对置活塞发动机制造技术

本文公开了一种对置活塞发动机，该对置活塞发动机包括：可移动地置于第一膛内的第一活塞；可移动地置于第二膛内的第二活塞，第一活塞面朝第二活塞以确定其间的燃烧室；可操作地耦合到第一活塞的第一机轴；可操作地耦合到第二活塞的第二机轴；第一移相器，其可操作地耦合到第一机轴，第一移相器的运行改变在发动机运行中第一机轴相对于第二机轴的相角；以及第二移相器，其可操作地耦合到第二机轴，第二移相器的运行改变在发动机运行中第二机轴相对于第一机轴的相角。机轴之间的相角可以被改变以减小或增大相应燃烧室内的压缩比，从而最优化或至少改善已知操作条件集合下的发动机性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开通常涉及内燃机领域，并且更具体地，涉及用于改变对置活塞及其它内燃机的压缩比和/或其它运行参数的方法和系统。
技术介绍
如今在使用的内燃机有许多种。往复活塞内燃机常见为双或四冲程配置。这种发动机可以包括一个或多个在独立的气缸中往复运动的活塞，这些气缸以各种各样的不同配置来布置，包括“V”、内联、或水平对置配置。这些活塞通常耦合到机轴，在向下冲程中将燃料/空气混合物的充量(charge)吸入气缸，并在向上冲程中压缩燃料/空气混合物。燃料/空气混合物在活塞冲程顶部附近被火花塞或其它装置点燃，产生的燃烧和膨胀驱动活塞向下，由此将燃料的化学能转化为机轴的机械作业。 众所周知，常规的往复活塞内燃机有诸多限制-不仅仅是燃料的大量化学能以热和摩擦的形式被浪费掉。结果，一般的轿车或摩托车发动机中的燃料能量仅有约25%真正转化成了机轴作业来移动车子、为配件产生电力等。对置活塞(opposing-piston或opposed-piston)内燃机可以克服常规的往复内燃机的一些限制。这种发动机通常包括在同一个气缸中的对置活塞对，其往复地朝向彼此或远离彼此运动来减小和增大其间形成的燃烧室的容积。给定对中的每个活塞耦合到不同的机轴，这些机轴由轴承或其它装置耦合在一起以提供公共的动力传导系统并控制发动机正时。每一对活塞确定了公共燃烧容积或气缸，而发动机可以包括许多这样的气缸，机轴连接到多于一个活塞，这取决于发动机的配置。这种发动机在例如申请号为12/624,276的美国专利申请中有公开，该申请的整体通过引用并入本申请。不同于常规的往复发动机通常使用往复运动的提升阀来将新鲜的燃料和/或空气送入燃烧室并将废气燃烧产物送出燃烧室，包括一些对置活塞发动机在内的有些发动机使用套筒阀来实现此目的。套筒阀通常形成气缸壁的部分或全部。在一些实施例中，套筒阀沿轴来回地往复运动从而在适当时间打开和关闭进气口与排气口，从而将空气或燃料/空气混合物导入燃烧室，并将废气燃烧产物排出该室。在其它实施例中，套筒阀可以绕轴旋转来打开和关闭进气和排气口。内燃机一般要求在较宽的运行条件范围内工作。但是，在多数情况下，燃烧室中的最佳的几何压缩比并非对每个运行条件都相同。相反，最佳的压缩比往往取决于发动机负荷、阀正时、及其它因素。可变的阀正时为基于负荷、燃料、温度、湿度、高度和其它运行条件来优化或至少提高发动机性能提供了灵活度。但是，将可变的阀正时与可变压缩比(VCR)合并，可以通过降低进气节流和优化膨胀冲程来进一步减少抽吸效应损失以在已知的发动机运行条件下提高功率和效率。一些用于改变阀正式的系统可以克服复杂度的问题，以常规内燃机为例，其中的用于改变压缩比的系统往往非常复杂，而且，作为结果，并未被广泛应用。在对置活塞发动机的情形中，它们中的很多为可能不能从可变压缩比实现可观收益的柴油发动机。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提高对置活塞和其它内燃机的燃料利用率。为解决该技术问题，本技术提供一种对置活塞发动机。该对置活塞发动机包括可移动地置于第一膛内的第一活塞；可移动地置于第二膛内的第二活塞，其中所述第一活塞面朝所述第二活塞以确定其间的燃烧室；可操作地耦合到所述第一活塞的第一机轴；可操作地耦合到所述第二活塞的第二机轴；第一移相器，其可操作地耦合到所述第一机轴，其中所述第一移相器的运行改变在所述发动机运行中所述第一机轴相对于所述第二机轴的相角；以及第二移相器，其可操作地耦合到所述第二机轴，其中所述第二移相器的运行改变在所述发动机运行中所述第二机轴相对于所述第一机轴的相角。可选地，所述第一膛和第二膛同轴地对齐。可选地，所述第一机轴配置为绕第一固定轴旋转，且其中所 述第一移相器的运行使所述第一机轴绕所述第一固定轴旋转；以及所述第二机轴配置为绕与第一固定轴间隔的第二固定轴旋转，且其中所述第二移相器的运行使所述第二机轴绕所述第二固定轴旋转。可选地，所述第一机轴可操作地耦合到第一驱动机构，且其中所述第一移相器的运行使所述第一机轴绕第一固定轴相对于所述第一驱动机构旋转；以及所述第二机轴可操作地耦合到第二驱动机构，且其中所述第二移相器的运行使所述第二机轴绕与第一固定轴间隔的第二固定轴相对于所述第二驱动机构旋转。可选地，所述对置活塞发动机进一步包括第一套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的第一通道，其中所述第一膛置于所述第一套筒阀中；以及第二套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的第二通道，其中所述第二膛置于所述第二套筒阀中。可选地，所述对置活塞发动机进一步包括第一套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的第一通道，其中所述第一膛置于所述第一套筒阀中；第二套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的第二通道，其中所述第二膛置于所述第二套筒阀中；可操作地耦合到至少所述第一套筒阀的凸轮轴，其中所述凸轮轴配置为在所述发动机的运行中来回移动至少所述第一套筒阀来打开和关闭所述第一通道；以及第三移相器，其可操作地耦合到所述凸轮轴，其中所述第三移相器的运行在所述发动机的运行中改变所述凸轮轴相对于至少所述第一机轴的相角。可选地，所述对置活塞发动机进一步包括进气套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的进气通道，其中所述第一膛位于所述进气套筒阀内；排气套筒阀，配置为在发动机运行中来回移动以打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的排气通道，其中所述第二膛位于所述排气套筒阀内；可操作地耦合到至少所述进气套筒阀的凸轮轴，其中所述凸轮轴配置为在所述发动机的运行中来回移动所述进气套筒阀来打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的进气通道；以及第三移相器，其可操作地耦合到所述凸轮轴，其中所述第三移相器的运行在所述发动机的运行中改变所述进气套筒阀相对于至少所述第一活塞的正时。本技术的有益效果是在对置活塞和其它内燃机中使用可变压缩比可有效提高发动机的工作效率。附图说明图I为适于与本技术不同实施例联用的内燃机的部分剖面等距视图。图2为图I中内燃机的部分图解正视图，显示了影响基于本技术的一个实施例的发动机的定相(phasing)和压缩比的各种部件之间的关系。图3为具有彼此同相的对置机轴的对置活塞发动机的部分图解切面正视图。图4A-4F为根据本技术的一个实施例的具有机轴定相的对置活塞发动机的一组部分图解切面正视图。图5A- 显示了根据本技术的几个方面的机轴定相与气缸移位之间关系的一组图。图6A显示了根据本技术的另一实施例的气缸容积与机轴角度之间关系的图，而图6B为图6A中的图的放大部分。图7A-7C为根据本技术的几个实施例配置的移相器(phaser)的一组侧截面图。图8显示另一移相器系统的部分示意图。具体实施方式以下的公开介绍了用于改变对置活塞和其它内燃机中的压缩比的系统和方法的几个实施例。可以在内燃机中使用可变压缩比来为所需的运行条件最优化或至少改进热力循环。在火花点火式发动机中，例如，并入可变压缩比能力使得发动机可以在轻负荷时工作 得更有效率而在相对高的负荷时工作得更强劲。通常，发动机性能与通过燃烧系统的气流相关。进入燃烧室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.10.08 US 61/391,530;2011.06.27 US 61/501,677;1.ー种对置活塞发动机，包括 可移动地置于第一膛内的第一活塞； 可移动地置于第二膛内的第二活塞，其中所述第一活塞面朝所述第二活塞以确定其间的燃烧室； 可操作地耦合到所述第一活塞的第一机轴； 可操作地耦合到所述第二活塞的第二机轴； 第一移相器，其可操作地耦合到所述第一机轴，其中所述第一移相器的运行改变在所述发动机运行中所述第一机轴相对于所述第二机轴的相角；以及 第二移相器，其可操作地耦合到所述第二机轴，其中所述第二移相器的运行改变在所述发动机运行中所述第二机轴相对于所述第一机轴的相角。2.如权利要求I所述的对置活塞发动机，其中所述第一膛和第二膛同轴地对齐。3.如权利要求I所述的对置活塞发动机 其中所述第一机轴配置为绕第一固定轴旋转，且其中所述第一移相器的运行使所述第ー机轴绕所述第一固定轴旋转；以及 其中所述第二机轴配置为绕与第一固定轴间隔的第二固定轴旋转，且其中所述第二移相器的运行使所述第二机轴绕所述第二固定轴旋转。4.如权利要求I所述的对置活塞发动机 其中所述第一机轴可操作地耦合到第一驱动机构，且其中所述第一移相器的运行使所述第一机轴绕第一固定轴相对于所述第一驱动机构旋转；以及 其中所述第二机轴可操作地耦合到第二驱动机构，且其中所述第二移相器的运行使所述第二机轴绕与第一固定轴间隔的第二固定轴相对于所述第二驱动机构旋转。5.如权利要求I所述的对置活塞发动机，进ー步包括 第一套筒阀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯M·克利维斯，
申请(专利权)人：詹姆斯M·克利维斯，
类型：实用新型
国别省市：