[发明专利]混合式气动/热力发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合式气动/热力发动机。

背景技术

在混合式气动/热力发动机领域中已知的是使用最初被设计成以热力模式运行并且包括多个汽缸(其中使用一个杆组件将一个共用的曲轴连接到所述多个汽缸上而使所述多个汽缸彼此同步)的发动机。这样一台发动机有时被切换到热力模式，其中这些汽缸全部根据热循环运行通常包括以下步骤：供给燃料混合物、所述燃料混合物压缩、爆炸、爆炸导致的燃烧气体膨胀和逐出；而有时被切换到气动模式。

存在两种可识别的气动模式。在称作泵或发生器模式的第一气动模式中，在空气被存储到特别针对此目的提供的一个压缩空气罐中之前空气被供给到这些汽缸中并且在此被压缩。在称作发动机或消耗模式的第二气动模式中，该压缩空气罐中的压缩空气膨胀进入这些汽缸中从而致使该曲轴旋转。

在现有技术中，混合式气动/热力发动机中的这些汽缸全部是同时以单一模式(该单一模式为热力、气动泵或气动发动机)来运行的。这种模式可以称作串行式混合。

因此在减速阶段有可能使这些汽缸全部切换到气动泵模式。然后发动机产生一个负转矩，该负转矩帮助车辆减速同时将压缩空气形式的能量存储在压缩空气罐中。

然后有可能通过将这些汽缸全部切换到气动发动机模式来重新使用这种能量并致使压缩空气膨胀进入汽缸中来驱动车辆。这可以使用在启动或行驶阶段过程中以便减少如果发动机的这些汽缸已经以热力模式运行的话会由发动机产生的污染物。

专利US 7231998 B1披露了在现有技术中的这样一个系统。这个系统的主要缺点是不能使用该热力发动机来驱动传动轴并且同时泵送空气到该罐中。因此，不能优化热力发动机的运行点，即在恒定的发动机速度和恒定的车辆速度时增大热力发动机的转矩以便使发动机保持最佳性能状态，而超出的转矩可被用来泵送空气到罐中。

诸位发明人已经确定，特别有利的是还有可能控制这样一台发动机而使得这些汽缸中的一些汽缸以热力模式运行，而同时且并行地其他汽缸以气动、气动泵或气动发动机模式运行。这种模式可称作并行式混合。

发明内容

本发明涉及一种混合式气动/热力发动机，该发动机包括若干汽缸和一个控制单元，每个汽缸都具有通过一个共用曲轴而同步的一个连杆，该控制单元能够同时使至少一个汽缸以热力模式运行并且使至少一个汽缸以气动模式运行，并且其中能够以气动模式运行的一个汽缸还包括与一个燃料供给回路相联接的至少一个燃料供给阀和与一个废气排放回路相联接的至少一个排放阀，这些阀根据该热循环而打开和关闭，其中所述至少一个空气进气阀以及对应地所述空气进气回路是与一个燃料供给阀并且对应地与一个燃料供给回路相组合的，其中所述至少一个空气出气阀以及对应地所述空气出气回路是与一个废气排放阀并且对应地与一个废气排放回路相组合的，在该汽缸以气动模式运行时该控制单元被配置成不喷射燃料到所述燃料供给回路中，其特征在于，与一个能够以气动模式运行的汽缸相关联的一个排放回路包括可以由该控制单元控制的关闭装置。

根据本发明的另一个特征，该气动模式包括一种气动泵模式和一种气动发动机模式，在该气动泵模式中所供给的空气被汽缸压缩并且被存储在一个压缩空气罐中，在该气动发动机模式中来自所述压缩空气罐的压缩空气膨胀从而驱动该汽缸并致使曲轴旋转。

根据本发明的另一个特征，一个能够以气动模式运行的汽缸包括与一个空气进气回路相联接的至少一个空气进气阀、与一个空气出气回路相联接的至少一个空气出气阀、和与一个压缩空气罐相联接的至少一个充气阀。

根据本发明的另一个特征，将来自能够以气动模式运行并且同时以一个单一模式运行的一组至少一个汽缸的这些单独排气管集中在一起的每个排放回路包括能够选择性地防止或允许所述排放回路经过一个催化转化器的旁通装置。

本发明还涉及一种用于控制这样一台发动机的方法，该方法包括以下步骤：将这些汽缸中的至少一个汽缸切换到热力模式，将这些汽缸中的至少另一个汽缸切换到气动模式。

根据本发明的另一个特征，包括以下步骤：将这些汽缸中的至少一个汽缸切换到热力模式，将其他汽缸切换到气动泵模式。

根据本发明的另一个特征，该控制单元使供给到发动机中的空气体积增大以便对切换到气动模式的这些汽缸的空气消耗加以补偿。

根据本发明的另一个特征，该控制单元使处于热力模式的所述至少一个汽缸的转矩增大，以例如用来对切换到气动泵模式的所述其他汽缸产生的负转矩加以补偿。