[发明专利]具有进气阀和/或排气阀的单流式发动机

说明书

一种单流式发动机，包括：具有气缸壁的气缸；位于气缸外部的卷部；在气缸壁和所述卷部之间延伸的至少一个通道；和在气缸外侧的阀，所述阀构造为打开和关闭在气缸和所述卷部之间的通过所述通道的流体连通。

背景技术和发明内容

本发明大体涉及单流式发动机，更具体而言，本发明涉及用于此发动机的扫气设备。

二冲程发动机经常通过其实现气体交换的方法来分类，即在燃烧后从气缸排出已燃烧气体的过程和为气缸再填充新鲜进气的过程，所述新鲜进气例如为新鲜空气，或新鲜空气和例如燃料的混合物。在二冲程发动机的领域中，这称为扫气。已知的扫气设计包括横向扫气、循环扫气和单流式扫气。与四冲程发动机中的情况不同，整个二冲程扫气过程在活塞或多个活塞处于或接近其最外(下止点)位置时同时发生，且由一些外部泵送装置驱动，而不是由活塞在下止点和上止点之间的运动驱动。二冲程气缸的填充取决于进气口和排气口(进气阀和排气阀)之间的压力差，涌入的新鲜进气如何能够有效地可将已燃烧的气体从气缸排出而自身不通过排气阀或排气口离开气缸，以及在排气口和进气口或排气阀和进气阀关闭而使得燃烧室密封时(通常)有多少质量的(大部分)新鲜的空气可被压入到(packedinto)气缸内。

与发动机是对置活塞发动机还是单活塞发动机无关，当进气处于气缸的一端、而排气处于另一端时，气缸和发动机称为具有“单流式”设计或“单流式扫气”设计。对置活塞二冲程发动机在此为论述的目的被描述。对置活塞二冲程发动机是内燃机的特殊的形式，其包括一个或多个气缸单元，每个气缸单元包括容纳有两个移动活塞的开放气缸，这两个活塞关闭气缸的各端且在两个活塞之间形成燃烧室。两个活塞相对于彼此且相对于气缸以固定运动移动，以在两个活塞之间形成变化的体积。该体积形成燃烧室。活塞运动通过外部机构控制，最通常地通过曲柄滑块机构控制，所述曲柄滑块机构具有有通过齿轮或其他装置保持相对运动的两个单独的曲柄，或共用单个曲柄。不太常见情况是使用例如“止转棒轭(Scotch yoke)”机构的其他类型机构，但基本运行细节在此未改变。这些机构组合每个活塞做的功，且将活塞的直线运动转换为旋转运动，即发动机的输出。例如在美国专利申请公开US 2013/0036999中示出了例示性的对置活塞发动机的结构和运行，该美国专利申请公开通过引用并入本文。

与采用的实际机构或车辆的物理定向无关，通过使用曲柄滑块术语，每个活塞的最内位置称为“上死点(top center)”或“上止点(topdead center)”，且最外位置称为“下死点(bottom center)”或“下止点(bottom dead center)”。在两个活塞同时处于或靠近其上止点位置时出现最小体积，且在两个活塞同时处于或靠近其下止点位置时出现最大体积。如果两个活塞构造为使得每个同时到达上止点和下止点，则最小体积和最大体积与上止点和下止点重合，且两个活塞称为“同相”。在两个活塞不同时实现上止点(和下止点)的通常情况中，则最小体积和最大体积分别在每个活塞的上止点和下止点的大致平均处出现，且活塞被称为相互“错相”或“错开”。

对于二冲程发动机循环，包括进气、压缩、燃烧和排放的整个循环在活塞从下止点到上止点且回到下止点的一个完整的运动(对应于曲轴一转)中完成。此循环可应用于主动点燃(火花点燃或奥托式点燃)或压缩点燃(迪塞尔式)燃烧过程。二冲程发动机内的称为“扫气”的气体交换过程，包括排出(排放)已燃烧的气体和为气缸再填充以新鲜空气(或如果燃料与空气在进入气缸前预混合则为混合物)，在接近下止点处或多或少地同时发生，且一定程度上减小了发动机的工作行程。

扫气过程的有效性是确定发动机的输出的关键因素。通常，进气、排气或进气以及排气通过下止点附近的口(气缸壁内的开口)进行，所述口被活塞“打开”或“关闭”。虽然口在与使用升降阀所实现的情况相比允许更大的流动面积方面是有利的，但所述口的缺点是打开时刻和关闭时刻由活塞运动导致，且关于活塞下止点是对称的。对于对置活塞发动机，进气和排气通过位于处于最大体积的气缸的相对的端部处的口进行，所述口每个通过活塞中的一个活塞控制。此位置固有地实现了“单流式扫气”，这提供的优点是通过将进气和排气尽可能分开实现的最优扫气，因此降低了新鲜气体和已燃烧的气体的混合，但使用活塞来控制两个口在对口的打开和关闭正时以也实现良好扫气方面造成困难。