本發明專利技術涉及一種二沖程內燃機，更具體地，涉及一種用于改變該內燃機的壓縮比和該內燃機的汽缸的排氣口面積的裝置。描述了一種二沖程內燃機，該二沖程內燃機包括：能在汽缸（20）內往復運動的至少一個活塞（19）；排氣口（23），其允許所述汽缸與排氣通道（24）連通，該排氣口在所述活塞（19）的往復運動期間被所述活塞打開或關閉；可動的遮板裝置（1），其用于改變所述排氣口（23）的有效面積，該遮板裝置（1）以與所述活塞（19）在所述汽缸（20）內的往復運動的時間相關的關系周期性地改變所述有效面積；壓縮比改變機構，其用于改變所述汽缸（20）的壓縮比；傳感器裝置（12），其用于測量所述內燃機的一個或多個運行特性并且用于生成與所述運行特性對應的信號；控制單元（11），其處理由所述傳感器裝置（12）生成的信號，相應地控制所述遮板裝置（1）的運動，并且控制所述壓縮比改變機構以改變所述汽缸（20）的壓縮比；其中，所述內燃機能在壓縮比落入30∶1至40∶1的范圍的狀態下運行。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有可變壓縮比和排氣ロ遮板的ニ沖程內燃機及其運行方法本專利技術涉及ニ沖程內燃機，更具體地，涉及ー種改變這種內燃機的壓縮比以及這種內燃機的汽缸的排氣ロ面積的裝置。在具有氣ロ的ニ沖程發動機中，活塞裙用來關閉汽缸中的氣ロ，這些氣ロ中的一個或多個用于為新充注的空氣或油/氣混合物注入到汽缸中提供通道，并且ー個或多個其余氣ロ用來提供燃燒氣體的排氣輸出。進氣口和排氣ロ在汽缸中被設置成使得當活塞向下移動時首先露出排氣ロ，汽缸中的氣體和大氣壓之間的高壓差使得燃燒氣體從汽缸排出而進入到排氣通道，該排氣通道通向將氣體輸送到大氣中的排氣管。當活塞進一歩向下運動時則露出進氣ロ，使得新充注的增壓油/氣混合物被輸送到汽缸中以進行燃燒。氣體的增壓輸送還用來迫使燃燒氣體從汽缸排出，該過程被稱為掃氣過程。在傳統的回流掃氣(loop-scavenged)ニ沖程發動機中，進氣口和排氣ロ同時被露出的時間僅僅通過實際活塞本身的運動來控制，關閉孔的唯一方法由活塞來提供。當活塞 朝向汽缸的頂部移動時，它首先關閉進氣ロ然后關閉排氣ロ。EP-0526538中描述了ー種ニ沖程發動機，該ニ沖程發動機包括用于改變排氣ロ的有效面積的可動遮板(shutter)。該遮板以與活塞在汽缸內部的往復運動的時間相關的方式來周期性地改變有效面積。傳感器測量發動機的運行特性，控制單元處理由傳感器生成的信號并且相應地控制遮板的運動。遮板由傳動機構來操作，該傳動機構使遮板在第一位置和第二位置之間擺動，在所述第一位置，排氣ロ具有第一有效面積，在所述第二位置，排氣ロ具有較小的第二有效面積。傳動機構連接到與發動機的活塞相連的曲軸并且包括多個互連連桿(interconnected link)。當活塞從其下止點位置移向其上止點位置而經過遮板時，遮板位于其第二位置或者接近該第二位置。控制單元根據感測到的發動機的運行特性的變化，來改變遮板的第一位置。當活塞從其上止點位置移向其下止點位置而經過遮板吋，遮板位于第一位置或者接近該第一位置。控制單元根據感測到的運行特性的改變，來改變遮板的第一位置以提前或延遲排氣通道的開啟。控制單元通過改變遮板在其第一位置與第二位置之間擺動的幅度，來改變遮板的第一位置。控制單元減緩遮板移動以延遲排氣通道的開啟。對所有發動機運行狀況來說，遮板的第二位置都是不變的。機電裝置連接到互連連桿中的ー個，該機電裝置由控制單元控制以改變互連連桿的配置從而改變遮板的周期性運動。排氣ロ的“有效面積”是氣體可以通向排氣通道的面積。排氣ロ本身具有固定面積，其為在發動機汽缸的側面上機加工出的孔。遮板用來改變排氣ロ的有效面積。EP0526538中的發動機通過借助遮板的第一位置(即，排氣ロ具有最大有效面積的位置)的變化而引起發動機特性改變，使在每個循環內組合氣體能從汽缸流出的點發生變化。近年來為了實現更清潔的燃燒，發動機已經采用了均勻充量壓縮燃燒(HCCI)技術。HCCI技術包括將汽油引入由充注空氣和燃燒氣體組成的混合物中，然后允許該形成的大致均勻的混合物在壓カ下點燃(不需要火花)。燃燒過程需要在汽缸中保留熱量和/或燃燒氣體。在EP0526538中僅關注了由于使用遮板而保留燃燒氣體；而這是不理想的。GB2438206中描述了ー種ニ沖程內燃機，該內燃機包括至少ー個能在汽缸中往復運動的活塞；允許汽缸與排氣通道連通的排氣ロ，在活塞往復運動期間，該排氣ロ被活塞打開或關閉；可動的遮板裝置，其用于改變排氣ロ的有效面積，該遮板裝置以與活塞在汽缸內的往復運動的時間相關的方式周期性地改變所述有效面積；用于改變汽缸的壓縮比的壓縮比改變機構；用于測量發動機的一個或多個運行特性并且生成相應信號的傳感器裝置；以及控制単元，其處理由傳感器裝置生成的信號，相應地控制遮板裝置的運動，并且控制壓縮比改變機構以改變汽缸的壓縮比。GB2438206中的發動機能夠在發動機工作圖的很大范圍內(空載、低負載、中等負載、優選地中高負載并朝向更高的速度)進行HCCI燃燒，因此與四沖程汽油發動機相比，同時實現了減排((NOx和HC)，并且提高了燃料效率。 在四沖程汽油發動機(PFI或⑶I)中，HCCI的操作范圍限于低負載至中等負載的情況，并且轉速接近4000rpm，因為在空載時，沒有足夠的熱量進行啟動并且維持完全的HCCI燃燒，而在高負載情況下熱量釋放率(燃燒速度)太高而可能使發動機受損。在汽油應用中，被截留的排氣作為對HCCI的引發劑，這與其在柴油應用中相反，在柴油應用中，被截留的排氣作為對HCCI過程的抑制劑。因此，為了維持汽油HCCI所需的溫度，需要將排氣截留在內部，這需要可變的氣門正吋。四沖程汽油發動機的最低要求是具有用雙凸輪移相器(Phaser)切換的凸輪輪廓。然而，充分可變的氣門動作會更好。毫無疑問，HCCI燃燒能夠極大地減少NOx，然而針對這種減少，發動機的操作范圍很小，遠小于自動點火本身的操作范圍。HCCI還具有降低油耗的潛能。壓縮終點溫度控制燃燒過程，因此截留的排氣的熱量對它產生影響。在輕負載的情況下，可以使用明顯更高的排氣量，而沒有爆燃和過量燃燒率問題，這是因為由于需要更少的燃料而使氣體溫度更低。在較高負載的情況下，必須減小排氣量，因為熱量更高。可變壓縮比(CR)的使用給出了用于壓縮終點溫度的第二種控制選擇，從而允許排氣量更好的優化，以最小化NOx并拓寬自動點火操作范圍。然而，在四沖程發動機中，可變CR的設計和實施在技術上是困難的，并且不可避免地導致發動機成本提高。在ニ沖程汽油發動機中，由于ニ沖程循環本身的特性，即，其減小的循環時間和剩余排氣量，因此HCCI操作范圍更大。盡管ニ沖程汽油發動機在空載時已經表現出HCCI，然而，用于此的方法對于發動機的全部操作范圍來說是不可行的。更高的壓縮比能夠使其變為可能，而使用更低的壓縮比能夠拓寬以上HCCI的操作范圍。在首次商業應用中(其很可能是“混合”HCCI-SI發動機)，相比于四沖程發動機，由于其換氣過程，因此ニ沖程操作使得更容易在HCCI操作模式和SI (火花點火)操作模式之間切換。同樣值得一提的是，ニ沖程的泵送工作在輕負載時最低，并且隨著負載的增大而増加(盡管沒有四沖程發動機那樣差)，因此比四沖程發動機更好地適合于現實中操作的車輛。這種情況下，如果期望而不是需要，能夠采用分層充氣/燃燒。向汽油直接點火(GDI)的發展減緩了ニ沖程發動機的引入，因為這項技術是強制的以符合排放/油耗的法規。HCCI首次在ニ沖程發動機上被發現，并且已經被發現具有比四沖程發動機更寬的操作范圍。具有氣ロ的ニ沖程發動機的簡單燃燒室允許通過應用環形壓蓋(類似于倒置的活塞)而容易地改變CR。這種應用使得雙向催化轉化具有現實可能性，因為使用自動點火產生NOx應非常低。不像在四沖程中泵送工作隨著CR的増加而增加，在ニ沖程中可變的CR對于進氣泵送工作沒有不利影響。遮板改變排氣ロ孔徑的角度范圍，因此可以在發動機的整個速度范圍內用來保持適當的時間-面積要求。如果在勻速(或變速)下也使遮板發生變化同時改變負載條件，那么對排氣ロ孔徑的改變將會影響掃氣效率以有效地控制被截留的排氣殘余量。這會影響HCCI的啟動/控制。通過寬的CR變化范圍提供了進ー步改進HCCI操作的次級控制系統。這對壓縮終點充氣溫度提供了顯著的變化，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.11.04 GB 0919330.11.一種ニ沖程內燃機，該ニ沖程內燃機包括至少ー個能在汽缸內往復運動的活塞， 排氣ロ，該排氣ロ允許所述汽缸與排氣通道連通，并且在所述活塞的往復運動期間被所述活塞打開或關閉； 可動的遮板裝置，該遮板裝置用于改變所述排氣ロ的有效面積，并且以與所述活塞在所述汽缸內的往復運動的時間相關的方式周期性地改變所述有效面積； 壓縮比改變機構，該壓縮比改變機構用于改變所述汽缸的壓縮比； 傳感器裝置，該傳感器裝置用于測量所述內燃機的一個或多個運行特性并且用于生成與所述運行特性對應的信號； 控制單元，該控制單元處理由所述傳感器裝置生成的信號，相應地控制所述遮板裝置的運動，并且控制所述壓縮比改變機構以改變所述汽缸的壓縮比；其中， 所述內燃機具有空載運行模式，在該運行模式下，燃料借助均質壓燃(HCCI)在所述汽缸內被點燃，并且所述汽缸內的壓縮比發生改變以落入30:1至40:1的范圍內。2.根據權利要求I所述的ニ沖程內燃機，其中，所述內燃機具有啟動模式，在該啟動模式下，燃料在所述內燃機啟動時借助HCCI被點燃，并且所述汽缸內的壓縮比變為40:1或更聞。3.根據權利要求2所述的ニ沖程內燃機，其中，在所述啟動模式下，所述壓縮比隨著周圍空氣溫度的降低而增大，并且當周圍空氣溫度為-30° C或更低時，所述壓縮比増大到50:1或更高。4.根據權利要求I所述的ニ沖程內燃機，其中，所述內燃機具有部分負載運行模式，在該部分負載運行模式下，燃料借助HCCI被點燃，并且所述汽缸中的壓縮比發生變化以落入18:1至25:1的范圍內。5.根據權利要求I至4中任一項所述的ニ沖程內燃機，其中，所述內燃機針對不同的燃料具有不同的運行模式，在每ー種運行模式下，燃料都是借助HCCI被點燃的，并且所述汽缸中的壓縮比由所述控制單元改變以適合所使用的燃料。6.根據權利要求5所述的ニ沖程內燃機，其中，所述內燃機對于以下各種燃料具有不同的運行模式汽油；汽油和こ醇的混合物；以及柴油。7.根據以上任一項權利要求所述的ニ沖程內燃機，該內燃機以3到4巴的BMEP運行。8.根據以上任一項權利要求所述的ニ沖程內燃機，其中，在所述內燃機啟動時并且對于所有的內燃機速度和/或負載，燃料總是借助HCCI被點燃。9.根據以上任一項權利要求所述的ニ沖程內燃機，其中，在所述內燃機的低速和/或低負載的情況下，所述控制單元改變所述遮板裝置的操作狀態以減小在排放燃燒氣體期間所述排氣ロ的有效面積，從而截留所述汽缸內的燃燒氣體，來與隨后引入的充注空氣和燃料進行混合以生成適于均質壓燃的混合物。10.根據權利要求9所述的ニ沖程內燃機，其中，在所述內燃機的高速和/或高負載的情況下，所述控制單元改變所述遮板裝置的操作狀態以增大在排放燃燒氣體期間所述排氣ロ的有效面積。11.根據以上任一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：詹姆士·威廉·格里菲思·特納，D·布倫德爾，
申請(專利權)人：蓮花汽車有限公司，
類型：發明
國別省市：
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