CN101165330B - 使具有废气再循环的内燃机运行的方法以及内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种使具有废气再循环的内燃机、尤其是涡轮增压的用重油工作的柴油内燃机进行运行的方法，其中在内燃机的废气流中取出分流，该分流在废气冷却器中冷却并被回输用于减少内燃机的有害物质。按照本发明，使经冷却的分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸。

Description

使具有废气再循环的内燃机运行的方法以及内燃机
技术领域
本发明涉及一种用于使具有废气再循环的内燃机、尤其是涡轮增压的以重油驱动的柴油内燃机实现运行的方法。此外本发明还涉及一种内燃机。
背景技术
由实践已知涡轮增压的具有废气再循环的内燃机。对于具有废气再循环的涡轮增压的内燃发动来说，内燃机的废气流在废气涡轮增压机的涡轮里卸压，其中废气涡轮增压机的涡轮驱动压缩机，该压缩机将输入到内燃机的燃烧用空气压缩。在废气涡轮增压机的涡轮的上游，从内燃机的废气流里取出分流，该分流回输到已压缩的内燃空气里并与之混合。增压空气和废气分流在内燃机的上游并由此在内燃机汽缸的上游进行混合。回输的废气起到惰性气体的作用，降低内燃机气缸里的燃烧峰值温度并因此减少生成有害物质。
尤其是对于用重油工作的柴油内燃机来说，这种由实践中已知的废气再循环是有问题的，这是因为在重油中包含有大量的沥青、灰分和硫，因此在重油燃烧时产生残留物，这些残留物在废气流的被回输的分流与已压缩的燃烧用空气混合之后可能沉积在导引燃烧用空气的部件上，因而会使损害这些部件的功能。
这可能导致内燃机的连续的、不可接受的运行恶化，并引起很繁琐的在内燃机上的维护作业，尤其是清洗作业。
发明内容
因此本发明的任务是提出一种用于使具有废气再循环的内燃机运行的新式方法以及一种新式的内燃机。这个任务通过按照本发明所述的用于使具有废气再循环的内燃机运行的方法来完成，其中从内燃机的废气流中取出分流，使该分流在废气冷却器中冷却并被回输以减少内燃机的有害物质，其特征在于，经冷却的所述分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸，使所述废气流的经冷却的分流在吸气冲程期间输入到四冲程内燃机的汽缸里，使得在内燃机的每个气缸的吸气冲程中，当至少一个燃烧用空气进气阀打开时，在所述气缸中气缸里的活塞从上死点向着下死点的方向运动，各个气缸的这个或每个燃烧用空气进气阀在到达下死点之前被关闭，其中在这个或每个燃烧用空气进气阀被关闭之后，在吸气冲程期间，即当由于燃烧用空气在气缸里的膨胀而使气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平或者降低到废气再循环中的压力水平之下时，使废气流的经冷却的分流输入到各个气缸里，当气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平时，就终止废气流的经冷却的分流回输到各个的气缸里
按照本发明的方法尤其适合用于以重油驱动的柴油内燃机，按此方法，废气流的按照废气再循环被回输的分流非间接或者说直接导入到内燃机的气缸里。在按照本发明的方法中就不需要使废气与已压缩的燃烧用空气在内燃机气缸的上游进行混合，因此可以使导引燃烧用空气的构件不受到污染。
按照本发明的一种有利的改进方案，废气流的经冷却的分流在吸气冲程期间被引入四冲程内燃机的气缸里，使得在内燃机的每个气缸的吸气冲程中-在该气缸中其活塞当至少一个燃烧用空气进气阀打开时从上死点向着下死点的方向运动-各个气缸的这个或每个燃烧用空气进气阀在到达下死点之前被关闭，其中在这个或每个燃烧用空气进气阀关闭之后，在吸气冲程期间、确切地说当由于燃烧用空气在气缸里的膨胀而使气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平或者降低到废气再循环中的压力水平之下时，使废气流的经冷却的分流进入到各个气缸里。
当气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平时，才使废气流的经冷却的分流进入到各个气缸里的再循环终止。
按照本发明的具有废气再循环的内燃机，其特征在于，使经冷却的分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸里，每个气缸分别配置有至少一个废气进气阀，该废气进气阀可以按照本发明所述的方法被开启和关闭。
本发明还给出了优选的改进方案。本发明实施例根据附图加以详细说明，但并不局限于此。附图所示为：
附图说明
图1：用于说明按照本发明的使具有废气再循环的内燃机运行的方法的P-V图。
附图标记列表
1        工作点
2        工作点
3、3’   工作点
4        工作点
5        工作点
6        工作点
7        工作点
8        工作点
10       高压部分
11       换气部分
具体实施方式
本发明涉及一种使内燃机、尤其是一种涡轮增压的以重油驱动的柴油内燃机运行的方法，这种内燃机具有废气再循环。在这种内燃机中，使内燃机的废气流输入到涡轮增压机，其中使废气流在涡轮增压机的涡轮里卸压。废气涡轮增压机的涡轮驱动废气涡轮增压机的压缩机，该压缩机使输入到内燃机的燃烧用空气或者纯净空气压缩。在废气再循环中，在废气涡轮增压机的涡轮的上游从内燃机的废气流里取出分流，其中使这分流在废气冷却器里冷却并被回输以减少内燃机的有害物质。其中按照本发明，使废气流的经冷却的分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸。
以下按照图1中四冲程内燃机的实例，对按照本发明的方法进行详细的说明，其中图1表示了四冲程内燃机的气缸的所谓P(压力)-V(流量)图。四冲程内燃机的气缸的工作循环分成四个冲程，也就是所谓吸气冲程、压缩冲程、工作冲程和排气冲程。
图1所示P-V图原则上分成两个部分，也就是一个所谓高压部分10和一个所谓换气部分11。高压部分10包括了压缩冲程和工作冲程，其中压缩冲程在工作点1和2之间延伸，而工作冲程在工作点2和3、3和3’、3’和4以及4和1之间延伸。换气部分11包括了排气冲程和吸气冲程，其中排气冲程在工作点1和工作点5之间，而吸气冲程则在工作点6和工作点1之间。
对于四冲程内燃机来说，按照本发明的直接进入到内燃机的气缸里的废气再循环在内燃机的每个气缸的吸气冲程期间进行，其中在吸气冲程中，各个气缸的活塞当至少一个燃烧用空气进气阀打开时从上死点OT(工作点6)向着下死点UT(工作点1)的方向运动。在吸气冲程期间，在达到下死点UT之前，各个气缸的这个或每个燃烧用空气进气阀在工作点7处关闭。
在这个或每个燃烧用空气进气阀在工作点7处关闭之后，各个气缸的活塞继续向下死点UT的方向运动，其中此处被抽吸到气缸里的燃烧用空气发生膨胀，因此气缸里的压力从被抽吸的燃烧用空气的压力pL出发进行下降。
在吸气冲程的工作点8处，气缸里的压力达到废气再循环中的压力水平pA，其中当气缸中的压力达到了废气再循环中的压力水平pA或者降到废气再循环中的压力水平pA之下时，废气流的冷却的分流才被非间接或者说直接导入到内燃机的各个气缸里。
为此在吸气冲程期间，至少一个配属于气缸的废气进气阀打开，确切地说，或者直接在气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平pA时，或者从时间上在气缸里的压力降低到废气再循环中的压力水平pA之下后。
当各个气缸里的压力又达到了废气再循环中的压力水平pA时，废气非间接或者说直接进入到内燃机的气缸里的回输就被终止，其中这或者在吸气冲程中在达到下死点UT之前，随着下死点UT的达到，或者也在达到下死点UT之后并由此在压缩过程期间可以实现。为此就使这个或每个配属于各个气缸的废气进气阀关闭。
因为在气缸的区域里几乎没有什么局部的压力差，于是可以在各个气缸的气缸盖的区域里或者在气缸套的区域里使废气再循环非间接或者说直接进入到内燃机的气缸里。
按照本发明的一种有利的改进方案，从废气流导出的分流在其引入到废气冷却器之前被输至废气清洗器，以便降低使废气冷却器受到污染的危险。
尽管本发明首先适合于使以重油驱动的柴油内燃机运行，但本发明也可以使用于汽油内燃机(Otto-Brennkraftmaschine)。这方法与驱动内燃机所用的燃料种类无关。
如上所述，为了使废气直接或者说非间接地引入到内燃机的气缸里，每个气缸都配有至少一个废气进气阀。废气进气阀可以或者机械地通过凸轮、或者用电或电子的方式进行控制，以便按照本发明方式使其打开和关闭。

Claims (11)

1.用于使具有废气再循环的内燃机运行的方法，其中从内燃机的废气流中取出分流，使该分流在废气冷却器中冷却并被回输以减少内燃机的有害物质，其特征在于，经冷却的所述分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸，使所述废气流的经冷却的分流在吸气冲程期间输入到四冲程内燃机的汽缸里，使得在内燃机的每个气缸的吸气冲程中，当至少一个燃烧用空气进气阀打开时，在所述气缸中气缸里的活塞从上死点向着下死点的方向运动，各个气缸的这个或每个燃烧用空气进气阀在到达下死点之前被关闭，其中在这个或每个燃烧用空气进气阀被关闭之后，在吸气冲程期间，即当由于燃烧用空气在气缸里的膨胀而使气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平或者降低到废气再循环中的压力水平之下时，使废气流的经冷却的分流输入到各个气缸里，当气缸里的压力达到了废气再循环中的压力水平时，就终止废气流的经冷却的分流回输到各个的气缸里。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，为此在吸气冲程期间使至少一个配属于各个气缸的废气进气阀打开，确切地说直接当气缸里的压力降低到废气再循环中的压力水平以下时或者时间上在此之后。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，为此在达到吸气冲程中的下死点之后并由此在压缩冲程期间，使这个或每个配属于各个气缸的废气进气阀关闭。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，为此在达到吸气冲程的下死点时或在此之前并由此在吸气冲程期间，使这个或每个配属于各个气缸的废气进气阀关闭。
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使废气流的经冷却的分流在气缸盖的区域内输入到内燃机的气缸里。
6.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使废气流的经冷却的分流在气缸套的区域内输入到内燃机的气缸里。
7.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使所述分流在其被引入到废气冷却器之前输送给废气清洗器，并在其中进行清洁。
8.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在废气涡轮增压机的涡轮的上游从内燃机的废气流中取出所述分流。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内燃机是涡轮增压的以重油驱动的柴油内燃机。
10.具有废气再循环的内燃机，其特征在于，使经冷却的分流的废气再循环直接进入到内燃机的气缸里，每个气缸分别配置有至少一个废气进气阀，该废气进气阀可以按照权利要求1至9中任一项所述的方法被开启和关闭。
11.按权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机是涡轮增压的、以重油驱动的柴油内燃机。
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