具有两个活塞的发动机系统技术方案

本申请涉及具有两个活塞的发动机系统。提供一种发动机系统。所述发动机系统包括可在气缸内移动的第一活塞，可在所述第一活塞的中空体内移动的第二活塞，所述移动限定所述中空体内的储存器的边界，联接到所述第一活塞和所述第二活塞的弹簧装置，以及将所述储存器流体地连接到所述气缸的通气通道。

An engine system with two pistons

The application relates to an engine system with two pistons. Provide an engine system. The engine system includes a first movable piston in the cylinder, in the first second piston piston hollow body movement, the movement of the hollow body defining reservoir boundary, connected to the spring device of the first piston and the second piston, and the reservoir is fluidly connected the ventilation channel of the cylinder.

【技术实现步骤摘要】
具有两个活塞的发动机系统
本申请涉及具有两个活塞的发动机系统。
技术介绍
在内燃发动机的操作期间，在压缩冲程期间，燃料能够被推入到活塞和气缸壁之间的小间隙中。在下一次膨胀冲程期间，燃料仍然陷入在小间隙中并且不会燃烧。只有在随后的排气冲程期间，陷住的燃料可以从间隙排出到气缸中。被释放的燃料将流动到排气系统中，而不是在膨胀冲程期间被点燃。因此，可增加发动机排放并可降低发动机效率和燃料经济性。
技术实现思路
因此，在一种方法中，提供了一种发动机系统。发动机系统包括可在气缸内移动的第一活塞，可在第一活塞的中空体(hollowbody)内移动的第二活塞，所述移动限定中空体内的储存器的边界，联接到第一活塞和第二活塞的弹簧装置，以及将储存器流体地连接到气缸的通气通道。以这种方式，通气通道能够在储存器和气缸之间提供流体连通，以使得储存器能够在排气冲程期间接收气体(例如碳氢化合物)，并在随后的膨胀冲程期间释放气体。因此，在先前的发动机中，将在排气冲程期间释放到气缸中的碳氢化合物能够被储存在储存器中，并在期望的燃烧循环阶段被释放。因此，减少了发动机排放。本文的专利技术人已经认识到上述问题和潜在的选择以解决它们。当单独或结合附图时，根据以下的具体实施方式本说明书的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供上面的
技术实现思路
是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。并非旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出了发动机中的发动机系统的视图，发动机系统包括可在第一活塞的中空体中移动的第二活塞；图2-图5示出了在燃烧循环中的不同冲程期间的图1的发动机系统，其中第一活塞和第二活塞的相对位置变化；并且图6示出了用于发动机系统的操作方法。具体实施方式本描述涉及用于使气体流入和流出活塞的中空体中的储存器的系统和方法。进入和离开活塞储存器的气体流动模式减少由碳氢化合物(例如，未燃烧的燃料)引起的排放，所述碳氢化合物在压缩冲程期间被陷入在气缸壁和活塞的外表面之间，并在随后的排气冲程期间被释放到气缸中。通过在排气冲程期间利用排气填充储存器并将排气存储在储存器中，直到其被释放回到气缸的随后的压缩冲程和膨胀冲程，进入到活塞储存器的气体流动模式还能够提供内部排气再循环(EGR)功能。气缸和储存器之间的气流通过将储存器与气缸流体连接的一个或多个通气(vent)通道来实现，通气通道向外延伸穿过第一活塞。相应地，通过在不同燃烧气缸冲程期间定位在第一活塞内的第二活塞的移动来产生进入和离开活塞储存器的气流。特别地，在排气冲程期间，第二活塞向上移动，增加了储存器的容积以产生进入到储存器的气流。以这种方式，气缸壁和活塞的外表面之间的间隙中的碳氢化合物流入到并临时储存在储存器中，而不是保持陷入在间隙中。在随后的压缩冲程期间，第二活塞向下移动，减小了储存器的容积以将储存在储存器中的碳氢化合物释放到气缸中。因此，碳氢化合物在随后的膨胀冲程期间燃烧。因此，来自发动机的排放减少，从而减少发动机对环境的影响。图1示出了具有发动机系统102的发动机100的横截面视图。发动机100包括促进燃烧操作的各种组件，例如联接到气缸108的进气门104和排气门106。进气通道110也设置在发动机中以使进气气流能够进入到气缸108中。类似地，排气通道112设置在发动机100中以使排气能够从气缸108被排出。进气门致动器114联接到进气门104并且被配置为以期望的时间间隔打开和关闭进气门104。类似地，排气门致动器116联接到排气门106并且被配置为以期望的时间间隔打开和关闭排气门106。进气门致动器114和排气门致动器116可以是凸轮、电子致动器或被配置为致动每个相应的气门的其它合适的装置。气缸108包括气缸壁118，其中定位有第一活塞120。第一活塞120被包括在发动机系统102中。第一活塞120可以通过活塞杆123联接到曲轴122，使得第一活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。应当理解，在一个示例中，活塞杆123和第一活塞120可以由不同的材料制成。曲轴122可以经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动马达可以经由飞轮联接到曲轴122，以实现发动机100的起动操作。发动机系统102还包括可在第一活塞120的中空体125内移动的第二活塞124。气缸108和储存器126之间的压差影响第二活塞124的运动。第二活塞124的运动产生气体流入和流出中空体125的储存器126。储存器126能够具有圆柱体形状或其它合适的几何形状。弹簧装置128联接到第一活塞120和第二活塞124并被包括在发动机系统102中。弹簧装置128在图1中被实施为螺旋弹簧。但是，已经预期了其他类型的弹簧装置，例如片簧、波形弹簧、气弹簧等。另外，弹簧装置128在图1中位于储存器126内。将弹簧装置128定位在储存器126内能够使发动机系统102的紧凑性增加。然而，在其他示例中，可以使用定位在储存器外部的弹簧装置。当施加在第二活塞124的顶表面130上的压力量大于施加在第二活塞124的底表面132时，弹簧装置128在第二活塞124上施加返回力。因此，弹簧装置128使得第二活塞124能够上下移动，在不同的燃烧循环阶段期间改变储存器126的容积。弹簧装置128在图1中处于中性位置。具体地，在所描绘的示例中，当第二活塞的顶表面130与第一活塞120的顶表面134共面时，弹簧装置128处于中性位置。然而，可以使用第一活塞和第二活塞的其他中性位置布置。第二活塞124的顶表面130通向气缸108，而第二活塞的底表面通向储存器126。具体地，第二活塞124的顶表面130限定气缸108的边界的一部分，而第二活塞的底表面132限定储存器126的边界的一部分。气缸108的边界的另一部分也由气缸壁118限定。另外，第一活塞120的内表面136限定储存器126的边界的另一部分。应当理解，储存器126的容积且因此边界由于第二活塞124的移动而改变。因此，气体(例如，燃料蒸气、排气等)能够在燃烧循环的期望阶段期间流入和流出储存器126以减少排放。进入和离开储存器126的气体流动模式在本文中关于图2-图5更详细地讨论。发动机系统102还包括提供气缸108和储存器126之间的流体连接的通气通道138。应当理解，图1中的横截面视图的切割平面延伸通过通气通道138。在这种横截面视图中，通气通道138看起来形成第一活塞120的彼此间隔开的两部分之间的边界。然而事实并非如此。第一活塞120由一块固体材料形成，且因此具有连续的形状。在一个特定示例中，第一活塞120能够具有部分中空的圆柱体的形状，其中圆柱形通气通道延伸穿过所选区域，其中第一活塞的材料围绕通气通道延伸并限定出通气通道的边界。通气通道138各自包括通向储存器126中的第一端140，以及通向气缸壁118和第一活塞120的外表面119之间的间隙144的第二端142。在所示示例中，通气通道138向上并向外延伸穿过第一活塞120。在其他示例中，通气通道138可以仅在水平方向上向外延伸穿过第一活塞。提供竖直轴和水平轴用于参考。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机系统，其包括：第一活塞，所述第一活塞可在气缸内移动；第二活塞，所述第二活塞可在所述第一活塞的中空体内移动，所述移动限定所述中空体内的储存器的边界；弹簧装置，所述弹簧装置联接到所述第一活塞和所述第二活塞；以及通气通道，所述通气通道将所述储存器流体地连接到所述气缸。

【技术特征摘要】
2016.06.13 US 15/181,2621.一种发动机系统，其包括：第一活塞，所述第一活塞可在气缸内移动；第二活塞，所述第二活塞可在所述第一活塞的中空体内移动，所述移动限定所述中空体内的储存器的边界；弹簧装置，所述弹簧装置联接到所述第一活塞和所述第二活塞；以及通气通道，所述通气通道将所述储存器流体地连接到所述气缸。2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述通气通道包括通向所述储存器中的第一端，以及通向气缸壁和所述第一活塞的外表面之间的间隙中的第二端。3.根据权利要求2所述的发动机系统，还包括活塞环，所述活塞环联接到竖直地在所述通气通道的所述第二端下方的所述第一活塞的所述外表面。4.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述第一端竖直地定位在所述活塞环的下方。5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述储存器的容积在所述第一活塞的排气冲程和进气冲程期间增加，储存器容积的所述增加产生从所述气缸通过所述通气通道到所述储存器的气流。6.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述储存器的容积在所述第一活塞的压缩冲程和膨胀冲程期间减小，储存器容积的所述减小产生从所述储存器通过所述通气通道到所述气缸的气流。7.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述通气通道沿向上的方向远离所述第一活塞的活塞杆延伸。8.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述弹簧装置定位在所述储存器内。9.根据权利要求1所述的发动机系统，还包括延伸到所述气缸中的直接燃料喷射器。10.一种用于操作发动机系统的方法，其包括：在排气冲程期间，将第一活塞的中空体内的第二活塞沿向上的方向移动远离所述第一活塞的活塞杆，以使气体从气缸流动到所述第一活塞和所述第二活塞之间的储存器中；以及在压缩冲程期间，沿向下的方向朝向所述活塞杆向下移动所述第二活塞，以将燃烧气体从所述储存...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US