專利名稱：壓燃式內(nèi)燃機和操作內(nèi)燃機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的壓燃式增壓內(nèi)燃機。本發(fā)明還涉及 根據(jù)權(quán)利要求11的前序部分所述的操作內(nèi)燃機的方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機的活塞將通過燃料燃燒釋放的能量經(jīng)由活塞銷傳遞到連桿，并進一步傳遞 到曲柄機構(gòu)。活塞通過活塞環(huán)密封于發(fā)動機的氣缸，從而無不必要損失地進行能量傳遞。 內(nèi)燃機的燃燒室部分由活塞的上部、氣缸套限定，部分由氣缸蓋限定。該區(qū)域受到較大熱應(yīng) 力。沿氣缸的縱向延伸并位于活塞環(huán)下方的活塞壁引導活塞運動，并用作潤滑表面。在現(xiàn) 代的壓縮機增壓的發(fā)動機中，對活塞的要求更高。
活塞通過連桿與發(fā)動機的曲軸連接，該連桿在其一端處通過銷與所述活塞連接， 并通過大端軸承與曲軸連接。發(fā)動機的主要構(gòu)成要素是缸徑/沖程比、桿長/沖程比。其 中重要的功能特征是壓縮比、氣門正時、轉(zhuǎn)速、增壓增益和燃料供給問題。
壓燃式內(nèi)燃機中的燃料燃燒和燃料的能量轉(zhuǎn)換成機械功受多種因素影響，這些因 素中的一些與過程相關(guān)，而一些因素涉及發(fā)動機的機械構(gòu)造。壓燃式發(fā)動機中的燃燒過程 較大程度地受燃燒室形狀的影響。因此，活塞上部的形狀對發(fā)動機的性能具有重要意義。
現(xiàn)有技術(shù)中存在多種公開文獻描述布置在活塞頂部中的旋轉(zhuǎn)對稱碗部。例如，US 專利6，732，703,6, 966，294和7，210448示出了這類活塞的上部形狀。以上提及的專利解 決了與排氣中所涉及的環(huán)境問題的最近需求以及油煙在活塞環(huán)上方向潤滑油遷移有關(guān)的 問題。它們主要涉及活塞頂部的形狀和活塞與燃料噴射器之間的協(xié)作，其中，活塞碗部的形 狀和噴射霧化角致使噴霧羽流在離開噴射器口之后以一定的方式撞擊在活塞碗部表面上 并與該活塞碗部表面接觸。本發(fā)明主要涉及排放物控制，尤其是NOx排放物。
盡管這些專利所示的活塞形狀可能同樣有利，但還存在進一步改進壓燃式發(fā)動機 的構(gòu)造和操作的需要，從而可進一步改進發(fā)動機的性能。
本發(fā)明的目的在于提供一種符合本發(fā)明目的的壓燃式增壓內(nèi)燃機。本發(fā)明的目的 還在于提供一種操作內(nèi)燃機的方法，該方法使得在性能改善的同時保持低廢氣排放水平， 尤其是NOx排放物。
在本文中，術(shù)語“百分比-度”(％度)是指相對氣門位置在曲柄角范圍內(nèi)的積分， 其中，百分比是指相對于氣缸直徑的氣門位置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的基本滿足如權(quán)利要求1和11中所公開的內(nèi)容。其它權(quán)利要求提供 本發(fā)明不同實施方式的更多細節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，一種壓燃式增壓內(nèi)燃機包括主體，在該主體中布置 至少一個氣缸；氣缸蓋，該氣缸蓋與所述氣缸相關(guān)地布置，并設(shè)置有至少一個進氣門和至少 一個排氣門；氣門機構(gòu)，該氣門機構(gòu)布置成用于操作所述氣缸蓋中的所述氣門；活塞，該活塞布置成在所述氣缸中能在其上止點(TDC)與下止點(BTC)之間移動。該內(nèi)燃機的特征在 于，所述氣門機構(gòu)布置成操作為使掃氣區(qū)域為80-120百分比-度(％度)。該方式提供了 非常有效的掃氣，其使得可以將內(nèi)燃機布置成以相當高的性能操作，而不過分地危及其可靠性。
當所述氣門機構(gòu)被布置成操作為使所述掃氣區(qū)域(S)的頂點高度小于所述氣缸 的直徑的3 %時，通過允許所述活塞的頂部相當靠近所述氣缸蓋和所述氣門，可以提高所述 內(nèi)燃機的壓縮比。這通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式的活塞形狀而特別有利，在所述活塞形狀 中，所述活塞的中間頂部區(qū)域與所述活塞的頂部的邊緣區(qū)域處于相同高度，從而通過所述 活塞的形狀來增大所述內(nèi)燃機的壓縮比。
因此所述氣門機構(gòu)被布置成在排氣沖程和進氣沖程之間保持所述進氣門和所述 排氣門同時打開，從而基本抵消由增大的壓縮比所造成的增大的熱負荷。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，與所述排氣門曲線相比，所述進氣門曲線形成更大的區(qū) 域(％度)。因此，壓力由渦輪增壓器的壓縮機保持的掃氣空氣可以較容易地進入燃燒室， 并進一步通過所述排氣門而離開所述燃燒室。
根據(jù)一種操作壓燃式增壓內(nèi)燃機的方法，該內(nèi)燃機包括主體，在該主體中布置有 至少一個氣缸；氣缸蓋，該氣缸蓋與所述氣缸相關(guān)地布置，并設(shè)置有至少一個進氣門和至少 一個排氣門；氣門機構(gòu)，該氣門機構(gòu)操作所述氣缸蓋中的所述氣門；活塞，該活塞布置成在 所述氣缸中可在其上止點(TDC)與下止點(BTC)之間往復運動。該方法的特征在于，所述 氣門機構(gòu)操作成使掃氣區(qū)域(S)為80-120百分比-度(％度)。
優(yōu)選地，所述活塞往復運動，使得在TDC位置處，該活塞距所述氣缸蓋的距離為所 述氣缸的直徑(DC)的3. 5-4%。這提供了相當高的壓縮比，并提供所述活塞的邊緣與所述 氣缸蓋之間在TDC位置處的最佳距離。
優(yōu)選地，所述進氣門最遲在所述曲柄角為335°時打開1%，并且所述排氣門直到 所述曲柄角為385°時打開1%。這提供了非常寬的有效掃氣區(qū)域，并使得可以將氣門操作 成使所述掃氣區(qū)域(S)的頂點高度小于所述氣缸的直徑的3%。


在下文中，參照所附的示意圖來描述本發(fā)明，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的壓燃式內(nèi)燃機；
圖2示出了圖1中所示的發(fā)動機的氣缸組件；
圖3以更詳細的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的活塞的上部；
圖4示出了從方向A所看的圖3的活塞的一部分；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行門和排氣門的相關(guān)開度。
具體實施方式
圖1示意地示出了壓燃式內(nèi)燃機10。該發(fā)動機包括布置在該發(fā)動機的主體15中 的氣缸20。該發(fā)動機是增壓發(fā)動機，設(shè)置有與其換氣系統(tǒng)聯(lián)接的渦輪增壓器12。
圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的壓燃式內(nèi)燃機10的氣缸組件，該 圖僅示出了發(fā)動機的主體15的一部分。為了清楚起見，僅示出了發(fā)動機10的一個氣缸20，并且應(yīng)清楚，該發(fā)動機可包括若干氣缸，這些氣缸例如圖1中所見布置成一列，或者例如布 置成V形構(gòu)造?；钊?5縱向可動地布置在發(fā)動機的氣缸20中。在本文中，縱向是指氣缸 的中心軸線60的方向?；钊?5通過活塞桿35聯(lián)接到曲軸30。因此，活塞25可在上止點 (TDC)與下止點(BDC)之間往復運動。因此發(fā)動機的沖程長度由曲軸30的尺寸限定。
發(fā)動機10還設(shè)置有布置于各氣缸20的頂部上的氣缸蓋40。氣缸蓋40、氣缸20 和活塞25在發(fā)動機的各氣缸中限定燃燒室50。氣缸蓋40還布置有燃料噴射器55，該燃料 噴射器用于向燃燒室50中噴射燃料。在圖2的實施方式中，燃料噴射器布置在氣缸的中心 軸線60上，并且設(shè)置有多個燃料噴射孔口 551 (圖幻，以在噴射階段提供若干基本同時的徑 向燃料射流。
在該情況下，氣缸20包括作為發(fā)動機主體15的可移除部分的分離式氣缸套21。氣 缸蓋40設(shè)置有至少一個進氣門42和至少一個排氣門44，以利于燃燒室中的氣體交換。然 而，通常的現(xiàn)代四沖程發(fā)動機包括一對進氣門和排氣門。進氣門42設(shè)置有用于操作發(fā)動機 的進氣門42的第一氣門機構(gòu)421。相應(yīng)地，排氣門44設(shè)置有用于操作發(fā)動機的排氣門44 的第二氣門機構(gòu)441。第一氣門機構(gòu)和第二氣門機構(gòu)還可由控制進氣門和排氣門的一個聯(lián) 合氣門機構(gòu)。該氣門機構(gòu)設(shè)置有與曲軸30的位置聯(lián)動的聯(lián)動裝置70，從而還可基于曲柄角 并因此基于相應(yīng)活塞的位置控制進氣門和排氣門的位置。實踐中存在實現(xiàn)該氣門機構(gòu)的若 干公知替代。聯(lián)動裝置70可包括機械、液壓或電系統(tǒng)或者這些系統(tǒng)的結(jié)合，通過這些系統(tǒng) 使各氣門具有適當定時的挺升性能。
圖3以更詳細的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在氣缸20中處于TDC位 置的活塞的上部。在圖3中，因氣缸相對于其中心軸線對稱的緣故因此僅示出了氣缸的上 部的一半。圖3的活塞的一部分在圖4中從方向A示出。
活塞25布置在直徑為DC的氣缸20中。在本文中，定義氣缸直徑比定義活塞直徑 更重要，因為氣缸的表面部分地限定了發(fā)動機10的燃燒室。活塞的上部設(shè)置有碗部251，該 碗部251相對于中心軸線60旋轉(zhuǎn)對稱。該碗部的直徑為DB?；钊€具有基本平坦的邊緣 區(qū)域256，該邊緣區(qū)域環(huán)繞活塞頂部在碗部251與活塞的外緣之間徑向延伸。平坦的邊緣區(qū) 域的平面相對于氣缸的中心軸線60基本成90°角。根據(jù)本發(fā)明碗部直徑DB限定為氣缸直 徑DC/碗部直徑DB之比為大約1. 15至1. 65?；钊氩可疃?60較深。碗部深度是指碗部 從活塞頂緣延伸到活塞內(nèi)的最大距離。根據(jù)本發(fā)明碗部深度260限定為氣缸直徑DC/碗部 深度260之比大約為9. 2至12. 2。該碗部深度與碗部直徑一起提供了布置碗部的適當形成 的(徑向)外部區(qū)域的基礎(chǔ)，這將在下面進行說明。
活塞碗部251包括下列徑向區(qū)域。首先，活塞上部的中間頂部區(qū)域252具有半徑 為R1的曲線形狀。該區(qū)域相對較小，其直徑大約為氣缸20的直徑DC的10%以下。半徑R1 大約為氣缸直徑DC的10%。該中間頂部區(qū)域在活塞的中心軸線60的方向上與平坦的邊緣 區(qū)域256位于基本相同的縱向位置。因此，碗部251繞中間頂部區(qū)域形成。
碗部251在活塞頂部上的鄰近區(qū)域是圓錐形區(qū)域253。圓錐形區(qū)域253布置在活 塞的中間頂部徑向后方，作為其延伸部。在本文中，徑向是從活塞的中心軸線朝向活塞的周 緣的方向。圓錐形區(qū)域的形狀是在中間頂部區(qū)域252與鄰近區(qū)域，即彎曲的底部區(qū)域254 之間朝活塞25的周緣徑向延伸的截頭圓錐。圓錐形區(qū)域的表面相對于氣缸的中心軸線60 成角度α。該角度為65° < α <75°。彎曲的底部區(qū)域254則具有半徑R2。有利的是，碗部深度260/底部半徑&之比大約為0. 9至1. 2。這提供了一種形式，這種形式與本發(fā)明 的其它特征一起為發(fā)動機的操作提供有益效果。角度α與彎曲的底部區(qū)域一起改善了發(fā) 動機10的燃燒室中的火焰擴散和紊流產(chǎn)生。
如所提及的那樣，活塞具有面向氣缸蓋在碗部251與活塞的外緣之間徑向延伸的 基本平坦的邊緣區(qū)域256。邊緣區(qū)域256與碗部的彎曲的底部區(qū)域2Μ通過半徑為民的唇 部255彼此連接。碗部深度沈0/唇部半徑民之比有利地為大約2. 4至3。這種活塞碗部 形狀和以下將要描述的燃料噴射裝置一起，可提供改善的燃料射流引導并改善因此產(chǎn)生的 羽流。
燃料噴射器55布置于氣缸的中心軸線60。該噴射器設(shè)置有多個孔口 551，孔口 551成徑向并以等間隔的方式布置在噴射器的尖端。各燃料噴射孔口的方向552相對于氣 缸的中心軸線60成角度β。角度β使得燃料射流的方向基本朝向活塞的彎曲的底部區(qū)域 254。角度α顯著小于角度β，因此，燃料射流和因此形成的羽流與活塞的表面相互作用， 從而減小朝向氣缸套的火焰擴散并且加強側(cè)向向內(nèi)的火焰擴散。因此，在操作發(fā)動機時，燃 料射流和產(chǎn)生的羽流主要撞擊在活塞的彎曲的底部區(qū)域邪4上。這使得噴射的燃料以及由 燃料和產(chǎn)生的火焰前峰引發(fā)的氣體形成期望模式。
燃料噴射在TDC之前不早于20°且最遲在TDC處開始。因此，在活塞如圖3中所 示向下移動使活塞位于用虛線表示的下位置25’時，形成由燃料噴射和開始燃燒產(chǎn)生的大 多數(shù)羽流，從而實現(xiàn)期望的燃燒性能。另外，羽流被引向活塞的彎曲的底部區(qū)域254，并且因 碗部的形狀，羽流較大程度地分成相反的徑向流265，如圖4中所示?？刂茋娚?，使得噴射時 長使產(chǎn)生的大部分羽流撞擊到彎曲的底部區(qū)域254。這樣，火焰與氣缸表面接觸很少，使得 缸套和潤滑油膜上的熱負荷最小。
活塞的中間頂部區(qū)域252在中心軸線60的方向上與邊緣區(qū)域256基本處于相同 高度，這使得壓縮體積V。相當小。因此，在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機中，壓縮比，即，在TDC與BDC 之間由活塞掠過的體積+壓縮體積V。之和與壓縮體積V。之比相當高。有利地，該壓縮比 為15至18。這不僅對顯著降低燃料消耗有較大影響，而且還具有增大燃燒室的熱負荷的趨勢。
現(xiàn)在，為了抵消由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機中的相當小的壓縮體積V。造成的增大的熱 負荷，將用于操作發(fā)動機的進氣門42的第一氣門機構(gòu)421和用于操作發(fā)動機的排氣門44 的第二氣門機構(gòu)441布置成以特定方式操作，這在以下結(jié)合并參照圖5說明。
另外，通過使壓擠距離265在活塞的TDC位置處相當小也可改善發(fā)動機的操作，所 述壓擠距離即活塞的平坦邊緣區(qū)域256與氣缸蓋之間的距離。優(yōu)選地，在TDC處壓擠距離 大約為氣缸直徑DC的3. 5-4%?；钊斁壟c氣缸蓋之間的間隙(壓擠距離)與根據(jù)本發(fā)明 的活塞的形狀一起能夠利用較高的壓縮比，同時減小火焰與氣缸套的接觸。另外，壓擠距離 基本上在燃料噴射開始之前在燃燒室中產(chǎn)生增大的紊流，以促進點火和燃燒過程。
另外，在活塞的TDC位置并因此在燃料噴射開始時，噴射器55非?？拷钊闹?間頂部區(qū)域252。在實踐中，這意味著活塞的上表面有效地參與朝向彎曲的底部區(qū)域引導燃 料和火焰以及產(chǎn)生的羽流。
由于壓縮比較高，因此特別是對于排氣門來說熱負荷增大得相當高。為了避免不 適當?shù)臒嶝摵桑瑲忾T機構(gòu)421、441被布置成以與活塞頂部和燃料噴射裝置的上述形式一起對發(fā)動機10的操作提供協(xié)同效果的方式進行操作。以下參照圖5描述氣門機構(gòu)的操作。圖 5描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式關(guān)于曲柄角(CA)的進氣門相對位置510和排氣門相對位置 500。圖5中還示出了現(xiàn)有技術(shù)裝置的相應(yīng)曲線510. 1、500.1。氣門的相對位置被定義為氣 門開度相對于氣缸直徑的百分比，使得該值更易于與其它發(fā)動機對比。曲線520示出根據(jù) 本發(fā)明的實施方式活塞頂部相對于氣缸蓋的位置。相應(yīng)地，圖5中還示出了曲線520. 1，該 曲線520. 1示出了對于現(xiàn)有技術(shù)裝置活塞頂部相對于氣缸蓋的位置。
發(fā)動機被操作成使得在該發(fā)動機運行時，發(fā)動機的曲柄機構(gòu)被布置成使活塞靠近 氣缸蓋，從而使壓擠距離大約為氣缸直徑DC的3. 5-4%，壓縮比大約為15-18，并且在壓縮 沖程之后，在活塞的曲柄角在TDC之前20°與TDC之間時開始燃料噴射，這使得活塞的燃燒 室中的壓力升高。如從圖5可看出，在TDC位置處，即在曲柄角為360°處，活塞距氣缸蓋的 距離大約為3.5%。在實踐中，在TDC位置處，可使活塞距氣缸蓋的距離為3. 5-4%。由于 根據(jù)本發(fā)明的壓縮比較高，由燃燒引起的附加壓升大約為由壓縮引起的壓力的5-35%。在 燃料燃燒之后，燃燒室和其中的氣體膨脹，使活塞遠離氣缸蓋移動。之后，曲柄角(在壓縮 沖程之后零度角為TDC，周期長度為720度)達到大約IM度(未示出)。在大約190度的 曲柄角處，排氣門達到其7. 7%的開度，即位于其最大值。氣門挺升曲線優(yōu)選包括多項式曲 線或曲線線段。
現(xiàn)在，如上所述，由于高壓縮比和燃燒壓力，因此采取特定措施來為發(fā)動機的燃燒 室掃氣。氣門機構(gòu)被布置成操作為使在進氣門和排氣門同時打開期間形成所謂的掃氣三角 形區(qū)域S。這在圖5中由斜陰影區(qū)域示出，該區(qū)域由氣門曲線500、510和水平軸線，即曲柄 角限定。區(qū)域S還定義為“百分比-度”(％度)的值，該值是指氣門相對位置在曲柄角范 圍內(nèi)的積分。根據(jù)本發(fā)明，掃氣三角形區(qū)域S為80彡S彡120百分比-度(％度)。該百 分比-度區(qū)域限定氣門相對于曲柄角的開度曲線，因此限定氣門機構(gòu)的操作。根據(jù)本發(fā)明 的該方式，掃氣因活塞而與根據(jù)本發(fā)明的燃燒過程適當平衡。另外，注意，與示例的現(xiàn)有技 術(shù)的方案相比掃氣三角形相當寬且高度相當?shù)?，即氣門曲線500、510是這樣的曲線在進 氣門初始打開之后且在排氣門最終關(guān)閉之前，這些曲線相當平緩地傾斜。在曲線的交點530 處，氣門的位置大約為2.6%。
為了獲得本發(fā)明的優(yōu)點，曲線的交點530(其還是掃氣區(qū)域S的頂點)小于3%。 因此，由于活塞與氣門之間的安全裕度540保持得足夠大，曲線500、510和掃氣三角形的實 際形式甚至可比線500’、510’所示的更寬。因此，基本思想是提供相當?shù)偷膾邭馊切?頂 點在3%以下)，并且仍具有80彡S彡120百分比-度(％度)的區(qū)域。如圖5中所示，對 于進氣門和排氣門來說挺升曲線不需要對稱。
如上所述，進氣門曲線和排氣門曲線可具有不同形狀。已發(fā)現(xiàn)，通過這樣的構(gòu)造也 可獲得良好的結(jié)果，在該構(gòu)造中進氣門曲線在360°C A以下比進氣門曲線510在360°C A以 上形成更大的區(qū)域(％度)?？赏ㄟ^在進氣門操作上利用延長期(extension) 510’，而在排 氣門操作上不利用延長期500’來采用該構(gòu)造。在該構(gòu)造中，排氣門與活塞之間的間隙可保 持為更大。
掃氣區(qū)域S相當寬，因為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，進氣門被布置成最遲在曲 柄角為335°時打開1%，并且排氣門被布置成至少直到曲柄角為385°時仍為開度。
在TDC位置處，即在曲柄角為360°處，活塞距氣缸蓋的距離大約為3. 5%，因此，8在氣門與活塞之間存在至少0. 5%的間隙。
本發(fā)明特別適用于氣缸直徑大于200mm并且以低級液體燃料(例如重質(zhì)燃料油) 操作的發(fā)動機。重質(zhì)燃料油尤其對于其內(nèi)容物來說對燃燒造成若干影響。例如，渦輪之前 的排氣溫度對渦輪表面的積灰趨勢具有很大影響。根據(jù)本發(fā)明的掃氣方法將排氣溫度保持 在可接受水平。以下是氣缸直徑為460mm的發(fā)動機的一些細節(jié)的實施例。
-碗部深度=38_50mm
-碗部直徑=1.15-1. 65mm
-半徑 Ii1 < 46mm
-半徑 = 36-48mm
-半徑R3 = 12. 6-2 Imm
-TDC處的壓擠距離=16mm
-掃氣三角形區(qū)域S= 110%度
-氣門挺升曲線的交點=12mm
進氣門在曲柄角300-320°處開始打開。在圖5的實施方式的挺升曲線510中，進 氣門在曲柄角310°處開始打開。排氣門在曲柄角大約310°處開始關(guān)閉。在進氣門和排 氣門同時至少部分打開期間，在曲柄角大約為310-410度之間開始掃氣階段，同時通過進 氣門進入燃燒室中的新鮮空氣可流過燃燒空間。這提供了擴展掃氣，該擴展掃氣本身允許 利用增大的壓縮比，因此改善發(fā)動機性能。
應(yīng)注意，渦輪增壓器12(圖1)的壓縮機布置成提供足夠的壓力，以獲得充分的掃 氣功能。本發(fā)明的掃氣三角形區(qū)域S由于通過氣門的較大掃氣空氣流而提供非常有效的掃 氣。這除了降低對燃燒室的熱負荷之外，還提供了降低渦輪之前的排氣溫度，在重質(zhì)燃料油 操作的發(fā)動機中這減小了渦輪增壓器的渦輪的積灰趨勢。
盡管這里結(jié)合目前被認為是最為優(yōu)選的實施方式通過實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng) 理解，本發(fā)明不局限于所公開的實施方式，而是旨在覆蓋其特征的各種組合或修改以及由 權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)所包含的若干其它應(yīng)用。當技術(shù)上可行時，關(guān)于以上任意 實施方式所述的細節(jié)可用于其它實施方式中。
權(quán)利要求
1.一種壓燃式增壓內(nèi)燃機(10)，該內(nèi)燃機包括主體(15)，在該主體中布置有至少 一個氣缸00)；氣缸蓋(40)，該氣缸蓋與所述氣缸相關(guān)地布置，并設(shè)置有至少一個進氣門 (42)和至少一個排氣門G4)；氣門機構(gòu)021，441)，該氣門機構(gòu)布置成用于操作所述氣缸 蓋中的所述氣門G2，44)；活塞(25)，該活塞布置成在所述氣缸中能在其上止點(TDC)與下 止點(BTC)之間移動，該內(nèi)燃機的特征在于，所述氣門機構(gòu)(421，441)布置成進行操作以使 掃氣區(qū)域⑶為80-120百分比-度(％度)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述氣門機構(gòu)(421，441)被布置成進行 操作以使所述掃氣區(qū)域(S)的頂點高度小于所述氣缸00)的直徑的3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其特征在于，進氣門曲線(510)形成的區(qū)域(％ 度)和排氣門曲線(500)形成的區(qū)域(％度)具有不同的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，其特征在于，與所述排氣門曲線(500)相比，所述進 氣門曲線(510)形成更大的區(qū)域(％度)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述進氣門布置成最遲在 曲柄角為335°時打開1%，并且所述排氣門布置成至少直到曲柄角為385°時打開1%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述氣門機構(gòu)(421， 441)布置成保持所述進氣門0 和所述排氣門G4)在曲柄角310-410°之間至少部分地 打開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述活塞0 設(shè)有布置在所述活塞 的上部中的具有一深度O60)的碗部051)、以及環(huán)繞所述碗部的大體平坦的邊緣區(qū)域 056)，所述碗部051)包括中間頂部區(qū)域052)；圓錐形區(qū)域053)，該圓錐形區(qū)域以一 角度(α)朝所述活塞的周緣徑向延伸，使得所述碗部的所述深度朝所述活塞0 的周緣 增大；具有半徑( )的彎曲的底部區(qū)域OM)，該彎曲的底部區(qū)域布置在所述圓錐形區(qū)域 的徑向后方，使得所述碗部的深度減小；以及唇部055)，該唇部位于所述彎曲的底部區(qū)域 與所述平坦的邊緣區(qū)域(256)之間，并且所述活塞的所述中間頂部區(qū)域(252)與所述平坦 的邊緣區(qū)域(256)位于相同高度，從而通過所述活塞的形狀增大所述內(nèi)燃機(10)的壓縮 比。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述氣門機構(gòu)021，441)被布置 成在排氣沖程和進氣沖程之間保持所述進氣門和所述排氣門同時打開，從而基本抵消由增 大的所述壓縮比造成的增大的熱負荷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，在所述上止點位置處壓擠距離 (265)大約為所述氣缸的直徑(DC)的3. 5-4%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(10)，其特征在于，所述碗部的深度Q60)/底部半 徑(R2)之比大約為0. 9-1.2。
11.一種操作壓燃式增壓內(nèi)燃機的方法，該內(nèi)燃機包括主體(15)，在該主體中布置 有至少一個氣缸OO)；氣缸蓋(40)，該氣缸蓋與所述氣缸相關(guān)地布置，并設(shè)置有至少一個 進氣門G2)和至少一個排氣門G4)；氣門機構(gòu)021，441)，該氣門機構(gòu)操作所述氣缸蓋中 的所述氣門(42，44)；活塞(25)，該活塞布置成在所述氣缸中在其上止點(TDC)與下止點 (BTC)之間往復運動，該方法的特征在于，所述氣門機構(gòu)021，441)進行操作以使掃氣區(qū)域 (S)為80-120百分比-度(％度)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述活塞往復運動，使得在所述上止點 位置處，該活塞距所述氣缸蓋的距離為所述氣缸的直徑(DC)的3. 5-4%。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述進氣門最遲在曲柄角 為335°時打開1%，并且所述排氣門至少直到曲柄角為385°時打開1%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓燃式增壓內(nèi)燃機(10)，該內(nèi)燃機包括主體(15)，在該主體中布置有至少一個氣缸(20)；氣缸蓋(40)，該氣缸蓋與所述氣缸相關(guān)地布置，并設(shè)置有至少一個進氣門(42)和至少一個排氣門(44)；氣門機構(gòu)(421，441)，該氣門機構(gòu)布置成用于操作所述氣缸蓋中的所述氣門(42，44)；活塞(25)，該活塞布置成在所述氣缸中可在其上止點(TDC)與下止點(BTC)之間移動。所述發(fā)動機的所述氣門機構(gòu)(421，441)布置成操作為使掃氣區(qū)域(S)為80-120百分比-度(％度)。
文檔編號F02D13/02GK102037223SQ200980118057
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者克里斯特·威克, 拉爾斯-奧拉·利瓦格, 阿爾托·耶爾維 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司