CN104185728B - 量调节的四冲程往复活塞式内燃机和用于运行四冲程往复活塞式内燃机的方法 - Google Patents

量调节的四冲程往复活塞式内燃机和用于运行四冲程往复活塞式内燃机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种量调节的四冲程往复活塞式内燃机(1)，其包括一个第一气缸(2)和至少一个第二气缸(3)以及用于第二气缸(3)的新鲜空气道(4)和用于第二气缸(3)的排气道(5)，在所述第一气缸中可往复运动地设置有通过第一连杆与曲轴处于作用连接的第一活塞，在所述第二气缸中可往复运动地设置有通过第二连杆与曲轴处于作用连接的第二活塞，在所述新鲜空气道中沿新鲜空气的流动方向在第二气缸(3)的气体交换进气门的上游设置有膨胀/压缩机，其中，所述膨胀/压缩机是所述第一气缸(2)。按照本发明的量调节的内燃机提供了用于实现燃料节省以及因此用于实现CO2减少的巨大潜力。

Description

量调节的四冲程往复活塞式内燃机和用于运行四冲程往复活 塞式内燃机的方法
技术领域
本发明涉及一种量调节的四冲程往复活塞式内燃机以及一种用于运行四冲程往复活塞式内燃机的方法。
背景技术
对于技术领域例如指出欧洲专利文献EP 696 00 937 T2的转译，由该文献已知用于往复活塞式内燃机的气缸关闭的凸轮轴相位的调节。由该专利文献已知包括曲轴和多个在多个气缸中往复运动地支撑的活塞的多气缸四冲程往复活塞式内燃机。此外，该内燃机的每个气缸具有至少一个进气和排气门以及具有凸轮轴以用于操纵至少所述排气门。该内燃机的特征在于，它此外还具有其他如下的特征：
用以关于曲轴的旋转位置来调节凸轮轴的控制时间的相位控制机构；
多个进气节流阀，其中在每一所述进气门的附近和上游设置所述节流阀之一；
与所述进气节流阀和所述用于凸轮轴的相位控制机构相连接的控制装置，用于通过操纵相位控制机构和进气节流阀这样地切断(关闭)至少其中一些个气缸，使得对于每一要切断的气缸关闭进气节流阀和这样地调节凸轮轴控制装置，使得具有最大排气门升程的位置从上死点之前大约90°在排气行程中移动到如下所述的点上，在该点，最大的气门升程大约出现在排气行程的上死点中或者大约出现在膨胀行程的下死点中。
本发明还从未公布的官方文件号为DE 10 2011 006 388.9的德国专利申请出发，由该文献已知一种用于运行量调节的内燃机的方法以及为此设置的内燃机。所述内燃机具有至少两个气缸以及一个抽吸道和排气系。在抽吸道中沿新鲜空气的流动方向在内燃机的进气门上游设置有膨胀/压缩机，所述膨胀/压缩机的输出轴与内燃机的输出轴和/或与一个电机的传动轴可耦合。此外还设置有布置到排气系上的热交换器。该方法的特征在于，新鲜空气在其流入膨胀/压缩机之前在热交换器中由内燃机的排气进行加热。通过用于量调节的内燃机的该运行方法显著改善了内燃机的效率。
在上述专利申请中阐述了：通过利用膨胀过程，不仅避免了充量换气损失，而且结合按照本发明的排气热交换器取得了显著的效率优点以及借此实现了燃料消耗方面的优点。此外，这种技术还能够特别良好地与排气涡轮增压结合。因此在该专利申请中也述及对量调节的内燃机的效率负荷控制(ELS)。
类似于通过在抽吸道中机械或电驱动的压缩机，可以通过压缩新鲜空气来提高内燃机的功率，因而可以通过同时也可作为压缩机实施的膨胀机，来代替节流活门使新鲜空气“变稀”，即调节到较小的密度并借此减小内燃机的功率。由此实际上完全避免了通常出现的节流活门的节流损失。所述效率优点类似于可变的气门控制，该气门控制例如由Bayerische Motoren Werke AG(宝马股份公司)以“Valvetronic”为名称已经在十多年来成功地大批量使用。在膨胀机中所做的功可以在此通过机械式耦合装置(例如带传动装置)输送给内燃机或者说其曲轴或发电机。
如在上述专利申请中进一步阐述的那样，若通过在排气系上的热交换器将热能传输到新鲜空气，则能够在内燃机的部分负荷中实现进一步的效率提高。由此提高了新鲜空气的体积流量并且与此成比例提高了在膨胀/压缩机中所做的功。在膨胀/压缩机下游，新鲜空气通过冷却器、例如增压空气冷却器再次冷却到常规的新鲜空气温度，然后再将该新鲜空气输送给内燃机以用于燃烧。因此可以在量调节的内燃机的部分负荷范围中实现很高的效率，该效率甚至显著处于可变升程和/或可变正时的气门机构的效率之上。这一点就此而言对应于已知的现有技术。
在这种现有技术中不利的是，使用单独的膨胀/压缩机，该单独的膨胀/压缩机需要结构空间并且造成制造费用以及需要用于能量供给的昂贵的耦连器。
发明内容
本发明的任务是，提出此类型的量调节的四冲程往复活塞式内燃机，其放弃使用单独的膨胀/压缩机，以及提出一种用于四冲程往复活塞式内燃机的合适的运行方法。
为此，本发明提供一种量调节的四冲程往复活塞式内燃机，其包括一个第一气缸和至少一个第二气缸以及用于所述第二气缸的新鲜空气道和用于所述第二气缸的排气道，在所述第一气缸中可往复运动地设置有通过第一连杆与曲轴处于作用连接的第一活塞，在所述第二气缸中可往复运动地设置有通过第二连杆与曲轴处于作用连接的第二活塞，在所述新鲜空气道中沿新鲜空气的流动方向在所述第二气缸的气体交换进气门的上游设置有膨胀/压缩机，其中，所述膨胀/压缩机是所述第一气缸，
其特征在于，所述排气道上能设置热交换器，新鲜空气在其流过所述膨胀/压缩机之前在所述热交换器中能够由内燃机的排气进行加热，其中，
-所述第一气缸的气体交换进气端和气体交换排气端能够互换，并且
-新鲜空气道在抽吸温度调节器和气体交换排气端之间能够利用第二调节元件分开，并且
-新鲜空气道通过第一调节元件能够与第一和第二气缸的气体交换进气端连接，并且
-第一气缸的气体交换排气端通过第三调节元件能够与热交换器上游的排气道连接，并且
-第一气缸能以四冲程运行方式运行。
本发明还提供一种用于运行如上所述的往复活塞式内燃机的方法，其特征在于，在小的至中等的要求负荷和/或功率时采取如下方法步骤：
-点火运行第二气缸，
-在排气道中导出第二气缸的排气，
-利用第一气缸抽吸新鲜空气，
-使新鲜空气膨胀，
-将膨胀的新鲜空气输送给第二气缸。
一些定义
1.VLS：容积负荷控制(图1)：
按照本发明涉及内部的VLS，不包括单独的膨胀/压缩机。
第二气缸常规地以量调节的四冲程方法运行。通过换气阀的可变控制时间，可以将第一气缸作为膨胀机或作为压缩机运行。第一气缸作为压缩机以二冲程方法运行。对于第二气缸的负荷点所需要的新鲜空气量通过也称为VLS气缸的第一气缸来控制。在部分负荷运行中可以由此补偿充量换气损失，类似于可变升程和/或可变正时的气门机构那样。
2.ELS：效率负荷控制(图2a至2c)：
在这里涉及按照本发明的内部的VLS方法与排气余热利用的组合。
在内燃机的部分负荷中，新鲜空气在第一气缸或者说VLS气缸中在膨胀之前通过排气热交换器被加热。由此放大了所获得的膨胀功并且改善了总效率。
3.包括全发动机选项的ELS：包括全发动机选项的效率负荷控制(图3a至3c)：
在包括全发动机选项的ELS中，第一气缸或VLS气缸可以通过在换气阀控制装置中合适的且已知的可变性从二冲程VLS运行转换到四冲程燃烧模式中。通过对用于第一气缸或VLS气缸的新鲜空气引导和排气引导的转换，全发动机运行是可能的。全发动机运行表示：内燃机的所有气缸都被点火运行。
4.增压ELS负荷控制：包括全发动机选项和增压的效率负荷控制(图4a和4b)：
ELS负荷控制能够非常良好地与增压(机械式增压或排气涡轮增压)组合。由此可以附加地在第一气缸、即VLS气缸上游提高压力并且通过排气能量利用将效率改善的范围扩大至内燃机的较高负荷。通过对用于第一气缸或VLS气缸的新鲜空气引导和排气引导的转换，利用该增压ELS负荷控制，全发动机运行也是可能的。
因此，通过按照本发明的设计表现为内燃机内部的VLS和ELS方法。因此所述内部的VLS方法和ELS方法是气缸关闭的简单原理的扩展，正如其对于内燃机以较大的气缸数用来改善部分负荷消耗所已知的那样。下文将解释一些可能的实现方式，如其在图1至6中结合表1示出的那样。V结构型式的四冲程内燃机也特别良好地适合于所述VLS和ELS方法，在这种四冲程内燃机中可以实现按气缸排方式(bankweise)的气缸关闭。
对所说气缸关闭的解释：
对于量调节的负荷控制，能够在部分负荷中取得消耗方面的优点，其方式为：使气缸中的一部分为了最小化在这些气缸中的损耗功率而不起作用，并使剩余的气缸在较高的负荷状态中在较小充量换气损失的情况下运行。典型的是，这样地切断(关闭)欲要切断的气缸，使得被点火的气缸具有均匀的点火间隔，从而取得尽可能高的运转平稳性。对于六气缸内燃机的通常的点火顺序，借此而产生三个一组的气缸的切断(关闭)，即在图5a至d中所选择的示例中以2标记的气缸组。气缸的切断(关闭)典型地这样实现，即关掉用于该气缸的燃料喷射并且通过合适的装置(如由现有技术已知的那样)使气门升程不起作用以及将换气阀保持关闭。
按照本发明的VLS和ELS方法：
VLS和ELS方法的内部实现基于按照本发明的下述思想：利用在气缸关闭时不起作用的气缸来实现新鲜空气的膨胀过程亦或压缩过程(容积负荷控制)。图5a至5d例如示出了如下实现可能性，在该实现可能性中，不仅以三缸运行的ELS方法而且以所有气缸的全发动机运行均是可能的。更为确切的功能说明在对附图的说明中进行。
这样，图1示出了用于双气缸内燃机的VLS运行(容积负荷控制)的气体引导。为使未点火的气缸可以在VLS方法中得到使用，该气缸优选以二冲程方法运行，也就是说，在每个工作节拍/工作冲程中打开进入及排出气体换向阀。通过所述二冲程运行，工作容积相对于点火的气缸加倍。若使通流方向在VLS气缸中反转(图3a、5b)、即从排气端往进气端通流并且将增压空气冷却器(或者新鲜空气冷却器)分成两部分地实施，则获得一种特别有利的配置。为了实现在VLS和全发动机运行之间的可转换性，所述VLS气缸(图3c)或VLS气缸组(图5c)必须在VLS运行中通过调节元件与所述一个点火的气缸或所述多个点火的气缸的排气系分开并且将节流活门关闭。对于全发动机运行，在VLS气缸中的气门机构必须转换到正常运行、即四冲程运行，必须打开排气活门和节流活门并且关闭处于VLS空气路径中的活门(瓣阀)。
当VLS气缸中的气门机构可变地实施时，借此可以调定优化的膨胀比，则可达到最大的效率优点。于是增压的三气缸ELS运行(图5b)是可能的，其中VLS气缸可得到使用，用来实现还要更高的增压度或者用来实现响应改善。
概括地可以说：
通过在量调节的内燃机的抽吸行程(吸气路径)中的膨胀过程，结合连接于上游的排气热交换器(ELS方法)和连接于下游的新鲜空气冷却器，能够取得显著的效率改善以及借此取得燃料消耗方面的优点。按照本发明的方法能够以有利方式在内燃机内部实现。如果膨胀机也可以作为压缩机运行，则可得到一般性通用的负荷控制方法，该负荷控制方法在部分负荷燃料消耗特性卓越的同时能够实现内燃机的大的负荷范围。结合增压例如排气涡轮增压(涡轮-ELS方法)，燃料消耗方面的优点能够再次扩展至内燃机的较高的负荷并且在附加压缩机功能时改善内燃机的响应特性(Response)。
附图说明
下文借助五个实施例以14个图和一个表来进一步解释本发明。
图1示意性示出用于双气缸内燃机的按照本发明的内部的容积负荷控制(VLS运行)；
图2a示意性示出用于双气缸内燃机的效率负荷控制(ELS运行)的基本结构；
图2b示意性示出图2a的双气缸内燃机以ELS部分负荷运行的效率负荷控制；
图2c示意性示出图2a的双气缸内燃机以全负荷运行的负荷控制；
图3a示意性示出双气缸内燃机以ELS部分负荷运行的包括全发动机选项的效率负荷控制的基本结构；
图3b示意性示出图3a的双气缸内燃机以全负荷运行的负荷控制；
图3c示意性示出图3a的双气缸内燃机以全发动机运行的负荷控制；
图4a示意性示出双气缸内燃机的包括增压的效率负荷控制的基本结构；
图4b示意性示出图4a的双气缸内燃机的包括增压和全发动机选项的效率负荷控制的基本结构；
图5a示意性示出六气缸内燃机的包括增压和全发动机选项的效率负荷控制的基本结构；
图5b示意性示出图5a的六气缸内燃机以部分负荷运行的包括增压的效率负荷控制；
图5c示意性示出图5a的六气缸内燃机以全发动机运行的负荷控制；
图5d示意性示出图5a的六气缸内燃机以全负荷运行的负荷控制；
图6示意性示出双气缸内燃机的包括增压和全发动机选项的效率负荷控制的基本结构(对应于图4b)；
表1示出了图6的双气缸内燃机的可能运行模式。
具体实施方式
下面在图1至6和表1中对于相同结构元件适用相同的附图标记。
在图1中示出用于双气缸内燃机的按照本发明的内部的容积负荷控制(VLS运行)。
在图2a、3a、4a和5a和6中分别示出以效率负荷控制(ELS运行)的往复活塞式内燃机的基本结构。
为了较好的明了性，仅图2a、3a、4a和5a完全标注了附图标记。在其余附图中仅仅单独标注了与这些标记编号的不同之处。起作用的管路引导以实线示出，而不起作用的管路引导以虚线示出。气体(排气)的流动方向通过小的箭头表示。
图1示意性示出用于VLS运行(容积负荷控制)的包括第一和第二气缸2、3的按照本发明的量调节的四冲程往复活塞式内燃机1。也称为VLS气缸的第一气缸2具有气体交换进气端2'和气体交换排气端2”，在其中分别设置了至少一个换气阀。这一点象征地通过进气端的和排气端的三角形示出。通过第一气缸2的可变的空气稀薄化或空气压实化(膨胀或压缩)象征地由箭头示出。气体换向阀优选具有可变升程和/或可变正时的气门机构并且可以从四冲程运行转换到二冲程运行，反之亦然。
在第一气缸2中可往复运动地设置通过未示出的第一连杆与同样未示出的曲轴处于作用连接的未示出的第一活塞。在第二气缸3中可往复运动地设置通过未示出的第二连杆与曲轴处于作用连接的未示出的第二活塞。
在内燃机1运行时，新鲜空气通过抽吸消声器12输送至第一气缸2，从那里继续通过两个增压空气冷却器10输送到第二气缸3中。在第二气缸3中新鲜空气随燃料烧掉，排气(废气)接着被排出到排气道5中、在排气净化装置13中净化除去有害物质并且通过消声器18被排放到环境中。
按照本发明，第一气缸2作为膨胀/压缩机工作，即新鲜空气在第一气缸2中可膨胀或可压缩。如果气缸2作为压缩机运行，则气体换向阀优选以二冲程运行方式运行。
通过该膨胀或压缩，新鲜空气被调节到一定密度，第二气缸3需要该密度以用于实现内燃机1的正好要求的负荷或功率。如已经提到的那样，在图1中示出了双气缸内燃机的按照本发明的内部的容积负荷控制(VLS运行)的基本构造。
利用在图1中示出的往复活塞式内燃机1，现在这样一种用于运行往复活塞式内燃机的方法便是可能的，此方法的特征在于，在小的至中等的要求负荷和/或功率时采取如下方法步骤：
-点火运行第二气缸3，
-在排气道5中导出第二气缸3的排气，
-利用第一气缸2抽吸新鲜空气，
-使新鲜空气膨胀，
-将膨胀的新鲜空气输送给第二气缸3。
对于图1所述的实施方式也适用于所有其他的图2至6，在这些图中示出了本发明的有利的发展设计。
图2a示意性示出双气缸内燃机1的效率负荷控制(ELS运行)的基本结构。相对于图1中的双气缸内燃机，图2a中的双气缸内燃机1在排气道5中具有附加的热交换器6并且在新鲜空气道4中具有新鲜空气温度调节器16。至第一气缸2的新鲜空气引导现在可以在两个路径上进行：
1.从抽吸消声器12出来，通过热交换器6并且进一步至新鲜空气温度调节器16，和/或
2.在抽吸消声器12下游和在热交换器6上游直接进入到新鲜空气温度调节器16中。
在新鲜空气温度调节器16中设置有至少一个闭锁机构、例如活门(瓣阀)，所述活门可以交替地封闭或打开两个空气输入端，从而在新鲜空气温度调节器16中可以调定用于新鲜空气的任意温度，该温度可处于环境空气温度和由热交换器6最大程度加热的新鲜空气温度之间。
图2b示意性示出图2a的双气缸内燃机用于ELS部分负荷运行的效率负荷控制。如从图2b可得知的那样，在内燃机1的部分负荷中，使得在抽吸消声器12下游并且在热交换器6上游的直接的新鲜空气路径不起作用，其通过虚线示出。这意味着在ELS部分负荷运行中主要或仅使用由热交换器6预热的新鲜空气。通过在第一气缸2中的膨胀所获得的能量在这里直接由第一活塞和第一连杆传递到曲轴上并且叠加于由第二气缸3产生的动能。
图2c示意性示出图2a的双气缸内燃机用于ELS全负荷运行的效率负荷控制。与图2b不同，现在使通过热交换器6的新鲜空气路径不起作用，其再次以虚线示出。这意味着，在ELS全负荷运行中，第二气缸被填充以由第一气缸2压缩的并且由增压空气冷却器10冷却的新鲜空气。
利用在图2a至2c中示出的往复活塞式内燃机1现在便可以实施附加的方法步骤：
-在新鲜空气输送给第一气缸2之前在热交换器6中加热新鲜空气。
图3a示意性示出图2a的双气缸内燃机1以ELS部分负荷运行的包括全发动机选项的效率负荷控制的基本结构。图3a中的内燃机1针对全发动机选项与图2a的内燃机1的区分在于：
-第一气缸的气体交换进气端2'和气体交换排气端2”可以互换，并且
-新鲜空气道4在抽吸温度调节器16和气体交换排气端2”之间利用第二调节元件14可分开，并且
-新鲜空气道4通过第一调节元件11与第一和第二气缸2、3的气体交换进气端可连接，并且
-第一气缸的气体交换排气端2”通过第三调节元件15与热交换器6的排气道5可连接，并且
-第一气缸2能以四冲程运行方式运行。
如在图3a中可看出的那样，在ELS部分负荷运行中新鲜空气在新鲜空气道4中在抽吸消声器12下游和热交换器6上游通过第一调节元件11、例如节流活门至第二气缸上游的新鲜空气道4的直接的路径被解除作用，其以虚线示出。第二调节元件14是打开的并且第三调节元件15是关闭的。因此该运行模式、即ELS部分负荷运行再次对应于图2b中的示图。
图3b示意性示出图3a的双气缸内燃机以ELS全负荷运行的包括全发动机选项的效率负荷控制。如在图3b中可看出的那样，在此情况中如同在图2c中那样使得通过热交换器6的新鲜空气路径不起作用。此外第一调节元件11和第三调节元件15是关闭的。借此再次形成图2c的新鲜空气路径。
图3c示意性示出图3a的双气缸内燃机以全发动机运行的包括全发动机选项的效率负荷控制。与图3a和图3b不同，现在打开了通过第一调节元件11的新鲜空气路径。第二调节元件14是关闭的，并且第三调节元件15是打开的。由此造成：新鲜空气在抽吸消声器12下游通过第一调节元件11到达两个气缸2、3，其中，第一气缸的气体交换进气端和气体交换排气端互换。因此第一气缸2的抽吸道部分突变为用于第一气缸2的新的排气道，该新的排气道现在引导排气地与第二气缸3的排气道5连接。在图3c中示出的全发动机运行中，现在两个气缸2、3是以四冲程方法点火运行。
利用该在图3c中示出的全发动机运行方式，现在在内燃机1的高的负荷和/或功率时可实施如下方法：
-打开第一调节元件11并且关闭第二调节元件14并且打开第三调节元件15并且以四冲程运行点火运行第一和第二气缸2、3，
-在排气道5中导出第一和第二气缸2、3的排气。
图4a示意性示出双气缸内燃机的包括增压的效率负荷控制的基本结构。图4a基本上对应于图2a的内燃机1，然而在新鲜空气道4中沿新鲜空气的流动方向在热交换器6上游设置有一流体机械8的压缩机7。优选该流体机械8是排气涡轮增压器，并且在排气道5中沿排气的流动方向在热交换器6上游设置该排气涡轮增压器的涡轮9。为了实现涡轮9的与负荷点相关的绕行，设置了包括未标注附图标记的闭塞元件的废气(废物)门17。
图4b示意性示出图4a的双气缸内燃机的包括增压和全发动机选项的效率负荷控制。图4b与的图4a的区别在于，第一气缸2的进气端2'和排气端2”再次互换并且因此全发动机运行是可能的，即，两个气缸均以四冲程运行方式点火运行。基本结构和运行方式对应于图3a至3c中的情形。
利用在图4a和4b中示出的基本结构现在能够在内燃机1的部分负荷运行附加地实施如下方法步骤：
-新鲜空气在热交换器6中加热之前以压缩机7进行压缩。
图5a示意性示出六气缸内燃机的包括增压和全负荷选项的效率负荷控制。对于图4a和4b的实施方式再次适用，区别在于，三个气缸组合成第一气缸组2、三个气缸组合成第二气缸组3。
图5b示意性示出图5a的六气缸内燃机以部分负荷运行的包括增压和全负荷选项的效率负荷控制。
图5c示意性示出图5a的六气缸内燃机以全发动机运行的包括增压和全负荷选项的负荷控制。
图5d示意性示出图5a的六气缸内燃机1用于全负荷运行的包括增压和全负荷选项的负荷控制。
图6再次示意性示出双气缸内燃机1用于全负荷运行的包括增压和全负荷选项的效率负荷控制。图6对应于图4b中的示图。对于图4b的实施方式也适用。
表1示出了按照图6中的基本结构的涡轮-ELS负荷控制方法的不同运行模式的罗列。在第一栏中记录了对内燃机1所要求的负荷，此负荷从低的部分负荷直至达到全发动机运行。在接着的各栏中记录了热交换器6、新鲜空气温度调节器16、第二调节元件14、第一气缸2、第三调节元件15，废气门17和第一调节元件11的相应运行状态。
涡轮-ELS负荷控制方法的运行模式：
表1
通过在表1中示出的切换及运行状态，按照本发明的内燃机1可以在很宽的运行范围上节省燃料地运行。
利用图6中的实施例，现在能够展现这样一种用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于，在小的至较高的要求负荷和/或功率时采取如下方法步骤：
-点火运行第二气缸3，
-在排气道5中导出第二气缸3的排气，
-在热交换器6中加热新鲜空气，
-将加热的新鲜空气输送给第一气缸2，
-膨胀和冷却新鲜空气，
-将膨胀的新鲜空气输送给第二气缸3。
通过如下方法步骤实现了效率提高：
-以二冲程运行方式运行第一气缸2。
通过如下方法步骤实现了扩大的运行范围：
-对新鲜空气在热交换器6中加热之前用压缩机7进行压缩。
利用如下方法步骤可以消除涡轮迟滞(Turboloch)：
-将新鲜空气在热交换器6中加热之后利用第一气缸2压缩。
此外在中等的至高的要求负荷和/或功率时可以如下方法步骤运行所述往复活塞式内燃机：
-点火运行第二气缸3，
-在排气道5中导出第二气缸3的排气，
-在热交换器6中加热新鲜空气，
-将加热的新鲜空气输送给第一气缸2，
-膨胀和冷却新鲜空气，
-将膨胀的新鲜空气输送给第二气缸3，
-在要求负荷和/或功率还要更大时打开第一调节元件11并且关闭第二调节元件14并且打开第三调节元件15并且以点火的四冲程运行方式运行第一气缸2。
进一步再次扩大的运行范围通过如下方法步骤实现：
-对新鲜空气在热交换器6中加热之前用压缩机7进行压缩。
通过在量调节的内燃机1的抽吸行程(吸气路径)中的膨胀过程，结合连接于上游的排气热交换器6和连接于下游的新鲜空气冷却器10，能够按照本发明取得显著的效率改善以及借此取得燃料消耗方面的优点。该方法不仅能够利用外部的膨胀/压缩机来实现，也能够按照本发明在内燃机内部通过至少一个按照本发明运行的气缸(VLS气缸)实现。如果所述膨胀机也可以附加地作为压缩机运行，则可得到一般性通用的负荷控制方法，该负荷控制方法在部分负荷燃料消耗特性卓越的同时能够实现内燃机1的大的负荷范围。例如结合排气涡轮增压，能够将燃料消耗方面的优点扩展到更高的负荷并且在附加压缩机功能时显著改善内燃机1的响应特性(Response)。
附图标记列表
1 内燃机
2 第一气缸
2' 第一气缸的气体交换进气端
2” 第一气缸的气体交换排气端
3 第二气缸
4 新鲜空气道
5 排气道
6 热交换器
7 压缩机
8 流体机械
9 涡轮
10 增压空气冷却器
11 第一调节元件
12 抽吸消声器
13 排气净化装置
14 第二调节元件
15 第三调节元件
16 新鲜空气温度调节器
17 废气门
18 消声器
缩语：
AGD 抽吸消声器(12)
ATL 排气涡轮增压器(8)
ATR 抽吸温度调节器(16)
ALKL 抽吸空气活门(14)
VLS 容积负荷控制
DK 节流活门(11)
ALK 抽吸空气冷却器(10)
AGKL 排气活门(15)
WG 废气门(17)
KAT 催化器(13)
AAWT 热交换器(6)
SD 消声器(18)

Claims (14)

1.量调节的四冲程往复活塞式内燃机(1)，其包括一个第一气缸(2)和至少一个第二气缸(3)以及用于所述第二气缸(3)的新鲜空气道(4)和用于所述第二气缸(3)的排气道(5)，在所述第一气缸中可往复运动地设置有通过第一连杆与曲轴处于作用连接的第一活塞，在所述第二气缸中可往复运动地设置有通过第二连杆与曲轴处于作用连接的第二活塞，在所述新鲜空气道中沿新鲜空气的流动方向在所述第二气缸(3)的气体交换进气门的上游设置有膨胀/压缩机，其中，所述膨胀/压缩机是所述第一气缸(2)，
其特征在于，所述排气道(5)上能设置热交换器(6)，新鲜空气在其流过所述膨胀/压缩机之前在所述热交换器(6)中能够由内燃机(1)的排气进行加热，其中，
-所述第一气缸(2)的气体交换进气端(2')和气体交换排气端(2”)能够互换，并且
-新鲜空气道(4)在抽吸温度调节器和气体交换排气端(2”)之间能够利用第二调节元件(14)分开，并且
-新鲜空气道(4)通过第一调节元件(11)能够与第一和第二气缸(2、3)的气体交换进气端连接，并且
-第一气缸的气体交换排气端(2”)通过第三调节元件(15)能够与热交换器(6)上游的排气道(5)连接，并且
-第一气缸(2)能以四冲程运行方式运行。
2.按照权利要求1所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，在所述新鲜空气道(4)中在所述热交换器(6)下游和在所述膨胀/压缩机上游设置有新鲜空气调温器(16)作为所述抽吸温度调节器。
3.按照权利要求1所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，为气缸设置有气门机构，其中，用于第一和第二气缸(2、3)的气门机构能够分开并且所述第一气缸(2)能以二冲程运行方式运行。
4.按照权利要求1所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，所述第一气缸(2)能作为压缩机运行。
5.按照权利要求1至4之一所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，沿新鲜空气的流动方向在第一和第二气缸(2、3)上游在新鲜空气道(4)中分别设置有增压空气冷却器(10)。
6.按照权利要求1至4之一所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，在新鲜空气道(4)中沿新鲜空气的流动方向在热交换器(6)上游设置有流体机械(8)的压缩机(7)。
7.按照权利要求6所述的往复活塞式内燃机，其特征在于，所述流体机械(8)是排气涡轮增压器并且在排气道(5)中沿排气的流动方向在热交换器(6)上游设置所述排气涡轮增压器的涡轮(9)。
8.用于运行按照权利要求1至7之一所述的往复活塞式内燃机的方法，其特征在于，在小的至中等的要求负荷和/或功率时采取如下方法步骤：
-点火运行第二气缸(3)，
-在排气道(5)中导出第二气缸(3)的排气，
-利用第一气缸(2)抽吸新鲜空气，
-使新鲜空气膨胀，
-将膨胀的新鲜空气输送给第二气缸(3)。
9.按照权利要求8所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-在新鲜空气输送给第一气缸(2)之前在热交换器(6)中加热新鲜空气。
10.按照权利要求9所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-以二冲程运行方式运行第一气缸(2)。
11.按照权利要求8至10之一所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-对新鲜空气在热交换器(6)中加热之前利用压缩机(7)进行压缩。
12.按照权利要求8所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于，在中等的至高的要求负荷和/或功率时采取如下方法步骤：
-打开第一调节元件(11)并且关闭第二调节元件(14)并且打开第三调节元件(15)并且以四冲程运行方式点火运行第一和第二气缸(2、3)，
-在排气道(5)中导出第一和第二气缸(2、3)的排气。
13.按照权利要求12所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-对新鲜空气在输送至第一和第二气缸(2、3)之前利用压缩机(7)进行压缩。
14.按照权利要求13所述的用于运行往复活塞式内燃机的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-对压缩的新鲜空气在输送至第一和第二气缸(2、3)之前利用增压空气冷却器(10)进行冷却。
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