專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機，更具體地，涉及ー種具有專門用于產(chǎn)生再循環(huán)排氣并將其提供給發(fā)動機另ー個氣缸的發(fā)動機氣缸的內(nèi)燃 發(fā)動機。
背景技術：
隨著對車輛經(jīng)濟學關注程度的増加，汽車制造商正把目光轉(zhuǎn)向更小、更輕的車輛以及獨特的車輛動カ系統(tǒng)，以提高效率。在最常規(guī)的內(nèi)燃發(fā)動機中，利用再循環(huán)排氣(EGR)來在低負荷下協(xié)助降低節(jié)流損失，并且改善爆震耐受性和降低排氣中的氮氧化物(NOx)水平。EGR作為ー種排放減少手段對于在化學計量比的稀側運轉(zhuǎn)因而易于釋放出較高水平NOx排放物的內(nèi)燃發(fā)動機而言尤其重要。在內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)構造方面已考慮的一個提議是采用多個氣缸中的一個氣缸作為專用的EGR源。具體地，例如在四氣缸發(fā)動機中，四個氣缸中的三個氣缸將以正常的空氣、燃料和EGR的混合物工作。由這些氣缸所產(chǎn)生的廢氣將以排氣的形式排出內(nèi)燃發(fā)動機，并且在釋放到大氣中之前在排氣處理系統(tǒng)中對其進行處理。四個氣缸中的一個氣缸以定制水平的空氣和燃料工作；如可由與各種發(fā)動機、車輛和排氣系統(tǒng)的傳感器進行信號通信的發(fā)動機控制器所決定的。單個氣缸中所產(chǎn)生的廢氣被傳遞到其它三個氣缸的進氣ロ，從而提供EGR。這種構造允許例如含有較高水平氫氣的更濃的EGR，由此改善抗爆震性能、燃料消耗和燃燒穩(wěn)定性，同時仍然允許在排氣處理系統(tǒng)中維持化學計量比燃燒的排氣從而與催化處理裝置兼容。此類型內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的缺點是由于不均勻的氣缸點火順序，因而僅使用ー個氣缸作為專用EGR氣缸的四氣缸內(nèi)燃發(fā)動機可能不會向工作氣缸輸送均勻體積的EGR。例如，專用EGR氣缸燃燒事件之后的氣缸燃燒事件，易于接收到比后繼的兩個點火氣缸更多的EGR稀釋劑。這種氣缸組成(即燃燒空氣、燃料和EGR稀釋劑)的變化會導致難以在大范圍的工作條件下加以控制的不均勻燃燒性能。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中，內(nèi)燃發(fā)動機包括四沖程工作氣缸、四沖程EGR氣缸、用于將燃燒空氣充量提供給各氣缸的進氣系統(tǒng)、用于將排氣從四沖程工作氣缸排除到大氣中的第一排氣系統(tǒng)、和用于將來自四沖程EGR氣缸的廢氣排除到進氣系統(tǒng)的第二排氣系統(tǒng)，其中燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自四沖程EGR氣缸的排氣的混合物。本發(fā)明提供如下技術方案方案I. ー種內(nèi)燃發(fā)動機，包括
四沖程工作氣缸；
四沖程再循環(huán)排氣氣缸；
進氣系統(tǒng)，用于將燃燒空氣充量提供給所述氣缸；
第一排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程工作氣缸排除到大氣；以及第二排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸排除到所述進氣系統(tǒng)，其中，所述燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的排氣的混合物。方案2.如方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸具有不同于所述四沖程工作氣缸的容積。方案3.如方案2所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸具有小于所述四沖程工作氣缸的容積。方案4.如方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括設置在所述進氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門體，所述節(jié)氣門體用于計量供給進入所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒空氣充量。方案5.如方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，所述發(fā)動機驅(qū)動的增壓器設置在所述進氣系統(tǒng)內(nèi)并且被構造成壓縮所述燃燒空氣充量并將其傳輸給所述四沖程工作氣缸和所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸。方案6.如方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程工作氣缸包括多個四沖程工作氣缸并且所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸包括相同數(shù)量的四沖程工作氣缸，所述氣缸具有如下的點火順序使得所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒事件發(fā)生在所述四沖程工作氣缸的燃燒事件之間，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動機工作期間向所述進氣系統(tǒng)輸送一致流量的排氣并且向所述四沖程工作氣缸穩(wěn)定地輸送再循環(huán)排氣。方案7.如方案6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括具有構造成四沖程工作氣缸的氣缸I和氣缸4、以及構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸2和3的直列4氣缸發(fā)動機，并且所述內(nèi)燃發(fā)動機具有1、3、4、2的氣缸點火順序。方案8.如方案6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2和3以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸4、5和6的V型構造6氣缸發(fā)動機。方案9.如方案6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括V型構造8氣缸發(fā)動機，所述V型構造8氣缸發(fā)動機具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2、3和4以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸5、6、7和8。方案10. —種內(nèi)燃發(fā)動機,包括
多個四沖程工作氣缸；
相同數(shù)量的四沖程再循環(huán)排氣氣缸；
進氣系統(tǒng)，用于將燃燒空氣充量提供給所述氣缸；
第一排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述多個四沖程工作氣缸排除到大氣；以及第二排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸排除到所述進氣系統(tǒng)，其中，所述燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的排氣的混合物。方案11.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，四沖程再循環(huán)排氣氣缸具有不同于所述四沖程工作氣缸的容積。
方案12.如方案11所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸具有小于所述四沖程工作氣缸的容積。方案13.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括設置在所述進氣系統(tǒng)中的至少ー個節(jié)氣門體，所述節(jié)氣門體計量供給進入所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒空氣充量。方案14.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，所述發(fā)動機驅(qū)動的增壓器設置在所述進氣系統(tǒng)內(nèi)并且被構造成壓縮所述燃燒空氣充量并將其傳輸給所述四沖程工作氣缸和所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸。方案15.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述氣缸具有如下的點火順序使得所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒事件在所述四沖程工作氣缸的燃燒事件之間，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動機工作期間向所述進氣系統(tǒng)輸送一致流量的排氣并且向所述四沖程工作氣缸穩(wěn)定地輸送再循環(huán)排氣。方案16.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括直列4氣缸發(fā)動機，所述直列4氣缸發(fā)動機具有構造成四沖程工作氣缸的氣缸I和4以及構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸2和3，并且所述內(nèi)燃發(fā)動機具有氣缸1、3、4、2的氣缸點火順序。方案17.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括V型構造6氣缸發(fā)動機，所述V型構造6氣缸發(fā)動機具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2和3以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸4、5和6。方案18.如方案10所述的內(nèi)燃發(fā)動機，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括V型構造8氣缸發(fā)動機，所述V型構造8氣缸發(fā)動機具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2、3和4以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸5、6、7和8。通過對本發(fā)明的下列詳細說明并結合附圖，將容易地了解本發(fā)明的上述特征和優(yōu) 點以及其它特征和優(yōu)點。


其它目的、特征、優(yōu)點和細節(jié)僅通過例子呈現(xiàn)在以下對各實施例的詳細說明中，該詳細說明參照附圖，其中
圖I是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的各部分的示意平面圖。圖2是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的另一個實施例的各部分的示意平面圖。圖3是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的又一個實施例的各部分的示意平面圖。圖4是描述本發(fā)明的一個替代實施例的特征的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的各部分的示意平面圖。
具體實施例方式以下的描述本質(zhì)上僅是示例性的而不是意圖限制本公開、其應用或用途。應當理解的是，在所有附圖中相應的附圖標記指示類似或相應的部件和特征。在本文的各種實施例中所描述的本發(fā)明包括一種用于將排氣提供給內(nèi)燃發(fā)動機氣缸(即，再生的排氣“EGR”)的新型裝置和方法。如上所述，EGR可用于維持內(nèi)燃發(fā)動機的數(shù)個性能參數(shù)，包括維持降低水平的氮氧化物(“NO/)，氮氧化物是受管制的排氣成分并且在化學計量稀側(即，氧氣過量)工作的發(fā)動機中更加普遍發(fā)生。本發(fā)明的基本前提是提供ー種具有以下兩組氣缸的內(nèi)燃發(fā)動機第一“工作組”氣缸和第二“EGR組”氣缸。雖然所有氣缸是以提供來自發(fā)動機的功輸出的方式工作，但第一工作組氣缸是在輸送最佳功率并將適當?shù)膹U氣排放物輸送給排氣處理系統(tǒng)的正?？諝?燃料比下工作。第二 EGR組氣缸則是以可以未必輸送最佳功率和適當?shù)膹U氣排放物、但將最佳EGR直接輸送給第一工作組氣缸的進氣ロ的方式工作。以機械方式，第二 EGR組氣缸的排氣ロ流體地連接到內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，而不是連接到排氣處理系統(tǒng)。用于排氣從這些氣缸流到排氣處理系統(tǒng)的流動路徑經(jīng)過第一工作氣缸。通過使用相同數(shù)量的第一工作組氣缸和第二 EGR組氣缸，而實現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動機的優(yōu)化。例如，在2氣缸內(nèi)燃發(fā)動機的情況下,ー個氣缸是工作氣缸而第二個氣缸是EGR氣缸。第二 EGR氣缸被校準成具有在工作氣缸的燃燒事件之前的燃燒事件，由此當工作氣缸吸入 其空氣/燃料混合物時在發(fā)動機進氣系統(tǒng)中提供EGR。結果是在適當?shù)臅r間恒定可靠地向工作氣缸提供EGR，從而獲得工作氣缸的最佳性能?？梢韵氲?，第二 EGR氣缸可以不配置有與第一工作氣缸相同的容積。由于第一工作氣缸的EGR需求，EGR氣缸可具有較小或較大的容積(可通過增大或減小氣缸的直徑來實現(xiàn))或者較短的活塞行程(通過調(diào)整曲軸和/或曲柄裝置來實現(xiàn))。應當理解的是，可以想到在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明可應用于許多構造的內(nèi)燃發(fā)動機。例如，2氣缸發(fā)動機可包括ー個工作氣缸和ー個EGR氣缸,4氣缸發(fā)動機可包括兩個工作氣缸和兩個EGR氣缸，6氣缸發(fā)動機可包括三個工作氣缸和三個EGR氣缸，8氣缸發(fā)動機可包括四個工作氣缸和四個EGR氣缸，等。現(xiàn)在參照圖I且僅為了說明的目的，本發(fā)明的一個示例性實施例涉及包括多個發(fā)動機氣缸12的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)10。在該圖示說明的實施例中，內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)10是包括四個發(fā)動機氣缸12的直列四氣缸內(nèi)燃發(fā)動機，然而在不影響本發(fā)明的應用的情況下所述構造也可包括任意數(shù)量的氣缸(將更詳細地描述)以及其它構造，諸如V型構造、水平對置
坐寸ο參照圖示實施例中的發(fā)動機氣缸12，所有四個氣缸12被配置成以四沖程燃燒循環(huán)工作。給各獨立氣缸編號1號氣缸12A(工作氣缸)、2號氣缸12B(EGR氣缸)、3號氣缸12C(EGR氣缸)、和4號氣缸12D (工作氣缸)。燃燒空氣18經(jīng)過入口 26進入進氣系統(tǒng)24，并且以已知方式利用節(jié)氣門體28計量供給燃燒空氣18。計量供給的燃燒空氣18與通常稱為再循環(huán)排氣或EGR 30的排氣稀釋劑混合，而形成燃燒充量32，該燃燒充量包含燃燒空氣18與EGR 30的混合物。燃燒充量32可被壓縮機20壓縮,壓縮機20在圖不的不例性實施例中是發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，并且經(jīng)過進氣歧管34被傳輸給各個發(fā)動機氣缸12，進氣歧管34包括分別與發(fā)動機氣缸12A 12D相對應的多條進氣支管34A、34B、34C和34D。在圖4中圖解說明的替代實施例中，進氣支管34B和34C在經(jīng)過將在下面更詳細描述的單個節(jié)氣門體58之后從單個支管35分叉開。燃燒充量32在氣缸12中與燃料混合并且在氣缸12中燃燒。ー個或多個點火裝置如火花塞36可定位成與氣缸12相連通并且可操作地在氣缸12中點燃燃料/空氣混合物。在一個示例性實施例中，由燃料和燃燒充量32在工作氣缸12A和12D(1號氣缸和4號氣缸)中燃燒所產(chǎn)生的廢氣38，經(jīng)過第一排氣歧管42的排氣管道40排出氣缸。排氣歧管42與排氣處理系統(tǒng)44流體連通，排氣處理系統(tǒng)44可包括ー個或多個排氣處理裝置(例如，氧化催化裝置、選擇性催化還原裝置、顆粒捕集器、或者其組合)46，用于在廢氣釋放到大氣中之前對廢氣成分進行氧化、還原或過濾。由燃料和燃燒充量32在EGR氣缸12B和12C(2號氣缸和3號氣缸)中燃燒所產(chǎn)生的廢氣48，經(jīng)過第二排氣歧管52的排氣管道50排出氣缸。排氣歧管52與EGR供給管道54流體連通，EGR供給管道54將廢氣以EGR 30的形式輸送給進氣系統(tǒng)24?？稍贓GR供給管道54內(nèi)設置EGR冷卻器56，用以在廢氣48以EGR 30 的形式再導入進氣系統(tǒng)并與燃燒空氣18混合之前使廢氣48冷卻。在一個示例性實施例中，內(nèi)燃發(fā)動機10的氣缸點火順序可以是1號工作氣缸12A、3號EGR氣缸12C、4號工作氣缸12D、和2號EGR氣缸12B。作為該點火順序的結果，將EGR 30提供給進氣系統(tǒng)24的氣缸(即氣缸12B和12C)在工作氣缸12A和12D的燃燒事件之間點火，由此向進氣系統(tǒng)24和燃燒充量32提供一致流量的EGR 30，由此確保在內(nèi)燃發(fā)動機10工作期間向工作氣缸12A和12D穩(wěn)定輸送EGR。所描述的點火順序是為了示例性的目的，可以想到在不偏離本發(fā)明范圍的情況下其它順序?qū)@得相同的結果。在一個示例性實施例中，EGR氣缸12B和12C可具有不同于工作氣缸12A和12D的容積尺寸。通常，這些容積尺寸可小于工作氣缸的容積尺寸。例如，在2. O升四氣缸內(nèi)燃發(fā)動機中，可以構想工作氣缸的缸徑和行程可以分別在88. O毫米和98. O毫米的范圍內(nèi)，而EGR氣缸缸徑和行程分別可以在84. O毫米和72. 8毫米的范圍內(nèi)。結果是工作氣缸的排量在約為1192立方厘米的范圍而EGR氣缸的排量約為806立方厘米。再次參照圖I和圖4，在示例性實施例中，進氣歧管34(或者圖4的34’ )的進氣支管34B和34C可包括ー個或多個節(jié)氣門體58，節(jié)氣門體58可被發(fā)動機控制器或其它控制器(未圖示)電子控制。電子控制的節(jié)氣門體58與控制器(未圖示)進行信號通信，所述控制器監(jiān)測各種發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)并調(diào)整燃燒充量流入EGR氣缸12B和12C的流量，由此調(diào)整進入EGR氣缸的燃燒充量的組成，結果是使排出EGR氣缸的排氣48被優(yōu)化用于工作氣缸12A和12B。另外，進氣門和排氣門的操作可采用標準的凸輪在軸上的結構(cam-on-shaft configuration),或者在一個示例性實施例中在EGR氣缸12B和12C的進氣門上可采用可變凸輪相位，如凸輪在凸輪中的兩步(cam-in-cam, two-step)結構，從而允許調(diào)整進入這些氣缸的燃燒充量?；诟鞣N測量出的發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)，通過與控制器(未圖示)進行信號通信而實現(xiàn)上述調(diào)整。參照圖2，本發(fā)明的另ー個示例性實施例涉及V型構造6氣缸內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)100,發(fā)動機系統(tǒng)100包括布置在兩個偏置氣缸排中的多個發(fā)動機氣缸120。參照圖不實施例中的發(fā)動機氣缸120，所有6個氣缸120被構造成以四沖程燃燒循環(huán)工作。給各獨立氣缸編號1號氣缸120A(EGR氣缸)、2號氣缸120B (EGR氣缸)、3號氣缸120C (EGR氣缸)、4號氣缸120D (工作氣缸)、5號氣缸120E (工作氣缸)、6號氣缸120F (工作氣缸)。燃燒空氣180經(jīng)過入口 260進入進氣系統(tǒng)240，以已知方式利用節(jié)氣門體280計量供給燃燒空氣180。計量供給的燃燒空氣180與通常稱為再循環(huán)排氣或EGR 300的排氣稀釋劑相混合，而形成包含燃燒空氣180與EGR 300的混合物的燃燒充量320。燃燒充量320可被壓縮機200壓縮,壓縮機200在圖不的不例性實施例中是發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，并且經(jīng)過進氣歧管340將燃燒充量320傳輸給各個發(fā)動機氣缸120，進氣歧管340包括分別與發(fā)動機氣缸120A 120F相對應的多條進氣支管340A、340B、340C、340D、340E和340F。燃燒充量320與氣缸120中的燃料混合并在其中燃燒。ー個或多個點火裝置如火花塞360可定位成與氣缸120相連通并且可操作地在氣缸120中點燃燃料/空氣混合物。在一個示例性實施例中，燃料和燃燒充量320在工作氣缸120DU20E和120F(3號、4號和5號氣缸)中燃燒所產(chǎn)生的廢氣380，經(jīng)過第一排氣歧管420的排氣管道400排出氣缸。排氣歧管420與排氣處理系統(tǒng)440流體連通，排氣處理系統(tǒng)440可包括ー個或多個排氣處理裝置(例如，氧化催化劑裝置、選擇催化劑還原裝置、顆粒捕集器、或者其組合)460，用于在排氣釋放到大氣中之前對其進行氧化、還原或過濾。由燃料和燃燒充量320在EGR氣缸120AU20B和120C(1號、2號和3號氣缸)中燃燒所產(chǎn)生的廢氣480，經(jīng)過第二排氣歧管520的排氣管道500排出氣缸。排氣歧管520與EGR供給管道540流體連通，EGR供給管道540將廢氣480以EGR 300的形式傳輸給進氣系統(tǒng)240?？稍贓GR供給管道540內(nèi)設置EGR冷卻器560，用以在廢氣480以EGR 300的形式再導入進氣系統(tǒng)240中并與燃燒空氣180混合之前使廢氣480冷卻。
在一個不例性實施例中，內(nèi)燃發(fā)動機100的氣缸點火順序可以是1號EGR氣缸120A、4號工作氣缸120D、2號EGR氣缸120B、5號工作氣缸120E、3號EGR氣缸120C、和6號工作氣缸120F。作為此點火順序的結果，將EGR 300提供給進氣系統(tǒng)240的氣缸120 (即氣缸120A、120B和120C)在工作氣缸120D、120E和120F的燃燒事件之間點火，由此向進氣系統(tǒng)240和燃燒充量320提供一致流量的EGR 300，由此確保在內(nèi)燃發(fā)動機100工作期間向工作氣缸120DU20E和120F —致傳輸EGR。所描述的點火順序是為了示例性的目的，可設想在不偏離本發(fā)明范圍的情況下其它順序?qū)@得相同的結果。在一個示例性實施例中，EGR氣缸120A、120B和120C可具有不同于工作氣缸120D、120E和120F的容積尺寸。通常，這些容積尺寸可小于工作氣缸的容積尺寸?，F(xiàn)在又參照圖2，在一個示例性實施例中，可利用電子控制的節(jié)氣門體580對進氣歧管340的進氣支管340A、340B和340C進行節(jié)流。電子控制的節(jié)氣門體580與控制器(未圖示)進行信號通信，所述控制器監(jiān)測各種發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)并調(diào)整燃燒充量320流入EGR氣缸120A、120B和120C的流量，由此調(diào)整進入EGR氣缸的燃燒充量的組成，結果是使排出EGR氣缸的排氣480被優(yōu)化用于工作氣缸120DU20E和120F。另外，進氣和排氣門的操作可采用標準的凸輪在軸上(cam-on-shaft)的結構，或者在一個示例性實施例中，在EGR氣缸120AU20B和120C的進氣門上可使用可變凸輪相位，如凸輪在凸輪中的兩步(cam-in-cam, two-step)結構，從而允許調(diào)整進入這些氣缸的燃燒充量?；诟鞣N測量出的發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)，通過與控制器(未圖示)的信號通信而實現(xiàn)上述調(diào)整。參照圖3，本發(fā)明的另ー個示例性實施例涉及V型構造8氣缸內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)1000，發(fā)動機系統(tǒng)1000包括多個發(fā)動機氣缸1200，布置在兩個偏置的氣缸排1200A(EGR氣缸)和1200B(工作氣缸)中。參照在圖示實施例中的發(fā)動機氣缸1200，所有8個氣缸1200均被構造成以四沖程燃燒循環(huán)工作。燃燒空氣1800經(jīng)過入口 2600進入進氣系統(tǒng)2400，并且以已知方式利用節(jié)氣門體2800計量供給燃燒空氣1800。計量供給的燃燒空氣1800與通常稱為再循環(huán)排氣或EGR 3000的排氣稀釋劑相混合，而形成燃燒充量3200，該燃燒充量包含燃燒空氣1800與EGR 3000的混合物。
燃燒充量3200可被壓縮機2000壓縮,壓縮機2000在圖不的不例性實施例中是發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，并且經(jīng)過進氣歧管3400將燃燒充量3200傳輸給各個發(fā)動機氣缸1200，進氣歧管3400包括分別與發(fā)動機氣缸排1200A和1200B相對應的多條進氣支管3400A和3400B。燃燒充量3200在氣缸1200中與燃料混合并在其中燃燒。ー個或多個點火裝置如火花塞3600可定位成與氣缸1200相連通并且可操作地在氣缸1200中點燃燃料/空氣混合物。在一個示例性實施例中，由燃料和燃燒充量3200在工作氣缸排1200B的工作氣缸1200中燃燒所產(chǎn)生的廢氣3800，經(jīng)過第一排氣歧管4200的排氣管道4000排出氣缸。排氣歧管4200與排氣處理系統(tǒng)4400流體連通，排氣處理系統(tǒng)4400可包括ー個或多個排氣處理裝置(例如，氧化催化劑裝置、選擇性催化劑還原裝置、顆粒捕集器、或者其組合)4600，用于在排氣釋放到大氣中之前對排氣成分進行氧化、還原或過濾。由燃料和燃燒充量3200在EGR氣缸排1200A的EGR氣缸1200中燃燒所產(chǎn)生的廢氣4800，經(jīng)過第二排氣歧管5200的排氣管道5000排出氣缸。排氣歧管5200與EGR供給管道5400流體連通，EGR供給管道 5400將廢氣4800以EGR 3000的形式傳輸給進氣系統(tǒng)2400。可在EGR供給管道5400內(nèi)設置EGR冷卻器560，用以在將廢氣4800以EGR 3000的形式再導入進氣系統(tǒng)2400與燃燒空氣1800混合之前使廢氣4800冷卻。在一個示例性實施例中，內(nèi)燃發(fā)動機1000的氣缸點火順序被選擇為，以便將EGR3000提供給進氣系統(tǒng)2400的氣缸1200( S卩，EGR氣缸排1200A)在氣缸排1200B的工作氣缸的燃燒事件之間點火，由此向進氣系統(tǒng)2400和燃燒充量3200提供一致流量的EGR 3000，從而確保在內(nèi)燃發(fā)動機1000工作期間向工作氣缸排1200B的氣缸一致地輸送EGR。在ー個示例性實施例中，EGR氣缸排1200A的氣缸可具有不同于工作氣缸排1200B的氣缸的容積尺寸。通常，這些容積尺寸可小于工作氣缸的容積尺寸。再次參照圖3，在一個示例性實施例中，可利用節(jié)氣門體5800對進氣歧管3400的進氣支管3400A進行節(jié)流。節(jié)氣門體5800可由控制器(未圖示)電子控制并且與控制器進行信號通信，所述控制器監(jiān)測各種發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)并調(diào)整燃燒充量3200流入EGR氣缸排1200A中的流量，由此調(diào)整進入EGR氣缸的燃燒充量3200的組成，結果是使排出EGR氣缸排1200A的排氣4800對于工作氣缸排1200B得到優(yōu)化。另外，進氣和排氣門的操作可采用標準的凸輪在軸上(cam-on-shaft)的結構，或者在一個示例性實施例中在EGR氣缸的進氣門上可使用可變凸輪相位，如凸輪在凸輪中的兩步(cam-in-cam, two-step)結構，從而允許調(diào)整進入這些氣缸的燃燒充量。基于各種測量出的發(fā)動機和排氣系統(tǒng)參數(shù)，通過與控制器(未圖示)的信號通信而提供這種調(diào)整。現(xiàn)已在說明本發(fā)明對于若干不同發(fā)動機構造的應用的各種實施例描述了本發(fā)明。當然，可以想到本發(fā)明實際上可應用于任何發(fā)動機構造，其中相同數(shù)量的EGR氣缸將EGR提供給發(fā)動機的進氣系統(tǒng)隨后將EGR提供給相同數(shù)量的工作氣缸。結果是向工作氣缸提供一致流量的EGR并且改善發(fā)動機性能。還應當指出的是，雖然氣缸被命名為工作氣缸和EGR氣缸，但這兩種類型的氣缸均產(chǎn)生功并將功傳輸給發(fā)動機曲軸。EGR氣缸的焦點是供給具有適當組成水平的EGR，所述組成水平從而會影響由EGR氣缸所產(chǎn)生功的水平。雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員將會理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的情況下可做出各種變化并且可用等效物替換其元件。另外，在本發(fā)明的教導下，可在不背離 本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下做出許多修改以適應特定的情境或材料。因此，可以想到本發(fā)明并不局限于本文所公開用于實施本發(fā)明的具體實施例，而是本發(fā)明將包括所有落在本申請范圍內(nèi)的實施例。
權利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動機，包括 四沖程工作氣缸； 四沖程再循環(huán)排氣氣缸； 進氣系統(tǒng)，用于將燃燒空氣充量提供給所述氣缸； 第一排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程工作氣缸排除到大氣；以及第二排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸排除到所述進氣系統(tǒng)，其中，所述燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的排氣的混合物。
2.如權利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程再循環(huán)排氣氣 缸具有不同于所述四沖程工作氣缸的容積。
3.如權利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸具有小于所述四沖程工作氣缸的容積。
4.如權利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括設置在所述進氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門體，所述節(jié)氣門體用于計量供給進入所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒空氣充量。
5.如權利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，還包括發(fā)動機驅(qū)動的增壓器，所述發(fā)動機驅(qū)動的增壓器設置在所述進氣系統(tǒng)內(nèi)并且被構造成壓縮所述燃燒空氣充量并將其傳輸給所述四沖程工作氣缸和所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸。
6.如權利要求I所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述四沖程工作氣缸包括多個四沖程工作氣缸并且所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸包括相同數(shù)量的四沖程工作氣缸，所述氣缸具有如下的點火順序使得所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的燃燒事件發(fā)生在所述四沖程工作氣缸的燃燒事件之間，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動機工作期間向所述進氣系統(tǒng)輸送一致流量的排氣并且向所述四沖程工作氣缸穩(wěn)定地輸送再循環(huán)排氣。
7.如權利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括具有構造成四沖程工作氣缸的氣缸I和氣缸4、以及構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸2和3的直列4氣缸發(fā)動機，并且所述內(nèi)燃發(fā)動機具有1、3、4、2的氣缸點火順序。
8.如權利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2和3以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸4、5和6的V型構造6氣缸發(fā)動機。
9.如權利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括V型構造8氣缸發(fā)動機，所述V型構造8氣缸發(fā)動機具有構造成四沖程再循環(huán)排氣氣缸的氣缸1、2、3和4以及構造成四沖程工作氣缸的氣缸5、6、7和8。
10.一種內(nèi)燃發(fā)動機，包括 多個四沖程工作氣缸； 相同數(shù)量的四沖程再循環(huán)排氣氣缸； 進氣系統(tǒng)，用于將燃燒空氣充量提供給所述氣缸； 第一排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述多個四沖程工作氣缸排除到大氣；以及第二排氣系統(tǒng)，用于將排氣從所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸排除到所述進氣系統(tǒng)，其中，所述燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自所述四沖程再循環(huán)排氣氣缸的排氣的混合物。
全文摘要
一種內(nèi)燃發(fā)動機包括四沖程工作氣缸、四沖程再循環(huán)排氣氣缸、用于將燃燒空氣充量提供給氣缸的進氣系統(tǒng)、用于將廢氣從四沖程工作氣缸排除到大氣的第一排氣系統(tǒng)、和用于將排氣從四沖程再循環(huán)排氣氣缸排除到進氣系統(tǒng)的第二排氣系統(tǒng)，其中所述燃燒空氣充量是燃燒空氣與來自四沖程再循環(huán)排氣氣缸的排氣的混合物。
文檔編號F02B47/08GK102733935SQ20121010782
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月13日
發(fā)明者A.W.海曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司