[发明专利]具有内部废气再循环的发动机及内部废气再循环方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(NO_X)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NO_X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。

发明内容

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发明的最佳实施方式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点会非常清楚。

本发明提供如下方案：

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。