技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
内燃机，尤其是二冲程大型柴油机；一种用于这样的内燃机的缸盖；以及一种用于在工作中的的二冲程大型柴油机上提取燃烧气体的方法。
背景技术
[0002] 在这种类型的内燃机中已知燃烧气体再循环，以便使输送给内燃机的
燃烧室的
增压空气加载有再循环的燃烧气体。因此减少了氮
氧化物(NOX)
排放量。除了来自周围环境的预先压缩且必要时预先处理的例如干燥、过滤或
调温的纯扫气用空气以外，增压空气还应可以含有另一扫气用空气的组分，例如由扫气用空气和再循环的燃烧气体构成的混合物、因此除了扫气用空气和/或纯扫气用空气以外，所述增压空气还能够含有其它组分，例如
蒸发的
天然气。
[0003] 为了将燃烧气体引回到燃烧室中，在此例如已知的是，将再循环的燃烧气体掺入扫气用空气，并且用这种混合物经由一个或多个共同的进气口例如进气缝槽来冲扫燃烧室。此外已知的是，一方面将燃烧室的再循环的燃烧气体并且另一方面将剩余的增压空气部分经由单独的进气口引入燃烧室中，使得在燃烧室中才构成增压空气的混合物。在此，本发明能够与将燃烧气体引回到燃烧室中的所有已知类型组合。
[0004] 对此在德国
专利申请DE 10 2005 057 207 A1中已经已知这种类型的内燃机，其中除了将燃烧室与排气通道连接或分开的排气
阀以外，还设有单独的第二排气阀，所述第二排气阀将燃烧室与再循环管路连接或者与其分开。这个结构是相对耗费的。
[0005] 此外，欧洲专利申请EP 2 151 569 A1示出一种内燃机，其中在按流动设置在排气阀的下游的排气通道中分支出再循环管路，所述再循环管路能够经由设置在排气阀的阀杆上的第二阀装置和相配的阀容纳部在排气通道中打开或关闭。为此例如设有带有圆周侧的缝槽的设置在排气通道的阀杆上的套筒。固定地设置在排气通道中的阀容纳部同样具有带有缝槽的、
覆盖通向再循环管路的分
支点的套筒。由于排气阀并且从而阀杆能够经由
旋转机构持续地转动以便减少
阀座的不均匀的进气，所以分支点能够在再循环管路中打开和关闭。既使当这里不需要用于打开和关闭再循环管路的单独的第二阀时，仍难以发生通过旋转机构确定的打开
频率和打开阶段按
发动机工作周期以及按在发动机周期期间适于再循环阶段的打开阶段的定时。
[0006] 此外，在日本公开文献JP 6 241 127中已知一种
四冲程发动机，其中在设置在排气阀的下游的排气通道中分出再循环管路，所述再循环管路经由单独的阀打开和关闭，所述阀同时构造为用于排气通道的
节流阀并且因此在打开再循环管路时节流穿过排气通道的穿流。在此，再循环阀－排气管路节流阀在整个冲扫行程期间留在节流排气通道并且打开再循环管路的
位置上。
[0007] 最后在DE 10 2008 058 612 A1中已知一种内燃机，其中再循环管路首先在按流动设置在排气阀的下游的排气通道中分支出来，所述再循环管路也在这里借助单独的阀打开和关闭。在一个实施形式中，在排气通道中，在处于再循环管路上游的阀的下游的区域中设有节流装置，所述节流装置具有可偏移的活
门。所述活门由在打开主排气阀时产生的压
力冲击打开，并且当压力降低足够多时经由预紧
弹簧关闭。这个解决方案也鉴于排气阀、节流装置和连接在再循环管路上游的阀的定时以及由于整个结构是相对耗费的，也与弹簧的预紧力的设置相关，节流装置经由所述弹簧预紧力关闭。
发明内容
[0008] 由此出发，本发明的目的是提供一种内燃机、一种用于所述内燃机的缸盖以及一种用于在工作中的按本发明的二冲程大型柴油机上提取燃烧气体的方法，因此能将在高的压力
水平上的尽可能少地混有新鲜空气的燃烧气体取出，用于再循环或其它目的。
[0009] 本发明实现一种二冲程大型柴油机，其包括至少一个通过缸和与
曲轴共同作用的
活塞限定的燃烧室，所述燃烧室具有至少一个分别构成在排气阀的阀盘和相配的阀盘座之间的燃烧气体排气口以及至少一个增压空气进气口，所述排气阀能够在打开位置和关闭位置之间操作；并且所述燃烧气体排气口与至少一个排气通道以及与至少一个燃烧气体提取通道连接，用于将在燃烧时产生的燃烧气体的一部分引回至增压空气进气口；设有固定在排气阀上的或与排气阀一件式地成型的节流装置，所述节流装置在排气阀的从排气阀的关闭位置直至达到所期望的打开程度的燃烧气体提取打开范围中虽然不防止燃烧气体流入排气通道中、但与在排气阀的从更大打开程度直至达到打开位置的废气排出打开范围中相比更强地节流燃烧气体到排气通道中的流入，所述节流装置在废气排出打开范围中完全不节流或至少更少地节流燃烧气体到排气通道中的流入；所述节流装置和所述燃烧气体提取通道的排气侧的分支点彼此设置为，使得节流装置在燃烧气体提取打开范围中完全不节流或不显著地节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入。
[0010] 本发明还实现一种用于本发明的二冲程大型柴油机的缸盖，所述二冲程大型柴油机具有至少一个通过缸和与曲轴共同作用的活塞限定的燃烧室，在缸盖上具有用于排气阀的阀盘的阀盘座，所述排气阀打开和关闭在缸盖上的燃烧气体排气口，所述燃烧气体排气口与至少一个排气通道和至少一个燃烧气体提取通道连接，用于将在燃烧时产生的燃烧气体的一部分引回到增压空气进气口，设有固定在排气阀上的或与排气阀一件式地成型的节流装置，所述节流装置在排气阀的从排气阀的关闭位置直至达到所期望的打开程度的燃烧气体提取打开范围中虽然不防止燃烧气体流入排气通道中、但与在排气阀的从更大打开程度直至达到打开位置的废气排出打开范围中相比更强地节流燃烧气体到排气通道中的流入，所述节流装置在废气排出打开范围中完全不节流或至少更少地节流燃烧气体到排气通道中的流入；所述节流装置和所述燃烧气体提取通道的排气侧的分支点彼此设置为，使得节流装置在燃烧气体提取打开范围中完全不节流或不显著地节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入。
[0011] 本发明还实现一种用于在工作中的按本发明的二冲程大型柴油机上提取燃烧气体的方法，在排气阀的从排气阀的关闭位置直至达到所期望的打开程度的燃烧气体提取打开范围中，经由固定在排气阀上或与排气阀一件式地成型的节流装置虽然不防止、但与在排气阀的从更大打开程度直至达到打开位置的废气排出打开范围中相比更强地节流燃烧气体到排气通道中的流入，并且在废气排出打开范围中通过节流装置不节流或不显著地节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入。
[0012] 为此根据本发明，设有固定在排气阀上的或与所述排气阀一件式地构造的节流装置，所述节流装置在排气阀的从排气阀的关闭位置直至达到所期望的打开程度的燃烧气体提取打开范围中防止燃烧气体流入排气通道中或者与在排气阀的从作为所期望的打开程度的更大打开程度直至达到开启位置的废气排出打开范围中至少更强地节流燃烧气体到排气通道中的流入，节流装置在所述废气排出打开范围中优选完全不节流或与在排气阀的燃烧气体提取打开范围中相比至少更少地节流燃烧气体到排气通道中的流入。在此，节流装置和燃烧气体提取通道的排气侧的或位于经由排气阀控制的燃烧室排气口附近的分支点彼此设置为，使得节流装置在燃烧气体提取打开范围中优选完全不节流或至少不显著地节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入。
[0013] 在燃烧气体提取打开范围中，排气阀开启相对窄的环形间隙并且借助其节流结构闭
锁最终引入周围环境中的排气管路，或至少使所述排气管路的直径或流动横截面变窄。相反，开启燃烧气体提取通道。因此，在燃烧室中的燃烧气体的在排气阀开启过程开始时仍非常高的压力首先转换为以高速度并且从而以高动态压力穿过环形间隙到达排气阀处的流动。然后，所述流动又通过封闭排气通道的或至少减少流动横截面的或节流的节流装置转换为背压，使得燃烧气体以高压力流入同时不被节流装置闭锁或至少仅不显著地阻止的燃烧气体提取通道。
[0014] 同时，在排气阀的初始的燃烧气体提取打开范围的时间段中(在打开排气阀时)，纯的或至少尽可能不带扫气用空气的燃烧气体位于燃烧室中，并且由燃烧气体和增压空气构成的混合物不位于燃烧室中，如其可以存在于排气阀的废气排出打开范围的时间段中。在此尤其取决于排气阀的初始开启时期，并且不太取决于关闭过程的结束阶段，因为仅在向下的活塞冲程期间燃烧气体的压力根本不够高到将燃烧气体在被提取的燃烧气体再循环的情况下在燃烧室进气侧在不加入
泵的情况下引回至增压空气进气口。
[0015] 因此根据排气阀的定时仅完全的或至少相对纯的燃烧气体到达燃烧气体提取通道中，为了再循环到燃烧室中，所述燃烧气体提取通道在提取燃烧气体的情况下能够是再循环管路。相反，在排气阀的废气排出打开范围的时间段期间(在排气阀的较大的打开程度下)存在的燃烧气体－增压气体混合物完全或至少绝大部分被排出到不节流的或至少仅较弱地节流的排气通道中，并且完全不或仅小部分地到达燃烧气体提取通道(或者在燃烧气体再循环的情况下为再循环管路)中。
[0016] 在技术上简单的意义上特别有利，因为用于燃烧气体再循环的对燃烧室的进气侧的燃烧气体提取总是相对于排气阀的
定时同步发生，或者在此为了其它目的并且也在简单的结构和易于改装性的意义上的现有发动机和发动机设计方案是，节流装置与排气阀一件式地构造或至少以安装或固定的方式构造在排气阀上。排气阀的所期望的打开程度也能够通过排气阀的造型或成型在所述排气阀上的或固定在所述排气阀上的节流装置的造型影响，并且不关联于在打开排气阀时产生的压力冲击，燃烧气体提取打开范围应直至达到所期望的打开程度。
[0017] 如果是根据本发明构造的排气阀，那么在现有的发动机中在许多情况下足够的是，仅更换排气阀，以便能够根据本发明提取燃烧气体。这在应仅节流或不完全地封闭排气通道的节流装置的情况下特别适用。相反，如果节流装置应完全封闭排气通道，那么可能必要的是，在相应于排气通道的支承面上再加工，所述支承面必须与阀杆良好地对齐。在这种情况下或者如果装在发动机上的缸盖中不存在燃烧气体提取通道，那么将整个现有缸盖通过根据本发明构造的缸盖来更换可以是有利的。尤其在现有内燃机应为了燃烧气体提取或燃烧气体再循环而改装的情况下，根据本发明的制造方法是有利的。
[0018] 此外根据本发明提出一种用于在工作中的内燃机上、尤其在二冲程大型柴油机上、以及尤其为了燃烧气体再循环的目的提取燃烧气体的方法。内燃机具有至少一个通过缸和与曲轴共同作用的活塞限定的燃烧室，所述燃烧室具有至少一个分别构成在排气阀的阀盘和相配的阀盘座之间的燃烧气体排气口以及至少一个增压空气进气口。在此，燃烧气体排气口与至少一个排气通道以及与至少一个燃烧气体提取通道连接，例如用于将在燃烧时产生的燃烧气体的一部分引回至增压空气进气口。在此，排气阀在打开位置和关闭位置之间被操作，在排气阀的燃烧气体提取打开范围中，经由固定在排气阀上的或与排气阀一件式成型的节流装置防止或者与在排气阀的从更大打开程度直至打开位置的废气排出打开范围中相比至少更强地节流燃烧气体到排气通道中的流入。相反，在燃烧气体提取打开范围中通过节流装置优选完全不节流或至少不显著地节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入。
[0019] 在此，根据本发明固定在排气阀上的或与排气阀一件式成型的节流装置尤其在具有燃烧气体再循环的二冲程发动机中具有优点。因此能够如下避免做功损耗，即排气阀能够比在常用的具有燃烧气体再循环的二冲程发动机中更晚打开，在后者中大多数情况下在进气缝槽被经过之前较远处已经必须打开排气阀(或单独的再循环排气阀)，以便防止要引回的燃烧气体与新流入的增压空气混合。为了允许燃烧气体流入到燃烧气体提取通道中，根据本发明不必要的是，在向下冲程中到达一定的活塞位置之前打开排气阀，所述活塞位置是开始打开进气口(进气缝槽)的活塞位置上方的最大40°的
曲轴转角。在此在一些情况下也可有利的是稍晚打开排气阀，然而在每种情况下在开始经由进气口(进气缝槽)对燃烧进行扫气之前。再循环气体的高压在这里也是特别重要的，因为增压空气压力也必须是相对高的。如果再循环压力足够高，那么可放弃泵。
[0020] 在此特别有利的是，通过存在于燃烧气体提取侧上的较高压力使止回阀抵抗流入的燃烧气体－增压空气混合物保持关闭，设置在燃烧气体提取通道中的止回阀防止在排气阀位于废气排出打开范围时燃烧气体－增压空气混合物流入未节流的排气通道中。在此，在燃烧气体提取通道中的止回阀尤其在由
凸轮轴操纵的排气阀中也能被主动控制的止回阀，以便能够更好地控制所提取的燃烧气体量。在
电子控制的并且不经由
凸轮轴、而是经由自有的
驱动器操纵的排气阀中，能够相应地调节排气阀的控制时间，以便控制所提取的燃烧气体量。
[0021] 替代或补充于前述措施，节流装置也能够构造为，或者节流装置和再循环管路的排气侧的分支也能够彼此设置为，使得节流装置在排气阀的废气排出打开范围中防止或至少节流燃烧气体到燃烧气体提取通道中的流入，因此获得同样的效果，即防止在废气排出打开范围的时间段中存在的燃烧气体－增压空气混合物流入到燃烧气体提取通道中。
[0022] 在本发明的一个有利的改进方案中，节流装置具有从排气阀的阀杆沿径向方向凸出的，优选环绕的节流凸起，节流凸起设置在阀杆的区域中，所述区域在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时位于排气通道的按流动设置在燃烧气体提取通道的排气侧的分支点的下游。因此，当排气阀位于燃烧气体提取打开范围中时，排气通道的穿流被节流，并且由于在节流凸起上形成的背压而被抽入或导入燃烧气体提取通道中。
[0023] 尤其当节流凸起在此按可移动的活塞的方式在排气通道的构造为排气筒体的区段中至少松动地贴靠在排气通道的内圆周上时，燃烧气体在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时在没有大的量损耗的或压力损耗的情况下到达燃烧气体提取通道中。因此能够放弃在朝向进气侧引回的再循环管路中的泵，所述再循环管路在为了再循环目的而提取燃烧气体的情况下用作为燃烧气体提取通道。如果排气筒体圆柱形地构造在按流动设置在燃烧气体提取通道的排气侧的分支点的下游的区域中，在排气阀在燃烧气体提取打开范围中时节流凸起位于所述区域中，那么通常情况下设置在这种类型的二冲程大型柴油机中的阀旋转机构保持为惯常的类型，所述阀旋转机构通常借助围绕阀杆的
推进器结构确保阀的间歇性的转动运动。
[0024] 在本发明的前面提及的有利的改进方案中，燃烧气体提取通道能够与燃烧气体排气口间隔开地在排气通道中分支出来。在此，节流凸起设置在阀杆的区域中，所述区域在排气阀在废气排出打开范围中打开时大约位于排气通道中的燃烧气体提取通道的分支点的高度上。于是排气通道在燃烧气体提取通道分支点的区域中具有特别是圆环形的直径扩宽部，使得流入排气通道中的燃烧气体能够在排气阀在废气排出打开范围中打开时在节流凸起的位于燃烧气体提取通道的分支点的高度上的位置上绕流节流凸起。在此，直径扩宽部优选大到使得优选完全不节流燃烧气体到排气通道中的流入，至少使得比在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时或在位于按流动设置在燃烧气体提取通道的分支点的下游的区域中的节流凸起中更少地节流燃烧气体的流入。
[0025] 另一方面同样可设想的是，节流凸起设置在阀杆的位于阀盘附近的区域中，其在排气阀在废气排出打开范围中打开时位于燃烧室中，使得因此可能的是，通过构成在节流凸起和阀盘座之间的环形通道流入到排气通道中。在这种情况下，再循环管路的分支点优选设置在阀盘座本身上或者设置在排气通道的直接紧邻阀盘座的区域中。因此，排气阀的过大的行程是不必要的，以便同时在位于燃烧室中的节流凸起中确保排气阀的对于排出燃烧气体－空气混合物足够大的打开程度，并且能够在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时在排气通道的按流动设置在燃烧气体提取通道的分支点的下游的区域中移动节流凸起。
[0026] 可理解的是，节流凸起至少在排气阀在废气排出打开范围中打开时被绕流，并且应在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时将流动导入到燃烧气体提取通道中。因此，节流凸起有利地不具有对于流量情况不利的棱边，而是至少在其前侧上，即在其在燃烧气体提取打开范围中朝向再循环管路分支点的一侧上，具有双曲线形弯曲的表面，以便在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时将流入排气通道的在节流凸起之前的区域中的燃烧气体转入到在侧向从排气通道的这个区域中分支出来的燃烧气体提取通道中。
[0027] 根据本发明的另一有利的改进方案，排气通道具有按流动设置在燃烧气体排气口的下游的排气筒体，在所述排气筒体的外圆周上分支出来至少一个排气管路和至少一个燃烧气体提取通道。在此，排气管路的分支点设置在燃烧气体提取通道的分支点的下游。在此，节流装置还能够具有主要可轴向滑动移动地容纳在排气筒体中的滑动件，所述滑动件成型并且与排气阀连接，使得其在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时至少部分地遮盖排气管路的分支点，并且在排气阀在废气排出打开范围中打开时至少部分遮盖燃烧气体提取通道的分支点。
[0028] 在此有利的是，一方面，不仅在排气阀位于燃烧气体提取打开范围中时防止或至少阻碍流入排气管路中，而且也防止或阻碍燃烧气体－空气混合物流入燃烧气体提取通道中或者在排气阀在废气排出打开范围中打开时防止或阻碍在那里积聚的燃烧气体向回流到排气筒体中。
[0029] 在此如在之前已经提及的，滑动件不一定完全紧密地在排气筒体的内圆周上工作。不要紧的是，在滑动件和排气筒体壁之间例如有气体
泄漏，只要满足滑动件在排气阀位于燃烧气体提取打开范围中时在排气通道中作为节流器的重要作用以及有利地在排气阀在废气排出打开范围中打开时在燃烧气体提取通道的分支点上作为节流器的重要作用。
[0030] 在通常情况下设置的阀旋转机构的前面已经提及的功能性的意义上，在此有利的是，滑动件构造为圆柱形的滑动套筒，并且排气筒体同样是圆柱形的。然而要注意的是，在排气阀中在不具有这样的阀旋转机构的情况下也能够设想完全不同的几何形状。
[0031] 在此，滑动件或滑动套筒例如能够经由多个径向
支撑件与排气阀的阀杆连接。然而同样可设想的是，将滑动套筒构造为从阀盘的背离燃烧室的一侧出发的管，所述管设置在具有用于气流的穿通口的阀盘的附近区域中。
[0032] 在此优选能够设有多个从排气筒体分支出来的排气管路或一个具有多个分布在排气筒体的圆周上的分支点的排气管路，以便在排气阀在废气排出打开范围中打开时促进燃烧气体－增压空气混合物的流入。替代或补充于此，排气管路也能够环形地围绕排气筒体延伸，并且环形地朝向排气筒体打开，或者具有环形地朝向排气筒体打开的分支点。
[0033] 如在具有节流凸起的改进方案中同样，所述节流凸起在排气阀在废气排出打开范围中打开时位于排气通道中，于是在那里设有直径扩展部，以便可实现节流凸起的绕流，在具有能够通过滑动件或滑动套筒节流或封闭的排气管路/燃烧气体提取管路的有利的改进方案中，节流装置，即节流凸起或滑动件或滑动套筒，距燃烧室相对远地设置在排气通道中。因此，节流装置不暴露在高的热负荷下，并且因此能够相对便宜地制造，在节流凸起的情况下例如空心地构造。在该情况下，燃烧气体提取通道的分支点也位于距燃烧室相对远处，使得在燃烧气体提取通道的分支点和燃烧室内壁之间不存在热负荷高的、薄的材料伸出部。
[0034] 在此另一方面必须设有用于排气筒体的特定的结构尺寸，燃烧气体提取通道的分支点和节流装置的滑动区域安置在所述排气筒体内。因此，具有位于燃烧室中的废气排出区域中的节流凸起和在燃烧室排气口或阀盘座附近分支出来的燃烧气体提取通道的改进方案可以是有利的。此外，因此能实现燃烧气体直接并从而无损耗地流入燃烧气体提取通道中。
[0035] 本发明的第三种有利的改进方案在这个方向上更进一步，其中，排气通道虽然同样具有按流动设置在燃烧气体排气口的下游的、优选圆柱形的排气筒体，然而所述排气筒体能够比在具有这样的排气筒体的前述改进方案短很多。因为排气筒体在这里仅必须容纳有在阀盘的背离燃烧室的一侧上沿阀杆轴向方向凸出的、以排气筒体横截面形状的台阶，只要排气阀被关闭或者在燃烧气体提取打开范围中被打开，使得因此排气通道被封闭或者至少节流向排气通道中的流入。在此，燃烧气体提取通道在径向上处于台阶之外的分支区域中分支出来(即在阀盘的阀盘座的区域中)，所述分支区域在关闭的排气阀时被阀盘的背离燃烧室的一侧覆盖。因此当排气阀关闭时，燃烧气体提取通道与燃烧室分开。
[0036] 然而，分支区域优选位于在径向外部上邻接到台阶上的区域中或至少在台阶的外圆周附近，使得阀盘座比分支区域在径向上更向
外延伸，并且因此在排气阀关闭时确保燃烧室排气口的可靠封闭，在排气阀关闭时阀盘的背离燃烧室的一侧靠置在所述阀盘座上。
[0037] 在该改进方案中尤其有利的是，用于节流装置的结构上的耗费是特别低的。仅阀盘的背侧必须通过台阶略微延长，如果台阶贴靠在排气筒体的外圆周上，那么相应地精密处理排气筒体的内圆周表面，并且使其构成为与阀杆轴线良好地对齐。再循环管路的进入口或分支点也相对于排气通道的分支点或进入口设置在前面或与并排，燃烧气体提取通道的分支点直接朝向燃烧室打开，这在优化的燃烧气体流入到燃烧气体提取通道的角度被证实为是有利的。另一方面，在此在燃烧气体提取通道的分支点的区域中发生高的热负荷，在燃烧室和燃烧气体提取通道之间的燃烧室壁的薄的材料伸出部中尤其如此。为了在此确保足够的冷却，因此在燃烧气体排气口的区域中，设置在燃烧室壁的材料中的、尤其是设置在阀盘座和燃烧气体提取通道之间的材料中的冷却剂管路是有利的。
[0038] 如果在此燃烧气体提取通道环形地朝向燃烧室扩宽或者所述燃烧气体提取通道经由环形地朝向排气筒体打开的分支点从燃烧气体排气口分支出来，则冷却剂管路优选是至少局部环绕的。在此，为了积聚需要输送到燃烧气体提取通道中的燃烧气体，环形打开的分支点是有利的，为此分支点可以优选隆起状伸入燃烧室壁的材料中。
附图说明
[0039] 下面借助于附图阐述本发明的有利的实施形式。附图示出：
[0040] 图1为根据本发明的第一实施形式的内燃机的示意图；
[0041] 图2为在关闭的排气阀中在图1中示出的内燃机的燃烧室排气口的局部剖视图；
[0042] 图3为排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时相应于图2的视图；
[0043] 图4为在排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时根据本发明的另一实施形式的燃烧室排气口的区域的草图；
[0044] 图5为在排气阀在废气排出打开范围中打开时相应于图4的视图；
[0045] 图6为在关闭的排气阀中的燃烧室排气口的区域的示意图，该排气阀在不包括在本发明之内的内燃机的不包括在本发明之内的缸盖上，用于解释目的；
[0046] 图7为排气阀在燃烧气体提取打开范围中打开时相应于图6的视图；
[0047] 图8为排气阀在废气排出打开范围中打开时相应于图6和7的视图；
[0048] 图9为相对于在图6至8中示出的实施形式略微
变形的燃烧室排气口区域的示意图；
[0049] 图10为具有关于曲轴转角描绘的压力变化过程的曲线图；
[0050] 图11为具有关于曲轴转角描绘的流动横截面的曲线图。
具体实施方式
[0051] 本发明的主要应用领域是二冲程大型柴油机，如其例如用作为
船舶驱动器。这类设置的基本结构和作用方式本身已知。在此常常将废气的一部分向回输送，也就是说再循环到
工作腔2中，以用于减少NOX排放量。为了简化控制并且确保精确的计量，这种所谓的再循环气体应该是尽可能纯的燃烧气体，也就是说不是通过扫气用气体稀释的废气。
[0052] 图1例如可见具有燃烧气体再循环的内燃机，所述内燃机根据本发明的实施形式改进。然而，本发明不局限于再循环装置的在图1中纯示例性地示出的结构。也能够使用根据本发明构造的不同的排气阀和缸盖，如从其它图2至9中示例性地得出的。
[0053] 此外，本发明也不局限于具有燃烧气体再循环的发动机，而是也能够用于为其它目的提取燃烧气体。因此当在下面谈论排气阀的“再循环打开范围”时，那么因此虽然意味着在具有燃烧气体再循环的内燃机中的“燃烧气体提取打开范围”，并且说明“再循环管路”替代常用的说明“燃烧气体提取通道”。然而，当燃烧气体应该为了与燃烧气体再循环不同的目的提取或提取时，同样能够使用本发明的所说明的实施形式。
[0054] 在图1中绘出内燃机的一个缸1，所述内燃机能够具有多个成列设置的缸。每个缸1包括燃烧室2，所述燃烧室向下通过以未详细示出的方式经由
活塞杆、十字头和
连杆与曲轴共同作用的、能够上下移动的活塞3限定。在缸1的下部区域中设有进气缝槽4，所述进气缝槽被活塞3经过并且以这种方式被上下控制。每个缸1的进气缝槽4与相配的供应通道5连通，所述供应通道连接到一个贯穿经过所有缸的、能够加载有增压空气的分配管6上。进气缝槽4相应地用作为进气口，燃烧室2能够经由所述进气口加载燃烧用空气。
[0055] 在向上限定燃烧室2的缸盖的区域中设有排气阀9，经由所述排气阀能够打开和关闭燃烧气体排气口20。此外，在那里能够设有未详细示出的
燃料喷射装置。
[0056] 燃烧气体排气口20与排气通道11连接。所有缸的排气通道11通常情况下连接到一个用于所有缸的共同的废气汇集管12中。废气管路13从所述废气汇集管出发，所述废气管路为废气
涡轮增压器的
涡轮机14供应废气。所述涡轮机14驱动
压缩机15，所述压缩机经由扫气用空气管路16将经压缩的扫气用空气馈入增压空气分配管6中。在扫气用空气管路16中能够设置有扫气用空气冷却器17。
[0057] 离开涡轮机14的废气被排放到周围环境中。为了将所述废气的NOx含量保持为尽可能低的，将在燃烧时在燃烧室2中产生的气体的一部分直接或间接地再次引回到燃烧室2中(再循环)。为此设有再循环管路18，所述再循环管路在燃烧气体排气口20的区域中分支并且通入贯穿经过所有缸1的再循环气体汇集室19中，所述再循环气体汇集室又经由可选的处理单元21借助再循环管路18的管路区段连接到增压空气分配管6上，以用于冷却和/或清洁和/或过滤所提取的再循环气体。最终，再循环管路18与用作为增压空气进气口的进气缝槽4连接。
[0058] 在基于图1的设置中，将再循环气体掺入扫气用空气或扫气用气体中并且将其作为增压空气，也就是说间接地，输送给燃烧室2。为此，再循环管路18通入增压空气分配管6中。再循环管路18的通入口也能够设置在冷却器17之前，如在图1中通过虚线标出的。
在这类情况下能够省去再循环气体的自有的冷却装置。
[0059] 从燃烧室2中提取的并且馈入再循环管路18中的再循环气体的压力比在扫气用空气管路16中的扫气用空气压力更高，使得存在自动流动，并且用于提高在再循环管路18中的压力的附加的单元是不必要的。为了在增压空气中的瞬间压力峰值的情况下可靠地防止倒退回再循环管路18中，能够例如在增压空气分配管6和再循环气体汇集室19之间的区域中分别设有在再循环管路18中的止回阀，该止回阀朝向燃烧室进气侧打开。
[0060] 此外，例如能够在再循环气体汇集室19和相应的燃烧室2之间的区域中分别设有在再循环管路18中的止回阀23，所述止回阀朝向燃烧室进气侧打开。因此能够同时确保，只有当在燃烧气体排气口20这一侧上的压力比在再循环气体汇集室19那一侧上的压力更高时，燃烧气体才能够流过再循环管路18，并且当在燃烧气体排气口20这一侧上的压力比在再循环气体汇集室19那一侧上的压力更低时，在那里没有作为再循环气体被汇集的燃烧气体回流。
[0061] 如已经提及的，从燃烧室2中提取的和再循环的燃烧气体的压力高于增压空气压力，使得不需要附加的单元，例如泵或压缩机。根据本发明设置的节流装置明显有助于此。
[0062] 已知燃烧气体再循环系统的不同的变形方案，在图1中示出的燃烧气体再循环系统在这里仅纯示例性地实现。例如能够多倍存在与已提及的元件可比的元件，以便确保并行操作。所示出的元件中的一些还能够分为在功能上分开的、
串联设置的单元，以便能实现在操作讨论的发动机时所期望的功能性。此外，这样的系统能够构成扩展系统的核心，所述扩展系统例如在涡轮机14的下游或上游具有其它元件，以便能够更进一步利用包含在废气中的
能量或者以便在废气最终排出到周围环境中之前清洁所述废气。在元件如压缩机15的上游或下游的空气流也能够通过在图1中未示出的设备受到其它处理。所述空气流也能够掺有内含物质，所述内含物质与纯环境空气不同，使得在将再循环的燃烧气体同样添加给设置用于对缸进行扫气的气体流之前，代替纯的扫气用空气同样存在具有其它气态的、可燃烧的或不可燃烧的内含物质的扫气用气体。最终存在的、设置用于对缸进行扫气的气体混合物能够具有非常宽的成分范围并且被称为“增压空气”。不言而喻，本发明能够应用在所有这类燃烧气体再循环系统中。
[0063] 在此，在图2和3中可见具有前述类型的节流装置10的燃烧气体排气口的第一实施形式。图2示出在通过关闭的排气阀9与排气通道11分开的状态下的燃烧室2。而用虚线标出的是排气阀9的完全打开的位置。因此，排气阀9随着按活塞杆3运动定时的控制时间上下运动，如通过粗双箭头标明的。
[0064] 在此，排气阀9具有阀盘8，所述阀盘在关闭位置上靠置在阀盘座上并且因此封闭燃烧气体排气口20，并且在阀9向下运动时开启燃烧气体排气口20。在此，阀盘8固定在阀杆7上，所述阀杆又以已知的方式支承在缸盖中，并且通常情况下经由这里未示出的凸轮轴驱动，也可设想其它阀操纵装置，尤其是根据所谓的阀电子控制原理，而不具有在曲轴和阀杆之间的机械耦联，例如最近出现的阀直接电子控制装置与利用电磁
铁的阀操纵装置或类似物。
[0065] 在此，在阀杆7上设有
旋转对称地构成的节流凸起10，更确切地说，在下述位置上，在所述位置上节流凸起10在关闭的排气阀9(图2)和直至某个所期望的打开程度(图3)的情况下设置在按流动设置在再循环管路18与排气通道11的分支点的下游的区域中。
在排气阀9的在图2和图3中示出的位置之间的这个范围中，节流凸起10以其外圆周贴靠在排气通道11的圆柱形区段的内圆周上，并且由此至少基本上对于从燃烧室2中流出的燃烧气体而言封闭排气通道11，所述范围相应于排气阀9的再循环打开范围，所述封闭不是强制地绝对必须的，只要实现对于本发明重要的节流效果。
[0066] 因此，如在图3中通过箭头标明的，从燃烧室2中在该阶段中流出的燃烧气体朝向再循环管路18的方向偏转，对此也有帮助的是，在节流凸起10的朝向燃烧室2的一侧上的双曲线形或倒圆的表面以及具有同样倒圆的侧面的、圆环形的、围绕在再循环管路18的分支的区域中的排气通道11环绕的直径扩宽部22。
[0067] 然后，如果排气阀9从所期望的、限定再循环打开范围的上边界的打开程度的在图3中示出的位置进一步向下移动到其完全打开的位置(在图2中用虚线标明)上，则节流凸起10到达再循环管路18的分支点以及从而直径扩宽部22的区域中，并且在那里能够被从燃烧室2穿过完全打开的燃烧气体排气口20流出的气体绕流，所述气体因此能够通过排气通道11排出。
[0068] 在此，所示出的实施形式在多个方面同样是有利的。因此，在初始的开启阶段期间，在排气阀9的在图2中和在图3中示出的位置之间，即在再循环气体或燃烧气体提取打开范围中，在燃烧室2中存在纯的或几乎纯的燃烧气体，因为在该阶段中，空气进气缝槽4没被经过或者至少被经过还不远，此时所述燃烧气体还具有高的压力。因此，流入再循环管路18中的燃烧气体具有期望用于再循环的特性，即相对于位于扫气系统中的气体即扫气用气体或扫气用空气的压力的过压，其应掺入流入到再循环管路18中的燃烧气体中，使得止回阀23在再循环管路18中打开，如在图3中标明的。另一方面，燃烧气体也具有期望低的氧气浓度，所述氧气浓度在打开空气进气缝槽4和增压空气之后才提高。
[0069] 而在紧接着的废气排气口阶段中，即在进一步打开的排气阀9中，如在图2中通过虚线标明的，活塞3已经经过增压空气进气缝槽4，使得在燃烧室2中存在具有对于再循环而言不利的低压力的气体混合物。现在所述气体混合物穿过大大打开的燃烧气体排气口20到达排气通道11的入口区域中，并且在那里到达直径扩宽部22的区域中，因此节流凸起10也位于所述直径扩宽部的区域中。因此，绕流所述节流凸起10是可能的，在此没有明显的背压施加到从燃烧室2中流出的气体上。气体总体上首先从燃烧室中流出，因为在废气汇集管12中的压力原则上低于增压气体压力。因此，气体混合物在废气排气口阶段中不会进入再循环管路18中或者说不打开止回阀23，而是沿朝向废气汇集管12的方向绕流所述节流凸起或节
流体10，并且因此与再循环隔断。
[0070] 图4和5示出本发明的另一实施形式，其中使用略微改型的排气阀109和再循环管路118a、118b从排气通道11的改变的分支区域。然而燃烧室2本身相对于在图1至3中示出的实施形式可以不改变，这此外也适用于在图1中示出的其它发动机部件。
[0071] 在这种情况下，在阀杆10上同样设有环绕的节流凸起110。然而所述节流凸起直接设置在阀盘108的下游。同时，再循环管路的分支点或在本实施形式的情况下再循环管路118a、118b的分支点直接位于燃烧气体排气口120的紧邻区域中。在此，燃烧气体排气口120在排气阀109的在图4中示出的再循环开口位置上通过阀盘108的背侧和在燃烧室壁上的阀盘座构成，而燃烧气体排气口120在排气阀109的在图5中示出的废气排气口位置上构成在节流凸起或节流盘110的背侧和径向外侧以及阀盘座之间。
[0072] 如在本发明的第一实施形式中，在这里节流凸起110也在排气阀109位于再循环打开范围中时至少尽可能地封闭排气通道11的按流动设置在再循环管路的分支点118a、118b的下游的区域，使得从燃烧室2中流出的燃烧气体在排气阀的再循环打开范围中导入再循环管路118a、118b中，如在图4中通过箭头标明的。在此，在各个再循环管路中或者在通入各个再循环管路118a、118b的再循环管路区段中，能够分别设有止回阀，如在图4和5中绘出的，所述止回阀在图4中在再循环管路118b中仅出于空间原因未示出。现在，只有当所述燃烧气体具有比在汇集容器19中汇集的再循环气体更高的压力时，止回阀才允许再循环气体或燃烧气体流入再循环汇集容器19中。
[0073] 相反，如果排气阀108具有较大的打开程度或者所述排气阀位于废气排出打开范围中，那么环绕的节流凸起110不再封闭排气通道11，使得现有的气体流入排气通道11中，并且从那里进一步流入废气汇集管12中，如在图5中通过箭头标明的。要注意的是，在燃烧气体改进地流入再循环侧的意义上，不仅能够设有两个再循环管路118a、118b，而且更确切地说也可以设有更多在此处为圆柱形的排气通道11的圆周上分布的再循环管路。因此，也能够设有环绕的、内壁的圆周凹部，所述再循环管路118从所述圆周凹部发出。
[0074] 图6至8仅示出本发明的在关闭的排气阀308(图6)的情况下、在再循环范围中打开的排气阀(图7)的情况下、以及在废气排出范围中打开的排气阀(图8)中的其它实施形式。
[0075] 在该实施形式中，节流装置由从阀盘308的背侧凸出的台阶310构成，所述台阶在排气阀309的在从图6中示出的关闭位置上直至在排气阀的在图7中示出的具有期望的打开程度的位置上的再循环打开范围中封闭排气通道11，然而开启再循环管路318或其环形地围绕排气通道11环绕的分支318a或其环形地围绕排气通道11环绕的、用于从燃烧室2通过燃烧气体排气口320流出燃烧气体的流入的进入口318a。相反，在图8中示出的废气排出范围中，排气阀307移动到燃烧室中直至使得台阶310不再贴靠在排气通道11的圆柱形壁的相应于再循环打开范围的位置上，而是开启所述排气通道11。如前面阐述的，在这里也可以在再循环管路318中设有止回阀。
[0076] 因为在本实施形式中，通向再循环管路318的进入口或分支点318a直接设置在燃烧室2的排气口320上，位于燃烧室壁和再循环管路318或分支点318a之间的材料暴露于大的热负荷中，在此同时存在非常薄的材料伸出部。为了减少上述所述缺点，在本发明的在图6至8中示出的实施形式中略微改型，如图9示出的。
[0077] 在这种情况下，处于再循环管路418的燃烧室侧的表面和进入口418a之间的材料伸出部中设有冷却剂通道24，所述冷却剂通道同样围绕排气通道11引导。同时，再循环进入口418a的伸入到材料中敞开的汇集体积以及还有再循环管路418的入口区域例如进一步向后远离于燃烧室地置入材料中，使得在此更宽的材料伸出部比在本发明的在图6至8中示出的实施形式能更好地经受热负荷。在此附加地，在阀杆307上用标记25表示专业上众所周知的旋转
叶片环，所述旋转叶片环经由流过的气体引起阀的转动运动，所述阀的转动运动应防止排气阀309和阀盘座的过早磨损。
[0078] 对于根据本发明的内燃机示例地和定性地示出活塞3的通过在构成扫气用气体进气口4的进气缝槽的区域中的自由的流动横截面的变化过程的曲线b的在图11中依据单位为在OT之后的°KW(在上死点之后的曲轴转角的度数)说明的运动。而曲线a说明在燃烧气体排气口20的区域中的自由的流动横截面的变化过程。在此，用实线绘出在凸轮轴驱动的排气阀9时的变化过程，而用虚线标明在电子控制的并且不存在在曲轴和阀杆之间操纵的排气阀的机械耦合的情况下的可能的变化过程。
[0079] 根据曲线a例如在OT之后的约115°KW，也就是说在向下冲程期间在下死点上方65°的情况下，实现由凸轮轴操纵的排气阀9的打开。在电子控制的和操纵的排气阀中能够略早地，例如在OT之后约110°KW的情况下开始并且然后中止所述打开，以便在被完全打开并且排气阀移入废气排出范围中之前延长燃烧气体提取打开范围。
[0080] 根据曲线b在OT之后约135°KW(也就是说，在向下冲程期间在下死点上方45°)的情况下，打开扫气用气体进气口4。前提是由活塞3和曲轴构成的动力传动器基本上是对称的，在此，扫气用气体进气口6在活塞3的向上冲程中在OT之前约135°KW的情况下再次关闭。排气阀9的通常与上死点非对称地控制的关闭稍晚在向上冲程中实现，使得可靠地冲扫在打开的排气阀9中的工作腔2。在此不再提取燃烧气体，因此在活塞的向上冲程中不存在燃烧气体提取打开范围，使得电子控制的和操纵的排气阀的控制能够相应于通常的由凸轮轴操纵的排气阀进行。
[0081] 在打开排气阀9时，流出的废气导致在排气通道11中的压力升高。在图10中，在曲线c中与活塞运动相关，也就是说关于曲轴转角，绘出排气通道11中的压力的变化过程。由此可见，在打开排气阀9时，在排气通道11中的压力突然提高。这导致具有一个或多个峰值的、在OT之后的约115°KW开始的压力冲击e。压力冲击e持续相对短的时间并且仅在约20°KW上延伸。相应于此，压力冲击e还在打开进气缝槽4之前结束。扫气用气体进气口4的打开在每种情况下导致压力冲击e的最终结束。
[0082] 在图10中给出的另一曲线d绘出在燃烧室2中关于曲轴转角的压力变化过程。因为在燃烧室2中的压力相对高，在这里在用于曲线d的与压力相配的纵坐标上采用不同于曲线c的比例尺。而且在图10中曲线c和d相交。然而这仅依据不同的比例尺。在应用相同的比例尺时，曲线c和d不相交或在任何情况下在压力冲击e的区域中不相交。根据曲线a(图11)，排气阀9从在OT之后约115°KW起完全开放。因此，在燃烧室2中和在排气通道11中的压力在压力冲击e结束以后从在OT之后约150°KW至在OT之后约180°KW大致相等。从在OT之后约160°KW起，根据曲线b，扫气用气体进气口4完全打开。
[0083] 相应于此，在燃烧室2中的和在排气通道11中的压力仅比扫气用气体压力略小，这在图10中通过曲线f阐述，该曲线示出在扫气系统中的压力，并且以如曲线c一样的比例尺绘出。在压力冲击e中，在此能够清晰地辨别出，在排气通道中的压力在打开排气阀之后不久已经明显超过在扫气系统中的压力f，因此实现了正的压力差，所述正的压力差根据本发明用于将燃烧气体挤入燃烧气体提取通道系统中以及进一步挤入借助进气口在扫气用气体系统中的任何地方结束的燃烧气体再循环回路中。在这种情况下要注意的是，由于直接在排气阀的下游在排气阀操纵装置之后立即压缩的较大体积，曲线c的形状在压力冲击e中明显更扁平，并且当不存在本发明的节流装置时，仅可获得较低的最大压力值。
[0084] 在标记g处在这里明显证实，用于吹洗的扫气用气体压力f高于在排气通道中的和后面的废气排出系统中的实际压力。在这个阶段期间，当吹洗进气口朝向燃烧室开放时，因此存在于扫气系统和废气排出系统之间经由缸体积传递的
正压力差，使得所述扫气导致扫气用气体通过进气口进入到缸体积中，并且导致燃烧气体通过打开的排气阀同时被挤出。
[0085] 所示实施形式的变体和改型是可能的，而不离开本发明的范围。
[0086] 因此例如阀的旋转机构对于再循环控制装置的功能而言不是强制的，然而同样能够设置在图1至7示出的实施形式中。相反，如果缺少这样的旋转机构，那么以节流盘、滑动套筒或从阀盘凸起的台阶的形式的节流装置以及排气通道的相配区段也能够具有完全不同的几何形状。然而在所示出的实施形式中，节流盘、滑动套筒或从阀盘凸起的台阶与排气通道的相配区段一样沿关于阀轴线的任意径向方向对称地构造。
[0087] 不言而喻，排气阀能够根据本发明由一件，即一件式地或者由多件装配，也能够将其它构件，例如旋转叶片环25或其它构件固定在所述排气阀上。重要的是，排气阀总是作为整体单元被控制和移动。缸盖也能够由各个构件组装成组件，各构件能够特别适配于能够实现其相应的功能和/或内腔，例如水冷却环形管路24。此外，在所有实施形式中，在燃烧气体提取通道或再循环管路中设有主动控制的或被动的止回阀。
[0088] 附图标记列表
[0089] 缸(1)
[0090] 燃烧室(2)
[0091] 活塞(3)
[0092] 进气缝槽(4)
[0093] 供应通道(5)
[0094] 分配管(6)
[0095] 阀杆(7、107、307)
[0096] 阀盘(8、108、308)
[0097] 排气阀(9、109、309)
[0098] 节流装置(10、110、310)
[0099] 节流凸起(10、110)
[0100] 节流台阶(310)
[0101] 排气通道(11)
[0102] 废气汇集管(12)
[0103] 废气管路(13)
[0104] 涡轮机(14)
[0105] 压缩机(15)
[0107] 增压空气管路(16)
[0108] 增压空气冷却器(17)
[0109] 燃烧气体提取通道(18、118a、118b、318、318a、418、418a)
[0110] 再循环气体汇集室(19)
[0111] 燃烧气体排气口(20)
[0112] 再循环气体处理单元(21)
[0113] 直径扩宽部(22)
[0114] 止回阀(23)
[0115] 水冷却环形管路(24)
[0116] 阀旋转叶片环(25)
