CN114508415A - 内燃发动机和车辆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种内燃发动机和车辆，该内燃发动机(100)包括：‑四冲程燃烧气缸组件(101)，该四冲程燃烧气缸组件(101)被构造成在燃烧气缸组件的至少一个燃烧室(102)内燃烧氢气，以驱动发动机的曲轴(120)，‑进气通路(117)和排气通路(118)，该进气通路(117)在气缸组件的上游，该排气通路(118)在气缸组件的下游；‑容积式压缩机(110)，该容积式压缩机(110)被布置在进气通路内，该容积式压缩机(110)被构造成用于压缩进气，‑排气再循环系统(103)，该排气再循环系统(103)被构造成将排气的至少一部分从排气通路再循环到容积式压缩机。

Description

内燃发动机和车辆
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机和车辆。
本发明可应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这种特定车辆，而是也可用于其他车辆，例如公共汽车、工程机械和轿车。本发明还可以应用于船舶和固定应用中。
背景技术
诸如公共汽车和卡车等的重型车辆传统上使用以柴油为燃料的内燃发动机为车辆提供动力。在不断努力减少二氧化碳排放的过程中，正在开发替代的动力系统，包括电力系统、由例如生物燃料提供动力的发动机、和使用氢气作为燃料的燃料电池。燃料电池特别有吸引力，因为除了热量之外，在发电过程中形成的唯一废物是水。然而，燃料电池相当昂贵，并且在车辆的推进系统中，燃料电池与诸如相对高的功率传输损失和缺少发动机制动功能等缺点相关联。因此，希望开发具有竞争力的氢基动力系统。这种具有竞争力的系统的候选者是氢燃料内燃发动机。然而，这种现有发动机的效率通常低于燃料电池。因此，为了与基于燃料电池的动力系统竞争，希望开发能够使用氢作为燃料的更高效且清洁的内燃发动机。
定义
四冲程燃烧气缸在本文中是指容纳往复式燃烧活塞的燃烧气缸，该燃烧活塞具有进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。当燃烧活塞在进气冲程期间中朝着燃烧气缸的下止点向下行进时，压缩空气被压入到燃烧气缸的燃烧室中。当燃烧活塞此后朝着燃烧气缸的上止点向上行进时，在压缩冲程期间，燃烧气缸中的气体被压缩。在上止点附近或在活塞已到达上止点后不久，燃烧过程开始。然后，燃烧活塞朝着下止点向下行进以产生活塞的功——这在本文中被定义为燃烧冲程。最后，当燃烧活塞再次向上行进时，在排气冲程期间，排气被从燃烧室排出。
如本文所述的四冲程燃烧气缸组件可包括多个这样的四冲程燃烧气缸。
容积式压缩机是指正排量压缩机，包括往复式容积式压缩机以及旋转式容积式压缩机。正排量压缩机通过使用机械连杆的位移来压缩气体，以减少容纳该气体的空间的容积。
发明内容
本发明的目的是提供一种内燃发动机，其能够使用氢气作为燃料，并且该内燃发动机至少在某些方面相对于能够由氢气提供动力的现有技术发动机进行了改进。
根据本发明的第一方面，该目的通过下文所述的内燃发动机来实现。
该内燃发动机包括：
-四冲程燃烧气缸组件，该四冲程燃烧气缸组件被构造成在燃烧气缸组件的至少一个燃烧室内燃烧氢气，以驱动发动机的曲轴，
-进气通路和排气通路，该进气通路在气缸组件的上游，该排气通路在气缸组件的下游；
-容积式压缩机，该容积式压缩机被布置在进气通路内，该容积式压缩机被构造成压缩所述进气，
-排气再循环系统，该排气再循环系统被构造成将排气的至少一部分从排气通路再循环到容积式压缩机，以及
-膨胀器，该膨胀器被布置在燃烧室下游并与燃烧室流体连通，用于接收来自燃烧室的排气，该排气再循环系统被布置在该膨胀器下游并与该膨胀器流体连通。
由于所提出的内燃发动机被构造成燃烧氢气，因此排气将包含大量水以及氮氧化物(NOx)和氮气(N2)。通过排气再循环系统EGR，可以减少燃烧过程中产生的NOx的量。这在使用稀空燃混合物(lean air-fuel mixture)时特别有用，因为：由于引入到燃烧室中的再循环的排气，降低了燃烧温度。通过提供被布置在进气通路内的用于将进气压缩到燃烧室中的压缩机，提高了发动机的效率和功率密度。涡轮压缩机通常用于此目的(例如在柴油发动机中)，但它们对冷凝很敏感，冷凝可能会损坏压缩机叶轮。容积式压缩机对接收来自EGR系统的冷凝排气的敏感度要低得多，并且如果将冷凝排气馈送到容积式压缩机中，它也能保持功能。这使得可以将EGR系统内的排气冷却到比发动机中更低的温度，在该发动机中，来自EGR系统的排气将被直接馈送到涡轮压缩机。由于更低的温度，压缩机必须做的功的量减少了，从而提高了发动机的能量效率。更低的温度还减少了NOx排放量。
与容积式压缩机结合使用的膨胀器通过允许增加排气的流量而进一步提高发动机的效率。该膨胀器可以被驱动地连接到容积式压缩机，但也可以与容积式压缩机分开地提供该膨胀器。
该容积式压缩机可以是活塞式压缩机或鼓风机，例如罗茨鼓风机。优选地，该容积式压缩机具有可控的容积效率以适应发动机的不同负载点和燃烧模式。
内燃发动机中的进气将是空气和经由EGR系统提供的排气的混合物。
可选地，排气再循环系统包括用于冷却排气的热交换器。通过冷却该排气，容积式压缩机必须做的功减少了，但另一方面，冷却导致将冷凝排气引入到压缩机中的风险。然而，如上所述，由于使用了容积式压缩机，这是可以接受的。
可选地，所述热交换器被构造成将排气至少冷却到排气的露点。换句话说，饱和的排气被馈送到容积式压缩机。在这种情况下，可以在排气再循环系统中形成冷凝物。
可选地，该排气再循环系统被构造成将来自热交换器的冷凝排气(condensedexhaust)和排气气体(exhaust gas)二者馈送到容积式压缩机。在这种情况下，该排气再循环系统可被构造成将所有冷凝排气或仅一部分冷凝排气馈送到容积式压缩机。
可选地，该排气再循环系统被构造成在排气到达容积式压缩机之前冷凝排气的至少一部分并从排气再循环系统减少排气的至少一部分。在这种情况下，可选地，该排气再循环系统可以被构造成仅将气态排气再循环到容积式压缩机。这降低了容积式压缩机内的腐蚀的风险。该冷凝排气可被丢弃或用于内燃发动机内的其他目的。
可选地，该内燃发动机还包括涡轮压缩机，该涡轮压缩机在发动机的进气通路中设置在容积式压缩机的下游。由此，实现了两级压缩，其中第一级压缩发生在容积式压缩机中，从而离开露点，并且第二级压缩发生在涡轮压缩机中，即，由放置在排气通路中的涡轮叶轮驱动的压缩机叶轮，而不会有将冷凝排气引入到涡轮压缩机中的风险。这使得可以在进气被引入到燃烧室中之前进一步压缩该进气，从而进一步提高发动机的能量效率。当提供了涡轮压缩机时，所述膨胀器可以连接到该涡轮压缩机。所述膨胀器可以例如设置为涡轮压缩机的涡轮。
可选地，四冲程燃烧气缸组件被构造成使用稀空燃混合物来燃烧氢气。“稀空燃混合物”意指一种混合物，其包含比化学计量混合物更大比例的空气。由于容积式压缩机和膨胀器允许更大流量的排气，从而维持燃料流量和功率密度，因此可以在稀运行条件(leanoperating conditions)下提高发动机的效率。
可选地，所述膨胀器包括二冲程膨胀缸，该二冲程膨胀缸具有被驱动地连接到发动机曲轴的膨胀活塞。在这种情况下，该膨胀活塞和燃烧气缸组件的活塞可以连接，使得这些活塞中的第一活塞的运动与这些活塞中的第二活塞的预定运动相关联。替代地，可以提供另一种类型的膨胀器。该膨胀活塞可以通过中间部件连接到曲轴，例如通过至少一个连杆。
可选地，该容积式压缩机包括二冲程压缩缸，该二冲程压缩缸具有被驱动地连接到发动机曲轴的压缩活塞。因此，曲轴可以驱动该压缩活塞，例如通过至少一个连杆或其他中间部件。
可选地，该压缩活塞和膨胀活塞被刚性连接以便一致地移动。在WO 2018/166591中描述了适合用在本内燃发动机中的这种刚性连接的压缩活塞和膨胀活塞。
可选地，该内燃发动机还包括至少一个燃料喷射器，该至少一个燃料喷射器用于将氢气喷射到至少一个燃烧室中。该燃料喷射器可以被构造成以预定的曲柄角或曲柄角间隔喷射氢气，以便优化燃烧过程。
可选地，该内燃发动机还包括排气后处理系统。在本实施例中，该排气后处理系统被布置在燃烧室的下游并与燃烧室流体连通，用于接收来自燃烧室的排气。通过提供排气后处理系统，实现了高效的氮氧化物(NOx)还原，该排气后处理系统例如可以包括三元催化转化器或选择性催化还原(SCR)转化器。在内燃发动机被构造成使用稀空燃混合物的情况下，该排气后处理系统可以优选包括SCR转化器以实现高效的NOx还原。
根据本发明的第二方面，上文定义的目的通过包括根据第一方面的任一个实施例的内燃发动机的车辆来实现。该车辆例如可以是重型车辆，例如公共汽车或卡车。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是包括根据本发明的实施例的内燃发动机的车辆的侧视图，并且
图2示意性地示出了根据本发明的示例实施例的内燃发动机。
附图示出了本发明的图解示例性实施例，因此不必按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施例是示例性的，且本发明不限于这些实施例。还应注意，为了更好地描述和说明本发明，可能会夸大附图中的某些细节。除非另有说明，否则，在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
具体实施方式
图1中示意性地示出了重型卡车形式的车辆1。车辆1由根据本发明的示例实施例的内燃发动机100提供动力。
转向图2，其示意性地示出了根据示例实施例的内燃发动机100。发动机100包括四冲程燃烧气缸组件101，该四冲程燃烧气缸组件101被构造成在燃烧气缸组件101的燃烧室102内燃烧气体燃料，例如氢气。往复式活塞115设置在燃烧气缸内，该往复式活塞115被布置成在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间往复运动。活塞115连接到连杆116，该连杆116驱动发动机100的曲轴120。在所示出的实施例中，为了简单起见，燃烧气缸组件101被示出为具有单个燃烧气缸，但是，发动机100当然可以包括多个燃烧气缸，每个燃烧气缸分别通过活塞和连杆连接到曲轴120。设置有氢气罐119，用于储存压缩的氢气或液态氢，并且设置有燃料喷射器109，用于将氢气喷射到燃烧室102中。可以根据发动机100的构造而提供点火装置(未示出)，该点火装置(未示出)用于启动氢气在燃烧室102中的燃烧。
设置有进气口105，用于将环境空气吸入到发动机100的进气通路117中。进气通路117被构造成通过设置在燃烧室102上游的容积式压缩机110将进气馈送到燃烧室102中。在所示出的实施例中，涡轮压缩机111设置在压缩机110的下游，从而将容积式压缩机110和燃烧室102流体连接，但也可以省略这种涡轮压缩机。进气通路117还可以包括一个或多个进气室(未示出)，用于循环储存进气。所述进气室可接收来自容积式压缩机110的压缩进气(并且如果涡轮压缩机111存在的话，接收来自涡轮压缩机111的压缩进气)，并在活塞115的进气冲程中将压缩进气输送到燃烧气缸102。
在燃烧室102的下游设置有排气通路118，在发动机100的运行期间，排气经由该排气通路118被馈送到排气出口108。然而，排气再循环(EGR)系统103也设置在燃烧室102的下游，该排气再循环系统103被构造成将排气的一部分馈送到容积式压缩机110。因此，经由进气通路117馈送到燃烧室102的进气包括空气和来自EGR系统103的排气的混合物。在所示出的实施例中，EGR系统103包括热交换器104，该热交换器104被构造成将排气冷却至期望温度。
在所示出的实施例中，膨胀器106设置在排气通路118中，从而将燃烧室102和EGR系统103流体连接。在所示出的实施例中，膨胀器106可以是涡轮压缩机111的涡轮。该膨胀器也可以是活塞膨胀器，或者可以提供活塞膨胀器和涡轮二者。
可以设置有电子控制单元(ECU，未示出)，用于控制发动机100的运行。该控制单元例如可以被配置成直接或间接地控制经由燃料喷射器109进行的燃料喷射。该控制单元也可以被配置用于打开和关闭发动机100的各种进气门和排气门(未示出)，例如用于调节通过EGR系统的排气流量和进入燃烧室102中的进气流量。替代地，这些气门可使用例如凸轮轴(未示出)被机械地操作。该控制单元可以被配置成控制该燃料喷射器和进气门，使得燃烧室内的空燃混合物具有所请求的空燃比，例如提供稀运行条件。
在发动机100的运行期间，环境空气和再循环的排气分别通过进气口105和EGR系统103被吸入到容积式压缩机110中。空气和排气在第一级压缩期间混合并形成进气，该进气被馈送到涡轮压缩机111中并在第二级压缩期间被进一步压缩。然后，该压缩进气被馈送到燃烧室102，在燃烧室102中发生四冲程燃烧，从而产生机械动力。所生成的排气经由排气通路118被馈送到膨胀器106，在膨胀器106中，在排气的膨胀期间该排气的压力和温度降低了。排气的一部分经由排气出口108被丢弃，而排气的另一部分被馈送到EGR系统103，其中，排气在热交换器104中被冷却。冷却的排气(例如可以被冷却到排气的露点)然后被馈送到容积式压缩机110。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变型。

Claims (14)

1.一种内燃发动机(100)，包括：
-四冲程燃烧气缸组件(101)，所述四冲程燃烧气缸组件(101)被构造成在所述燃烧气缸组件(101)的至少一个燃烧室(102)内燃烧氢气，以驱动所述发动机(100)的曲轴(120)，
-进气通路(117)和排气通路(118)，所述进气通路(117)在所述气缸组件(101)的上游，所述排气通路(118)在所述气缸组件(101)的下游；
-容积式压缩机(110)，所述容积式压缩机(110)被布置在所述进气通路(117)内，所述容积式压缩机(110)被构造成用于压缩进气，
-排气再循环系统(103)，所述排气再循环系统(103)被构造成将排气的至少一部分从所述排气通路再循环到所述容积式压缩机，以及
-膨胀器(106)，所述膨胀器(106)被布置在所述燃烧室(102)下游并与所述燃烧室(102)流体连通，用于接收来自所述燃烧室(102)的排气，所述排气再循环系统(103)被布置在所述膨胀器(106)下游并与所述膨胀器(106)流体连通。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，所述排气再循环系统包括用于冷却所述排气的热交换器(104)。
3.根据权利要求2所述的内燃发动机，其中，所述热交换器(104)被构造成将所述排气至少冷却到所述排气的露点。
4.根据权利要求3所述的内燃发动机，其中，所述排气再循环系统(103)被构造成将来自所述热交换器(104)的冷凝排气和排气气体二者馈送到所述容积式压缩机(110)。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的内燃发动机，其中，所述排气再循环系统(103)被构造成在排气到达所述容积式压缩机(110)之前冷凝排气的至少一部分并从所述排气再循环系统(103)减少所述排气的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的内燃发动机，其中，所述排气再循环系统(103)被构造成仅将气态排气再循环到所述容积式压缩机(110)。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的内燃发动机，还包括涡轮压缩机(111)，所述涡轮压缩机(111)在所述发动机(100)的所述进气通路(117)中设置在所述容积式压缩机(110)的下游。
8.根据权利要求1-4中的任一项所述的内燃发动机，其中，所述四冲程燃烧气缸组件(101)被构造成使用稀空燃混合物来燃烧氢气。
9.根据权利要求1-4中的任一项所述的内燃发动机，其中，所述膨胀器(106)包括二冲程膨胀缸，所述二冲程膨胀缸具有被驱动地连接到所述发动机(100)的所述曲轴(120)的膨胀活塞。
10.根据权利要求9所述的内燃发动机，其中，所述容积式压缩机(110)包括二冲程压缩缸，所述二冲程压缩缸具有被驱动地连接到所述发动机(100)的所述曲轴(120)的压缩活塞。
11.根据权利要求10所述的内燃发动机，其中，所述压缩活塞和所述膨胀活塞被刚性连接以便一致地移动。
12.根据权利要求1-4中的任一项所述的内燃发动机，还包括至少一个燃料喷射器(109)，所述至少一个燃料喷射器(109)用于将氢气喷射到所述至少一个燃烧室(102)中。
13.根据权利要求1-4中的任一项所述的内燃发动机，还包括排气后处理系统。
14.一种车辆(1)，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的内燃发动机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GEP20032872B (en) * 1996-07-17 2003-01-27 Clyde C Bryant Internal Combustion Engine and Method for its Work
US7281531B1 (en) * 2006-10-18 2007-10-16 Brehon Energy Plc System and method of stoichiometric combustion for hydrogen fueled internal combustion engines
US8200413B2 (en) * 2008-09-23 2012-06-12 Aerovironment Inc. Powerplant and related control system and method
US8807099B2 (en) * 2010-09-24 2014-08-19 Scuderi Group, Llc Turbocharged downsized compression cylinder for a split-cycle engine
US10041448B2 (en) * 2014-06-17 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for boost control
WO2017101965A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-22 Volvo Truck Corporation An internal combustion engine system and a method for an internal combustion engine system
CN110392772B (zh) 2017-03-15 2021-06-25 沃尔沃卡车集团 内燃发动机
JP6295487B1 (ja) * 2017-10-24 2018-03-20 正裕 井尻 内燃機関

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