用于分置循环发动机的传送机构制造技术

分置循环发动机包括：压缩腔室，该压缩腔室容纳引入并压缩工作流体的第一活塞；膨胀腔室，该膨胀腔室容纳使工作流体膨胀并排出的第二活塞；以及传送腔室，该传送腔室容纳第三活塞和第四活塞，其中，第三活塞和第四活塞相对移动以改变传送腔室内的体积并且选择性地将传送腔室内的体积流体联接到压缩腔室和膨胀腔室。一种操作发动机的方法包括：在第一腔室中引入工作流体；在第一腔室中压缩工作流体；移动第二腔室的第一可动边界；移动第二腔室的第二可动边界；使第三腔室中的工作流体膨胀；以及从第三腔室排出工作流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分置循环发动机的传送机构致所有可能关心的人：请注意，我们：MichaelH.Wahl、AmitHelfand、GiladTour、YehoramHofman、HugoBenjaminTour和OdedTour为分置循环发动机专利技术了一种新的有用的传送机构，其说明书如下：
本公开总体上涉及分置循环(split-cycle)发动机，并且具体地涉及调节分置循环发动机的压缩腔室和膨胀腔室之间的流体流动的系统和方法。
技术介绍
传统的内燃机包括一个或多个汽缸。每个汽缸包括执行四个冲程的单个活塞，通常称为进气冲程、压缩冲程、燃烧/动力/膨胀冲程和排气冲程。这四个冲程一起形成了发动机的完整循环，在曲轴的两个完整旋转期间执行。循环的每个部分都受到来自进入活塞和汽缸壁的工作流体排出的热量的不同影响：在引入和压缩期间，高散热率可提高效率，而在燃烧/膨胀期间，很少或没有散热会导致最佳效率。单个汽缸不能满足这种相互矛盾的要求，因为在每个循环内活塞和汽缸壁温度不能轻易地从冷变热再变回冷。传统内燃机的单个汽缸不可能在同一时间和空间内既作为压缩机(需要冷环境以获得最佳效率性能)又作为燃烧器/膨胀器(需要热环境和工作液体的最佳膨胀以获得最佳效率性能)进行优化。传统内燃机具有低的燃料效——超过一半的燃料能量作为热量通过发动机结构和排气口损失，而没有增加任何有用的机械功。传统内燃机中热浪费的主要原因是必要的冷却系统(例如，散热器)，它单独以与实际转化为有用功的总热量相同或相似的速率和数量散发热量。此外，通过在汽缸、活塞和燃烧室中采用低排热方法以及通过显著增加复杂性和成本的废热回收方法，传统的内燃机只能略微提高效率。在进气和压缩冲程期间汽缸中的高温导致更严重的低效率。这种高温会降低发动机的体积效率，并使活塞工作更加困难，因此会降低这些冲程期间的效率。比压缩比更大的膨胀比将极大地提高内燃机中的发动机效率。在传统的内燃机中，最大膨胀比通常与最大压缩比相同。此外，传统装置可能只允许经由气门正时(例如米勒和阿特金森循环)降低压缩比，并且效率可能低于提高效率的效率，这在所有四个冲程都不是在单个汽缸中执行的分置循环发动机中是可能的。传统内燃机的另一个缺点是化学燃烧过程不完全，这会降低效率并导致有害的废气排放。为了解决这些问题，其他人先前已经公开了分置循环发动机构造。例如，授予Casaday的美国专利第1,372,216号公开了一种分置循环内燃机，其中汽缸和活塞以相应对布置。点火汽缸的活塞先于压缩汽缸的活塞移动。授予Thurston等人的美国专利第3,880,126号公开了一种二冲程分置循环内燃机。引入汽缸的活塞比动力汽缸的活塞提前移动不到半个冲程。引入汽缸压缩充能，并将充能传送到动力汽缸，在那里它与来自前一循环的燃烧产物的残余燃料混合，并在点火前进一步压缩。授予Senderl的美国专利申请号2003/0015171A1公开了一种四冲程循环内燃机。第一缸(动力汽缸)内的动力活塞连接到曲轴并执行四冲程循环的动力和排气冲程。第二汽缸(压缩汽缸)内的压缩活塞也连接到曲轴，并在曲轴的同一旋转期间执行四冲程循环的进气和压缩冲程。第一汽缸的动力活塞先于第二汽缸的压缩活塞移动。授予Suh等人的美国专利第6,880,501号公开了一种具有成对汽缸的内燃机，每个汽缸包含连接到曲轴的活塞。一个汽缸适用于进气和压缩冲程。另一个汽缸适用于动力和排气冲程。授予Brackett的美国专利第5,546,897号公开了一种多汽缸往复活塞式内燃机，它能够执行双引擎、四引擎或柴油发动机动力循环。
技术实现思路
然而，上述参考文献没有公开如何使用工作流体传送机构以及时的方式有效地管控工作流体的传送并且没有从压缩汽缸到动力汽缸的显著压力损失。鉴于现在存在于现有技术中的已知类型的内燃机固有的上述缺点，本文描述的实施例包括具有不同汽缸的分置循环内燃机。在一些实施例中，本文描述的具有不同汽缸的分置循环内燃机更有效地将燃料能转化为机械功，更好地控制废气回流(EGR)的量，并且能够降低分置循环发动机中的EGR。在一些实施例中，传送汽缸促进工作流体从压缩室到膨胀室的更有效和更可靠的传送。在一些实施例中，传送腔室包括两个活塞，它们能够相对地(例如，在传送腔室内侧向地)移动以选择性地流体联接传送腔室与压缩腔室和膨胀腔室(例如，两个活塞的运动会导致传送腔室与压缩腔室和膨胀腔室中都不流体联接、与压缩腔室和膨胀腔室的一个或两者流体联接)。在一些实施例中，工作流体从压缩腔室传送到转移腔室中。在一些实施例中，工作流体从传送腔室传送到压缩腔室中。在一些实施例中，传送腔室减少或最小化从膨胀腔室到传送腔室以及从传送腔室到压缩腔室的EGR。减少或最小化EGR减少或最小化下一发动机循环的工作流体的稀释。因此，减少或最小化EGR能够改善燃烧，提高发动机的容积效率，并提高发动机的整体效率。包括两个活塞的传送汽缸被称为双活塞传送机构(以下称为2PTM)。2PTM能够允许分置循环发动机对传送腔室何时流体联接到压缩腔室以及传送腔室何时流体连接到膨胀腔室具有改进的控制。因此，分置循环发动机能够更精确地控制分置循环发动机的压缩和膨胀比，能够实现压缩和膨胀冲程的不对称以提高效率，并且能够更精确地控制工作流体从压缩腔室到膨胀腔室的传送。附图说明图1示出了根据本公开的实施例的在45°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图2示出了根据本公开的实施例的分置循环发动机的示例性循环的图表。图3示出了根据本公开的实施例的在0°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图4示出了根据本公开的实施例的在30°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图5示出了根据本公开的实施例的在60°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图6示出了根据本公开的实施例的在90°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图7示出了根据本公开的实施例的在120°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图8示出了根据本公开的实施例的在150°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图9示出了根据本公开的实施例的在180°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图10示出了根据本公开的实施例的在210°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图11示出了根据本公开的实施例的在240°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图12示出了根据本公开的实施例的在270°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图13示出了根据本公开的实施例的在300°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图14示出了根据本公开的实施例的在330°膨胀曲轴角处实施示例性2PTM的分置循环发动机的剖视图。图15示出了根据本公开的实施例的具有端口重叠的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分置循环发动机，包括：/n压缩腔室，所述压缩腔室容纳引入并压缩工作流体的第一活塞；/n膨胀腔室，所述膨胀腔室容纳使所述工作流体膨胀并排出的第二活塞；以及/n传送腔室，所述传送腔室容纳第三活塞和第四活塞，其中，所述第三活塞和所述第四活塞相对移动以改变所述传送腔室内的体积并且选择性地将所述传送腔室内的体积流体联接到所述压缩腔室和所述膨胀腔室。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181109 US 62/758,3801.一种分置循环发动机，包括：
压缩腔室，所述压缩腔室容纳引入并压缩工作流体的第一活塞；
膨胀腔室，所述膨胀腔室容纳使所述工作流体膨胀并排出的第二活塞；以及
传送腔室，所述传送腔室容纳第三活塞和第四活塞，其中，所述第三活塞和所述第四活塞相对移动以改变所述传送腔室内的体积并且选择性地将所述传送腔室内的体积流体联接到所述压缩腔室和所述膨胀腔室。


2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于：
当所述传送腔室与所述膨胀腔室流体分离时，所述传送腔室内的体积最小。


3.如权利要求1所述的发动机，其特征在于：
在所述传送腔室与所述膨胀腔室流体分离之后，在所述发动机的循环的一部分期间，所述传送腔室内的体积保持基本恒定。


4.如权利要求2-3中任一项所述的发动机，其特征在于：
所述传送腔室内的体积包括所述第三活塞和所述第四活塞之间的体积。


5.如权利要求1-4中任一项所述的发动机，其特征在于：
所述第三活塞与所述第四活塞相对。


6.如权利要求1-5中任一项所述的发动机，其特征在于：
当所述第一活塞处于上止点(TDC)时，所述传送腔室与所述压缩腔室流体分离。


7.如权利要求1-6中任一项所述的发动机，其特征在于：
当所述第二活塞处于TDC时，所述传送腔室流体联接到所述膨胀腔室。


8.如权利要求1-7中任一项所述的发动机，其特征在于：
在所述传送腔室流体联接到所述膨胀腔室的同时，所述传送腔室的体积减小。


9.如权利要求1-8中任一项所述的发动机，其特征在于：
在所述传送腔室流体联接到所述压缩腔室的同时，所述传送腔室的体积增加，然后减小。


10.如权利要求1-9中任一项所述的发动机，其特征在于：
当所述传送腔室与所述膨胀腔室分离时，所述传送腔室的体积最小。


11.如权利要求1-10中任一项所述的发动机，其特征在于：
当所述传送腔室联接到所述压缩腔室时，所述传送腔室的体积最小。


12.如权利要求1-11中任一项所述的发动机，其特征在于：
在所述发动机的循环期间，所述传送腔室不同时流体联接到所述压缩腔室和所述膨胀腔室。


13.如权利要求1-11中任一项所述的发动机，其特征在于：
在所述发动机的循环的部分期间，所述传送腔室同时流体联接到所述压缩腔室和所述膨胀腔室。


14.如权利要求13所述的发动机，其特征在于：
所述发动机的所述循环的所述部分包括所述第一活塞到达TDC之前和所述第二活塞到达TDC之后的时间。


15.如权利要求13-14所述的发动机，其特征在于：
所述第三活塞包括在最靠近所述压缩腔室和所述膨胀腔室的所述第三活塞的前缘上的对角槽口；并且
所述第四活塞包括在最靠近所述压缩腔室和所述膨胀腔室的所述第四活塞的前缘上的对角槽口。


16.如权利要求1-15中任一项所述的发动机，其特征在于：
所述压缩腔室包括出口端口；
所述膨胀腔室包括入口端口；并且
所述第三活塞和所述第四活塞的相对运动选择性地密封及暴露所述压缩腔室的所述出口端口和所述膨胀腔室的所述入口端口。


17.如权利要求1-16中任一项所述的发动机，其特征在于：
所述压缩腔室包括构造成接纳空气/燃料混合物的进气机构。


18.如权利要求17所述的发动机，其特征在于：
所述进气机构为进气阀或进气端口中的任何一个。


19.如权利要求1-18中任一项所述的发动机，其特征在于：
所述膨胀腔室包括构造成排出燃烧产物的排气机构。


20.如权利要求19所述的发动机，其特征在于：
所述排气机构为排气阀或排气端口中的任一个。


21.如权利要求1-20中任一项所述的发动机，其特征在于，还包括点火源。


22.如权利要求21所述的发动机，其特征在于，所述点火源包括火花塞，所述火花塞定位在所述传送腔室、所述膨胀腔室或所述膨胀腔室的入口端口之一中。


23.如权利要求1-22中任一项所述的发动机，其特征在于，所述压缩腔室和所述膨胀腔室具有不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·H·瓦尔，A·赫尔方德，G·托尔，Y·霍夫曼，H·B·托尔，O·托尔，
申请(专利权)人：托尔发动机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US