CN1309942C

CN1309942C - 压燃式内燃机

Info

Publication number: CN1309942C
Application number: CNB2004100851645A
Authority: CN
Inventors: 葛山裕史; 河合健二
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: US20050098148A1; US6932062B2; CN1614207A; DE102004041186B4; DE102004041186A1

Abstract

本发明的压燃式内燃机包括：至少一个燃烧室；分别与燃烧室连接的进气通道和排气通道；位于沿进气通道位置上的进气阀，用于使进气通道打开和关闭；由凸轮驱动并位于沿排气通道位置上的排气阀，用于使排气通道打开和关闭，在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下，在排气冲程至少一部分的一段时间和进气冲程至少一部分的一段时间，该排气阀打开排气通道；和沿排气通道位置上的排气节流阀，用于使排气通道打开和关闭，在压缩点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，该排气节流阀通过打开排气通道使废气再循环到燃烧室内，在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间，在至少当排气阀打开的一段时间内，排气节流阀通过关闭排气通道来防止废气再循环到燃烧室内。

Description

压燃式内燃机

技术领域

本发明涉及一种压燃式内燃机。本发明尤其涉及一种能在火花点火燃烧模式和压缩点火燃烧模式之间转换的压燃式内燃机。

背景技术

已有的压燃式发动机在低负载和中等负载时进行压缩点火燃烧模式，在高负载时进行火花点火燃烧模式。参照图10，在这种类型的发动机进气冲程期间，进气阀在某一时刻打开一个升程值，如同附图标记A表示的那样，排气阀在某一时刻打开一个升程值，如同附图标记B或C表示的那样。在排气冲程期间，从排气阀排向排气通道的高温废气再循环到燃烧室，执行内部废气再循环(EGR)。因此，燃烧室的内部部分被加热并发生压缩点火。然而，如果在火花点火燃烧模式下利用了高温废气，就有导致爆震的危险。因此在进气冲程时最好使排气阀关闭。例如在日本专利JP2001-349219A中，通过使用电磁阀驱动装置，排气阀控制对应于在压缩点火燃烧模式下的进气冲程和火花点火燃烧模式下的进气冲程进行。

然而，上述的电磁阀驱动装置是相当昂贵的。因此，存在着发动机整机的总成本高的问题。另外，为了利用电磁阀驱动装置来开闭相应于压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式的排气阀，需要很复杂的控制。而且，很多现有的发动机通过使用凸轮来进行阀的控制。因此最好使用已有的具有凸轮结构的发动机，而不必为了装入电磁阀驱动装置而改造已有的发动机。

发明内容

本发明可以解决如上所述的问题。本发明的目的是提供一个压燃式内燃机，可以只在压缩点火燃烧模式下在凸轮结构发动机中使其进行内部EGR，而这只需通过简单的控制来完成，因此成本较低。

按照本发明的压燃式内燃机可进行压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式之间的转换。该压燃式内燃机包括：至少一个燃烧室；分别与燃烧室连接的进气通道和排气通道；沿进气通道位置上的进气装置，用于开闭进气通道；沿排气通道位置上的排气装置，由凸轮驱动，用于开闭排气通道。在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下，排气装置在排气冲程的至少一部分和进气冲程的至少一部分将排气通道打开一段时间。并且，该压燃式内燃机包括：位于沿排气通道位置上的废气再循环防止装置，用于开闭排气通道。在压缩点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，该废气再循环防止装置打开排气通道使废气再循环到燃烧室内，在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间，至少当排气装置打开时，该废气再循环防止装置关闭排气通道一段时间，以防止废气再循环到燃烧室内。

附图说明

图1所示是按照本发明实施例1的压燃式发动机燃烧室附近的示意性的俯视图；

图2是表示实施例1中阀的开闭操作的示意图；

图3A和3B都是表示实施例1中阀的开闭操作的示意图；

图4A是表示实施例2中阀的开闭操作的示意图；

图4B是表示实施例2的一个变形的阀的开闭操作的示意图；

图5是表示实施例3中进气/排气系统的示意图；

图6所示是实施例4的燃烧室附近的示意性的俯视图；

图7是表示实施例4中阀的开闭操作的示意图；

图8所示是实施例5的燃烧室附近的示意性的俯视图；

图9是实施例5的一个变形的燃烧室附近示意性的俯视图；和

图10所示是传统压燃式发动机的阀的开闭操作的示意图。

具体实施方式

以下将根据附图解释本发明的实施例。

实施例1

如图1示意性地所示，是按照实施例1的压燃式发动机，表示用于气体发动机热泵(GHP)等的压燃式发动机的一个燃烧室的附近。进气通道2和排气通道3与发动机燃烧室1联接。进气通道2包括一进气合并通道4和两个进气分支通道5a、5b，进气分支通道5a、5b在进气合并通道4的末端分开。该两个进气分支通道5a、5b分别通过两个基本上具有相同大小直径的进气口6a、6b与燃烧室1连接。另外，燃料供应管道4a与进气合并通道4连接。作为燃料的气体通过燃料供应管道4a提供给进气通道2。在燃料和空气流入燃烧室1前就混合，之后燃烧室1中发生压缩点火燃烧。也就是说，进行预混合的压缩点火燃烧模式。另一方面，排气通道3包括排气合并通道7和第一排气分支通道8a、第二排气分支通道8b，排气分支通道8a、8b在排气合并通道7的末端分开。第一排气分支通道8a和第二排气分支通道8b分别通过具有互不相同直径的第一排气口9a、第二排气口9b与燃烧室1联接。由图1可见，第二排气口9b的直径被设置成小于第一排气口9a的直径。

此外，作为进气装置的进气阀10、11分别被置于两个进气口6a、6b上。通过进气阀凸轮(未示出)使这两个进气阀10、11开和闭。另一方面，作为排气装置的第一排气阀12和第二排气阀13分别被置于第一排气口9a和第二排气口9b上。通过进气阀凸轮(未示出)使第一排气阀12和第二排气阀13开和闭。另外，作为进气控制装置的进气节流阀14可以减少进气合并通道4的有效截面积，从而限制流入燃烧室1的新气体，该进气节流阀14位于进气合并通道4的中间位置。此外，作为排气再循环防止装置的排气节流阀15可以开闭第二排气分支通道8b，并位于第二排气分支通道8b的中间位置，第二排气分支通道8b与第二排气口9b联接。在本实施例中，排气节流阀15在火花点火燃烧模式时通常关闭，在压缩点火燃烧模式时通常打开。应该注意的是，用于火花点火燃烧模式的火花塞(未示出)被置于燃烧室1内。

参照图2，将解释在进气冲程和排气冲程期间对进气阀10、11和第一排气阀12、第二排气阀13的开闭控制。不管进行的是压缩点火燃烧模式还是火花点火燃烧模式，阀10-13中每一个的开闭操作都是固定的。如图2所示，在排气冲程期间，第一排气阀12在某一时刻打开一个升程值，如同附图标记E表示的那样。另外，在进气冲程期间，两个进气阀10和11在某一时刻都打开一个升程值，如同附图标记D表示的那样。另外，在后半个进气冲程期间，第二排气阀13在某一时刻打开一个升程值，如同附图标记F表示的那样。也就是说，第一排气阀12只在排气冲程期间打开，第二排气阀13只在后半个进气冲程期间打开。

应该注意的是，图2中的附图标记TDC表示上止点，图2中的附图标记BDC表示下止点。

以下将解释按照实施例1的压燃式发动机的运行。该发动机在相互转换的压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下驱动。也就是说，在低负载和中等负载时进行压缩点火燃烧模式，而在高负载时进行火花点火燃烧模式。

首先解释压缩点火时的运行。在压缩点火燃烧模式下的排气冲程期间，位于第二排气分支通道8b中间位置的排气节流阀15处于打开状态。此外，在进气冲程期间，排气节流阀15和进气节流阀14都处于打开状态。

在排气冲程期间，第一排气阀12在规定的时刻打开一个升程值，如同附图标记E表示的那样，第二排气阀13关闭。这样，在燃烧室1中产生的高温废气只通过第一排气分支通道8a排向排气合并通道7。另一方面，如同附图标记D表示的那样，在进气节流阀14处于打开状态的进气冲程期间，两个进气阀10、11此时都打开一个升程值，空气燃料混合物被更新并作为新气体通过进气分支通道5a、5b流入燃烧室1内部。另外，尽管在进气冲程期间排气节流阀15打开，在后半个进气冲程期间第二排气阀13在规定的时刻打开一个升程值，如同附图标记F表示的那样。因此，如图1中虚线所示，在排气冲程期间，通过第二排气分支通道8b排向排气通道3的高温废气再循环到燃烧室1内。然后高温废气加热燃烧室1内的空气-燃料混合物，在这种情况下发生压缩点火。这样，使用天然气等具有低可燃性的燃料时，压缩点火燃烧模式可以实现高的效率。应该注意的是，除了排气冲程和进气冲程外，在压缩冲程和膨胀冲程期间排气节流阀15处于打开状态。也就是说，在压缩点火燃烧模式下的所有冲程期间，排气节流阀15总是处于打开状态。

在如上所述的进气冲程期间，最好使进气节流阀14具有小的开度，使得进气合并通道4较窄。这样就可以限制流入燃烧室1的新气体的量。如果进气节流阀14限制了新气体的流动，那么废气再循环的量可以增加，燃烧室1内的空气-燃料混合物可以被有效地加热。另外，在新气体流入燃烧室1的状态时，燃烧室1内处于负压，直到在后半个进气冲程第二排气阀13被打开。因此，当第二排气阀13打开时，高温废气就突然流入燃烧室1。结果，由于绝热压缩的作用，会产生额外的使温度升高的效果，而且燃烧室1内的空气-燃料混合物可以更高效地被加热。

下面将解释火花点火燃烧模式的运行。火花点火燃烧模式中排气节流阀15总是被关闭，在进气冲程期间，进气节流阀14被打开一个合适的值。在排气冲程期间，当第一排气阀12在规定的时刻被打开一个附图标记E表示的升程值时，燃烧室1内产生的高温废气通过第一排气分支通道8a排向排气合并通道7，这类似于压缩点火燃烧模式下的排气冲程。另外，在进气冲程期间，当两个进气阀10、11都在规定的时刻被打开一个附图标记D所示的升程值时，进气节流阀14也处于打开状态，空气-燃料混合物作为来自两个进气口6a、6b的新气体，通过进气分支通道5a、5b被引入到燃烧室1内。

凸轮设置第二排气阀13的开关时刻。因此，在火花点火燃烧模式下，在后半个进气冲程期间，第二排气阀13此时也被打开一个升程值，如同附图标记F表示的那样，这类似于前面论述过的压缩点火燃烧模式。然而，在本实施例中，在火花点火燃烧模式的进气冲程期间，排气节流阀15被关闭。因此，虽然第二排气阀13是打开的，第二排气分支通道8b被排气节流阀15所关闭。因此，在火花点火燃烧模式的排气冲程期间，可以防止从第一排气口9a排向排气合并通道7的高温废气通过第二排气分支通道8b再循环到燃烧室1中。这样，如上所述，从两个进气口6a、6b流入燃烧室1的空气-燃料混合物被充分地压缩。另外，空气-燃料混合物被火花塞(未示出)点燃，从而进行火花点火燃烧模式。这样，可以在废气不被再循环到燃烧室1内的情况下，进行火花点火燃烧模式。因此，可防止高温废气导致的爆震，并使得进行稳定的火花点火燃烧模式成为可能。

如上所述，在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下，通过使用凸轮对进气阀10、11和第一排气阀12、第二排气阀13进行固定的开闭操作，只在火花点火燃烧模式下关闭排气节流阀15，从而可以进行简单的控制，这样在压缩点火燃烧模式下高温废气可以再循环到燃烧室内，而在火花点火燃烧模式下废气不进行再循环。

另外，用凸轮进行阀的开闭在现有发动机中是经常使用的。因此，可以使用现有的凸轮发动机，而不需要经过较大的结构上的改进。

另外，本发明的压燃式发动机不使用传统的昂贵的电磁阀驱动装置等，因此可以压缩发动机整机的成本。

应该注意的是，在如上所述实施例1的火花点火燃烧模式下，尽管排气节流阀15总是被关闭，作为替代措施，排气节流阀15也可以只在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间被关闭。也可以这样，即在第二排气阀13打开时的至少一段时间关闭排气节流阀15，也就是图2中附图标记F所示的时间段。

另外，也可以这样代替在后半个进气冲程期间规定的时刻使第二排气阀13打开附图标记F所示的升程值的做法，即，在前半个进气冲程期间使第二排气阀13打开，如图3A所示。也可以如图3B所示那样，跨越排气冲程和进气冲程期间打开第二排气阀13。第二排气阀13可以在任何时间被打开任何一个升程值，只要在进气冲程期间第二排气阀13至少有一段时间是打开的。应该注意的是，不只是第一排气阀12，在排气冲程期间，第二排气阀13也有助于排气，例如如前面所述的情况时，即第二排气阀13在跨越排气冲程和进气冲程期间打开时。因此，可以高效地进行废气的排出。

另外，尽管在如上所述的实施例1中，第二排气口9b比第一排气口9a的直径小，作为另一种方案，第一排气口9a和第二排气口9b也可以具有基本上相同的直径。

实施例2

下面将解释本发明的实施例2。除了图1所示实施例1中的压燃式发动机的后半个进气冲程外，在实施例2的压燃式发动机中，第二排气阀13在排气冲程中也像第一排气阀12那样打开。也就是说，参照图4A，在排气冲程期间，第一排气阀12和第二排气阀13在规定的时刻都打开一个升程值，如同附图标记F所示的那样。在进气冲程期间，只有第二排气阀13被打开。通过对第二排气阀13使用作为凸轮具有两个凸起的双级式凸轮来使第二排气阀13进行开闭操作。另外，在实施例2中，在火花点火燃烧模式下排气冲程期间，第二排气阀13用来完成排气功能。只在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间关闭排气节流阀15，这是为了使得在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间废气不可能进行再循环，即使当第二排气阀13打开时也是如此。

按照上述构造型式，通过凸轮发动机的简单控制，可以只在压缩点火燃烧模式下进行内部EGR，同时保持低成本。可以达到类似于实施例1的效果。

另外，在实施例2中，在排气冲程期间，不只是第一排气阀12，第二排气阀13也是打开的。因此，可以使用两个阀进行排气，即第一排气阀12和第二排气阀13。这样可以高效地进行废气的排出。

应该注意的是，尽管在如上所述的实施例2中，在排气冲程和后半个进气冲程期间，第二排气阀13是打开的，也可以这样，即，在排气冲程期间，可以使第二排气阀13在规定的时刻打开一个如同附图标记E所示的升程值，如图3A所示，并在进气冲程期间，在某一时刻打开一个升程值，如同附图标记F所示的那样。另外，第二排气阀13也可以在规定的时刻打开一个升程值，如图4B中附图标记F所示的那样。应该注意的是，可优选在此所解释的第二排气阀13的开闭操作。在图4A和4B中省略了第一排气阀12和两个进气阀10、11的正时、升程值。

实施例3

下面将利用图5解释本发明的实施例3。实施例3的压燃式发动机是由一个只提供一个排气节流阀作为排气系统的实施例来执行的，而前面所述的实施例1和2中在每个燃烧室都提供给排气节流阀。参照图5，进气通道22和排气通道24与直列式四缸压燃式发动机的四个燃烧室21的每一个连接。进气通道22包括提供给每个气缸燃烧室21的两个进气分支通道22a和进气分支通道22a上游的进气歧管通道22b，其中全部八个进气分支通道22a都与进气歧管通道22b连接。进气节流阀23被提供给进气歧管通道22b。

另一方面，排气通道24包括相应于图1中第一排气分支通道8a的四个第一排气分支通道24a、四个第一排气分支通道24a下游汇合到其上的第一排气合并通道24b、相应于图1中第二排气分支通道8b的四个第二排气分支通道24c、四个第二排气分支通道24c下游汇合到其上的第二排气合并通道24d、第一排气合并通道24b和位于第二排气合并通道24d下游的排气歧管通道25，其中第一排气合并通道24b和第二排气合并通道24d连接到排气歧管通道25上。给第二排气合并通道24d提供一个排气节流阀26，其位于每个燃烧室21之间。

实施例3的压燃式发动机中，对于每个燃烧室21中形成的两个进气阀、第一排气阀和第二排气阀的开闭控制，类似于实施例1和2中使用的操作。另外，类似于前面所述的实施例1和2，在火花点火燃烧模式下进气冲程期间，在第二排气阀打开时的至少一段时间内，排气节流阀26也是关闭的。因此达到类似前面所述的那些效果是有可能的，即使在没有给每个燃烧室21都提供排气节流阀的情况下也是如此。

实施例4

下面将利用图6解释本发明的实施例4。实施例4的压燃式发动机只有一个排气阀，而不是前面所述实施例1中压燃式发动机的两个。燃烧室30内形成一排气口32，作为排气装置的排气阀31置于排气口32中，通过使用一个双级式凸轮来使所述排气阀31开闭。另外，排气口32与排气通道33连接，在排气通道33的中间位置具有一排气节流阀34。在火花点火燃烧模式下，排气节流阀34只在至少进气冲程期间排气阀31打开的一段时间内关闭。

排气阀31在某些规定时刻打开一个如图7中附图标记G1、G2所示的升程值。也就是说，在排气冲程期间被打开的排气阀31在前半个进气冲程期间并不完全关闭，而是保持一个微小的升程值。另外，类似于实施例1，如附图标记D所示的那样，两个进气阀10、11在某一时刻打开一个升程值。应该注意的是，在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下是用相同的方式来进行阀的开闭控制的。

在压缩点火燃烧模式下的排气冲程期间，排气节流阀34打开，而且在进气冲程期间排气节流阀34保持打开的状态。进气节流阀14也被打开一个适当而必需的升程值。这样，在排气冲程期间排气阀31打开，废气排到废气通道33内。另外，在进气冲程期间，两个排气阀10、11打开，新的气体流入。在前半个进气冲程期间，排气阀31打开，高温废气再循环到燃烧室30内来进行内部EGR。

另外，在火花点火燃烧模式下，在排气冲程期间排气节流阀34打开，在进气冲程期间排气节流阀34关闭。然而，当需要时进气节流阀14被打开一个适当的升程值。所以在排气冲程期间，排气阀31打开，废气排放到排气通道33内，另外，在进气冲程期间，两个进气阀10和11打开，新气体流入，但是此时排气节流阀34关闭。因此，可防止高温废气再循环到燃烧室30内，即使在前半个进气冲程期间排气阀31被打开时也是如此。

因此，根据这种构造型式，可以只在压缩点火燃烧模式下通过一个凸轮发动机的简单控制来进行内部EGR，同时压缩了成本。这样可达到类似于实施例1的那些效果。

应该注意的是，排气节流阀最好置于尽可能接近排气阀的位置。这样，保持在排气阀和排气节流阀之间的废气再循环量得以减少。

应该注意的是，实施例4中，在前半个进气冲程期间排气阀31打开并保持一个微小的升程值，作为替代性的方案，排气阀31也可以在排气冲程完成后完全关闭，然后在进气冲程的某处再打开，例如在后半个进气冲程期间。

另外，提供给每个燃烧室的排气节流阀中的一个也可以作为实施例4的排气系统，类似于实施例3一样。

另外，在排气冲程和进气冲程期间都打开的两个排气阀，可以通过使用一个双级式凸轮来提供给每个燃烧室。

另外，在实施例4中，尽管所有排气分支通道汇合到一个排气合并通道中，并且给该一个排气合并通道提供一排气节流阀，但是并没有对这种构造型式构成任何限制。例如，多个排气分支通道也可以汇合到两个排气合并通道中，也可以在V型发动机的每个排气合并通道内安置一排气节流阀。也就是说，可以提供总共两个排气节流阀。如果有至少两个排气分支通道汇合到一个排气合并通道，并且一个排气节流阀安置于该排气合并通道内，那么可以减少排气节流阀的数量。

实施例5

下面将通过图8解释本发明的实施例5。应该注意的是，相应于图1的实施例，图8中的排气通道部分是三维立体图，以助于增进理解。按照本实施例的压燃式发动机的排气通道的结构和废气再循环防止装置，都不同于前面所解释的实施例1。而其他部分则具有与实施例1类似的结构。第一排气口9a和第二排气口9b形成于燃烧室1的上部部分，这与实施例1相类似。第一排气口9a和第二排气口9b与排气通道103连接。排气通道103包括一个管状连通腔108和主排气通道107，该管状连通腔108与第一排气口9a和第二排气口9b连接以包括这两个排气口，该主排气通道107位于连通腔108的下游。一个具有较低高度的隔板151以直立状态安置于连通腔108内。隔板151从底壁部分153上的第一排气口9a和第二排气口9b之间的部分向上延伸，所述底壁部分是形成第一排气口9a和第二排气口9b的壁部分，是连通腔108的底部表面。另外，给连通腔108提供遮挡阀115。该遮挡阀115可滑动地与隔板151接触或分开。当遮挡阀115处于关闭状态时，也就是遮挡阀115与隔板151相接触时，连通腔108内部被分为第一排气腔108a和第二排气腔108b，第一排气腔108a和第二排气腔108b只通过燃烧室1连通。也就是说，连通腔108内部被遮挡阀115分开，这样第一排气口9a和第二排气口9b不再相互连通。遮挡阀115处于关闭状态时，第一排气腔108a成为与主排气通道107连通的腔，第二排气腔108b成为与主排气通道107隔开的腔。

下面将解释具有这种构造型式的压燃式发动机的运行。遮挡阀115的开闭时刻类似于前面解释的实施例1的排气节流阀15。另外，第一排气阀12和第二排气阀13的开关时刻类似于实施例1。因此在压缩点火燃烧模式下排气冲程期间，第一排气阀12打开而第二排气阀13关闭，遮挡阀115打开。如图8中点划线所示，燃烧室1中的废气通过第一排气口9a，连通腔108和主排气通道107排出。另一方面，在压缩点火燃烧模式下进气冲程期间，第一排气阀12关闭而第二排气阀13打开，遮挡阀115打开。如图8中实线所示，在排气冲程期间排到连通腔108的废气和存在于第一排气口9a附近的废气，就通过遮挡阀115和隔板151之间的空间从第二排气口9b再循环到燃烧室1内。

与压缩点火燃烧模式时类似的第一排气阀12和第二排气阀13的开闭控制，也可以应用到火花点火燃烧模式上。然而，在火花点火燃烧模式时，遮挡阀115总是保持关闭状态。这样，可以防止排气冲程期间排到连通腔108的废气从打开的第二排气口9b再循环到燃烧室1内。这样，实施例5也可以达到类似实施例1的那些作用和效果。

另外，压缩点火燃烧模式时的废气再循环并不比废气的简单的吸入更复杂，所述废气在排气冲程中经第二排气口9b进入燃烧室1后存在于连通腔108内。因此，与实施例1中废气通过第一排气分支通道8a和第二排气分支通道8b之间的叉状部分相比，具有非常短的距离、小的通道阻力的实施例可以进行废气再循环。因此EGR可以实现好的效率。

应该注意的是，类似于实施例1中的那些替代措施在实施例5中也可以实现。也就是说，也可以只在火花点火燃烧模式下的进气冲程期间关闭遮挡阀115。作为替代措施，也可以使遮挡阀115保持这样的状态，即遮挡阀115只在至少第二排气阀打开时的一段时间关闭。

另外，第二排气阀13的设置操作就像图3A或3B表示的那样，第二排气口9b和第一排气口9a半径关系的变化也类似于实施例1中的设置和变化。

另外，也可以利用具有被遮挡阀115隔开的连通腔108内部的实施例。参照图9，连通腔108内具有一个能将连通腔108内部分为第一排气腔108a和第二排气腔108b的简单的隔板251。该隔板251从第一排气口9a和第二排气口9b之间延伸，隔板251的外边缘与连通腔108的底部表面和侧表面连接。另外，在隔板251的较低部分形成一个完全穿过隔板251的连通口255。也就是说，连通口255形成于第一排气口9a和第二排气口9b附近的位置。另外，将遮挡阀115提供给连通腔108，使得连通口255可以有选择地开和闭。通过这种构造型式，在压缩点火燃烧模式下的进气冲程期间，可以通过连通口255进行废气再循环，也可以达到类似于图8所示结构的作用。

应该注意的是，本发明并不局限于前面所述的实施例1至5。可以进行各种变化。例如，实施例1至4中的进气节流阀也可以使用实施例5中那样的遮挡阀，或蝶形阀。另外，必要时可以通过改变排气节流阀或遮挡阀的开度来调整进行再循环的废气量。

另外，压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式之间的转换时刻并不限于只根据发动机负载。此外，尽管在实施例1至5中解释了预混合的压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式之间的转换，但是本发明并不限于这些实施例。也可以将本发明应用到可进行简单的、非预混合的压缩点火燃烧模式(被活塞压缩的气体中的燃料被置于燃烧室内的燃料喷射阀直接喷射的点火类型)和火花点火燃烧模式之间转换的实施例中。

另外，尽管在实施例1至5中是用天然气作为燃料，作为一种替代，也可以使用例如民用燃气和丙烷气作为气体燃料。另外，本发明的压燃式内燃机也可以使用汽油、柴油等做燃料。另外，发动机的气缸数也不限于四个。也可以使用六缸或八缸发动机，发动机的类型也不限于直列式。V型发动机，气缸对置发动机都可以。对发动机的类型并没有特别的限制。实施例1至5中每个气缸的进气通道的数量和进气阀的数量也没有限制。

Claims

1.一种可在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式之间转换的压燃式内燃机，该压燃式内燃机包括：

至少一个燃烧室；

分别与燃烧室连接的进气通道和排气通道；

设置于沿进气通道位置上的进气装置，用于使进气通道打开和关闭；

由凸轮驱动并设置于沿排气通道位置上的排气装置，用于使排气通道进行固定的打开和关闭操作，而不管是执行压缩点火燃烧模式还是执行火花点火燃烧模式，在排气冲程至少一部分的一段时间和进气冲程至少一部分的一段时间，该排气装置打开排气通道；以及

设置于沿排气通道位置上的废气再循环防止装置，用于使排气通道打开和关闭，在压缩点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，该废气再循环防止装置通过打开排气通道使废气通过排气装置再循环到燃烧室内以执行内部废气再循环，在火花点火燃烧模式期间的进气冲程中，在至少当排气装置打开的一段时间内，废气再循环防止装置通过关闭排气通道来防止废气通过排气装置再循环到燃烧室内。

2.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：

所述排气通道包括第一排气分支通道、第二排气分支通道和合并通道，其中第一排气分支通道和第二排气分支通道分别与燃烧室连接，并且第一排气分支通道和第二排气分支通道汇合到合并通道；

所述排气装置包括第一排气阀和第二排气阀，其中，第一排气阀设置于第一排气分支通道上并只在排气冲程期间打开，第二排气阀设置于第二排气分支通道上并只在进气冲程期间打开；以及

所述废气再循环防止装置是提供给第二排气分支通道的排气节流阀，在火花点火燃烧模式期间排气冲程中至少第二排气阀打开时的一段时间内，该排气节流阀关闭第二排气分支通道，而在压缩点火燃烧模式期间，排气节流阀总是打开第二排气分支通道。

3.如权利要求2所述的压燃式内燃机，其特征在于：第一排气分支通道和第二排气分支通道分别通过第一排气口和第二排气口与燃烧室连接，第二排气口的直径小于第一排气口的直径。

4.如权利要求2所述的压燃式内燃机，其特征在于：在火花点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，排气节流阀关闭第二排气分支通道。

5.如权利要求4所述的压燃式内燃机，其特征在于：在火花点火燃烧模式期间，排气节流阀总是关闭第二排气分支通道。

6.如权利要求2所述的压燃式内燃机，其特征在于：在进气冲程一部分的一段时间期间和排气冲程期间，第二排气阀打开。

7.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：

排气装置包括一简单的排气阀，该排气阀在进气冲程的至少一部分的一段时间期间和排气冲程期间打开；以及

废气再循环防止装置是排气节流阀，该排气节流阀在排气冲程期间打开排气通道，在火花点火燃烧模式期间进气冲程中至少排气阀打开时的一段时间内关闭排气通道。

8.如权利要求1所述的压燃式内燃机，还包括多个燃烧室，其特征在于：

排气通道包括多个排气分支通道和排气合并通道，所述多个排气分支通道分别与多个燃烧室连接，排气分支通道一起汇合到所述排气合并通道上；

排气装置包括分别相应于多个排气分支通道设置的多个排气阀，至少在燃烧室的进气冲程期间多个排气阀中的每个都打开排气分支通道，其中多个排气阀中的每个与排气分支通道连接，燃烧室与排气分支通道连接；和

该废气再循环防止装置是提供给排气合并通道的排气节流阀，在火花点火燃烧模式期间进气冲程中当多个排气阀中的每个打开时的至少一段时间内，该排气节流阀关闭排气合并通道。

9.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：

燃烧室和排气通道通过第一排气口和第二排气口而互相连通；

排气通道包括一位于排气通道上游端部分的简单的管状连通腔，该管状连通腔与第一排气口和第二排气口连接以包括第一排气口和第二排气口；

排气装置包括第一排气阀和第二排气阀，在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下的排气冲程期间，该第一排气阀打开第一排气口，在压缩点火燃烧模式和火花点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，该第二排气阀打开第二排气口；

废气再循环防止装置包括遮挡阀，该遮挡阀将管状连通腔内部分开，使得当遮挡阀关闭时，第一排气口和第二排气口不再互相连通，在压缩点火燃烧模式下的至少进气冲程期间，遮挡阀打开，使得第一排气口和第二排气口处于相互连通的状态。

10.如权利要求9所述的压燃式内燃机，其特征在于：还包括设置于第一排气口和第二排气口之间的隔板，遮挡阀被可滑动地设置，从而可以与隔板接触和分开。

11.如权利要求9所述的压燃式内燃机，其特征在于：还包括位于第一排气口和第二排气口之间的隔板，该隔板将管状连通腔内部分开，并具有穿过该隔板形成的连通口，遮挡阀被可滑动地设置，使得遮挡阀可以打开和关闭隔板上的连通口。

12.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：还包括进气控制装置，该进气控制装置限制流入燃烧室的新气体，在压缩点火燃烧模式下的进气冲程期间，通过利用进气控制装置限制流入的新气体的量，使得来自排气装置的废气再循环得以增加。

13.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：进气装置被凸轮驱动以进行进气通道的打开和关闭。

14.如权利要求1所述的压燃式内燃机，其特征在于：

进气通道包括一进气合并通道和两个进气分支通道，这两个进气分支通道在进气合并通道的末端分开，而且这两个进气分支通道各自与燃烧室连接；

进气装置包括分别提供给进气分支通道的两个进气阀。