[发明专利]交换压缩阀提前打开的分开式循环发动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年8月7日递交的美国临时专利申请 No.60/963,742的优先权。

技术领域

本发明涉及内燃机。更具体地，本发明涉及具有一对活塞的分开式循 环发动机，其中一个活塞用于进气和压缩冲程，且另一个活塞用于膨胀(或 动力)和排气冲程，四个冲程中的每一个都在曲轴的一次回转中完成。

背景技术

为了清楚的目的，在本发明中使用的术语“传统发动机”涉及一种内 燃机，其中熟知的奥托循环(Otto cycle)的所有四个冲程(即，进气冲程、 压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程)包含在该内燃机的每个活塞/汽缸组合中。 同样为了清楚的目的，对可能会应用于在现有技术中公开的发动机并在本 申请中涉及的术语“分开式循环发动机”提供了下述定义。

在此涉及的分开式循环发动机包括：

曲轴，可以围绕曲轴轴线转动；

压缩活塞，压缩活塞可滑动地容纳在压缩气缸内并且可操作性地连接 到曲轴，使得压缩活塞通过在曲轴的转动一圈期间的进气冲程和压缩冲程 而往复运动；

膨胀(动力)活塞，可滑动地容纳在膨胀气缸内并且可操作性地连接到 曲轴，使得膨胀活塞通过在曲轴的单个转动期间的或膨胀冲程和排气冲程 而往复运动；和

使膨胀气缸和压缩气缸相互连接的交换通道，所述交换通道包括在其 间限定压力室的交换压缩(XovrC)阀与交换膨胀(XovrE)阀。

2003年4月8日授权给Carmelo J.Scuderi(米卡罗·J·史古德利)的美国专利 No.6,543,225(在此称为“Scuderi)包含分开式循环及类似类型的发动机的展开 讨论。此外，该专利公开了本发明对其进一步改进的发动机的现有方案的细节。

参照图1，现有的分开式循环发动机的概念的示例性实施方式大致由 附图标记10示出。分开式循环发动机10用一个压缩汽缸12和一个膨胀 汽缸14的组合代替传统的四冲程发动机的两个相邻的汽缸。这两个汽缸 12、14根据曲轴16的回转实现它们各自的功能。入口空气和燃料供送 (charge)通过典型的提升型进气阀18吸入压缩汽缸12。压缩汽缸活塞 20对所述供送进行加压，并驱动所述供送通过交换通道22，该交换通道 22用作膨胀汽缸14的进气通道。

交换通道入口处的止回型交换压缩(XovrC)阀24用来防止从交换通道 22反向流入压缩汽缸12中。也就是说，止回阀24仅允许空气从压缩汽缸 12流入交换通道22的一种方式。

交换通道22出口处的交换膨胀(XovrE)阀26控制加压进气的流量，使 得所述供送在膨胀活塞30到达它的上止点(TDC)位置之后很短的时间内 完全进入膨胀汽缸14。在所述进气进入膨胀汽缸14并且所产生的燃烧向 着下止点向下驱动膨胀汽缸活塞30之后不久，火花塞28点燃。废气通过 提升排气阀32抽出膨胀汽缸。

参照图2，在Suh等的美国专利6,789,514(在此称为“Suh”)中公开分 开式循环发动机33的可替换的现有设计。如图2(对应于Suh的图4a)所 示，分开式循环发动机33包括由交换通道36互连的压缩汽缸34和膨胀 汽缸35。压缩活塞37和膨胀活塞38分别在汽缸34和35进行往复运动。 向内打开提升型XovrC阀39和向内打开XovrE阀40控制压缩的燃料/空 气供送41通过交换通道36和进入膨胀汽缸35的流量，其中在膨胀汽缸 35中，该供送41由火花塞42点燃。

Suh的分开式循环发动机33与Scuderi的分开式循环发动机10不同 的至少两方面是：

1)燃料/空气供送41在膨胀活塞38到达它的TDC位置之前被点燃(参 见Suh的第14栏第39-41行)，而不是在到达它的TDC位置之后；和

2)Suh的XoverC阀39是向内打开的提升阀(参见Suh的第14栏第 29-30行)，而不是止回阀。