[发明专利]具有用于载荷控制的交换膨胀阀的分开式循环发动机

权利要求书

1.一种发动机，包括：

曲轴，能够围绕曲轴轴线旋转；

压缩活塞，可滑动地容纳在压缩气缸内，并且可操作地连接到曲轴，以使压缩活塞通过曲轴的单次旋转期间的进气冲程和压缩冲程而往复运动；

膨胀活塞，可滑动地容纳在膨胀气缸内，并且可操作地连接到曲轴，以使膨胀活塞通过曲轴的单次旋转期间的膨胀冲程和排气冲程而往复运动；和

交换通道，将压缩气缸和膨胀气缸相互连接，该交换通道包括设置在其中的交换膨胀(XovrE)阀；

其中，XovrE阀关闭的时间是可变的，以控制发动机载荷，并且发动机在XovrE阀关闭时具有14∶1或更大的剩余膨胀比。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中发动机在XovrE阀关闭时具有20∶1或更大的剩余膨胀比。

3.根据权利要求1所述的发动机，其中XovrE阀在膨胀活塞的下死点之后(ATDCe)约27度或更小度数处关闭。

4.根据权利要求1所述的发动机，其中XovrE阀是向外开启阀。

5.根据权利要求1所述的发动机，其中XovrE阀是能够进行可变阀致动(VVA)的可变致动阀。

6.根据权利要求1所述的发动机，其中压缩气缸和膨胀气缸的总组合容积比交换通道的容积大至少8倍。

7.根据权利要求1所述的发动机，其中压缩气缸的总容积比交换通道的容积大至少2倍。

8.根据权利要求1所述的发动机，其中膨胀气缸的总容积比交换通道的容积大至少2倍。

9.根据权利要求1所述的发动机，其中压缩气缸、膨胀气缸和交换通道在有效上死点处的总容积小于交换通道的容积的4倍。

10.根据权利要求1所述的发动机，其中：

交换通道包括设置在其中的交换压缩(XovrC)阀，交换压缩(XovrC)阀和交换膨胀(XovrE)阀限定位于其间的压力室；

空气储罐通过空气储罐端口可操作地连接至交换通道，并且能够选择性地操作以储存来自压缩气缸的压缩空气和传送压缩空气到膨胀气缸；并且

空气储罐阀选择性地控制空气流入和流出空气储罐。

11.根据权利要求10所述的发动机，其中发动机能够在发动机点火(EF)模式中操作，在EF模式中，空气储罐阀保持关闭，压缩活塞吸入和压缩用于在膨胀气缸中使用的进口空气，并且压缩空气被允许在膨胀冲程开始时与燃料一起进入膨胀气缸，所述燃料在膨胀活塞的同一膨胀冲程中被点燃、燃烧和膨胀，传输动力到曲轴，并且在排气冲程中排出燃烧产物。

12.根据权利要求10所述的发动机，其中发动机能够在发动机点火和充气(FC)模式中操作，并且在FC模式中，空气储罐阀选择性地打开和关闭，压缩活塞在曲轴的单次旋转期间吸入和压缩用于在膨胀气缸中使用的进口空气，并且压缩空气被允许在膨胀冲程开始时与燃料一起进入膨胀气缸，所述燃料在膨胀活塞的同一膨胀冲程中被点燃、燃烧和膨胀，传输动力到曲轴，并且在排气冲程中排出燃烧产物，并且空气储罐在曲轴的同一单次旋转过程中由压缩空气填充。

13.根据权利要求10所述的发动机，其中发动机能够在空气膨胀和点火(AEF)模式中操作，并且在AEF模式中，空气储罐阀保持打开，来自空气储罐的压缩空气被允许在膨胀冲程开始时与燃料一起进入膨胀气缸，所述燃料在膨胀活塞的同一膨胀冲程中被点燃、燃烧和膨胀，传输动力到曲轴，并且在排气冲程中排出燃烧产物。

14.一种操作发动机的方法，该发动机包括：

曲轴，能够围绕曲轴轴线旋转；

压缩活塞，可滑动地容纳在压缩气缸内，并且可操作地连接到曲轴，以使压缩活塞通过曲轴的单次旋转期间的进气冲程和压缩冲程而往复运动；

膨胀活塞，可滑动地容纳在膨胀气缸内，并且可以操作地连接到曲轴，以使膨胀活塞通过曲轴的单次旋转期间的膨胀冲程和排气冲程而往复运动；和

交换通道，将压缩气缸和膨胀气缸相互连接，该交换通道包括设置在其中的交换膨胀(XovrE)阀；

该方法包括下述步骤：

通过改变XovrE阀关闭的时间控制发动机载荷；以及

在XovrE阀关闭时保持14∶1或更大的剩余膨胀比。