专利名称：用于对置式活塞发动机的egr结构的制作方法
用于对置式活塞发动机的EGR结构背景技术
本领域是内燃机。特别是，本领域涉及具有排气再循环的有口的直流扫气对置式活塞发动机。更具体地说，本领域包括具有一个或多于一个有口的汽缸(ported cylinder) 并且直流扫气的二冲程对置式活塞发动机，其中排气再循环(EGR)结构提供由发动机产生的一部分排气用于与增压空气混合，以控制燃烧期间的NOx的产生。
正如在图1中所看到的，内燃机用对置式活塞发动机示出，该对置式活塞发动机包括具有机械加工的或形成在其中的口 12以及纵向设置的/偏移的(displaced)排气口和进气口 14和16的至少一个汽缸10。喷油嘴17在汽缸纵向的中心或靠近汽缸纵向的中心，设置在开口通过汽缸侧面的喷嘴孔中或邻近该喷嘴孔。两个活塞20、22设置在孔12中， 其中其端表面20e、22e彼此相对。为了方便起见，活塞20叫做“排气”活塞，因为它靠近排气口 14，并且排气口形成在其中的该汽缸的端部叫做“排气端”。类似地，活塞22叫做“进气”活塞，因为它靠近进气口 16，并且该汽缸相应的端部叫做“进气端”。
具有诸如汽缸10的一个或多于一个汽缸的对置式活塞发动机的运行是完全理解的。在这方面，并且参考图2，响应发生在端表面20e、22e之间的燃烧，对置式活塞移动离开各自的上止点(TDC)位置，该上止点位置是它们在汽缸中相 互最靠近的位置。在从TDC 移动时，活塞保持其有关的口关闭直到它们到达各自的下止点(BDC)位置，在下止点，它们相互离开最远。活塞可以同相移动，使得排气口和进气口 14、16—致地打开和关闭。可选地，一个活塞在相位上可以超前另一个，在这种情况下，进气和排气口具有不同的打开和关闭时间。
在许多对置式活塞结构中，相位偏移被引入到活塞运动中。例如，如图1所示，排气活塞超前进气活塞并且相位偏移使该活塞以这样的次序在其BDC位置附近移动，S卩，在进气口 16仍然关闭的时候在排气活塞20移动通过BDC时排气口 14打开，以便燃烧后气体开始从排气口流出。在活塞继续移动相互离开时，在排气口 14仍然在打开的时候进气口 16 打开，并且增压空气的进气(“增压空气”)被迫进入汽缸10中，将排气驱离到排气口 14外面。在允许增压空气通过进气口的时候，来自汽缸的排气通过排气口的移动叫做“扫气”。 因为进入汽缸的增压空气沿着与排气的出流相同的方向流动(朝着排气口)，该扫气过程叫做“直流扫气”。
在活塞移动通过其BDC位置并且反向时，排气口 14被排气活塞20关闭并且扫气停止。在进气活塞22继续移动离开BDC时进气口 16保持打开状态。在该活塞朝着TDC(图 2)继续移动时，进气口 16关闭并且汽缸中的增压空气在端表面20e和22e之间被压缩。通常，在进气口 16打开的时候当增压空气通过该进气口时该增压空气是湍流的以促进良好的扫气，在进气口关闭之后以，空气和喷射的燃油混合。通常，该燃油是由高压喷嘴喷射到汽缸中的柴油。参考图1，作为一个例子，湍流的空气(或简称“湍流”)30具有一般的螺旋运动，该螺旋运动在口中形成围绕汽缸的纵轴线环流的涡旋。正如在图2中清楚地看到的， 当活塞在汽缸孔中朝着其各自的TDC位置前进时，燃油40通过喷嘴17被直接喷射到在活塞的端表面20e和22e之间在汽缸口 12中形成湍流的增压空气30中。当活塞20和22接近其各自的TDC位置时，形成湍流的增压空气和燃油的混合物在形成在端表面20e和22e 之间的燃烧室32中被压缩。当混合物达到点火温度时，燃油在燃烧室中点火，驱动活塞朝 着其各自的BDC位置分开。
如图2所示，燃油通过汽缸的侧面直接喷射到汽缸口中(直接侧面喷射)并且燃油 的运动与该汽缸孔中的增压空气的残余的湍流运动互作用。当发动机运行水平增加并且燃 烧热升高时，产生氮氧化物(NOx)的增加的量。但是，逐渐严格的排放物要求表示需要严格 的NOx还原程度。一种技术通过排气再循环(“EGR”)还原NOx排放物。EGR已经包括在每 个汽缸具有单个活塞运行的火花点火的4冲程发动机结构和二冲程压缩点火发动机中。但 是，这种EGR结构不是直接用于具有直流扫气的二冲程对置式活塞发动机中，因为需要在 对置式活塞发动机中产生将排气泵送到空气的流入气流中的压力差。因此，需要适合于具 有直流扫气的二冲程对置式活塞发动机的结构和运行的有效的EGR结构。发明内容
这个问题的解决是利用通过发动机的一个或多于一个有口的汽缸的排气再循环 还原具有直流扫气的二冲程对置式活塞发动机的NOx排放物。该发动机包括具有活塞控制 的排气口和进气口的至少一个汽缸，和向该发动机的至少一个汽缸提供增压空气的增压空 气通道。
一方面，EGR由EGR回路提供，该EGR回路具有连接于该汽缸的排气口的输入和连 接于增压空气通道的回路输出。在排气和增压空气通道之间的提供的压力差使排气流过 EGR回路到增压空气通道，在这里排气和空气混合并且提供给该至少一个进气口。
另一方面，在扫气停止时，EGR通过保存该有口的汽缸中的剩余排气提供。
图1是现有技术的对置式活塞发动机的汽缸的侧视局部剖视示意图，其中对置的 活塞靠近各自的下止点位置，并且适当地标以“现有技术”。
图2是图1的汽缸的侧视局部剖视示意图，其中对置的活塞靠近各自的上止点位 置，在这个位置活塞的端表面形成燃烧室，并且适当地标以“现有技术”。
图3是对置式活塞型内燃机的概念示意图，其中示出具有EGR的空气管理系统的 情况(aspects)。
图4是示出用于图3的有口的、直流扫气内燃机中的优选的EGR结构的概念示意 图。
图5是用于图3的有口的、直流扫气内燃机的优选的EGR的示意图。
图6是用于没有涡轮增压器的有口的、直流扫气对置式活塞发动机的另一种EGR 结构的示意图。
具体实施方式
在本说明书中描述的EGR结构出现在包括具有至少一个汽缸的有口的、直流扫气 对置式活塞发动机的说明性上下文中，在该汽缸中设置有其端表面相对的一对活塞。“有口 的”汽缸包括机械加工或形成在其侧壁中的一个或多于一个进气和排气口。这个说明性的上下文想要以举例说明的方式提供用于理解各种EGR结构的实施例的基础。
在图3中，内燃机49用具有至少一个有口的汽缸50的对置式活塞发动机具体体 现。例如，该发动机可以具有一个有口的汽缸、两个有口的汽缸、三个有口的汽缸、或四个或 更多有口的汽缸。为了举例说明，在这些举例说明和描述的例子中，发动机是假定具有多 个有口的汽缸的对置式活塞式发动机。在这方面，每个汽缸50具有口 52和形成或机械加 工在其相应的端部的排气口和进气口 54和56。该排气口和进气口 54和56每个包括一个 或多于一个圆周阵列的开口，其中相邻的开口由实体桥分开(在一些描述中，每个开口叫做 “ 口 ”，但是，这种口的圆周阵列的结构不同于图3所示的口结构)。排气和进气活塞60和62 可滑动地设置在口 52中，其中其端表面61和63彼此相对。排气活塞60连接于曲轴71，进 气活塞连接于曲轴72。
当汽缸50的活塞60和62在TDC位置或其附近时，在活塞的端表面61和63之间 的口 52中形成燃烧室。通过设置在通过汽缸50的侧壁的开口中的至少一个燃油喷嘴100 燃油直接喷射到燃烧室中。
还参考图3，发动机49包括管理所提供的增压空气和发动机49产生的排气的输送 的空气管理系统51。代表性的空气管理系统结构包括增压空气子系统和排气子系统。在空 气管理系统51中，增压空气子系统包括接收进气并且将进气处理成增压空气的增压空气 源、连接于该增压空气源的增压空气通道——通过该空气通道增压空气输送到发动机的至 少一个进气口、和在该增压空气通道中的至少一个空气冷却器——该冷却器连接成以接收 并并且在提供给发动机的进气口或多个进气口之前冷却增压空气(或包括增压空气的气体 混合物)。这样的冷却器可以包括空气对液体和/或空气对空气的装置，或其他冷却装置。 其后，这种冷却器被叫做增压空气冷却器。增压空气子系统还包括将增压空气通道中的增 压空气泵送到发动机的进气口的增压器。排气子系统包括将来自发动机排气口的排气产物 输送到排气管的排气通道。
参考图3，优选的增压空气子系统包括可以由电动马达，或由连接于曲轴的齿轮、 链条或皮带设备驱动的增压器/机械增压器110。例如，但不限于，在图4、5和6中，增压 器110由皮带联动装置连接于被其驱动的曲轴72。该增压器110可以是单速或多速装置， 或全可变速装置。优选地，但不是必需地，空气管理系统51包括具有涡轮机121和在共用 轴123上旋转的压缩机的涡轮增压器120。涡轮机121连接于排气子系统而压缩机122连 接于增压空气子系统。涡轮机121可以是固定几何形状或可变几何形状的装置。涡轮增压 器120从离开排气口 54并且从排气口 54或排气歧管125直接流到排气通道124中的排气 中抽取能量。在这方面，涡轮机121由通过它的排气旋转。涡轮机121转动压缩机122，使 得压缩机通过压缩进气产生增压空气。由压缩机122输出的增压空气流过导管126到增压 空气冷却器127，从那里增压空气被机械增压器/增压器(supercharger) 110泵送给进气 口。被机械增压器110压缩的空气从机械增压器通过增压空气冷却器129输出给进气歧管 130。进气口 56通过进气歧管130接收由机械增压器110泵送的增压空气。优选地但不是 必需地，在多汽缸对置式活塞发动机中，进气歧管130由与所有汽缸50的进气口 56连通的 集气室构成。
排气管理希望修改或采用用于有口的汽缸型的内燃机的空气管理结构，以便还 原由燃烧室产生的NOx排放物。具体说希望利用通过对置式活塞发动机的有口的汽缸的再循环排气控制这种排放物。再循环的排气与增压空气混合以降低峰值燃烧温度，这降低NOx 排放物。这个过程叫做排气再循环(“EGR”)。EGR结构可以利用在汽缸外部的EGR通道中输 送到经过图3中的阀控制的再循环通道131引入的新鲜进气的气流中的排气。可选地，或 附加地，当扫气停止时EGR过程可以利用保留在汽缸50中的剩余的排气。在外部EGR的情 况下，排气被泵送到空气的流入气流中。与EGR通道连通的压力源形成使排气流过EGR通 道进入增压空气子系统中的压力差。在一些情况下，当从确保在比它(排气流)被输送给增 压空气的进气流的位置高的压力的源获得将被再循环的排气时，存在虚拟的泵。在另一些 情况下，诸如增压器110的有源泵用来将被再循环的排气泵送到机械增压器正在泵送给进 气口的增压空气中。在这些方面，利用机械增压器提供附加的变量，用于控制在对置式活塞 发动机中的EGR运行。在一些情况下，再循环的排气利用一个或多于一个EGR冷却器冷却， 该EGR冷却器包括空气对液体和/或空气对空气的装置。在其他情况下，再循环的排气被 一个或多于一个增压空气冷却器单独冷却，或与一个或多于一个EGR冷却器组合冷却。
第一 EGR回路结构:在一些情况下，图3中所示的内燃机包括第一 EGR回路结构。 参考图4，用于直流扫气的、有口的、对置式活塞应用的第一 EGR回路结构循环来自从一个 或多于一个汽缸离开的任何排气源的排气。例如，但不排除其他排气源，第一 EGR回路结构 包括设置在排气口 54的纵向内侧的EGR 口 55 ;也就是说，EGR 口 55设置在排气口 54和汽 缸50的纵向中点之间。该EGR 口结构根据任何具体结构的需要包括一个或多于一个口开 口。响应燃烧，在朝着BDC移动时，排气活塞60移动通过EGR 口 55，对汽缸口压力打开EGR 口，该汽缸口压力确保高于进气歧管130的压力。这个压力差从EGR 口 55泵送一部分排气 通过集气室或歧管(未示出)进入由单向阀134控制的导管133中，然后进入进气歧管130 中，在这里，它与增压空气混合并且于是再循环进入汽缸口中。优选地，但不是必需地，在到 增压空气冷却器129的进口之前，排气进入由机械增压器110输出的增压空气中。当EGR 口 对进气歧管压力打开时(“EGR开”)希望汽缸的压力对进气歧管压力之比不超过门限值—— 超过它在单向阀134中可能发生阻塞流。这个压力比受EGR 口的尺寸和它相对于汽缸的纵 向中心的位置(离中心越近，压力越高)以及进气系统的状态(增压、涡轮机背压等)的影响。
还参考图4，在第一 EGR回路结构的变型中，在导管131中流动的排气与由增压器 110输出的增压空气通过混合器135混合，混合器135能够构造成，例如，文丘里管。排气通 过阀136被输入到混合器135中。由机械增压器110输出的压缩的增压空气提供给混合器 135的混合输入。由混合器135产生的加压的增压空气与排气的混合提供给增压空气冷却 器129的输入(或，可选地，提供给增压空气冷却器127的输入)。阀136由通过发动机控制 单元(ECT) 149输出的信号操作。
在一些方面，希望减少排气流的波动。在这样的情况下并且参考图4，收集器145 在EGR 口 55和阀136的输入之间串联设置在第一回路中。在一些其他方面，在排气与增压 空气混合之前希望冷却排气，在这样的情况下，EGR冷却器146在单向阀134和阀136的输 入之间串联设置在第一回路中。可选地，回路结构可以是134、136、146。在使用EGR收集器 145和冷却器146两者的情况下，优选但不是必需的，EGR冷却器146被串联设置在EGR收 集器145输出和阀136的输入之间。
第二 EGR回路结构:在一些方面，图3中所示的内燃机49可以包括另一种EGR回 路结构。参考图3和4，第二 EGR结构包括导管131和阀138，以从排气歧管54分流一部分排气到增压空气冷却器的输入，使这部分排气被冷却。为了有助于最佳的排气/增压空气 的混合，希望添加一个装置，通过该装置排气和增压空气一起流动并混合。当希望在远离进 气歧管56的位置将排气引入增压空气中时，这部分排气被分流到增压空气冷却器127的 输入。这种回路使排气经受两个增压空气冷却器(127和129)的冷却影响。如果应当得到 较少的冷却，则阀138可以构造成三通阀(如图4清楚地所见)，并且这部分排气可以围绕冷 却器127分流到机械增压器110的输入。这可选地使这部分排气仅仅经受增压空气冷却器 129的冷却。如果需要，仅仅冷却排气的专用的EGR冷却器可以包括在第二回路中。例如， EGR冷却器可以与阀138串联，或与阀138的输出口和机械增压器110的输入串联设置在导 管131中。在一些方面，阀138构造成单个三向装置。可选地，阀138构造成一对阀，每个 阀在与导管131的Y连接的相应分支中，其中一个阀控制到冷却器127的输入的排气的供 给，而另一个控制到机械增压器110的输入的排气的供给。
利用剩余排气的EGR :在直流或回路扫气的内燃机中，有时候在扫气停止后希望 收集或保留汽缸中的剩余的排气量。该剩余的排气能够用来调节用于燃烧的初始状态(条 件)到有利于减少NOx排放物的点。根据涡轮机械的结构，在低和中等速度和负荷的情况 下，直流扫气的发动机可以具有不完全的扫气。由于汽缸里面的剩余的排气是热的，空气新 的增压的得到的温度大大升高，因此这种方法最适合于在部分发动机负荷状态下减少NOx。
每个周循环输送给汽缸的增压空气的量可以用来改变留在汽缸中的剩余的排气 量。在这方面，在任何给定的操作循环中调节输送给汽缸中的增压空气的量能够用来“调 节”保留在汽缸中的用于下一次燃烧发生的排气的量。在保留图4中所见的排气EGR的一 方面，包括阀139的旁通导管回路148与增压器110并联设置。阀139运行以控制由机械 增压器110泵送给发动机的增压空气的量。设置泵送的增压空气的量能够控制扫气的排气 的量，并且因此控制在扫气之后保留在任何汽缸中的排气的量。在这方面，如果希望高歧管 压力(正如对于高发动机负荷被指示的)，阀139完全关闭并且增压空气被以高速率提供给 发动机。当阀139逐渐打开时，由机械增压器110泵送的增压空气的增加的量返回到机械 增压器的进口，这有机会减少提供给发动机的增压空气的量。因此，增压空气/燃油比减少 并且保留在任何汽缸中的排气的量增加。在由保留排气EGR的这方面实现的好处中是NOx 的减少和由机械增压器110强加给发动机的泵送负荷的减少。
由流向涡轮机的排气感觉的(felt)压力(“背压”)的增加也能够用来改变留在汽 缸中的剩余排气的量。在这方面，调节任何给定的运行循环中的背压的量能够用来“调节” 用于下一次燃烧发生的剩余排气的量。因此，在保留的排气EGR的另一方面，见图4，可变阀 140与排气输出串联设置。阀140的设置直接影响在阀的上游产生的(felt)背压，并且因 此，影响扫气之后保留在任何汽缸中的排气的量。在图4中，阀140与涡轮机121的输出串 联设置。在这种情况下，从阀的设置中得到的任何背压分布在发动机的所有汽缸上。在可 选的方面，等效的阀140a可以串联设置在涡轮机121的输入和收集一个或多于一个汽缸的 排气输出的排气歧管之间。在又一个可选的方面，等效的阀140a可以与排气歧管或多个汽 缸每个的排气口串联设置。
涡轮机旁通结构:再参考图4，包括阀144的旁通导管回路143与涡轮机121并联 设置。阀144运行以控制从发动机流向涡轮机121的排气的量。设置旁通涡轮机121的阀 144使排气能够被排出到排气管128中而需要运行涡轮机121和压缩机122。在诸如从冷启动的部分发动机载荷期间在发动机升温的情况下，这将排气保持在较高的温度水平并且 提高后处理转换效率(例如，对于特定的滤清器和催化装置)。而且，在部分发动机负荷状态 下在发动机运行期间设置阀144旁通涡轮机121减少涡轮增压器的运行，并且允许更多的 排气在机械增压器110上被驱动(例如，经由阀138)，同时还在较高的温度下向排气管128 提供排气，以增加后处理转换效率。用于改变从发动机流向涡轮机121的排气的量的另一 种结构包括具有可变几何形状结构的涡轮机，以控制阀144上游的排气导管124中的压力。 利用可变几何形状的涡轮机(VGT)代替固定几何形状的涡轮机不是必需取消对诸如阀144 的涡轮机旁通阀的需要。VGT仅仅具有有限的质量流范围，在该范围内它以符合要求的效率 工作。在这个范围之外，涡轮机旁通阀可以用来控制质量流和发动机49的进气压力。
优选的EGR实施例用于具有直流扫气的有口的对置式活塞发动机TK于图5。在 该优选的结构中，排气从发动机的一个排气口或多个排气口 54流过导管124到涡轮机121， 从那里它通过后处理转换(未示出)并且流到排气管128外面，在输入到涡轮机121之前，一 部分排气经由131从导管124分流并且从这里通过阀138'到增压空气冷却器127的输入， 在增压空气冷却器127它与引入的新鲜空气的气流混合。在增压空气冷却器127中排气和 空气混合并且被冷却，并且冷却的排气/空气混合物被输入到机械增压器110。机械增压器 110压缩排气/空气混合物，并且该被压缩的混合物被输送到增压空气冷却器129。该冷却 的压缩的混合物然后经由进气口 56进入汽缸50。任选地，包括进气节流阀141和涡轮机旁 通阀144，用于再循环的排气对新鲜空气之比的高精度控制。
排气布置和控制:根据具体结构的要求，图4和5所示的EGR和涡轮机旁通结构能 够在直流扫气型的由口的发动机中单独地实现，或在两种或更多种结构或其部分的任何组 合中实现。一个例子是EGR结构，在该结构中在扫气之后保留在汽缸中的未冷却的排气与 被冷却的并且提供给汽缸的新鲜空气混合的再循环的排气结合或混合。该保留的再循环的 排气的相关的量可以变化以便精确地控制EGR流率和温度。进气节流阀141可以设置在流 进压缩机22的新鲜空气的气流中，以便更精确地控制再循环的排气对新鲜空气之比。如果 在每个汽缸基础实现(implemented),则提供高速单个EGR和增压空气/燃油调整(trim) 以修正由流动动力学和/或制造容差引起的当前的汽缸与汽缸之间的变化。
用于利用图4和5所示的一种或多种结构或其任何组合的EGR系统的EGR控制 过程响应发动机运行状态由ECU执行，该发动机运行状态是通过自动操作下述阀的任何一 个或多于一个所规定的阀136、138、139、140、140a和144、进气歧管阀141，和机械增压器 110——如果利用多速或可变速装置，和涡轮增压器120——如果利用可变几何形状装置。 当然，阀、节流阀和用于EGR的有关元件的操作可以包括电的、气动的、机械的和液压的致 动操作的一个或多于一个。为了快速、精确的自动操作，优选阀是具有连续可变的设置的高 速的、计算机控制的装置。每个阀具有第一状态和第二状态，在第一状态，它打开(对于由 E⑶149控制的一些设置)以允许气体流过它，在第二状态，它关闭以阻止气体流过它。
优选地，EGR控制过程自动地操作包括一种或多种结构的EGR系统，这些结构根据 与再循环排气以及再循环排气和增压空气的混合物有关的一个或多于一个参数在本文中 描述并示出。参数值由一个或多于一个传感器的组合、计算和查表确定，以便管理/控制单 个参数的值以及EGR和一个或多个气缸中的混合物参数之比。
替换的EGR实施例:替换的EGR结构示于图6的具有有口汽缸并且直流扫气的二冲程对置式活塞发动机中，其中只有增压器提供扫气压力。假定后处理转换由排放物控制 装置实现，该排放物控制装置包括还原CO和碳氢化合物的氧化催化剂(D0C)、减少炭烟排 放物的柴油微粒滤清器(DPF)以及用于还原NOx的任选的催化还原装置。所有这些装置为 了运行需要附加的热，并且涡轮增压器的不存在减少对从排气中得到的热的争夺，同时也 降低发动机的功率密度。而且，DPF和DOC现在可以紧密地连接在涡轮增压器通常安装在 其中的排气歧管。还有，取消涡轮增压器和其需要的导管减小对置式活塞发动机的尺寸并 且还减少与涡轮增压器壳体和导管的对流引起的排气热损失。优选地，虽然不是必需地，用 于再循环的排气从DPF的出口抽取，在DPF出口没有微粒并且被冷却，并且被泵送到机械增 压器的进口。虽然排气在DPF之后是比较冷的，但是它能够用EGR冷却器进一步冷却。
用于二冲程、有口的、直流扫描对置式活塞发动机的另一个EGR实施例不于图6 中。优选地，发动机不包括涡轮增压器。排气从排气歧管125流过导管124，通过DOC 150 和DPF 151，然后通过阀140并且流到排气管128的外面。一部分排气通过由设置阀140 确定的压力变化被转向到EGR冷却器142的输入中。由EGR输出的冷却的排气被计量 (ismetered)通过阀147到进入机械增压器110的空气流中。进气节流阀141能够设置在 流到阀147的输出的上游的机械增压器的空气流中，以便通过形成少量的真空更加精确地 控制再循环的排气对空气之比。由于另一种EGR回路被汲取(drawn)通过机械增压器110， 因此从增压空气冷却器129排空排气所需要的时间大大减少，因而改善瞬态响应。如果机 械增压器110从发动机直接驱动，它将与发动机一起实现高速和高流。在需要满足严格的 排放物要求时，在高发动机速度和载荷下需要时，增压器容量实现所需要的被泵送的排气。 增压器旁通阀139允许机械增压器产生的压力连续地变化。
虽然已经参考具有两个曲轴的有口的对置式活塞发动机结构描述了 EGR结构，但 是应当明白，这些结构的各方面能够应用于具有一个或多于一个曲轴的对置式活塞发动 机。而且，这些EGR结构的各方面能够应用于具有相对设置的和/或一个或多于一个曲轴 的每侧上设置的有口的汽缸的对置式活塞发动机。因此，给予这些结构的保护仅仅由所附 权利要求限制。
权利要求
1.一种有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机(49)，其包括具有活塞控制的排气口和进气口(54，56)的至少一个汽缸(50)，和向所述发动机的至少一个进气口提供增压空气的增压空气通道，其中排气再循环(EGR)回路具有连接于所述汽缸的排气口(54)的回路输入(124)和连接于所述增压空气通道的回路输出，并且所述发动机包括与所述EGR回路连通的泵，以泵送排气通过所述EGR回路到所述增压空气通道中。
2.根据权利要求1所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述增压空气通道包括至少一个增压空气冷却器(127，129)，其中所述回路输出与所述至少一个增压空气冷却器串联连接。
3.根据权利要求2所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述EGR回路包括能设置成第一状态或第二状态的可变阀(138)，其中所述第一状态将所述回路输出连接于所述至少一个增压空气冷却器(127)的增压空气输入，并且所述第二状态将所述回路输出连接于所述至少一个增压空气冷却器的增压空气输出。
4.根据权利要求3所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述泵包括机械增压器(110)并且所述至少一个增压空气冷却器包括增压空气冷却器(127)，其具有连接于涡轮增压器(120)的压缩机输出的输入和连接于所述机械增压器的输入的输出，其中所述第一状态将所述回路输出连接于所述增压空气冷却器(127)的输入，并且所述第二状态将将所述回路输出连接于所述机械增压器(110)的输入。
5.根据权利要求2所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，还包括增压空气源 (122)，其具有连接于所述至少一个增压空气冷却器(129)的输入的增压空气输出，其中所述回路输出包括能够设置成第一状态或第二状态的阀(136)和混合器(135)，所述混合器 (135)具有排气输入、增压空气输入，和连接于所述至少一个增压空气冷却器(129)的输入的混合器输出，其中所述阀的第一状态将所述回路输出连接于所述混合器的排气输入，并且所述阀的第二状态将所述回路输出与所述混合器的排气输入分开。
6.根据权利要求2所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机还包括机械增压器 (110)和与所述增压器并联设置的阀(139)，所述机械增压器(110)具有增压器输入和连接于所述至少一个增压空气冷却器(129)的增压空气输入的增压空气输出，其中，所述阀能设置成第一状态和第二状态，在所述第一状态所述机械增压器输入通过所述阀连接于所述机械增压器的增压空气输出，在所述第二状态所述机械增压器输入通过所述阀与所述机械增压器的增压空气输出分开。
7.根据权利要求1所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，还包括具有连接于所述增压空气通道的增压空气输出和连接于所述排气口(54)的涡轮机输入的涡轮增压器(120)，和在所述涡轮机输入和所述排气口的之间串联的背压阀(140a)，其中所述背压阀能设置成使背压对所述排气口起作用的状态。
8.根据权利要求7所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述涡轮增压器包括可变几何形状的涡轮机(121)。
9.根据权利要求1所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，还包括涡轮增压器(120)，所述涡轮增压器(120)具有连接于所述增压空气通道的增压空气输出、连接于所述排气口(54)的涡轮机输入、连接于排气输出(128)的涡轮机输出，和在所述涡轮机输出和所述排气输出之间串联的背压阀(140)，其中所述背压阀能设置成使背压对所述排气口起作用的状态。
10.根据权利要求9所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述涡轮增压器包括可变几何形状的涡轮机(121)。
11.根据权利要求1所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，还包括具有连接于所述增压空气通道的增压空气输出和具有连接于所述排气口(54)的输入的涡轮机(121)的涡轮增压器(120)，和与所述涡轮机并联设置的涡轮机旁通阀(144)，其中所述涡轮机旁通阀能设置成第一状态和第二状态，在第一状态所述涡轮机输入通过所述阀连接于涡轮机输出，并且在第二状态所述涡轮机输入通过所述阀与所述涡轮机输出分开。
12.根据权利要求11所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述涡轮机(121)是可变几何形状的涡轮机。
13.一种有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机包括具有活塞控制的排气口和进气口 (54，56)的至少一个汽缸(50)，和连接于所述发动机的至少一个进气口(56)的增压空气通道，其中排气再循环(EGR)回路具有连接于所述汽缸的EGR 口(55)的回路输入和连接于所述增压空气通道的回路输出，所述EGR 口(55)设置在所述排气口(54)和所述汽缸的纵向中心之间。
14.根据权利要求13所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述EGR回路包括阀(136)，所述阀(136)具有连接于所述回路输入的输入，和连接于所述增压空气通道中的混合器(135)的输出。
15.根据权利要求14所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述EGR回路还包括与所述阀串联的EGR冷却器(146 )。
16.一种用于运行具有一个或多于一个汽缸(50)的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机(49)的方法，其中增压空气被加压并且然后在至少一个增压空气冷却器(127，129) 中被冷却，并且经由通过排气再循环(EGR)回路将发动机排气提供给所述至少一个增压空气冷却器(127，129)的输入，提供给所述一个或多于一个汽缸的每个汽缸的进气口(56)。
17.根据权利要求16所述的运行有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机的方法，还包括在低发动机负荷状态下保留所述一个或多于一个汽缸(50)中的排气。
18.根据权利要求17所述的运行有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机的方法，其中通过减少增压空气压力将排气保留在所述一个或多于一个汽缸中。
19.根据权利要求17所述的运行有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机的方法，其中通过增加排气的背压将排气保留在所述一个或多于一个汽缸中。
20.根据权利要求17所述的运行有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机的方法，其中还通过增加排气背压和减少增压空气压力的组合将排气保留在所述一个或多于一个汽缸中。
21.—种有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机(49 )，包括具有活塞控制的排气口和进气口(54，56)的至少一个汽缸(50)和向所述发动机的至少一个进气口(56)提供增压空气的增压空气通道，其中所述增压空气通道包括具有输出和连接于空气源的输入的机械增压器(110);具有连接于所述机械增压器输出的输入和连接于至少一个进气口(56)的输出的增压空气冷却器(129);排气通道包括具有连接于至少一个排气口(54)的输入和输出的至少一个热致动的排气处理装置(150，151);和具有连接于所述至少一个热致动的排气处理装置的输出的回路输入和连接于所述机械增压器的输入的回路输出的排气再循环(EGR) 回路。
22.根据权利要求21所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述EGR回路包括具有连接于所述至少一个热致动的排气处理装置(150，151)的输出的输入和输出的 EGR冷却器(142)，和能设置成第一状态或第二状态的可变阀(147)，其中所述第一状态使所述回路输出与所述机械增压器输入分开，并且所述第二状态将所述回路输出连接于所述机械增压器输入。
23.根据权利要求22所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机，其中所述空气源包括进气节流阀(141)，所述进气节流阀(141)用于控制由所述EGR回路提供的再循环排气对由所述空气源提供的空气之比。
24.根据权利要求23所述的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机没有涡轮增压器。
25.一种用于运行具有一个或多于一个汽缸(50)的有口的、直流扫气的、对置式活塞发动机(49)的方法，其中进气空气的气流被机械增压(110);并且然后在增压空气冷却器 (129)中被冷却；通过提供冷却的、机械增压的空气给至少一个进气口(56)再循环从热操作的排气处理装置(150，151)输出的排气；冷却被再循环的排气；并且控制被冷却的、再循环的排气对由新鲜空气源提供的新鲜空气之比。
26.根据权利要求25所述的方法，其中控制比例包括自动节流新鲜空气气流中的新鲜空气的量。
27.在具有一个或多于一个汽缸(50)并且没有涡轮增压器的直流扫气的、对置式活塞发动机(49)中，排气再循环回路的特征在于第一冷却器(142)具有连接于热操作的排气处理装置(151)的输出的输入；机械增压器(110)具有输出和连接于进气源的输入；第二冷却器(129 )具有连接于所述机械增压器的输出的输入和连接于至少一个进气口 (56)的输出；以及阀(147)，其被连接在所述第一冷却器(142)和所述机械增压器(110)的输入之间。
28.根据权利要求27所述的排气再循环回路，还包括具有连接于进气源的输入和连接于所述机械增压器(110)的输入的输出的节流阀(141 )，其中所述阀(147)具有连接于所述第一冷却器(142)的输出的输入和与所述节流阀(141)的输出和所述机械增压器(110)的输入共同连接的输出。
全文摘要
本发明公开一种具有一个或多于一个有口汽缸(c)并且直流扫气的二冲程、对置式活塞发动机(49)，其包括排气再循环(EGR)结构(131)，该排气再循环(EGR)结构(131)提供由发动机(49)产生的一部分排气，用于与增压空气混合，以控制在燃烧期间NOx的产生。
文档编号F02B29/04GK103026024SQ201180024717
公开日2013年4月3日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月18日
发明者E·P·迪昂, I·J·L·瑞迪, F·G·勒东, G·雷格纳, M·H·瓦尔 申请人:阿凯提兹动力公司