[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及一种内燃机，包括：曲轴；一个或多个气缸，包括气缸盖、活塞、燃烧室；一个或多个进气阀；一个或多个排气阀；进气系统，其被构造成用于将进气输送到发动机；排气系统，其被构造成用于将排气从发动机运送走；增压系统，其连接到进气系统；以及排气再循环(EGR)系统，其被布置成经由EGR导管将从排气系统分支的排气输送到进气系统，其中，内燃机包括阀致动装置，其被构造成允许根据延迟或提前的米勒型阀正时来延迟或提前关闭进气阀，并且其中，EGR系统包括气体输送装置，其被构造成在进气系统中的压力超过排气系统中的压力的运行模式下，通过EGR导管输送排气。另外，描述了一种提高内燃机的效率的方法。

技术领域

本发明涉及一种内燃机和一种提高内燃机的效率的方法。

本发明可以应用于各种燃烧机。但是，当本发明被应用于被构造成用于重型应用(诸如卡车、公共汽车、建筑设备)、船舶应用以及固定应用的发动机时，本发明特别有利。

虽然下面将关于卡车中的应用描述本发明，但是本发明不以任何方式限于该特定应用。

背景技术

重型内燃机在本领域中是众所周知的。

为了使燃料消耗最小化，近年来的内燃机可能配备有先进的涡轮机系统，该先进的涡轮机系统被构造成用于回收排气流中的能量。先进的涡轮机系统可以在第一段中包括涡轮增压器，该涡轮增压器被布置在发动机下游的排气流中。涡轮增压器被构造成将来自排气的能量转换成进气的压力增加。在第二段中，先进的涡轮机系统可以在涡轮增压器的下游包括涡轮复合体单元，该涡轮复合体单元被构造成将排气中的剩余能量的至少一部分转换成轴的旋转运动。轴的旋转运动被作为扭矩贡献传递给发动机的曲轴。

作为示例，其它已知的涡轮机系统包括串联布置的两个涡轮增压器，使得进气被分两级压缩，该两级压缩包括通过其中一个涡轮增压器进行的初始压缩和通过第二涡轮增压器进行的最终压缩。

已经证明使用先进的涡轮机系统具有明显的优势；特别是在燃油效率方面。

为了特别是减少氮氧化物(NOx)的排放(该氮氧化物的形成高度依赖于燃烧室中的温度)，排气再循环系统(EGR)已经被广泛使用了很多年。NOx在高气缸温度和压力的相对较窄的范围内产生。排气的再循环通过向燃烧供应惰性气体实际上稀释了进气中的氧气水平；由此充当燃烧热的吸收剂，以降低气缸温度。

在高压外部EGR系统(有时称为短程EGR系统)中，排气从设置在排气系统中的任何涡轮机上游的排气流中分支，而在低压外部EGR系统(有时称为长程EGR系统)中，排气从设置在排气系统中的任何涡轮机下游的排气流中分支；有时也在任何催化转化器和/或任何排气颗粒过滤器的下游。还已经提出了内部EGR系统，其中部分排气留在气缸中。

特别地但非唯一地，在发动机运行循环的过渡部分中，排气再循环的流量可能不足以提供上述效果，因为在设有先进的涡轮机系统并结合EGR系统的发动机上，排气系统和增压进气系统之间的压差可能不足以促进控制发动机排放物(NOx)所需的EGR流量。

处理进气侧压力高于排气侧压力的发动机的EGR的一种方法是利用一种称为VGT(可变几何涡轮机)的技术，其中，减小涡轮机的流动面积，直到排气歧管中的背压足以建立EGR驱动。这降低了涡轮效率，但是该技术是有作用的，因为可以将其调节成不同的发动机运行模式。另一种方式是通过在涡轮增压涡轮机的下游布置另一个排气涡轮机来增加背压，从而允许经由该另一个涡轮机回收一些能量。这通常被称为涡轮复合。已经进一步提出了在EGR系统中布置泵/压缩机以将气体从排气侧输送到进气侧。但是，这种设计在商用发动机上很少见，这可能是由于耐用性问题所致。还提出了低压EGR系统用于在进气侧具有比排气侧更高的压力的发动机。低压EGR的一般缺点是，与高压EGR相比，它增加了更多的重量和成本，并且需要更多的空间。通常，这种类型的发动机的主要关注点着手于改进各种VGT和涡轮复合设计。