具有改进的奔涌性能的二冲程内燃机的制作方法

本发明涉及具有曲轴箱和气缸的内燃机，其中活塞被引导成能够在气缸内部以冲程的方式移动，活塞以能够移动的方式限制燃烧室，气缸中嵌有至少一个传送孔，传送孔在曲轴箱与燃烧室之间延伸，点火混合物能够通过传送孔从曲轴箱流入燃烧室，并且传送孔在上方排出区域开口到燃烧室中。

背景技术：

从US 4,242,993 A中已知一种根据二冲程原理工作的内燃机。燃烧室中的气体的负载变化经由嵌在气缸中的管道来完成。如果活塞朝向下死点移动，则传送孔被释放，使得点火混合物能够从曲轴箱流入燃烧室。如果活塞沿上死点的方向再次移动，则传送孔被封闭，并且所加载的点火混合物能够被压缩点火。传送孔具有供它们进入燃烧室的上方排出区域。从排出区域进入燃烧室的通道形成排出口，该排出口通常被实施为位于气缸壁中的圆形或水平延伸的窗口。

传送孔与收集空间连接，在传送孔的下方区域中，在曲轴箱与收集空间之间嵌有翼阀(flutter valve)，使得已经从曲轴箱传入收集空间的点火混合物不能流回曲轴箱。

当内燃机运行时，点火混合物从曲轴箱经由翼阀流入收集空间，其中点火混合物的传送能够由曲轴箱中的过压确保。在收集空间已经填充之后、当活塞到达下死点时，位于收集空间与燃烧室之间的传送孔的排出区域中的排出口打开，从而使规定量的点火混合物从收集空间流入燃烧室。为此，各收集空间的容积均较大，并大于内燃机的移位容积(displaced volume)。归因于收集空间的大容积，当规定量的点火混合物已经从收集空间流入燃烧室 时，收集空间内部的压力仅在边缘处下落。特别地，归因于脉动操作，在收集空间中实现了基本上恒定的压力，利用恒定脉动容积流基本上完成了点火混合物从收集空间至燃烧室的传送。借此，避免了点火混合物冲入燃烧室，其中特别实现了未燃烧的点火混合物不到达排气口。因而，传送孔的排出区域中的较低流速致使较少的点火混合物被内燃机消耗。

归因于减小的压力差而仅有较少量的点火混合物能够流入燃烧室，所以点火混合物的为了经由所配置的收集空间较顺利地传入燃烧室的压力梯级效应会不利地致使内燃机的动力显著降低。曲轴箱经由传送孔与燃烧室的直接连接被所配置的收集空间抑制，使得不能通过曲轴箱中的用于将点火混合物排入燃烧室的压力来控制点火混合物的进气量。另一缺点在于，当传送孔的排出区域在活塞到达下死点而被打开时，部分量的排气能够经由排出区域到达收集空间。这特别发生在燃烧室中的残余压力仍然高于收集空间中的压力时，使得在点火混合物流入燃烧室之前，排气到达收集空间，因而收集空间内会形成点火混合物与排气的混合物，而这通常是必须避免的。

技术实现要素：

本发明的目的在于发展具有改进的负载变化的内燃机，其中特别优选地，点火混合物不应当到达传送孔并因而到达曲轴箱，而此时曲轴箱与燃烧室的直接连接应当由尽可能短的传送孔保持。

从内燃机出发，该目的根据方案1的前序和对应的特征部分来解决，从方法出发，根据方案10的前序和对应的特征部分来解决。本发明的有利发展声明在附属方案中。

本发明包括如下技术教导：设置至少一个存储室，所述存储室与所述上方排出区域连接，并且所述存储室能够临时地存储从所述燃烧室流入所述排出区域的排气。

存储室被以如下方式配置：曲轴箱经由传送孔与燃烧室直接连接。因而，存储室不形成传送孔的一部分，特别地，不形成在排出区域中，而是存储室仅与传送孔连接，没有点火混合物明显地到达存储室。实施方式并特别地，以如下方式设置存储室与排出区域的连接：活塞在下死点的区域中释放排出口，排气不冲入传送孔，而是排气主要冲入存储室。然而，存储室仅用作排气的临时贮存器，并且排气能够从存储室转回燃烧室。紧随其后，点火混合物从传送孔流至燃烧室。

通过根据本发明的内燃机的实施方式，避免了当排出口被位于下死点的区域中的活塞释放时，排气到达传送孔并因而到达曲轴箱。存储室用作冲入排出空间的排气的贮存器，以使气体不到达传送孔。

有利地，存储室的容积小于内燃机的燃烧室的容积。特别地，存储室的容积小于内燃机的移位容积。存储室越小，则排气能够从存储室越快地转回燃烧室。然而，存储室的容积应当至少使冲入排出空间的排气中的至少大部分能够收集在存储室中。已经证明特别有利的是，存储室的容积为燃烧室的容积的15％至20％。

根据内燃机的进一步有利发展，传送孔的排出区域被实施为利用排出口并入燃烧室，当活塞在到达下死点周围的区域而释放排出口时，排气沿着排出口的开口中心轴线通过排出口流入存储室。特别有利的是，存储室位于开口中心轴线的延长线上，使得存储室与排出区域邻接。如果传送孔的大部分、特别是传送孔并入弯曲的排出区域的区域沿着管道轴线延伸，则该优点是特别有效的。如果管道轴线在上方排出区域中沿与开口中心轴线近似横切的方向延伸，则由于传送孔与开口中心轴线成近似直角地弯折，所以会避免沿着开口中心轴线冲入存储室的排气到达传送孔。沿开口中心轴线的方向作用的排气的脉动有效地防止了排气冲入弯折的传送孔。如果从排出口流入存储室的排气使以直角方式靠近开口中心轴线的传送孔的上方区域处于低压时，甚 至能够利用负压效应(effect of underpressure)(伯努力效应)。

例如，存储室配置在气缸所在侧。有利地，气缸中能够嵌有两个彼此在直径方向上相对地配置的传送孔，其中各传送孔均分配有存储室。结果，能够在气缸处设置两个彼此在直径方向上相对地配置的存储室。

为了有利地形成存储室，设置有壳体元件，存储室通过该壳体元件至少部分地形成于气缸处的结构。壳体元件能够例如被构造成半贝壳形状(half-shell shape)并能够配置在气缸的外侧。

根据进一步的实施方式，存储室能够被构造在壳体元件中，其中壳体元件具有开口，存储室通过该开口与传送孔的排出区域以流体的方式连接。将存储室构造在壳体元件中的优点在于气缸处的壳体的可更换性，具有例如不同形式的存储室的不同壳体元件彼此能够替换。还存在如下可能性：气缸处可选地配置有不具有存储室的壳体元件，使得总体上不为内燃机形成存储室。另外，内燃机能够通过利用构造在壳体元件中的存储室改装而得以改进。

如果存储室配置于排出区域的上方，则实现了用于配置存储室的有利实施方式。无论存储室是否配置于排出区域的上方，首先开口中心轴线均沿关于气缸的冲程轴线横切的方向在通道中从排出区域行进进入存储室，其中存储室的实际容量与开口中心轴线的顶部邻接。

通过使用壳体元件形成存储室，能够以已知的方式用铸造加工来制造气缸，能够例如从片材元件等来形成壳体元件，并且能够例如通过形状联接加工(positive joining process)来将壳体元件配置在气缸的外侧。可选地，壳体元件能够旋拧于气缸或通过其它固定装置紧固。还可能的是，传送孔也至少部分地由壳体元件形成。

本发明的进一步有利方面在气缸处设置两个存储室，其中特别地，这两个存储室彼此在直径方向上相对并被分配给各传送孔，其中能够设置使存储室彼此连接的室连接通路。室连接通路能够嵌在气缸的外侧，并且能够被封 闭板封闭。位于气缸两侧的存储室能够经由室连接通路以流体的方式连通，并且能够存在例如压力补偿，或者能够以积极的方式使用存储室中的压力脉动(pressure pulsation)。

此外，本发明聚焦于具有曲轴箱和气缸的内燃机的负载变化的方法，其中活塞被引导成能够在所述气缸内部以冲程的方式移动，所述活塞以能够移动的方式限制燃烧室，所述气缸中嵌有至少一个传送孔，所述传送孔在所述曲轴箱与燃烧室之间延伸，点火混合物能够通过所述传送孔从所述曲轴箱流入所述燃烧室，并且所述传送孔在上方排出区域开口到所述燃烧室中。这里，该内燃机具有存储室，所述存储室与所述上方排出区域连接，并且所述存储室能够临时地存储从所述燃烧室流入所述排出区域的排气。所述方法至少包括以下步骤：所述传送孔的排出口通过所述活塞的冲程移动而向所述燃烧室打开；所述排气流入所述存储室；所述排气从所述存储室回流至所述燃烧室；以及所述点火混合物流入所述燃烧室。

该方法的发展提供：所述存储室与所述燃烧室之间形成脉动振荡，其中有利地，所述存储室的容积被以如下方式确定：所述脉动振荡在所述存储室和所述燃烧室之间的气体的共振范围附近或该共振范围内发生。

附图说明

下面，借助于附图连同本发明的示例性实施例的说明一起更详细地示出改进本发明的进一步措施。附图示出：

图1是根据本发明构造的具有存储室的内燃机的一部分的示意图，其中示出了排气从燃烧室流入存储室时的负载变化阶段，

图2是根据图1的示意图，其中示出了排气从存储室回流进入燃烧室时的负载变化阶段，

图3是根据图1或图2的示意图，其中示出了点火混合物从曲轴箱流入燃 烧室时的负载变化阶段，

图4是第一变型实施方式中的内燃机的一部分的示意图，

图5是第二变型实施方式中的内燃机的一部分的示意图，

图6是壳体元件被移除的内燃机的气缸的示意图，

图7是示出根据本发明的存储室位于内燃机的传送孔的上排出区域的情况下的关于负载变化的方法顺序的图。

附图标记说明

100 内燃机

10 曲轴箱

11 气缸

12 活塞

13 燃烧室

14 传送孔

15 排出区域

16 存储室

17 排出口

18 开口中心轴线

19 管道轴线

20 壳体元件

21 壳体元件

22 壳体元件

23 室连接路径

24 引导肋

25 封闭板

26 排气口

27 开口

30 排气口的打开操作

31 排气流入存储室

32 排气从存储室回流至燃烧室

33 点火混合物流入燃烧室

A 排气

Z 点火混合物

具体实施方式

图1、图2和图3均示出了具有曲轴箱10和气缸11的内燃机100的一部分的示意图，其中活塞12被引导成能够在气缸11内部以冲程的方式移动，活塞12以能够移动的方式限制燃烧室13。在气缸11中，示出了在曲轴箱10与燃烧室13之间延伸的单个示例性传送孔14，其中气缸11中能够在直径方向上相对地嵌有这里未示出的另一传送孔14。

经由传送孔14，点火混合物Z能够根据活塞12的位置从曲轴箱10流入燃烧室13。传送孔14在其主部沿着管道轴线19与活塞12的冲程轴线近似平行地延伸。传送孔14已经在例如制备气缸11的铸造加工期间嵌在气缸11的壁中。传送孔14的上部被称作排出区域15并形成如下区域：在该区域中，传送孔14从其沿着管道轴线19的主部以弯折的方式并入燃烧室13。为此，燃烧室13具有位于气缸11中的排出口17，排出口17在活塞12的下死点位置释放。

根据本发明，存储室16与上排出区域15邻接。存储室16与排出区域15沿着开口中心轴线18邻接，其中开口中心轴线18被定位成与传送孔14的管道轴线19成近似直角。存储室16的实际容积形成在排出区域15的上方，使得用于沿着开口中心轴线18填充和清空存储室16的流动区域形成存储室16的最下方区域。以下结合图1、图2和图3分别说明存储室的负载变化的单独阶段。

图1示出了如下负载变化阶段：活塞12已经首先释放气缸11的壁中的排出口17。为此，活塞12位于下死点内或下死点的区域中。归因于燃烧室13中的排气A的残余过压，排气A从燃烧室13沿着开口中心轴线18流入存储室16。归因于排气A在与排出口17成近似直角的开口中心轴线18的方向上的推动，大部分或全部排气A从燃烧室13流入存储室16，而不流入传送孔14。

当排气A从燃烧室13进入存储室16的过冲已经发生时，存储室16处于过压下。归因于该过压，如图2所示，排气A从存储室16转回燃烧室13。

图2示出了具有从存储室16返回燃烧室13的流动移动的排气A。这里，存储室16中的压力已经下降至如下程度：传送孔14中的点火混合物Z的压力近似等于或高于燃烧室16中的排气A的压力。因此，还在排气A从存储室16至燃烧室13的回流阶段中，没有或仅有很少量的排气A流入传送孔14。

图3示出了如下负载变化阶段：在存储室16中的排气A的排出已经发生之后，压力比现在允许点火混合物Z从传送孔14经由排出区域15通过排出口17进入燃烧室13。由于存储室16中能够存在较大的残余压力，使得排气A的该残余压力形成防止点火混合物Z进入存储室16的气垫，所以存储室16的存在基本上不会干扰点火混合物Z至燃烧室13的传送。

图4示出了第一变型实施方式中的内燃机的气缸11的示意图。气缸11被示出了半部并具有传送孔14，传送孔14从曲轴箱10沿着倾斜的管道轴线19延伸进入排出区域15，并且利用排出口17并入燃烧室13。

气缸11具有朝向外侧开口且形成存储室16的一部分和传送孔14的一部分的凹陷。在存储室16和传送孔14的区域中，壳体元件21配置在气缸11的外侧，壳体元件21作为示例被形成为块状元件(massive element)，并且通过形成存储室16和传送孔14使气缸11中的凹陷与外部隔绝。在这里未示出的方式中，壳体元件21能够旋拧于(screw)气缸11，或者例如壳体元件21能够通过材料接合固定于气缸11。

以简化的方式同时示出了流入存储室16的排气A和从传送孔14流入燃烧室13的点火混合物Z，还在本实施方式中，跟随彼此的流动过程以相同的方式遵循图1至图3中示出的变化原理。通过配置在壳体元件21的内侧且指向排出区域15的方向的引导肋24，利于排气A至存储室16的流入。引导肋24还具有如下作用：由于引导肋24利于从曲轴箱10流入传送孔14的点火混合物Z流入燃烧室13并因而以改进的方式跟随排出区域15的弯折，所以点火混合物Z不能或至少不能较大部分地直接到达存储室16。

图5示出了第二变型实施方式中的内燃机的一部分的示意图。气缸11被示出了半部并具传送孔14，传送孔14从曲轴箱10沿着在活塞冲程的方向上倾斜的管道轴线19延伸进入排出区域15，并且利用排出口17并入燃烧室13。传送孔14被形成为封闭在气缸11中，并且经由弯曲的排出区域15利用排出口17排出到燃烧室13中。

在气缸11的外侧，配置有也被形成为块状元件的壳体元件22，其中存储室16形成在壳体元件22自身中。为了使存储室16与传送孔14的排出区域15建立连接，壳体元件22中的存储室16具有与传送孔14的排出区域15邻接的开口27。以未更详细示出的方式，壳体元件22能够旋拧于气缸11，或者例如能够通过材料接合固定于气缸11。将存储室构造在壳体元件中的优点在于气缸11处的壳体元件22的可更换性，具有例如不同构造的存储室的不同壳体元件22彼此能够替换，并因此确保了气缸的模块化结构。还存在如下可能性：气缸11处可选地配置有不具有存储室16的壳体元件22。

开口27被以其与开口中心轴线18一致的方式配置，使得排出口17位于壳体元件22中的开口27的延长线上。这利于排气流入存储室16，同时，传送孔14的管道轴线19与开口中心轴线18成近似直角基本上防止了点火混合物进入存储室16。

图6示出了壳体元件被移除的内燃机的气缸11的立体图。借此，从根据 图4的实施方式出发，例如，采用双流形式的传送孔14一部分变得可见，并且与燃烧室侧邻接的排出区域15的一部分也变得可见。存储室16在上方与排出区域15相邻。位于该立体图的背面且也具有例如双流形式的另一传送孔14在该立体中被遮住，因而不可见。在所示实施方式中，它们通过室连接通路23彼此连接。室连接通路23作为切口状缺口嵌在气缸11的外侧，并且被封闭板封闭。经由室连接通路23，位于气缸11的两侧的存储室16彼此能够以流体方式连通，并且能够存在例如压力补偿，或者能够以积极的方式使用存储室16中的压力脉动。室连接通路23例如嵌在气缸11中、与排气口26相对。

最后，图7示出了如下的图：根据该图，根据本发明的内燃机的负载变化方法能够发生。在方法步骤30中，传送孔14的排出口17通过活塞12的冲程移动而向燃烧室13打开。步骤30之后是说明排气A流入存储室16的步骤31。这之后是包括排气A从存储室16回流进入燃烧室13的步骤32，然后是涉及点火混合物Z流入至燃烧室13的步骤33。

具有两个或更多个传送孔14的内燃机100能够以相同的方式发生该方法，并且根据本发明，各传送孔14均分配有存储室16。

根据图1、图2和图3的内燃机100的图示示意性地仅示出了一个传送孔14，其中传送孔14还能够被构造为双流形式。采用双流形式的传送孔14的实施方式也确保存储室16的与传送孔14在上排出区域以流体方式连接的配置。