CN101258311B - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

内燃机由压缩机这样增压，即例如仅预压缩一部分进气用于内燃机的工作冲程并且通过单独的增压管道(14)借助于由凸轮轴(2)控制的短冲程的阀(15)这样在内燃机的进气结束之后输送，即四冲程方法的吸取冲程/增压冲程全部或部分地保留。

Description

内燃机
相关申请的交叉参考
本申请要求于2005年9月5日提交德国专利申请第102005041992.5号的优先权，因此，将其公开的内容特别地结合到本申请的主题中。
技术领域
本发明涉及一种四冲程内燃机，其通过小型压缩机来增压。在上下文中，小型压缩机表示，其气缸工作容积在几何尺寸上要小于内燃机的单缸的气缸工作容积。
背景技术
在汽车发动机中，在高功率范围内增压器是现有技术，基于输送特性和生产成本的原因，在双轮领域中高转速方案是优选的。
由JP 56110517A公开了一种在多缸的内燃机上的压缩机，其中压缩机气缸工作容积的大小对应于内燃机的单个气缸工作容积。压缩机和四缸内燃机之间的转速比由于共同的曲柄轴这样确定，即在内燃机的一个工作冲程中压缩机执行半个工作冲程。压缩空气通过增压管道来提供给内燃机，其中这些增压管道相对于内燃机的汽缸是共用的、并且是多向通入的。由于在前置增压中的压力变化将导致，即内燃机的首先增压的气缸包含比后续的气缸更大的增压量，这会导致增压管道中不合理的压力波动。这将不能保证增压空气的符合冲程的、流量均衡的输送。
由WO 02/20958A1已知一种具有由薄膜阀预控制的进气管道的内燃机，由弹簧加载阀控制的增压管道接通到该进气管道中。内燃机的气缸头具有进气阀。
WO 02/084089A1示出了由压缩机增压的内燃机。压缩机和内燃机通过增压管道直接连接。因此，在增压时压缩机的气缸工作容积在尺寸上大于内燃机的气缸工作容积。这种结构类型导致了比小型压缩机更大波动的压缩机物料(Kompressormassen)。
DE 2746022A1示出了具有增压器的多缸四冲程内燃机，其中曲柄控制的小型压缩机通过分别设置的增压管道来输送空气。增压管道没有被分开控制。
由US 5,785,015A已知一种具有曲柄控制的压缩机的内燃机。该压缩机为了形成混合气安装在两冲程的内燃机中并且不具备主要的增压功能。
CH 539198A示出了一种通过滑块控制装置的被增压的内燃机。这种装置不具备主要的增压功能。
US 4,106,445A示出了一种具有额外的活塞控制的进气口的内燃机。控制活塞不具备主要的增压功能。
GB 1549969A公开了一种具有在气缸头中非常小的活塞的内燃机。该活塞不具备主要的增压功能。
在US 6,295,965B1中示出了一种具有进气管道和排气管道的内燃机。内燃机的其他管道被缝式配气。
US 1,555,454公开了一种具有额外的活塞及阀装置的内燃机。该系统不具备主要的增压功能。
发明内容
基于现有技术本发明的目的在于，提出一种由小型压缩机增压、具有高转速能力的四冲程内燃机，具有至少一个具有气缸头的气缸及至少一个凸轮轴、压力循环润滑装置，其中，小型压缩机输送空气并且与至少一个由凸轮轴控制的增压阀符合冲程地共同工作，其中该小型压缩机具有带有对应气缸头的至少一个气缸，其特征在于，至少一个与所述内燃机的其他进气管道分隔的增压管道被至少一个设置在所述内燃机的所述气缸头中的、短冲程的增压阀在进气结束后这样地符合冲程地控制，即四冲程方法的吸取冲程或通常的增压冲程至少部分地保留，其中，或者所述小型压缩机被凸轮控制并且为了所述内燃机的至少一个气缸的符合冲程的增压以凸轮轴的转速工作，或者所述小型压缩机被曲柄控制并且为了所述内燃机的至少一个气缸的符合冲程的增压以所述凸轮轴的转速或以相对于所述凸轮轴的转速而符合冲程地提高的转速来工作。
由内燃机的凸轮轴控制、弹簧加载的活塞系统构成了小型压缩机的波动部件。小型压缩机的气缸工作容积包括例如内燃机的气缸工作容积的五分之一。内燃机由压缩机这样增压，即例如仅预压缩一部分进气用于内燃机的工作冲程并且通过单独的增压管道借助于由凸轮轴控制的短冲程的阀在内燃机的进气结束之后输送。在此保留了内燃机的传统的进气路径。具有其分开控制的增压管道的压缩机具有在高效率的情况下的良好的传输特性。本增压系统通过在增压过程中形成的涡流有助于改善混合物形成。因此实现对于燃烧和未处理的排放物的有利的作用。
活塞系统具有提升阀(Hubventil)的布置作为模范例(Vorbild)。轻金属活塞取代了阀盘。提升阀的阀杆通过椭圆的旋转保险装置来补充，阀弹簧、其配件以及可能的杯形挺柱都将保留。
优选地，小型压缩机的进气口被缝式配气。内燃机的进气口通过两个或三个进气阀来控制，其中每个短冲程的阀控制增压管道。
根据小型压缩机的工作气缸容积和波动的混合物料可以设置曲柄控制的活塞。在此，小型压缩机的驱动优选结合凸轮轴来实现并以与凸轮轴一致的转速来实现。
为了在该实施例中吸取过程不由增压管道的重叠的气流所干扰，在小型压缩机的气缸头中设置有弹簧加载的阀。该阀开始了符合冲程的增压过程。随之，凸轮控制、短冲程的增压阀在内燃机的气缸头中打开。在这种类型的结构中通过小型压缩机上进行发动机的曲柄箱排气。
在多缸发动机中将符合冲程地提高小型压缩机的转速。
所提出的发动机可以具有以下具有竞争力的特征值：
●升功率
●转矩
●效率
●未处理排放物
●每千瓦的成本
因此，小型压缩机可以表现出用于高功率发动机的有推广宣传作用的独特的特点。
附图说明
接下来，将根据附图示出的实施例来描述本发明。
图1示出了集成在内燃机的气缸头中的小型压缩机的纵截而图，
图2示出了内燃机的气缸头的一部分的纵截面图，该部分具有分开的进气管道和短冲程的进气阀，
图3示出了没有完整的增压管道的图1和图2的示例性相互的共同布置。
具体实施方式
现在参照附图来示例性地详细说明本发明。然而，实施例仅仅是例子，该例子不应当将发明构思限定为特定的布置。
在详细描述本发明之前，要指出的是，本发明并不限定为内燃机的每个组件以及每个方法步骤，因为这些组件和方法可以进行变化。在这里使用的术语只是特定地用于说明特殊的实施例并且不仅限于此。此外，当在说明书和权利要求中使用单数或者不定冠词时，只要上下文不是明确地指代其他元件，它们也涉及到这些元件的复数。
图1示出了压缩机壳体1和用于控制压缩机活塞3的内燃机的凸轮轴2。该压缩机活塞以已知的方式具有压缩机环(未示出)和刮油环(未示出)。活塞3借助于凸轮4、杯形挺柱5、活塞轴6、其椭圆的旋转保险装置7和弹簧8操纵。压缩机活塞3和旋转保险装置7(或者说防旋转装置)通过受保护的螺纹连接装置9连接。为了在过转速时保护活塞系统，挡座10设置在压缩机的气缸头11中。
压缩机在压缩机气缸13的进气孔12上进行进气。排气在增压管道14上进行。
四冲程内燃机具有至少一个具有气缸头16的气缸以及至少一个凸轮轴2，并且以已知的方式通过压力循环润滑装置和可能的增压器来工作。在图1中示出的小型压缩机将空气输送到内燃机中并且符合冲程地(taktgerecht)与凸轮控制的增压阀15一同工作。至少一个与其他进气管道隔开的增压管道14被设置在内燃机的气缸头16中的短冲程的增压阀15在进气结束(Einlassschluss)之后这样控制，即四冲程步骤的吸气冲程/增压冲程完全或部分地保留。
所示出的实施例的工作如下进行：
根据图2的内燃机和压缩机通过其进气管道以通过节流阀(未示出)来进行控制的方式来吸气。节流阀可以电子互联。在此，吸气区域到增压区域中的转换通过压缩机的电子控制的节流阀(未示出)来实现。
优选地，小型压缩机的进气被缝式配气。内燃机的进气通过两个或三个进气阀来控制，其中每一个短冲程的阀分别控制增压管道14。
在内燃机的进气管道中例如设置有低压喷射装置。
压缩机通过进气孔12吸取相比内燃机较少的增压空气。这些空气在压缩机气缸13中压缩并且通过增压管道14和短冲程、独立的进气阀15输送给内燃机。所开始的工作冲程以已知的方式继续。
前述的实施例涉及到一种具有小波动的物料的发动机。其凸轮控制的小型压缩机可以直接地、也就是在小型压缩机的气缸头11中没有额外的阀-与内燃机符合冲程地一同工作并且可以特别适用于小型发动机。
在较大的气缸工作容积中，根据小型压缩机的气缸工作容积和波动的混合物料设置有曲柄控制的压缩机。然后，例如一个单缸型内燃机为了预先控制增压空气优选具有压缩机的气缸头11中的弹簧加载的阀。不需要该阀的凸轮控制。然而，本领域技术人员也可以熟知用于控制该阀的其他可行性方案。在此，小型压缩机的驱动优选结合凸轮轴来实现并优选以和凸轮轴一致的转速来实现，其中也可能和/或也可以需要的是其他的多种转速。
为了在该实施例中吸取过程不由增压管道的重叠的气流所干扰，在小型压缩机的气缸头中设置有弹簧加载的阀。该阀开始了符合冲程的增压过程。之后，凸轮控制、短冲程的增压阀15在内燃机的气缸头16中打开。在这种结构类型中发动机的曲柄箱排气通过小型压缩机进行。
多缸的内燃机可以通过单缸或多缸的压缩机来增压。在这种情况下要求符合冲程的转速配合/转速提高。然后，增压空气的预控制通过压缩机的气缸头11中的阀实现。这些阀通过内燃机的凸轮轴或通过设置在压缩机的旋转发动机部分上的凸轮而被符合冲程地操作，这些阀也可以弹簧加载。本领域技术人员也熟知其他的可行性方案，例如可以根据需要根据本发明来控制该阀。
在所述的结构中，本增压系统通过在增压过程中形成的涡流有助于改善混合物形成。因此可以实现对于燃烧和未处理排放物的有利的作用。
内燃机的曲轴箱可以不仅通过内燃机的进气管道排气也可以通过压缩机的进气管道来排气。
根据简化方案，曲柄控制的压缩机和内燃机具有共同的皮带传动或链条传动。它们也具有共同的曲轴。其他的压缩机结构/增压器结构也可以取代往复活塞压缩机设置。
根据增压气量，每个实施例可以是带有或不带有增压空气冷却器。在此，结构条件限定的柴油发动机具有明显比汽油发动机更大的压缩机容量。联系上下文要阐明的是，压缩机可以具有变化的几何尺寸。
出于均衡物料的目的，小型压缩机此外可以通过并联于曲轴、齿轮驱动的轴来驱动。
在说明书的开头，该方法称为四冲程方法。在准确的考虑后，由于本实施例将会产生不同的描述(Bild)。
该发动机具有吸取冲程、增压冲程、压缩冲程、工作冲程和排放冲程。因此严格地讲，增压冲程是补充充气冲程。与此相反，在传统的增压中，吸取冲程被增压冲程所替代。
除了之前描述的方法以外，另外还可以使用传统的增压方法。
当然，该描述可以适用于不同的变体、变化和修改，其落入到附属的权利要求的等同范围内。
参考标识
1.压缩机壳体
2.凸轮轴
3.压缩机活塞
4.凸轮
5.杯形挺柱
6.活塞轴
7.椭圆形旋转保险装置
8.弹簧
9.螺纹连接装置
10.挡座
11.气缸头
12.进气孔
13.压缩机气缸
14.增压管道(没有预控制)
15.短冲程的阀
16.内燃机的气缸头

Claims (21)

1.一种四冲程内燃机，具有至少一个具有气缸头(16)的气缸及至少一个凸轮轴(2)、压力循环润滑装置，其中，小型压缩机输送空气并且与至少一个由凸轮轴控制的增压阀符合冲程地共同工作，其中该小型压缩机具有带有对应气缸头(11)的至少一个气缸，其特征在于，至少一个与所述内燃机的其他进气管道分隔的增压管道(14)被至少一个设置在所述内燃机的所述气缸头(16)中的、短冲程的增压阀(15)在进气结束后这样地符合冲程地控制，即四冲程方法的吸取冲程或通常的增压冲程至少部分地保留，其中，或者所述小型压缩机被凸轮控制并且为了所述内燃机的至少一个气缸的符合冲程的增压以凸轮轴的转速工作，或者所述小型压缩机被曲柄控制并且为了所述内燃机的至少一个气缸的符合冲程的增压以所述凸轮轴(2)的转速或以相对于所述凸轮轴的转速而符合冲程地提高的转速来工作。
2.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述四冲程内燃机包括增压器。
3.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，四冲程方法的吸取冲程或通常的增压冲程全部地保留。
4.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述凸轮控制的、具有带有对应气缸头(11)的至少一个气缸的小型压缩机输送空气，其中所述小型压缩机通过由所述凸轮轴(2)控制的所述增压阀(15)将空气输送给所述内燃机。
5.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述增压管道(14)设置在凸轮控制的小型压缩机和内燃机之间，并且不具有设置在所述小型压缩机的所述气缸头(11)中的弹簧加载的阀。
6.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机为了预控制增压具有阀并且通过由所述凸轮轴(2)控制的所述增压阀(15)将空气输送给所述内燃机，其中所述增压管道(14)设置在所述小型压缩机和所述内燃机之间。
7.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述四冲程内燃机具有多个气缸，其中所述曲柄控制的、具有带有对应气缸头(11)的至少一个气缸的小型压缩机输送空气，其中为了预控制增压在所述小型压缩机中设置有符合冲程地控制的阀以将空气输送到所述内燃机，其中所述增压管道(14)由所述增压阀(15)控制。
8.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，由所述小型压缩机产生并且通过单独的、阀控制的增压管道(14)引导的增压气流引起了由增压空气量产生的涡流形成，改善了混合物形成并对燃烧和未处理排放物具有有利的影响。
9.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，在所述小型压缩机的活塞轴(6)上设置有椭圆的旋转保险装置(7)。
10.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机的所述气缸头(11)具有挡座(10)。
11.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，曲柄箱排气通过所述小型压缩机进行。
12.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机和所述内燃机的所述凸轮轴(2)都具有共同的皮带传动和链条传动。
13.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，电子互联的节流阀设置在所述内燃机和所述小型压缩机中。
14.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机是往复式活塞压缩机。
15.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机是任何压缩机结构类型的压缩机。
16.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机是任何增压器结构类型的压缩机。
17.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，所述小型压缩机优选具有变化的几何尺寸。
18.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，设置有用于控制内燃机的进气口的两个或者三个进气阀，分别设置有用于控制增压管道(14)的短冲程的阀。
19.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，它具有增压空气冷却器。
20.根据权利要求1所述的四冲程内燃机，其特征在于，柴油发动机由结构条件限定可以具有明显比汽油发动机更大的压缩机容量。
21.根据前述权利要求中任一项所述的四冲程内燃机，其特征在于，它具有并联于曲柄轴的轴，用于驱动小型压缩机，以用于均衡物料。
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