[发明专利]内燃机和用于阀致动器的气动操作的气体处理系统

说明书

技术领域

本发明整体涉及一种内燃机，所述内燃机适于为车辆(诸如汽车或卡车、船等)或机器(诸如发电单元等)提供动力。所涉及的内燃机是凸轮轴自由活塞发动机，所述凸轮轴自由活塞发动机还以概念“具有自由阀的发动机”而为人所知。本发明特别地涉及一种内燃机，所述内燃机包括：可控的第一发动机阀，所述第一发动机阀布置成选择性地打开/关闭被包括在内燃机中的燃烧室；和气体处理系统，所述气体处理系统布置成驱动所述第一发动机阀，所述气体处理系统包括气动的闭合压力流体回路，其中，所述闭合压力流体回路包括相互串联联接的压缩机和阀致动器，所述阀致动器操作地连接到所述第一发动机阀。

在第二方面中，本发明涉及一种用于对阀致动器进行气动操作的气体处理系统。

背景技术

在凸轮轴自由内燃机中，压力流体(诸如液体或气体)用于实现一个或多个发动机阀的移动/打开。这意味着已经用更少体积要求以及更加可控的系统来替换凸轮轴和有关设备，传统内燃机使用所述凸轮轴和有关设备打开发动机阀，以使得空气进入从燃烧室出来的相应排出废气中。

在构造成用于重要角动量输出的发动机中，燃烧室中的压力随增加的角动量输出成比例增加，打开所述阀致动器以关于燃烧室向内开口打开发动机阀所需的力因此也随增加的角动量输出成比例增加。在高转数(诸如6-8000rpm)的条件下，还需要非常快速地打开发动机阀，以便不会限制填充空气来将来自发动机气缸的排出废气相应排出。这些要求(即，在打开排气阀时在具有发动机的燃烧室内高反压的高性能发动机中需要在高频时极其快速的打开)需要阀致动器上游的压力流体的压力高，大约为8-30bar。在阀致动器的下游处，压力流体具有较低压力，大约为3-6bar。

在高转数和高发动机载荷的条件下，低压侧和高压侧之间的压差应当大约为15bar至20bar，以实现阀致动器的正确操作，并且当发动机空转时或在低转数和低载荷的条件下，低压侧和高压侧之间的压差仅仅需要为大约2bar至5bar。当压力因压缩机从低压侧至高压侧而升高时，在低转数条件下的低压差是期望的，并且在压力升高时，发生能量消耗，所述能量消耗与高压侧上的压力升高同步发生。

在需要快速加速和/或从低转数和低载荷非常快速变化至高转数和高载荷的情况中，例如，在进入到繁忙的主要公路时或在突然超越缓慢行驶的车辆时，低压侧和高压侧之间的压差必须立即增加，以实现驾驶员需要的加速度。传统压缩机设定尺寸以便能够以很大变化幅度产生压差，然而，它们没有设定尺寸以满足在单独大压差水平和压力流体流量之间的立即转换。

而且，在本系统中存在从大压差变至小压差的惰性，即，当在转数/发动机载荷短时/暂时升高之后再次在低转数条件下操作时，这在压差并且由此高能耗降低到期望水平之前需要花时间。

发明目的

本发明的目的是解决先前已知的内燃机的上述缺陷和缺点并且提供一种改进的内燃机。本发明的根本目标是提供一种初始限定类型的改进的内燃机，所述内燃机布置成能够使得在需要内燃机的转数/发动机载荷快速增加时通过作用在压力流体回路的高压侧上的压力增加而立即增大低压侧和高压侧之间的压差。

本发明的另一目标是提供一种内燃机，所述内燃机能够快速地将低压侧和高压侧之间压差的从大压差变为小压差。

本发明的又一目标是提供一种内燃机，所述内燃机在每次突然增加压差之后在下一次需要突然增加压差之前自启动。

对发明特征的简要描述

根据本发明，至少通过具有独立权利要求中限定的特征的初始限定类型的内燃机和用于对阀致动器进行气动操作的气体处理系统来实现主要目标。在随后的从属权利要求中进一步限定了本发明的优选实施例。

根据本发明的第一方面，提供了一种初始限定类型的内燃机，所述内燃机的特征在于，气体处理系统还包括气体蓄积器，所述气体蓄积器经由至少一根气体蓄积器导管连接到闭合压力流体回路，所述气体蓄积器导管包括可控阀。

根据本发明的第二方面，用于对阀致动器进行气动操作的气体处理系统设置成包括气动的闭合压力流体回路，其中，闭合压力流体回路包括串联联接的压缩机和阀致动器。气体处理系统的特征在于，气体处理系统包括气体蓄积器，所述气体蓄积器经由至少一根气体蓄积器导管连接到闭合压力流体回路，所述气体蓄积器导管包括可控阀。

因此，本发明基于下述见解：气体蓄积器布置成存储更早的压力峰值，以便能够在高压条件下快速地将大量压力流体供应到闭合压力流体回路，用于实现压力流体回路的高压侧上的即时压力增加。