[发明专利]具有置于两个膨胀阶段之间的排放物处理的内燃发动机

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机系统，其在燃烧气体的第一和第二膨胀阶段之间提供燃烧气体的处理。

背景技术

内燃发动机具有由工作气体的燃烧和膨胀限定的做功冲程。在机动车辆中，在许多地理区域中需要处理所排放工作气体，以减少排放物，尤其是HC、CO和NO_X以及颗粒物质。

当前排放物减少技术要求所排放工作气体需要处于某一最小温度，以便催化剂后处理过程有效。如果常规发动机被调节，即，通过改变压缩比、燃料比和阀定时以更有效地运行，那么所排放排气将比所需最小温度更冷。因而，当前发动机设计面临优化从工作气体提取功和留下热量形式的足够能量之间的折衷，以允许催化转换器有效地清洁所排放工作气体。

因而，当前内燃发动机设计，例如在机动车辆中使用的柴油、Otto、旋转式或Atkinson循环发动机，在做功冲程期间的最大实际膨胀和在输出气体中留下足够的热量以提供有效催化后处理之间折衷。通常，一旦处理热排气，它们就通过消音器或者仅仅排放到大气。

需要一种能够从热排气获取更多能量且将其转换为功输出的发动机设计，从而增加内燃发动机的效率，而仍提供有效排放物减少。

发明内容

根据本发明的实施例，一种内燃发动机具有发动机本体，所述发动机本体在其中具有第一工作腔室。移动构件可移动地安装在所述腔室中，用于提供进气阶段、压缩阶段、工作气体的燃烧和第一膨胀阶段、以及排气阶段。第二膨胀器在工作气体从工作腔室排放之后提供工作气体的第二膨胀阶段。排放物处理站置于第一工作腔室和第二膨胀器之间，用于处理工作气体以减少排放物。工作气体在从第一工作腔室排放之后而在进入用于第二膨胀阶段的第二膨胀器之前被处理。

优选地，所述排放物处理站包括用于处理工作气体的催化转换器，以减少未燃HC、CO、NO_X或颗粒排放物中的一种或多种。在一个实施例中，所述第一工作腔室是气缸，所述移动构件是往复式活塞，所述第二膨胀器是旋转装置。在另一个实施例中，所述第二膨胀器是往复移动装置。

根据本发明的另一方面，一种用于内燃发动机的排放物管理的方法，包括提供具有至少一个工作腔室和移动构件的内燃发动机，所述移动构件通过工作气体在工作腔室中的第一膨胀而移动，用于提取功。所述工作气体然后在从工作腔室排放之后被处理，用于减少排放物。在处理之后，工作气体传送到第二膨胀器，用于从工作气体提取附加功。工作气体然后从第二膨胀器排放。优选地，所述工作腔室是气缸，所述移动构件是能在气缸中移动的往复式活塞；工作气体的处理在置于工作腔室和第二膨胀器之间的独立排放物处理站处。

在一个实施例中，所述独立排放物处理站包括催化转换器。在一个实施例中，第二膨胀器是旋转装置。

根据本发明的另一方面，一种内燃发动机包括第一功提取站，用于从工作气体的燃烧和膨胀提取功。排放物处理站连接到第一功提取站，用于在工作气体离开第一功提取站之后处理工作气体，用于减少排放物。第二功提取站连接到排放物处理站，用于从排放物处理站接收所述工作气体，用于从工作气体第二次提取功。

方案1. 一种内燃发动机，包括：

发动机本体，所述发动机本体在其中具有第一工作腔室；

用于在所述腔室中运动的移动构件，以提供进气阶段、压缩阶段、工作气体的燃烧和第一膨胀阶段、以及排气阶段；

第二膨胀器，用于在工作气体从工作腔室排放之后提供工作气体的第二膨胀阶段；和

置于第一工作腔室和第二膨胀器之间的排放物处理站，用于在工作气体从第一工作腔室排放之后且在进入用于第二膨胀阶段的第二膨胀器之前处理工作气体以减少排放物。

方案2. 根据方案1所述的内燃发动机，还包括：

所述排放物处理站包括用于处理工作气体的催化转换器，以减少未燃HC、CO、NO_X或颗粒中的一种或多种。

方案3. 根据方案2所述的内燃发动机，还包括：

所述第一工作腔室是气缸，所述移动构件是往复式活塞。

方案4. 根据方案3所述的内燃发动机，还包括：

所述第二膨胀器是旋转装置。

方案5. 根据方案3所述的内燃发动机，还包括：

所述第二膨胀器是往复移动装置。

方案6. 一种用于内燃发动机的排放物管理的方法，包括：

提供具有至少一个工作腔室和移动构件的内燃发动机，所述移动构件通过工作气体在所述工作腔室中的第一膨胀而在所述腔室中移动，用于提取功；