[發明專利]內燃機和用于閥致動器的氣動操作的氣體處理系統

有效

• 申請號: 201480056731.6
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN105814320B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: A·霍格倫德;U·卡爾森;C·馮科尼希斯埃格
• 申請（專利權）人: 弗瑞瓦勒夫股份公司
• 主分類號: F15B1/02
• 分類號: F15B1/02;F01L9/02;F16K31/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 姜雪梅

技術領域

本發明整體涉及一種內燃機，所述內燃機適于為車輛(諸如汽車或卡車、船等)或機器(諸如發電單元等)提供動力。所涉及的內燃機是凸輪軸自由活塞發動機，所述凸輪軸自由活塞發動機還以概念“具有自由閥的發動機”而為人所知。本發明特別地涉及一種內燃機，所述內燃機包括：可控的第一發動機閥，所述第一發動機閥布置成選擇性地打開/關閉被包括在內燃機中的燃燒室；和氣體處理系統，所述氣體處理系統布置成驅動所述第一發動機閥，所述氣體處理系統包括氣動的閉合壓力流體回路，其中，所述閉合壓力流體回路包括相互串聯聯接的壓縮機和閥致動器，所述閥致動器操作地連接到所述第一發動機閥。

在第二方面中，本發明涉及一種用于對閥致動器進行氣動操作的氣體處理系統。

背景技術

在凸輪軸自由內燃機中，壓力流體(諸如液體或氣體)用于實現一個或多個發動機閥的移動/打開。這意味著已經用更少體積要求以及更加可控的系統來替換凸輪軸和有關設備，傳統內燃機使用所述凸輪軸和有關設備打開發動機閥，以使得空氣進入從燃燒室出來的相應排出廢氣中。

在構造成用于重要角動量輸出的發動機中，燃燒室中的壓力隨增加的角動量輸出成比例增加，打開所述閥致動器以關于燃燒室向內開口打開發動機閥所需的力因此也隨增加的角動量輸出成比例增加。在高轉數(諸如6-8000rpm)的條件下，還需要非常快速地打開發動機閥，以便不會限制填充空氣來將來自發動機氣缸的排出廢氣相應排出。這些要求(即，在打開排氣閥時在具有發動機的燃燒室內高反壓的高性能發動機中需要在高頻時極其快速的打開)需要閥致動器上游的壓力流體的壓力高，大約為8-30bar。在閥致動器的下游處，壓力流體具有較低壓力，大約為3-6bar。

在高轉數和高發動機載荷的條件下，低壓側和高壓側之間的壓差應當大約為15bar至20bar，以實現閥致動器的正確操作，并且當發動機空轉時或在低轉數和低載荷的條件下，低壓側和高壓側之間的壓差僅僅需要為大約2bar至5bar。當壓力因壓縮機從低壓側至高壓側而升高時，在低轉數條件下的低壓差是期望的，并且在壓力升高時，發生能量消耗，所述能量消耗與高壓側上的壓力升高同步發生。

在需要快速加速和/或從低轉數和低載荷非常快速變化至高轉數和高載荷的情況中，例如，在進入到繁忙的主要公路時或在突然超越緩慢行駛的車輛時，低壓側和高壓側之間的壓差必須立即增加，以實現駕駛員需要的加速度。傳統壓縮機設定尺寸以便能夠以很大變化幅度產生壓差，然而，它們沒有設定尺寸以滿足在單獨大壓差水平和壓力流體流量之間的立即轉換。

而且，在本系統中存在從大壓差變至小壓差的惰性，即，當在轉數/發動機載荷短時/暫時升高之后再次在低轉數條件下操作時，這在壓差并且由此高能耗降低到期望水平之前需要花時間。

發明目的

本發明的目的是解決先前已知的內燃機的上述缺陷和缺點并且提供一種改進的內燃機。本發明的根本目標是提供一種初始限定類型的改進的內燃機，所述內燃機布置成能夠使得在需要內燃機的轉數/發動機載荷快速增加時通過作用在壓力流體回路的高壓側上的壓力增加而立即增大低壓側和高壓側之間的壓差。

本發明的另一目標是提供一種內燃機，所述內燃機能夠快速地將低壓側和高壓側之間壓差的從大壓差變為小壓差。

本發明的又一目標是提供一種內燃機，所述內燃機在每次突然增加壓差之后在下一次需要突然增加壓差之前自啟動。

對發明特征的簡要描述

根據本發明，至少通過具有獨立權利要求中限定的特征的初始限定類型的內燃機和用于對閥致動器進行氣動操作的氣體處理系統來實現主要目標。在隨后的從屬權利要求中進一步限定了本發明的優選實施例。

根據本發明的第一方面，提供了一種初始限定類型的內燃機，所述內燃機的特征在于，氣體處理系統還包括氣體蓄積器，所述氣體蓄積器經由至少一根氣體蓄積器導管連接到閉合壓力流體回路，所述氣體蓄積器導管包括可控閥。

根據本發明的第二方面，用于對閥致動器進行氣動操作的氣體處理系統設置成包括氣動的閉合壓力流體回路，其中，閉合壓力流體回路包括串聯聯接的壓縮機和閥致動器。氣體處理系統的特征在于，氣體處理系統包括氣體蓄積器，所述氣體蓄積器經由至少一根氣體蓄積器導管連接到閉合壓力流體回路，所述氣體蓄積器導管包括可控閥。

因此，本發明基于下述見解：氣體蓄積器布置成存儲更早的壓力峰值，以便能夠在高壓條件下快速地將大量壓力流體供應到閉合壓力流體回路，用于實現壓力流體回路的高壓側上的即時壓力增加。