[发明专利]内燃发动机系统

说明书

本发明提供了一种内燃发动机系统(1)，其包括：–至少一个燃烧室(3)；–压缩机(4)，该压缩机被布置成压缩空气；–空气引导件(5)，该空气引导件被布置成将压缩空气从压缩机(4)引导到所述至少一个燃烧室(3)中的至少一个；–膨胀器(6)，该膨胀器被布置成使来自所述至少一个燃烧室(3)中的所述至少一个的排气膨胀并从膨胀的排气提取能量；以及–排气引导件(9)，该排气引导件被布置成将排气从所述至少一个燃烧室(3)中的所述至少一个引导到膨胀器(6)，–其特征在于，排气引导件(9)至少部分地与空气引导件(5)成一体。

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机系统，该内燃发动机系统包括燃烧室、被布置成压缩空气的压缩机、被布置成将压缩空气从压缩机引导到燃烧室的空气引导件、被布置成使来自燃烧室的排气膨胀并从膨胀的排气提取能量的膨胀器、以及被布置成将排气从燃烧室引导到膨胀器的排气引导件。本发明还涉及一种排气引导单元、排气处理单元和车辆。

本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公交车和建筑设备(例如工程机械)。本发明也可适用于轿车。虽然将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定的车辆类型。

背景技术

已知的是，带有多级压缩和膨胀的内燃发动机可允许达到非常高的压力并从燃料提取更多的能量。US4783966A提供了这种发动机的示例。然而，这种发动机要求相对大量的空间，且可能使设有这种发动机的车辆重量增加。

发明内容

本发明的一个目的是：对于车辆驱动应用，减少多级压缩和膨胀式内燃发动机的空间要求和/或重量。

上述目的通过一种内燃发动机系统来实现，包括如下的内燃发动机系统，其包括：

–至少一个燃烧室，

–被布置成压缩空气的压缩机，

–空气引导件，该空气引导件被布置成将压缩空气从压缩机引导到所述至少一个燃烧室中的至少一个，

–膨胀器，该膨胀器被布置成使来自所述至少一个燃烧室中的至少一个的排气膨胀并从膨胀的排气提取能量，以及

–排气引导件，该排气引导件被布置成将排气从所述至少一个燃烧室中的至少一个引导到膨胀器，

–其特征在于，该排气引导件至少部分地与所述空气引导件成一体。

应当理解，取决于用于该发动机的燃料系统的类型，所述压缩机可布置成仅压缩空气，或者压缩空气和燃料的预混合物。

通过使排气引导件与空气引导件成一体，允许两个部分的组合，所述两个部分在发动机运行期间具有升高的压力和温度。这又使得能够允许这些引导件共享由运行状况产生的负荷，从而可以减少用于这些部分的材料量。因此，可以减轻重量。而且，所述引导件的一体化允许减少发动机所占据的空间。因此，提供了重量减轻和空间节约，这在该发动机系统用在车辆中的情况下是有利的。

可以说，本发明允许排气引导件的全部或多个部分被空气引导件隔离。这降低了排气引导件的壁材料的温度，这使得能够使用较不耐热且因此更廉价的材料以用于排气引导件。而且，通过用空气引导件将排气引导件隔离，允许降低围绕排气引导件的热辐射，而无需提供围绕排气引导件的隔离材料。这在空间要求严格的车辆中是一个明显优点。由于能够减少或省去用于排气引导件的隔离材料，减小了发动机系统的体积且因此也降低了成本。

另外，排气引导件与空气引导件的一体化允许所述引导件内的气体传导空间共享一个或多个壁。这又减少了该气体在压缩机、燃烧室和膨胀器之间被输送时的能量损失。

另外，通过排气引导件与空气引导件的一体化，允许所述压缩空气在空气引导件内移动经过排气引导件，从而提供了从排气引导件到该空气的热交换。这种热交换通过空气引导件内的升高的绝对压力来增强。此热交换允许重新利用热量以用于动力生成，这在发动机的低负荷运行时可以是特别有益的。