定的發(fā)動機實現(xiàn),其特征在于其包括在壓縮沖程的至少一部分期間用于保持排氣閥打開的裝置,其中在隨后的做功沖程期間在燃燒室中產(chǎn)生了與進(jìn)氣口中的壓力相關(guān)負(fù)壓的壓縮沖程的后期階段進(jìn)行所述排氣閥的關(guān)閉。

所述裝置適于包括存儲在存儲器上的計算機程序挨次,以及用于依據(jù)本創(chuàng)造的原理掌握排氣閥的處理器等。

適當(dāng)?shù)?與工作條件相關(guān)該掌握主要地被執(zhí)行,在該工作條件期間,完成了使用燃燒室中氣體交換的動態(tài)效應(yīng)的前提條件的改進(jìn)。

此外,發(fā)動機包括用于寄存實現(xiàn)依據(jù)本創(chuàng)造的原理的條件的裝置。

此外,發(fā)動機優(yōu)選地包括用于依據(jù)本創(chuàng)造的方法的上述進(jìn)一步的實施例掌握進(jìn)氣閥和排氣閥的一裝置,優(yōu)選地計算機程序挨次。

優(yōu)選地,本創(chuàng)造可以與通過諸如機械壓縮機或渦輪結(jié)合而實現(xiàn)的增壓器相結(jié)合。

可操作閥被認(rèn)為是發(fā)動機氣缸的燃燒室的閥,其中所述閥基于來自掌握系統(tǒng)的信號,優(yōu)選地電子類型的,并且依據(jù)計算機程序,通過加壓流體的作用被打開和關(guān)閉。

在以下的說明書和所附的權(quán)利要求書中體現(xiàn)了本創(chuàng)造的進(jìn)一步的特征和優(yōu)點。

下文中,參照附圖將通過舉例的方式說明本創(chuàng)造,其中圖是依據(jù)本創(chuàng)造的內(nèi)燃機的一部分的圖示,圖2是用于內(nèi)燃機的二沖程工作的正常工作挨次的視圖,以及圖3是用于創(chuàng)造的方法的優(yōu)選實施例的步驟時間圖的視圖。

詳細(xì)實施例方式圖是示意性地示出了依據(jù)本創(chuàng)造的內(nèi)燃機的一部分。

內(nèi)燃機包括氣缸1,以及布置為在氣缸中往復(fù)移動的活塞2,以及由氣缸和活塞限定的燃燒室3,進(jìn)氣閥4,排氣閥5,以及用于除了燃料外的液體的噴射的閥或噴嘴6。

可以想象,噴嘴6除噴射所述液體外,也噴射至少一部分燃料,例如諸如乙醇的酒精。

噴嘴6也可以僅用于燃料噴射。

廢氣系統(tǒng)等可以在排氣閥5布置處連接至排氣口。

圖1中,活塞2在二沖程循環(huán)的壓縮沖程期間進(jìn)行運動,并且空氣,可能連同燃料通過打開的進(jìn)氣閥4流入到燃燒室。

當(dāng)活塞2在下死點時,排氣閥4通常打開,但現(xiàn)在是關(guān)閉的。

在二沖程工作期間,這是正常的挨次,即在下死點處氣體的交換。

線路7用作閥4和5以及噴嘴6的致動器的工作。

為了通過信號掌握線路7以及閥4和5以及連接至線路的噴嘴6,掌握單元8可操作地連接至線路7。

線路7可以包括電子元件以及壓力液體線路,優(yōu)選地氣動型。

例如,為了作用在配置在其中的致動器活塞上,通過該活塞進(jìn)氣閥4和排氣閥5被驅(qū)動,其可以包括通過電磁鐵操作的并且為了掌握諸如空氣的受壓流體向致動器腔未示出的流淌而設(shè)置的操縱閥。

為了作用轉(zhuǎn)矩,諸如氣動踏板的構(gòu)件9可操作地連接至掌握單元8上。

鄰近于布置在曲軸11上的階梯板12的傳感器10可操作地連接至掌握單元8并且為掌握單元8連續(xù)地供應(yīng)關(guān)于氣缸中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置和或活塞2的位置的信息。

掌握單元8,或配置的更精確軟件等將確定可操作閥4和5何時打開或關(guān)閉,以及噴嘴6何時打開噴射所述液體。

圖2示出了在正常工作模式中工作的二沖程發(fā)動機。

由此,如圖2所示,依據(jù)本創(chuàng)造的燃燒氣體的排出和空氣的供應(yīng),即,氣體的交換應(yīng)當(dāng)如下。

在做功沖程結(jié)束時,為了排出燃燒氣體,排氣閥5打開,由于燃燒室3內(nèi)的壓力明顯地高于屬于廢氣系統(tǒng)的廢氣或廢氣通道14中的壓力,廢氣以脈沖的形式流出燃燒室3。

由于所述脈沖,燃燒室3中的壓力將變得比供應(yīng)空氣的入口通道13中的壓力低。

當(dāng)燃燒室3中廢氣的自然產(chǎn)生的流淌結(jié)束時,壓力將為最小,并且,在一個優(yōu)選實施例中,用于廢氣的一個或多個排氣閥5應(yīng)當(dāng)關(guān)閉,隨后盡可能接近所述廢氣地,為了將空氣導(dǎo)入,一個或多個進(jìn)氣閥5應(yīng)當(dāng)打開。

由于燃燒室3中的壓力明顯地比用于導(dǎo)入空氣的通道13中的壓力低,空氣將以脈沖形式流入到燃燒室3中,并且燃燒室中的壓力將會增加。

在當(dāng)空氣流入到燃燒室3自然地結(jié)束的一瞬間,壓力為最大,依照一個優(yōu)選實施例,應(yīng)當(dāng)盡可能地接近壓力最大的瞬間通過進(jìn)氣閥4的關(guān)閉結(jié)束空氣的導(dǎo)入。

這里,動態(tài)效應(yīng)被認(rèn)為是使用燃燒氣體流出燃燒室3的脈沖的上述方法,以及為了啟動空氣進(jìn)入燃燒室3的脈沖使用燃燒室3中產(chǎn)生的低壓。

然而,使用脈沖的可能性是特別臨時性的。

通常,脈沖發(fā)生在臨界流淌,為最大速度的聲速。

其需要在幾千分之一秒內(nèi)能夠打開和關(guān)閉用于將燃燒氣體從燃燒室3排出的排氣閥5,并且能夠打開和關(guān)閉用于將空氣導(dǎo)入燃燒室3的進(jìn)氣閥4。

當(dāng)已經(jīng)形成動態(tài)效應(yīng)時,為了實現(xiàn)氣體充分的交換不再需要任意掃氣泵的關(guān)心。

為了發(fā)動機的起動和為了在發(fā)動機制動之后就加速以快速地實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩,當(dāng)代的二沖程發(fā)動機必需具有掃氣泵。

為了通過常規(guī)方法削減車輛速度,限制了空氣流淌的供應(yīng)或關(guān)閉將空氣導(dǎo)入燃燒室3的通道,于是在做功沖程結(jié)束時,燃燒室3中的壓力將會很低所以將不會產(chǎn)生燃燒氣體流出燃燒室的所述脈沖,導(dǎo)致將不能夠產(chǎn)生動態(tài)效應(yīng)。

圖3示出了依據(jù)本創(chuàng)造的方法的優(yōu)選實施例。

本創(chuàng)造的特征在于,在發(fā)動機起動以及在發(fā)動機制動后的加速時,并且當(dāng)需要最大轉(zhuǎn)矩時,通過在壓縮沖程期間排出可能的剩余燃燒氣體,并且通過結(jié)束與活塞到達(dá)其上死點相關(guān)的排出可以快速地建立動態(tài)效應(yīng),并且然后,在隨后的做功沖程期間,當(dāng)關(guān)于用于導(dǎo)入空氣的通道13存在燃燒室3中需要的負(fù)壓時,用于將空氣導(dǎo)入燃燒室3的一個或多個閥4快速地,即,臨時地,打開并且然后關(guān)閉。

在所述做功沖程期間,沒有點火或燃燒。

然后,壓縮沖程和做功沖程將正常地跟隨有不同的,優(yōu)選為常用類型的排氣閥的打開挨次,其中在二沖程發(fā)動機工作期間以前面己經(jīng)進(jìn)行說明的用于二沖程發(fā)動機的挨次維持動態(tài)效應(yīng)。

在動態(tài)效應(yīng)可以優(yōu)選地在如在發(fā)動機制動期間壓縮的空氣存儲在容器中并且在隨后的加速期間使用的空氣混合類型的燃燒發(fā)動機的工作期間建優(yōu)選地,動態(tài)效應(yīng)也可以在蒸汽膨脹后建立,所述蒸汽通過廢氣熱量使水沸騰而產(chǎn)生,在混合動力車中通過膨脹燃燒氣體產(chǎn)生的做功沖程與通過膨脹蒸汽產(chǎn)生的做功沖程交替進(jìn)行。

當(dāng)采納的高壓蒸汽可以到達(dá)時,在開頭做功沖程之前執(zhí)行所述蒸汽的供應(yīng)。

在做功沖程結(jié)束時,為了依據(jù)以上公開的內(nèi)容建立動態(tài)效應(yīng),存在有足夠壓力的蒸汽。

為了通過自由可操作的進(jìn)氣閥和排氣閥4,5建立動態(tài)效應(yīng),為了燃燒氣體的排出并且為了用最大質(zhì)量的空氣布滿燃燒室3以供應(yīng)空氣,能夠足夠快地打開和關(guān)閉排氣閥,并且排氣閥具有足夠的面積是特別重要的。

同時自由可操作的閥的打開器是電動機械的、液壓的、或氣動的。

為了不比所述功能所需的給定質(zhì)量大,氣動閥給與其它方法相比能夠較快地完成預(yù)定提上升度并且具有較低的能量消耗。

通過氣動閥將所述質(zhì)量的閥打開至某一提上升度與其閉合之間的時間實質(zhì)上比通過其它方法短。

依據(jù)能夠更快地執(zhí)行閥移動的需要,即,打開和關(guān)閉足夠的面積區(qū)域,為了最好的動態(tài)效應(yīng)而排出燃燒氣體和供應(yīng)空氣,依據(jù)本創(chuàng)造最好使用氣動閥。

為了改進(jìn)動態(tài)效應(yīng),為了將使燃燒氣體從燃燒室3排出的通道和用于將空氣供應(yīng)到燃燒室3的通道適應(yīng)所述的一個或多個閥打開器的性能本創(chuàng)造的特征在于使用公知的原理。

動態(tài)效應(yīng)的意思是燃燒室3中負(fù)壓的產(chǎn)生與用于供應(yīng)空氣的通道13中的壓力相關(guān)。

進(jìn)一步降低燃燒室3中的壓力的另一個方法是,即,本創(chuàng)造的特征在于,當(dāng)流出燃燒室3的燃燒氣體的流淌結(jié)束時并且當(dāng)開頭將燃料和空氣的混合物的供應(yīng)時,噴射液體,優(yōu)選為水到燃燒室3中。

為此目的,依據(jù)圖1的內(nèi)燃機具有噴嘴6。

殘留再燃燒氣體中的熱量將使得液體產(chǎn)生自然蒸發(fā)并且同時使得燃燒氣體冷卻,由此燃燒室3中的壓力將減小。

由此,可以供應(yīng)大量的空氣。

通過供應(yīng)的、噴射的液體的質(zhì)量的協(xié)作,可以掌握溫度。

這對均質(zhì)充量壓縮點火,期間有利。

期間,并且由于較大的負(fù)載,由于溫度變高點火可能提前發(fā)生。

所述液體的蒸發(fā)和冷卻的另一個優(yōu)點是在燃燒期間氮氧化物,的產(chǎn)生將實質(zhì)削減一個程度。

當(dāng)液體包括水時,水蒸氣與抑制的產(chǎn)生中常常使用的方法的廢氣再循環(huán),具有相同的效果。

通過噴出的水的供應(yīng)質(zhì)量,掌握的產(chǎn)生將會變得可能。

當(dāng)柴油被用作燃料時,可以抑制和碳黑的產(chǎn)生,這是一優(yōu)點。

沒有蒸發(fā)但在壓縮沖程被蒸發(fā)的可能的殘留噴霧將降低壓縮功,當(dāng)熱量由此去除,產(chǎn)生了改進(jìn)的效率和可能進(jìn)一步抑制的的產(chǎn)生。

本創(chuàng)造還涉及一種為了在依據(jù)本創(chuàng)造的內(nèi)燃機上實現(xiàn)依據(jù)本創(chuàng)造的方法存在在可讀計算機程序介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品。

本創(chuàng)造不是限制在是固定不變的二沖程工作,而是包括二沖程工作與四沖程