[发明专利]分开循环发动机的跨接通道的尺寸调整

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2010年9月29日提交61/404,239号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用被并入此处。本申请还要求享有2011年3月14日提交13/046,840号美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用被并入此处。

技术领域

本发明涉及内燃机。更具体地说，本发明涉及分开循环发动机的跨接通道的尺寸调整。

背景技术

为了清晰起见，本申请中使用的术语″常规发动机″是指发动机的每个活塞/气缸组合包含公知的奥托循环的所有四个冲程(吸气、压缩、膨胀和排气冲程)的内燃机。每个冲程需要曲轴旋转半圈(180度的曲柄角(CA))，而在常规发动机的每个气缸内完成整个奥托循环需要曲轴旋转两整圈(720度的曲柄角)。

同样，为了清晰起见，为术语″分开循环发动机″提供了如下定义，这可适用于在现有技术中公开的发动机和在本申请中提及的发动机。

分开循环发动机一般包括：

可绕曲轴轴线旋转的曲轴；

可滑动地容纳在压缩缸内并且操作性地连接到曲轴上的压缩活塞，因此在曲轴的单圈旋转过程中，压缩活塞往复运动通过进气冲程和压缩冲程；

可滑动地容纳在膨胀缸内并且操作性地连接到曲轴上的膨胀(动力)活塞，因此在曲轴的单圈旋转过程中，膨胀活塞往复运动通过膨胀冲程和排气冲程；以及

连接压缩缸和膨胀缸的跨接通道，该跨接通道包括至少一个位于其中的跨接膨胀(XovrE)阀，但更优选包括一个跨接压缩(XovrC)阀和一个跨接膨胀(XovrE)阀，这两个阀门之间限定了一个压力室。

分开循环空气混合动力发动机将分开循环发动机和空气储存器(通常也称为空气罐)以及各种控制机构结合在一起。这种结合能使发动机将能量以压缩空气的形式贮存在空气储存器中。空气储存器中的压缩空气随后被用在膨胀缸中，以驱动曲轴。通常，此处提及的分开循环空气混合动力发动机包括：

可绕曲轴轴线旋转的曲轴；

可滑动地容纳在压缩缸内并且操作性地连接到曲轴上的压缩活塞，因此在曲轴的单圈旋转过程中，压缩活塞往复运动通过进气冲程和压缩冲程；

可滑动地容纳在膨胀缸内并且操作性地连接到曲轴上的膨胀(动力)活塞，因此在曲轴的单圈旋转过程中，膨胀活塞往复运动通过膨胀冲程和排气冲程；

连接压缩缸和膨胀缸的跨接通道(端口)，该跨接通道包括至少一个位于其中的跨接膨胀(XovrE)阀，但更优选包括一个跨接压缩(XovrC)阀和一个跨接膨胀(XovrE)阀，这两个阀门之间限定了一个压力室；以及

操作性地连接到跨接通道上的空气储存器，该空气储存器可以被有选择地操作，以贮存来自压缩缸的压缩空气，并将其传递到膨胀缸。

图1展示了现有技术的分开循环空气混合动力发动机的一个典型实施方式。分开循环发动机100用一个压缩缸102和一个膨胀缸104的组合代替常规发动机的两个相邻气缸。压缩缸102和膨胀缸104形成在发动机组中，其中曲轴106被可旋转地安装。气缸102、104的上端被气缸盖130封闭。曲轴106包括沿轴向移动且偏移一定角度的第一和第二曲柄曲拐(crank throws)126、128，两者之间有一相位角。第一曲柄曲拐126通过第一连杆138可枢转地连接到压缩活塞110，而第二曲柄曲拐128通过第二连杆140可枢转地连接到膨胀活塞120，以使与之相应的气缸102、104中的活塞110、120以由曲柄曲拐的角偏移以及气缸、曲柄和活塞的几何关系决定的时间关系往复运动。如果需要，可以利用用于关联运动和活塞正时的其他机制。曲轴的旋转方向以及各活塞在其下死点(BDC)位置附近的相对运动在带有其相应部件的图中用相关的箭头表示。

奥托循环的四个冲程因此被″均分″到两个气缸102和104上，因此压缩缸102包含吸气和压缩冲程，而膨胀缸104包含膨胀和排气冲程。因此，只要曲轴106旋转一圈(360度的曲柄角)，奥托循环在这两个气缸102、104中就已完成。

在进气冲程中，进入的空气通过内开式(向气缸内并朝着活塞打开)提升吸气阀108被吸入压缩缸102。在压缩冲程中，压缩活塞110压缩进入的空气，并驱动进入的空气通过跨接通道112，跨接通道112充当膨胀缸104的吸气通道。发动机100可以有一个或多个跨接通道112。