可選擇不同燃料來運行的、尤其用於驅動汽車的內燃機的製作方法
2023-05-21 01:04:56
專利名稱：可選擇不同燃料來運行的、尤其用於驅動汽車的內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可選擇不同燃料來運行的、尤其用於驅動汽車的內燃機，其中，各種燃料具有不同的能量密度，例如天然氣和汽油。
背景技術：
已知一種普通的活塞式發動機在用天然氣運行時的功率要較其用汽油來運行時的功率低大約15％。這基本上適用於內燃機的整個功率頻譜。
在使用這樣一種內燃機作為汽車的發動機時，當需要滿負荷、而正在用能量密度較小的燃料來運行時，駕駛員始終會對於這種不同的功率輸出特性(Leistungsentfaltung)感覺不適。
德國專利公開說明書DE 195 39 170 A1為彌補這一缺陷給出了建議，在需求高功率時該內燃機自動轉換到用較高能量密度的燃料來運行以滿足相應的功率需求。
但這種解決方案只有在兩種能量密度的燃料在車上有足夠儲備時才適用。當已消耗掉較高能量密度的燃料時，就不能通過轉換到用這類燃料運行來彌補功率缺乏。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種可選擇不同燃料來運行的內燃機，它可以利用所提供的燃料來獲得近似相同的功率。
按照本發明，上述技術問題按下述方式來解決給內燃機配備一個增壓壓氣機，該增壓壓氣機在利用較低能量密度的燃料的情況下至少在更高的功率需求時被接通，從而該內燃機作為增壓內燃機來工作，在利用較高能量密度的燃料的情況下則關閉該增壓壓氣機。
該增壓壓氣機在此可設計成增壓機，它被一個由內燃機廢氣驅動的透平機驅動。它們合稱為廢氣渦輪增壓機。
該增壓壓氣機同樣也可由內燃機本身來驅動，或者也可通過另一個外部驅動裝置、例如一個電動機來驅動。
本發明提供了一種內燃機，它在選擇利用不同能量密度的備擇燃料來運行時有近似不變的功率特性曲線族。這在利用內燃機來驅動汽車時具有重要意義，因為這樣一種汽車的行駛性能獨立於所採用的燃料而保持不變。因此，當在這種汽車上採用一種自動變速器時，不需要為分別採用的不同燃料類型設置不同的轉換特性曲線。
下面藉助一幅附圖對本發明的一種實施方式予以詳細說明。該附圖概略地示出一種本發明內燃機的構造。
具體實施例方式
一個活塞式發動機1具有一進氣管2和一排氣管。在排氣管3的管線上設有一廢氣渦輪機4。在進氣管2的管線上設有一增壓機5。廢氣渦輪機4和增壓機5支承在同一根軸上(這用點劃線6表示)，由此構成一個本身早已公知的廢氣渦輪增壓機。所述廢氣渦輪機4具有一根廢氣旁通管路7，在該管路上設有一廢氣旁通閥8。該增壓機5也配備有一根新氣旁通管路9，在其管路上也設有一新氣旁通閥10。
一個燃料箱11用於容裝一種液態燃料，例如汽油。該燃料箱11通過一根燃料管12與一燃料計量系統13相連。從該燃料計量系統13又引出另一段燃料管14通往活塞式發動機1的進氣管2。在這段燃料管14中設有用於阻斷及打開燃料管11的器件15。
此外，設有一個用於容裝一種氣態燃料例如天然氣的燃氣箱16。該燃氣箱16通過一根燃氣管17與一個燃氣計量系統18相連。從該燃氣計量系統18又引出另一段燃氣管19通往活塞式發動機1的進氣管2。在這另一段燃氣管19中設有用於阻斷及打開燃氣管17的器件20。
所述器件15或20優選設計成電控閥。
在廢氣管3的管線中，在廢氣渦輪機4的下遊設有一個用於減少有害廢氣成分的催化器21。
所述廢氣旁通閥8、新氣旁通閥10和設在燃料管12或燃氣管17中的用於阻斷及打開相關管道的器件15及20由一個圖中沒有示出的電動機控制系統來控制，該電動機控制系統通過傳感器來識別活塞式發動機1當時所期望的運行狀態。
假如該活塞式發動機1用汽油來運行，所述新氣旁通閥10以及廢氣旁通閥8就打開，在燃氣管17中的器件20則關閉，而燃料管12中的器件15則打開。活塞式發動機1就象純粹的自然吸氣式(無增壓)發動機那樣利用燃料箱11中的汽油來運行。
假如該活塞式發動機1用天然氣來運行，在燃料管12中的器件15就關閉，而燃氣管17中的器件20則打開。為了補償因燃氣運行相對於汽油運行有更低的能量密度所導致的內燃機的功率下降，廢氣旁通閥8以及新氣旁通閥10關閉。廢氣渦輪機4運行並驅動增壓機5。活塞式發動機1的進氣量由此變得比自然吸氣式運行時更大，這樣一來，儘管採用天然氣作為燃料，功率仍然能增長到和汽油運行時相同的值。
在將這樣一種內燃機應用在一輛汽車上時，除了以汽油作為燃料外，還可另外採用天然氣來替代汽油作為燃料並能保持與汽油運行時相同的行駛性能。
權利要求
1.一種可選擇具有不同能量密度的不同燃料來運行的、尤其用於驅動汽車的內燃機，其特徵在於，該內燃機配備有一個增壓壓氣機，該增壓壓氣機在利用較低能量密度的燃料的情況下至少在更高的功率需求時被接通，使得該內燃機作為增壓內燃機來工作，而在利用較高能量密度的燃料的情況下則關閉該增壓壓氣機，該內燃機作為自然吸氣式發動機來工作。
2.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於，所述增壓壓氣機是由一個廢氣渦輪機(4)驅動的增壓機(5)。
3.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於，所述增壓壓氣機通過一個可接合的耦合器直接由所述內燃機來驅動。
4.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於，所述增壓壓氣機由一個外部驅動裝置來驅動。
5.如權利要求4所述的內燃機，其特徵在於，所述用於驅動增壓壓氣機的外部驅動裝置是一個電動機。
全文摘要
本發明公開了一種可選擇具有不同能量密度的不同燃料、例如汽油或天然氣來運行的內燃機(1)，為了尤其在採用這種內燃機來驅動一輛汽車時能平衡補償不同的功率輸出，本發明在內燃機採用天然氣運行時實行增壓運行，為此可採用一個本身早已公知的渦輪增壓器(5)或一個由外部驅動裝置驅動的增壓壓氣機。因此，即便一輛汽車選擇採用不同能量密度的不同燃料來運行，都能獲得相同的行駛性能。
文檔編號F02B39/04GK1476513SQ01819409
公開日2004年2月18日 申請日期2001年11月30日 優先權日2000年12月14日
發明者安德烈亞斯·賈奧斯, 安德烈亞斯 賈奧斯 申請人:亞當·奧佩爾有限公司, 亞當 奧佩爾有限公司