[发明专利]分置循环引擎

说明书

技术领域

本发明涉及在燃烧阶段，在膨胀气缸中引入燃料和助燃流体的“分置循环”(split cycle)压缩点火引擎。

背景技术

众所周知，传统的压缩点火引擎在单缸中进行循环，在单缸中，首先进入空气，接着压缩所述空气；然后喷射燃料，并且由于压缩使空气达到高温而点火燃料；随后是膨胀步骤和排气步骤。所述引擎的特有的燃烧模式的结果是高度污染的含碳粉尘和氮氧化物的排放。

已经提出各种技术方案来降低所述排放，所述技术方案基于根据均匀燃烧原理的喷射系统的改进，以及进气系统和燃料与空气的混合的特定策略，其中已知的技术例如有HCCI，PCCI，MK等。

但是在所有这些技术中，为了控制燃烧过程，气缸中必须存在高百分比的燃烧气体，这限制有效比功率。由于这些技术中的一些造成的其他缺点为燃烧阶段中的高压力梯度，这涉及噪声和高机械应力。

解决方案也是已知的，其称为分置循环引擎，其中，进气的步骤和压缩的步骤在气缸外完成，燃烧和排气步骤在气缸中进行(膨胀气缸)。更具体地，其中进行进气和压缩步骤的室构成第二气缸(压缩气缸)。分置循环技术方案已经提出，并且出于不同的目的应用在压缩点火引擎中和火花点火引擎中。

在以Scuderi名义的WO2009020488，WO2009020489，WO2009020490，WO2009020491和WO2009020504中，描述了分置循环引擎，其具有气缸体，所述气缸体具有由气缸盖封闭的压缩气缸和膨胀气缸，所述气缸盖中设置一个或多个通道78，称为交换通道(crossover)，在各自端部处由压缩侧阀84和燃烧侧阀86闭合。每一个交换通道限定加压室81，其中加压气体可在压缩侧阀和燃烧侧阀都闭合时积聚。在通道78中，汽油的喷射由喷嘴90提供，喷嘴90将汽油喷射到存在于交换通道中的压缩空气中。至少一个火花塞92设置在膨胀气缸中，用于点火混合物。

即使在引用的专利文件中引用了该系统到压缩点火引擎的可能应用，仍应注意到，该应用不可行。实际上，与火花点火的引擎的情况不同，在压缩点火的情况下，交换通道中的喷射也可在其中引起燃料的点火。这将产生燃烧侧阀的不可承受的热应力。燃烧侧阀的存在还在燃烧气体通过阀的过程中由于压降而降低效率。

而且，在引用的文件中描述的引擎中，在燃烧侧打开时，压缩气缸和膨胀气缸之间存在大的压力差，随后由于大的流体动力损失造成效率损失。

在US6340004中，描述了如上面所述的相同种类的引擎，其提供交换通道，所述交换通道在入口和出口开口处具有各自的阀。管道还包括燃烧气体的蓄热器(regenrator)，其集聚循环热的一部分，并且将其应用于后继循环。

在US4157080A中和DE28122199中，描述了一种引擎，其提供增压步骤和彼此相移180°的压缩气缸以及燃烧气缸的两个活塞。

发明内容

本发明的特征是提供一种压缩点火分置循环引擎，其产生低的粉尘排放。

本发明的又一个特征是提供一种压缩点火引擎，其产生低的氮氧化物排放。

本发明的又一个特征是提供一种压缩点火引擎，其使得可能获得高的效率和比功率值。

本发明的另一个特征是提供一种压缩点火引擎，其用于降低燃烧阶段中的压力梯度，并且于是降低由这样的压力产生的噪音和高机械应力。

本发明的又一个特征是提供一种压缩点火引擎，其结构简单，并且制造廉价。

这些和其他目的通过一种压缩点火分置循环引擎实现，所述压缩点火分置循环引擎包括：

气缸体；

膨胀气缸，其具有膨胀活塞，所述膨胀活塞适于在所述膨胀气缸中通过曲柄轴机构在上止点(ETDC)和下止点(EBDC)之间交替移动，所述曲柄机构总是使所述膨胀活塞的预定位置对应于预定曲柄轴角；

压缩气缸，其具有压缩活塞，所述压缩活塞适于在所述压缩气缸中根据相对于所述膨胀气缸的曲柄轴角的预定角相移(angular phase shift)的延迟，在上止点(ETDC)和下止点(EBDC)之间交替移动，所述压缩气缸与所述膨胀气缸相邻布置；

气缸盖，其封闭所述压缩和膨胀气缸，并且其中设置至少一个交换通道，所述交换通道连接所述气缸，并且包括压缩侧开口和膨胀侧开口，所述气缸盖包括至少一个进气阀，其面向所述压缩气缸，用于在所述压缩气缸中引入助燃流体，并且包括至少一个排气阀，其面向所述膨胀气缸，用于排放从所述膨胀气缸排出的燃烧废气；

至少一个输送阀，其布置在所述交换通道的压缩侧开口处；