发动机内部冷却方法及应用该方法的发动机与流程

文档序号:37223829发布日期:2024-03-05 15:24阅读:18来源:国知局

1.本发明涉及发动机,更具体地说,涉及发动机的内部冷却。


背景技术:

1、2.自jeanj.lenoir于1858年首次对发动机进行商业开发,以及nicolaus augustotto于1876年提出四冲程原理(文件us194047a)以来,在过去的一个半世纪中,为了改进发动机的操作、耐用性、消耗、能效和排放,已经开发出了许多变体。在所有这些领域都取得了许多进步,但仍有许多工作要做,特别是在能源性能和排放创新方面。

2、3.发动机中有许多热力循环,几乎所有的热力循环都包括以下4个阶段或阶段,分布在4冲程或2冲程循环中:(1)进气,(2)压缩,(3)燃烧或爆炸或膨胀,(4)排气。

3、4.商业上最成功的发动机是替代发动机(在这种发动机中,燃烧过程中放热反应产生的气体推动活塞,使其在气缸内移动并产生替代运动)。在商业上,这些替代发动机中最成功的循环是otto循环和四冲程柴油机循环。不过,还有其他一些在商业上取得成功的循环,如atkinson、miller或在二冲程发动机中开发的循环,包括汽油和柴油循环。其他类型的非替代发动机也是众所周知的,例如wankel旋转发动机或hehc(高效混合动力循环),或许多几乎没有商业成功的奇特发动机。

4、5.在发动机元件方面,已经取得了许多技术进步,如喷射、直接喷射、共轨、涡轮增压器、催化剂、微粒过滤器或最近的尿素或柴油机尾气处理液。

5、6.还有一些已知的解决方案是在燃烧室中加入流体,用于燃烧以外的目的,如润滑、冷却、膨胀甚至减轻自爆。这些解决方案包括注入水或其他具有高热容量或汽化潜热的流体,它们在发动机内部就像一块热"海绵",能立即产生冷却效果。通过冷却燃烧室,可以改变热力学循环的某些参数,从而提高燃烧效率和功率。燃烧室温度的降低反过来又会降低污染物的排放,如氮氧化物和微颗粒。

6、7.1978年生产的saab 99turbo s是这一技术的先驱,特别是在竞赛发动机中得到了改进。目前,许多高性能发动机在不进行燃烧的情况下向气缸喷射额外的汽油,以寻求燃烧室的冷却效果,而不是利用汽油推动发动机。在这种情况下,主要目的并不是提高发动机的效率和功率,而仅仅是冷却发动机,以免材料在极高的温度下受损。

7、8.此外,de102015208472a1和de102015208476a1号文件还介绍了博世"水增压"系统,该系统自2016年起在bmw m4 gts上使用,使用蒸馏水代替额外的汽油冷却发动机,从而节省燃油。

8、9.us2014326202a1号文件还介绍了一种六冲程发动机循环,它包括在通常的4冲程之后增加2个冲程。这两个附加冲程分别是进气冲程(进气门打开,清洁空气充满燃烧室)和排气冲程(排气门打开,空气从排气门排出),这两个冲程对燃烧室进行扫气。

9、10.另据了解,de102004013854a1号文件是关于带喷水功能的六冲程发动机循环的,与六冲程发动机循环相比,该循环有以下两种变化:

10、1.一方面,对排气阀的功能进行了修改,排气阀不再在整个第4个排气冲程中打开,而是仅在第3个冲程结束时或第4个冲程开始时短暂打开。这样,第4个冲程不再是排气冲程,而是压缩冲程,压缩前一个冲程燃烧或爆炸后残留的部分污浊空气。

11、2.另一方面,在第5个冲程中会注入水,高温会使水变成蒸汽状态,从而大大增加压力,并在活塞上产生膨胀。这样,第五冲程不再是进气冲程,而是膨胀冲程。

12、11.最后,还有一些技术方案可以改变气门的功能,使气门的开启和关闭时刻适应不同的条件、所需的结果或需要开发的热力学循环,例如:

13、可变定时方案,可以调整凸轮轴相对于发动机飞轮的相对运动,从而根据发动机转速改变定时图:

14、可变定时解决方案,调整凸轮轴相对于发动机飞轮的相对运动,根据发动机转速改变定时图。由可置换凸轮轴组成的解决方案,一组主动凸轮用于一个位置,另一组主动凸轮用于另一个位置。例如,丰田公司几年来在混合动力汽车上成功推广的发动机,在凸轮轴的一个位置上,发动机采用atkinson循环,而在另一个位置上则采用otto循环。例如,de102007002802a1号文件中,凸轮轴的位移可改变发动机在2冲程和4冲程之间的热力循环。

15、将凸轮轴的旋转频率提高一倍的解决方案,如us20020117133a1号文件,其中描述了一种能够在二冲程循环和四冲程循环之间切换的系统。

16、关于jacobs发动机制动器的us3220392a号文件,通过额外打开排气阀,使发动机充当空气压缩机,发挥强大的发动机制动作用。

17、koenigsegg的无凸轮或自由气门系统,气门以电子方式启动,没有任何限制其运动可能性的刚性机械元件。

18、12.尽管在发动机方面取得了许多技术进步,但仍有许多问题尚未解决,特别是在效率方面,其中包括燃烧室内达到的高温以及由此产生的污染。与所有已知的解决方案(例如备受争议的egr阀)相反,并考虑到迄今为止尚未解决的现有技术问题,本发明包括一种用于发动机的内部冷却方法和应用该方法的发动机。


技术实现思路



技术特征:

1.一种用于发动机的内部冷却方法,其中发动机包括:

2.根据权利要求1所述的发动机冷却方法,其特征在于,还包括通过至少一个流体导入装置将空气以外的冷却流体(如水)导入发动机内部的阶段。

3.根据权利要求2的发动机冷却方法,其特征在于,引入的冷却流体是除空气以外的特定冷却流体,为水,流体引入装置是发动机执行至少一个热力学循环的元件的附加装置,所述装置专门用于将所述流体引入发动机内部。

4.根据前述任一权利要求所述的发动机冷却方法,其特征在于,包括一个额外的冷却阶段,该冷却阶段包括作用于至少一个燃料导入系统,从而中断将所述燃料导入任何一个燃烧室。

5.根据前述权利要求中任一项所述的发动机冷却方法,其特征在于,发动机包括一个用于燃料燃烧的点火系统,其特征在于该方法还包括一个启动所述点火系统的阶段,以中断任何一个燃烧室的点火。

6.根据前述任一权利要求所述的发动机冷却方法,其特征在于,冷却方法的至少一个阶段是每隔一定数量的预先确定的事件和在一定数量的也是预先确定的事件期间执行的,为每隔一定时间和一定时间,或每隔一定数量的发动机转数和一定数量的发动机转数。

7.根据前述任一权利要求所述的发动机冷却方法,其特征在于,发动机包括至少一个传感器,该传感器被配置为检测元件,为发动机内部流体的高温或某些化学成分,并且冷却方法的至少一个阶段是根据该至少一个传感器检测到的值执行的。

8.根据前述任一权利要求所述的发动机冷却方法,其特征在于,发动机包括一个以上的燃烧室,该方法的特征在于其任一阶段能够在任一燃烧室中独立执行。

9.一种发动机,配置为正常运行,执行至少一个产生功的热力学循环,包括:

10.根据权利要求9所述的发动机,其特征在于,包括用于燃烧室进气和排气元件的电子驱动系统,该系统由至少一个分配控制单元控制,该单元被配置为管理所述进气和排气元件的功能,通过这种方式,发动机包括在任何燃烧室中自由实施任何循环,包括根据权利要求1至8中任何一项所述的发动机内部冷却方法。

11.根据权利要求9至10中任一项所述的发动机,其特征在于,该发动机包括用于燃烧室进气和排气元件的双驱动系统,该系统由一个机械元件和一个电子驱动系统组成,前者被配置为执行与发动机热力学循环相对应的所述进气和排气元件的打开和关闭,后者包括由至少一个被配置为管理所述进气和排气元件功能的分配控制单元控制的附加开口,因此所述燃烧室进气和排气元件的打开和关闭的总和有助于实现根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的发动机,其特征在于,包括至少一个附加分配元件,如附加凸轮轴,能够直接或间接作用于燃烧室进气和排气元件,该附加分配元件独立于至少一个其他分配元件,该其他分配元件作用于所述进气和排气元件,执行发动机的常规热力学循环,该至少一个额外的分配元件被配置为导致所述进气和排气元件的额外开口,因此它们的开口和闭合的总和有助于实施根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的发动机,其特征在于,包括附加的燃烧室进气和排气元件,其开启和关闭能够补充专门负责执行发动机通常热力学循环的其他燃烧室进气和排气元件的功能,从而使燃烧室进气和排气元件的开启和关闭总和有助于实施根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的发动机,其特征在于,包括一个可控液压系统,负责将至少一个配气元件(如凸轮轴)的驱动力传递给燃烧室进气或排气元件(如阀门),所述液压系统包括至少一个能够释放系统压力的电液阀、所述电液阀由至少一个分配控制单元控制,该单元被配置为取消对燃烧室进气和排气元件的开启冲力,通过这种方式,发动机包括在任何燃烧室中实施不同的循环,包括根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的发动机,其特征在于,包括机械传动元件,为摇臂,负责将至少一个分配元件(为凸轮轴)的驱动力机械地传递到一些燃烧室进气或排气元件(为气门),其中所述机械传动元件可转动和铰接,其铰接能力可由至少一个分配控制单元通过每个机械传动元件中的机构控制,该机构作为闩锁,可阻止或释放每个所述机械传动元件的铰接;在这种情况下,如果任何衔接被释放,从分配元件接收到的驱动力被用于产生对机械传动元件的衔接,而不将所述驱动力传递到其燃烧室的进气或排气元件,这样,发动机包括在任何燃烧室中执行不同的循环,包括根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的发动机,其特征在于,该发动机至少包括一个由多个相互关联的机械传动元件组成的系统,为一套由两个或多个机械关联的摇臂组成的系统,其中所述系统:

17.根据权利要求9至16中任一项所述的发动机,其特征在于,包括至少一个机械分配元件,如凸轮轴,它作用于燃烧室的进气或排气元件,如阀门,其中所述至少一个机械分配元件:

18.根据权利要求9至17中任一项所述的发动机,其特征在于,包括至少一个直接或间接作用于燃烧室进气和排气元件(为作用于气门的凸轮轴)的机械配气元件,以及一个由至少一个配气控制单元控制的、能够改变所述至少一个配气元件的工作频率的机构;这样,该发动机包括实施不同的循环,包括根据权利要求1至8中任一项所述的发动机内部冷却方法。


技术总结
本发明涉及一种发动机内部冷却方法,包括以下步骤:改变燃烧室的进气或排气元件的开闭,以改变发动机的工作循环,只执行进气和排气定时;‑向发动机喷射冷却液‑作用于喷射系统以关闭燃料供应;‑作用于点火系统以关闭点火系统,它可以与发动机产生功的热力学循环结合实施。它还涉及一种内燃机,该内燃机包括至少一个控制单元,该单元被配置为对喷油、点火、燃烧室进气和排气系统及元件的运行起作用,被配置为执行上述方法的步骤。

技术研发人员:何塞路易斯·贝穆德斯德卡斯特罗德拉富恩特
受保护的技术使用者:何塞路易斯·贝穆德斯德卡斯特罗德拉富恩特
技术研发日:
技术公布日:2024/3/4
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