具有进气阀和/或排气阀的单流式发动机制造技术

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。

Single flow engine with intake valve and / or exhaust valve

A single flow engine, consisting of a cylinder with a cylinder wall; a coil outside the cylinder; at least one channel extending between the cylinder wall and the volume part; and a valve outside the cylinder to open and close the fluid connected through the channel between the cylinder and the volume part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有进气阀和/或排气阀的单流式发动机
技术介绍
和
技术实现思路
本专利技术大体涉及单流式发动机，更具体而言，本专利技术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(Scotchyoke)”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US2013/0036999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(topcenter)”或“上止点(topdeadcenter)”，且最外位置称为“下死点(bottomcenter)”或“下止点(bottomdeadcenter)”。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。本专利技术人已认识到，最优口(或阀)正时要求两个条件：1)排气口应在进气口前打开，以允许气缸内的残余压力“吹向”排气口，使得气缸压力与进气口打开时的进气歧管压力大致相同或低于所述进气歧管压力；和2)排气口应在进气口之前关闭，以允许气缸内的新鲜空气的压力累积到排气歧管压力(大致为大气压力)以上，由此允许该新鲜空气的更多质量。在其中单独的活塞可控制两个端口的二冲程循环中，这两个条件难于实现。一个解决方法是单活塞“单流式”设计，此解决方法使用活塞控制的用于进气的口(通常情况)，和用于排气的升降阀。然而此设计要求的阀门机构系统非常类似于四冲程发动机的阀门机构系统，这降低了二冲程发动机的潜在的成本优点，且升降气门的可实现的流动面积可能限制排气流动。对于对置活塞发动机，两个口打开条件通常通过两个活塞相互间的运动的“相位”或“错开”从而使得进气口相对于排气口延迟来满足。此特征允许用于进气和排气的大的口面积，以允许高的气体流动，这是对置活塞发动机的主要优点之一，且是历史上对置活塞发动机相对于其他发动机设计的高输出的部分原因。当对置活塞发动机的两个活塞相互具有相位时，进气过程和排气过程的时刻可确定为用于有效的扫气。然而，任何活塞的运动都不相对于气缸内因燃烧引起的压力升高而被确定时刻成实现与通过常规的单独活塞发动机可实现的将燃气的热力学功转换为每个活塞的机械功的相同的转换效率。在大多数类型的活塞发动机中，当燃烧时刻被设定为使得最大压力发生在活塞上止点之后大致10至15度处时，发生最高的功转换。其原因是常规的曲柄滑块机构在上止点处“锁死”，且在机构大约在中间行程时实现最大转矩，且在下止点处又被“锁死”。当对置活塞发动机的两个活塞具有相位时，最佳燃烧正时对于领先的活塞将略晚，但将对于随后的活塞过早，使得压力升高中的大部分试图于在相反的方向上推动活塞。这导致高的扭转振动，且也导致在循环期间跟随的曲轴的“负转矩”的明显阶段，所述负转矩从领先的曲轴的正转矩被减去，从而导致比预期的发动机输出更低的输出。希望对于对置活塞发动机，降低由于活塞运动相对于燃烧压力升高的欠最优对齐导致的效率损失。也希望对于对置活塞发动机和单独活塞单流式发动机的口正时提供不同的解决方法，以实现相同的扫气性能。根据本专利技术的方面，单流式发动机包括：具有气缸壁的气缸；进气道，所述进气道具有进气道壁；至少一个进气口，其在气缸壁和进气道壁之间延伸；和进气阀，其位于气缸外侧，且构造为打开和关闭气缸和进气道之间通过至少一个进气口的流动连通。根据本专利技术的另一个方面，单流式发动机包括：具有气缸壁的气缸；排气道，所述排气道具有排气道壁；至少一个排气口，其在气缸壁和排气道壁之间延伸；从排气道延伸的排气通道；和排气阀，其构造为打开和关闭排气通道。根据本专利技术的另一个方面，单流式发动机包括：具有气缸壁的气缸；气缸外的卷部；在气缸壁和卷部之间延伸的至少一个通道；和气缸外侧的阀，其构造为打开和关闭气缸和卷部之间的通过通道的流体连通。附图说明本专利技术的特征和优点通过结合附图阅读如下详细描述很好地理解，在所述附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单流式发动机，包括：具有气缸壁的气缸；进气道，所述进气道具有进气道壁；至少一个进气口，所述至少一个进气口在所述气缸壁和所述进气道壁之间延伸；和位于所述气缸的外侧的进气阀，所述进气阀被构造为打开和关闭所述气缸和所述进气道之间通过所述至少一个进气口的流动连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种单流式发动机，包括：具有气缸壁的气缸；进气道，所述进气道具有进气道壁；至少一个进气口，所述至少一个进气口在所述气缸壁和所述进气道壁之间延伸；和位于所述气缸的外侧的进气阀，所述进气阀被构造为打开和关闭所述气缸和所述进气道之间通过所述至少一个进气口的流动连通。2.根据权利要求1所述的单流式发动机，其中，所述进气阀包括覆盖件，所述覆盖件被布置为沿着所述气缸的纵向方向在第一位置和第二位置之间往复运动，在所述第一位置，所述气缸和所述进气道之间的通过所述至少一个进气口的流体连通被打开，在所述第二位置，所述气缸和所述进气道之间的通过所述至少一个进气口的流体连通被关闭。3.根据权利要求2所述的单流式发动机，其中，所述覆盖件包括邻近所述进气道壁布置的管状部分。4.根据权利要求1所述的单流式发动机，其中，所述进气阀包括具有至少一个覆盖件开口的覆盖件，所述覆盖件适于相对于所述气缸旋转到第一位置和第二位置，在所述第一位置，所述至少一个覆盖件开口与所述至少一个进气口对齐，并且所述气缸和所述进气道之间的流动连通被打开，在所述第二位置，所述至少一个覆盖件开口不与所述至少一个进气口对齐，并且所述气缸和所述进气道之间的流动连通被关闭。5.根据权利要求1所述的单流式发动机，包括在所述气缸壁和所述进气道壁之间延伸的多个进气口。6.根据权利要求1所述的单流式发动机，还包括：具有排气道壁的排气道；在所述气缸壁和所述排气道壁之间延伸的至少一个排气口；从所述排气道延伸的排气通道；和被构造为打开和关闭所述排气通道的排气阀。7.根据权利要求6所述的单流式发动机，其中，所述排气阀是旋转阀。8.根据权利要求6所述的单流式发动机，包括用于移动所述排气阀和所述进气阀的装置，以使得在所述进气阀关闭所述气缸和所述进气道之间的流动连通之前，所述排气阀关闭所述排气通道。9.根据权利要求6所述的单流式发动机，其中，所述移动装置移动所述排气阀和所述进气阀，使得在所述进气阀打开所述气缸和所述进气道之间的流动连通之前，所述排气阀打开所述排气通道。10.根据权利要求6所述的单流式发动机，包括用于移动所述排气阀和所述进气阀的装置，使得在所述进气阀打开所述气缸和所述进气道之间的流动连通之前，所述排气阀打开所述排气通道。11.根据权利要求6所述的单流式发动机，包括：在所述气缸壁和所述排气道壁之间延伸的至少一个第二排气口；从所述排气道延伸的第二排气通道；和被构造为打开和关闭所述第二排气通道的第二排气阀。12.根据权利要求6所述的单流式发动机，包括：第一活塞，所述第一活塞在所述气缸内在第一活塞上止点位置和第一活塞下止点位置之间移动，在所述第一活塞上止点位置，所述第一活塞阻挡所述气缸和所述进气道之间的通过所述至少一个进气口的流动连通，在所述第一活塞下止点位置，所述至少一个进气口被暴露，且所述第一活塞不阻挡所述气缸和所述进气道之间的通过所述至少一个进气口的流动连通；和第二活塞，所述第二活塞在所述气缸内在第二活塞上止点位置和第二活塞下止点位置之间移动，在所述第二活塞上止点位置，所述第二活塞阻挡所述气缸和所述排气道之间的通过所述至少一个排气口的流动连通，在所述第二活塞下止点位置，所述至少一个进气口被暴露，且所述第二活塞不阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·凯尔洛格·莫顿，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE