CN104727931B - 增压发动机 - Google Patents

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Abstract

一种增压发动机，所述增压发动机将压缩空气作为进气空气供应至燃烧室，所述增压发动机可以包括：至少两个汽缸；停用汽缸，所述停用汽缸为所述汽缸的至少一者并且选择性地停用；压缩空气箱，所述压缩空气箱适用于储存从所述停用汽缸的燃烧室供应的压缩空气；压缩空气储存通道，所述压缩空气储存通道被形成为使所述压缩空气箱与所述停用汽缸的所述燃烧室连通；进气歧管，所述进气歧管选择性地与所述压缩空气箱连通；和压缩空气气门，所述压缩空气气门选择性地打开/关闭所述压缩空气储存通道，其中在所述停用汽缸停用的过程中在压缩冲程中当所述压缩空气气门打开时，压缩空气可以从所述停用汽缸的所述燃烧室传输至所述压缩空气箱。

Description

增压发动机
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月18日提交的韩国专利申请第10-2013-0158592号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种增压发动机。更具体地，本发明涉及使用停用汽缸和可变气门升程(VVL)的增压发动机。
背景技术
通常地，内燃机具有的特征在于气体混合物在燃烧室中燃烧，并且内燃机通过燃烧热产生的能量而操作。上述内燃机通常为多汽缸发动机，所述多汽缸发动机装配有多个汽缸从而增加发动机的输出并且减少噪声和振动。
近年来，由于日益增加的能量成本，开发了停用汽缸装置(CDA)，所述停用汽缸装置(CDA)被构造成当发动机在低马力状态下操作时通过停用安装在发动机中的一些汽缸从而改进燃料消耗。
应用于常规停用汽缸装置的停用汽缸方法这样操作，使得在多个汽缸的一些汽缸中不供应气体混合物并且不进行点火，并且在多个汽缸的其它汽缸中气体混合物被供应并且燃烧。此外，在柴油发动机的情况下简单地通过不注入燃料从而实现停用汽缸。
同时，增压发动机是在进气冲程中将预压缩空气吸入燃烧室的发动机。已经发明了各种用于将压缩空气供应至增压发动机的装置，但是适用于将压缩空气供应至发动机的燃烧室的装置的结构可能复杂。特别地，用于产生供应至发动机的燃烧室的压缩空气的装置具有复杂的结构或高的制造成本。此外，如果用于将压缩空气供应至发动机的燃烧室的路径过长，则供应压缩空气的活动性可能劣化。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种增压发动机，所述增压发动机的优点在于具有简单的结构。
此外，本发明的各个方面致力于提供一种增压发动机，所述增压发动机的另一个优点在于通过简单的结构有效地操作。
根据本发明的各个方面，一种增压发动机，所述增压发动机将压缩空气作为进气空气供应至燃烧室，所述增压发动机可以包括：至少两个汽缸；停用汽缸，所述停用汽缸为所述汽缸的至少一者并且选择性地停用；压缩空气箱，所述压缩空气箱适用于储存从所述停用汽缸的燃烧室供应的压缩空气；压缩空气储存通道，所述压缩空气储存通道被形成为使所述压缩空气箱与所述停用汽缸的所述燃烧室连通；进气歧管，所述进气歧管选择性地与所述压缩空气箱连通；和压缩空气气门，所述压缩空气气门选择性地打开/关闭所述压缩空气储存通道，其中在所述停用汽缸停用的过程中在压缩冲程中当所述压缩空气气门打开时，压缩空气可以从所述停用汽缸的所述燃烧室传输至所述压缩空气箱。
当所述压缩空气箱与所述进气歧管连通时，所述压缩空气可以供应至所述进气歧管并且增压至所述燃烧室。
所述压缩空气储存通道可以具有压缩空气管，所述压缩空气管分支从而与所述停用汽缸的至少两个燃烧室连通。
所述压缩空气管可以与每个停用汽缸的所述燃烧室的盖连通，并且所述压缩空气气门可以通过可变气门升程装置以零升程或正常升程操作从而打开/关闭所述压缩空气管。
所述压缩空气气门可以在正常操作的过程中具有零升程并且选择性地可以在所述停用汽缸的停用的过程中具有正常升程。
所述增压发动机可以进一步包括供应气门，所述供应气门打开/关闭所述压缩空气箱和所述进气歧管之间的连通。
所述增压发动机可以进一步包括止回气门，所述止回气门设置在所述压缩空气储存通道中，避免传输至所述压缩空气箱的压缩空气的回流。
所述增压发动机可以进一步包括排气气门，所述排气气门选择性地打开/关闭从而进行所述燃烧室的排气；和进气气门，所述进气气门选择性地打开/关闭从而进行所述燃烧室的进气，其中当所述停用汽缸停用时所述排气气门可以关闭。
所述排气气门可以通过可变气门升程装置以零升程或正常升程操作，并且可以在正常操作的过程中具有正常升程并且可以在所述停用汽缸停用的过程中具有零升程。
所述进气气门可以通过可变气门升程装置以高升程或低升程操作，并且可以在正常操作的过程中具有高升程并且当所述停用汽缸停用时具有低升程。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性增压发动机的示意图。
图2为根据本发明的示例性增压发动机的停用汽缸燃烧室的俯视图。
图3为根据本发明的可变气门升程装置的立体图。
图4为显示正常操作的气门的气门升程的图。
图5为显示用于停用汽缸操作的气门的气门升程的图。
图6为显示用于压缩空气操作的气门的气门升程的图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1为根据本发明的各个实施方案的增压发动机的示意图。
如图1中所示，根据本发明的各个实施方案的增压发动机1包括汽缸3、排气管12、排气歧管10、进气管22、进气歧管20、压缩空气管32、压缩空气储存通道30、压缩空气箱35、压缩空气供应通道34、止回气门37和供应气门39。
汽缸3在增压发动机1处形成使得活塞(未示出)在其中往复运动。燃烧室5在汽缸3的盖和活塞之间形成(参见图2)。设置至少两个汽缸3。至少两个汽缸3的至少一者适用于进行停用。图1显示了形成四个汽缸3，其中两个汽缸3适用于进行停用，但是本发明不限于此。在下文中，适用于进行停用的汽缸3将被称为“停用汽缸4”。停用汽缸4选择性地停用，并且可以使用本领域技术人员已知的各种方法进行停用汽缸4的选择性停用。例如，可以通过在汽油直接注入(GDI)发动机和柴油发动机中不注入燃料进行汽缸的停用。
形成排气管12从而排出燃烧室5中的经燃烧燃料的废气。此外，排气管12适用于使得其至少一者连接至每个燃烧室5。图1显示了两个排气管12连接至每个燃烧室5，但是本发明并不限于此。
排气歧管10连接至多个排气管12。
形成进气管22从而将待燃烧的进气空气供应至燃烧室5。此外，进气管22适用于使得其至少一者连接至每个燃烧室5。图1显示了两个进气管22连接至每个燃烧室5，但是本发明并不限于此。
进气歧管20连接至多个进气管22。
形成压缩空气管32使得从燃烧室5产生的压缩空气通过压缩空气管32传输。此外，压缩空气管32适用于使得其至少一者连接至停用汽缸4的燃烧室5。图1显示了一个压缩空气管32分别连接至四个汽缸3的两个停用汽缸4的每个燃烧室5，但是本发明并不限于此。
压缩空气储存通道30连接至压缩空气管32。亦即，当在汽缸3中形成至少两个停用汽缸4时，压缩空气管32从压缩空气储存通道30分支并且连接至每个停用汽缸4的燃烧室5。
压缩空气箱35接收从停用汽缸4的燃烧室5经由压缩空气管32和压缩空气储存通道30流动的压缩空气并且储存压缩空气。
形成压缩空气供应通道34从而将来自压缩空气箱35的压缩空气传输至进气歧管20。此外，传输至进气歧管20的压缩空气经由进气管22增压至增压发动机1的燃烧室5。
止回气门37设置在压缩空气储存通道30中，并且避免传输至压缩空气箱35的压缩空气的回流。
供应气门39设置在压缩空气供应通道34中，并且打开或关闭使得压缩空气被选择性地增压至增压发动机1的燃烧室5。亦即，当根据增压发动机1的状态压缩空气需要增压时供应气门39打开。
图2为根据本发明的各个实施方案的增压发动机的停用汽缸燃烧室的俯视图。
如图2中所示，分别与排气管12、进气管22和压缩空气管32连通的排气孔13、进气孔23和压缩空气孔33在增压发动机1的停用汽缸4的燃烧室5的盖处形成。此外，在两个进气管22与增压发动机1的一个停用汽缸4连接的情况下，形成两个进气孔23并且压缩空气孔33在两个进气孔23之间形成。亦即，压缩空气管32设置在两个进气管22之间。
图3为根据本发明各个实施方案的可变气门升程装置的立体图。
如图3中所示，分别适用于打开/关闭排气孔13、进气孔23和压缩空气孔33的排气气门18、进气气门28和压缩空气气门38设置在增压发动机1的停用汽缸4的燃烧室5的盖处。
排气气门18、进气气门28和压缩空气气门38通过连同凸轮轴旋转的凸轮50和52的旋转而打开/关闭。凸轮50和52和通过凸轮50和52的旋转而驱动的气门18、28和38的操作是本领域技术人员公知的，因此将省略其详细说明。同时，进气气门28和压缩空气气门38被设置成通过相同凸轮轴的旋转而打开或关闭。
可变气门升程装置40分别介于每个凸轮50和52之间，所述凸轮50和52操作排气气门18、进气气门28和压缩空气气门38。在此，可变气门升程装置40为改变气门18、28和38的升程的装置，但是可变气门升程装置40操作为通过高/低或正常/零的两个步骤改变气门18、28和38的升程。此外，与介于两个进气气门28之间的压缩空气气门38连接的可变气门升程装置40可以为直接驱动挺杆类型的可变气门升程装置，所述直接驱动挺杆类型的可变气门升程装置占据相对小的空间从而避免与周围设备的干扰。
凸轮50和52包括具有彼此不同的凸轮升程的高/正常凸轮50和低/零凸轮52，所述凸轮50和52滚动接触可变气门升程装置40并且与气门18、28和38的每一者连接从而执行改变气门18、28和38的两步骤升程。
通过正常升程和零升程的两个步骤改变排气气门18和压缩空气气门38。此外，排气气门18和压缩空气气门38通过可变气门升程装置40与正常凸轮50连接并因此以正常升程操作，并且与零凸轮52连接并因此以零升程操作。在此，零升程为即使凸轮52旋转但气门18和38也不打开的升程。
通过高升程和低升程的两个步骤改变进气气门28。此外，进气气门28通过可变气门升程装置40与高凸轮50连接并因此以高升程操作，并且与低凸轮52连接并因此以低升程操作。
图4为显示正常操作的气门的气门升程的图。
如图4中所示，在增压发动机1的正常操作的过程中，排气气门18以正常升程操作，进气气门28以高升程操作，并且压缩空气气门38以零升程操作。
图5为显示用于停用汽缸操作的气门的气门升程的图。
如图5中所示，当增压发动机1的停用汽缸4停用时，排气气门18以零升程操作，进气气门28以低升程操作，并且压缩空气气门38以零升程操作。
图6为显示用于压缩空气操作的气门的气门升程的图。
如图6中所示，如果排气气门18以零升程操作，进气气门28以低升程操作，并且压缩空气气门38以正常升程操作，则在增压发动机1的压缩冲程中，燃烧室的压缩空气传输至压缩空气箱35。亦即，在停用汽缸的停用过程中，在增压发动机1的压缩冲程中，压缩空气气门38打开。
进气气门28始终通过一致升程操作。如果进气气门28始终以一致升程操作，则当增压发动机1的停用汽缸4停用时，在增压发动机1的压缩冲程和膨胀冲程中的泵送损失可以最小化。此外，可以除去用于改变进气气门28的升程的构成元件。
根据本发明的各个实施方案，可以通过使用停用汽缸和气门升程简化用于储存和供应压缩空气的结构。此外，可以通过将压缩空气直接注入进气歧管20从而改进供应压缩空气的活动性。此外，由于同时进行增压和停用汽缸，所以可以改进燃料消耗。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (9)

1.一种增压发动机，所述增压发动机将压缩空气作为进气空气供应至燃烧室，所述增压发动机包括：
至少两个汽缸；
停用汽缸，所述停用汽缸为所述汽缸的至少一者并且选择性地停用；
压缩空气箱，所述压缩空气箱适用于储存从所述停用汽缸的燃烧室供应的压缩空气；
压缩空气储存通道，所述压缩空气储存通道被形成为使所述压缩空气箱与所述停用汽缸的所述燃烧室连通；
进气歧管，所述进气歧管选择性地与所述压缩空气箱连通；和
压缩空气气门，所述压缩空气气门选择性地打开/关闭所述压缩空气储存通道，
其中在所述停用汽缸停用的过程中在压缩冲程中当所述压缩空气气门打开时，压缩空气从所述停用汽缸的所述燃烧室传输至所述压缩空气箱，
其中所述压缩空气储存通道具有压缩空气管，所述压缩空气管分支从而与所述停用汽缸的至少两个燃烧室连通。
2.根据权利要求1所述的增压发动机，其中当所述压缩空气箱与所述进气歧管连通时，所述压缩空气供应至所述进气歧管并且增压至所述燃烧室。
3.根据权利要求1所述的增压发动机，其中所述压缩空气管与每个停用汽缸的所述燃烧室的盖连通，并且所述压缩空气气门通过可变气门升程装置以零升程或正常升程操作从而打开/关闭所述压缩空气管。
4.根据权利要求3所述的增压发动机，其中所述压缩空气气门在正常操作的过程中具有零升程并且选择性地在所述停用汽缸的停用的过程中具有正常升程。
5.根据权利要求1所述的增压发动机，进一步包括：
供应气门，所述供应气门打开/关闭所述压缩空气箱和所述进气歧管之间的连通。
6.根据权利要求1所述的增压发动机，进一步包括：
止回气门，所述止回气门设置在所述压缩空气储存通道中，避免传输至所述压缩空气箱的压缩空气的回流。
7.根据权利要求1所述的增压发动机，进一步包括：
排气气门，所述排气气门选择性地打开/关闭从而进行所述燃烧室的排气；和
进气气门，所述进气气门选择性地打开/关闭从而进行所述燃烧室的进气，
其中当所述停用汽缸停用时所述排气气门关闭。
8.根据权利要求7所述的增压发动机，其中所述排气气门通过可变气门升程装置以零升程或正常升程操作，并且在正常操作的过程中具有正常升程并且在所述停用汽缸停用的过程中具有零升程。
9.根据权利要求7所述的增压发动机，其中所述进气气门通过可变气门升程装置以高升程或低升程操作，并且在正常操作的过程中具有高升程并且当所述停用汽缸停用时具有低升程。
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