[发明专利]内燃发动机

说明书

一种操作WO2005/052335和WO2007/0830366中所描述的分层充气Merritt发动机的方法，从而实现新益处，例如完全与NOx排放法规相容、控制峰值压力、增大功率密度和较高燃料经济性，全部通过预编程汽油燃料直喷过程的定时来实现。

技术领域

本发明涉及内燃发动机，但更具体地说，涉及控制其操作以降低或最小化污染气体的输出。

背景技术

例如从国际公开案WO 2005/0523355和WO/2007/080366中了解本发明人所发明的可归类为分层充气发动机的各种内燃发动机。如今在文献中将那些发动机称作Merritt发动机。

Merritt发动机的主要构造特性在于对单独的燃烧室的使用，所述燃烧室与汽缸间隔开以避免在汽缸中高于活塞的区域中燃烧燃料。Merritt发动机与奥托(Otto)发动机一样使用火花点火以及使用汽油或其它挥发性液态烃作为燃料。其操作可基于四冲程或二冲程发动机循环。

此类单独燃烧室的使用允许Merritt发动机对空气/燃料混合物分层，从而在不对进气口进行节流的情况下实现可靠的火花点火。与奥托汽油发动机等节流发动机相比较，这一点结合由燃烧室中的涡流运动引起的快速燃烧以及来自燃烧气体的较低辐射热损会促进部分负载下的更高热效率。在无节流地操作时，Merritt发动机在部分负载下使用比完全燃烧所需的更多的空气，且因此在其废气中存在自由氧。Merritt发动机适合用于汽车和摩托车应用，且因此其需要符合法定废气排放限制，而国与国之间的法定废气排放限制可能不同。

本发明提供两种操作Merritt类发动机的新方法，所述方法可单独或组合使用。当组合时，本发明方法能使废气中基本上无氧气，从而能够使用催化转换器从废气中清除不合规定量的氮氧化物，所述氮氧化物将简称为NOx。由于NOx仅在较高指示平均有效压力(IMEP)值下才出现在Merritt发动机的废气中，因此仅在此类操作情况下优选将两种方法部署在一起，且优选将所述方法设计为在发动机操作时应用或停用。从燃烧室清除过多氧气可通过所述两个方法中的一个来实现，其对发动机进气口进行部分节流，但优选地，这布置成仅在较高指示平均有效压力(IMEP)值下发生。第二个问题需要从震动余隙清除自由氧。震动余隙是在压缩冲程结束时汽缸中在活塞上方剩余的容积，即使是在降到最低时，其也因高的气体密度而含有可观量的氧气，百分之十是个现实示例。由于Merritt发动机具有单独的燃烧室，因此这种氧气通常不能用于燃烧目的。Merritt发动机依赖于位于单独燃烧室中的GDI(汽油直喷器)燃料喷射器，且其燃料喷雾锥朝向所述燃烧室的远端远离汽缸排放。

本发明的此方面通过另一发动机操作方法来提供对震动余隙氧气清除问题的有效解决，所述方法着眼于修改的燃料喷射过程。此方法在单独使用时除了降低或清除NOx之外还可向Merritt发动机提供其它优势。

发明内容

本发明力图提供一种修改的内燃发动机、修改的操作内燃发动机的方法以及装配有此类发动机的机动车辆。

因此，本发明提供一种内燃发动机，包括：

汽缸；

汽缸盖，用以在一端闭合所述汽缸；

活塞，位于所述汽缸中以在其中进行往复移动；

所述汽缸中的不可避免震动余隙容积，在所述活塞到达压缩冲程末端时位于所述活塞上方；

空气入口装置，与所述汽缸连通以使空气进入所述发动机中；

排气装置，与所述汽缸连通；

燃烧室，在所述汽缸盖内，具有相对于所述汽缸的近端和远端，所述室与所述汽缸间隔开，但在其近端处与所述汽缸连通；

传输孔口，在所述燃烧室的近端处与所述汽缸和所述燃烧室连通，定位成在所述活塞的压缩冲程期间利用切向速度分量将空气射流递送到所述燃烧室中；