对置活塞及其它内燃机的可变压缩比系统及制造使用方法技术方案

本文公开了用于改变对置活塞发动机中的压缩比的方法和系统的几个实施例。在一个实施例中，对置活塞发动机可以包括第一移相器，其可操作地耦合到第一机轴，以及第二移相器，其可操作地耦合到相应的第二机轴。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。

【技术实现步骤摘要】
对置活塞及其它内燃机的可变压缩比系统及制造使用方法通过引用并入本申请的关联专利申请的交叉引用本申请要求以下美国临时专利申请的优先权及利益，其中每件美国临时专利申请的整体通过引用并入本申请：2011年7月25日提交的申请号为61/511,521且题为“用于对置活塞及其它内燃机的可变压缩比系统以及相关的制造和使用方法”的美国临时专利申请，2011年6月27日提交的申请号为61/501,677且题为“用于对置活塞及其它内燃机的可变压缩比系统以及相关的制造和使用方法”的美国临时专利申请，以及2010年10月8日提交的申请号为61/391,530且题为“内燃机燃烧条件及废气排放的控制”的美国临时专利申请。通过引用并入本申请的专利申请的交叉引用2010年10月8日提交的申请号为61/391,476且题为“内燃机阀驱动和可调升程与正时”的美国临时专利申请，2010年10月8日提交的申请号为61/391,487且题为“用于使用增压燃料的内燃机的直接喷射技术与油箱构造”，2010年10月8日提交的申请号为61/391,502且题为“燃烧混合物的控制及其随发动机负荷的可变性”的美国临时专利申请，2010年10月8日提交的申请号为61/391,519且题为“改进的内燃机阀密封”的美国临时专利申请，2010年10月8日提交的申请号为61/391,525且题为“单活塞套筒阀”的美国临时专利申请，2011年6月17日提交的申请号为61/498,481且题为“用于内燃机的刚性控制(连控轨道)阀系统”的美国临时专利申请，2011年6月27日提交的申请号为61/501,462且题为“具有可选的可变压缩比的单活塞套筒阀”的美国临时专利申请，2011年6月27日提交的申请号为61/501,594且题为“通过发动机运行的多可变控制实现的改进的效率与氮氧化物控制”的美国临时专利申请，2011年6月27日提交的申请号为61/501,654且题为“高效率内燃机”的美国临时专利申请，这些申请的整体通过引用并入本申请。2009年6月4日提交的申请号为12/478,622且题为“内燃机”的美国非临时专利申请，2009年11月23日提交的申请号为12/624,276且题为“具有优化的缸径行程比的内燃机”的美国非临时专利申请，2010年2月22日提交的申请号为12/710,248且题为“套筒阀组件”的美国非临时专利申请，2010年3月9日提交的申请号为12/720,457且题为“多模高效率内燃机”的美国非临时专利申请，以及2010年8月20日提交的申请号为12/860，061且题为“高涡流发动机”的美国非临时专利申请，这些申请的整体也通过引用并入本申请。
本专利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
本专利技术的一个实施例指向一种用于改变发动机中压缩比的方法，所述发动机具有第一活塞，所述第一活塞与第二活塞配合来确定其间的燃烧室，该方法包括：在第一循环内根据第一活塞正时在第一下止点(BDC)位置与第一上止点(TDC)位置之间来回移动所述第一活塞；在第二循环内根据第二活塞正时在第二BDC位置与第二TDC位置之间来回移动所述第二活塞；在根据所述第一活塞正时移动所述第一活塞和根据所述第二活塞正时移动所述第二活塞时，根据进至少一个的阀正时周期性地打开和关闭至少一个与所述燃烧室之间流体连通的通道；保持所述阀正时，通过以下方式改变所述燃烧室的压缩比-相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时；以及相对于所述阀正时改变所述第二活塞正时。本专利技术的另一个实施例指向一种对置活塞发动机，其包括可移动的设置于第一膛中的第一活塞；可移动的设置于第二膛中的第二活塞；其中所述第一活塞与所述第二活塞相面对以界定两者之间的燃烧室；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内燃机运行中所述第一机轴相对于所述第二机轴的相角且独立于至少一个阀的阀正时；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内燃机运行中所述第二机轴相对于所述第一机轴的相角且独立于所述至少一个阀的所述阀正时。本专利技术的特征和优势将通过以下结合附图的对具体实施方式的详细说明变得对本领域的一般技术人员显而易见。附图说明图1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1中内燃机本文档来自技高网...

【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;1.一种用于改变发动机中压缩比的方法，所述发动机具有第一活塞，所述第一活塞与第二活塞配合来确定其间的燃烧室，该方法包括：在第一循环内根据第一活塞正时在第一下止点(BDC)位置与第一上止点(TDC)位置之间来回移动所述第一活塞；在第二循环内根据第二活塞正时在第二BDC位置与第二TDC位置之间来回移动所述第二活塞；在根据所述第一活塞正时移动所述第一活塞和根据所述第二活塞正时移动所述第二活塞时，根据至少一个阀的阀正时周期性地打开和关闭至少一个与所述燃烧室之间流体连通的通道；保持所述阀正时，通过以下方式改变所述燃烧室的压缩比-相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时；以及相对于所述阀正时改变所述第二活塞正时。2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一活塞可操作地耦合到第一机轴，所述第二活塞可操作地耦合到第二机轴，且其中改变所述燃烧室的压缩比至少包括以下之一：相对于所述阀正时改变所述第一机轴的第一相角以及相对于所述阀正时改变所述第二机轴的第二相角，以及相对于所述阀正时滞后所述第一机轴以及相对于所述阀正时提前所述第二机轴。3.如权利要求1所述的方法：其中当所述第一活塞根据所述第一活塞正时来回移动且所述第二活塞根据所述第二活塞正时来回移动时，所述第一活塞和所述第二活塞周期性地确定最小燃烧室容积；和其中相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时包括增大所述最小燃烧室容积。4.如权利要求1所述的方法，其中当所述第一活塞根据所述第一活塞正时移动且所述第二活塞根据所述第二活塞正时移动时，所述第一活塞周期性地在所述第二活塞周期性到达所述第二TDC位置的同时到达所述第一TDC位置。5.如权利要求1所述的方法：其中当所述第一活塞根据所述第一活塞正时移动且所述第二活塞根据所述第二活塞正时移动时，所述第一活塞周期性地与所述第二活塞分离第一最小距离；以及其中在相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时之后，所述第一活塞周期性地与所述第二活塞分离第二最小距离，其中所述第二最小距离大于所述第一最小距离。6.如权利要求1所述的方法，其中周期性地打开和关闭至少一个通道包括根据进气阀正时周期性地打开和关闭进气通道，且其中所述方法进一步包括：根据排气阀正时来周期性地打开和关闭与所述燃烧室之间流体连通的排气通道；以及其中相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时包括相对于所述进气阀正时和所述排气阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时。7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一活塞在第一套筒阀中来回往复运动，且所述第二活塞在第二套筒阀中来回往复运动，其中周期性地打开和关闭至少一个通道包括周期性地根据第一套筒阀正时打开和关闭所述第一套筒阀，且其中该方法进一步包括：根据第二套筒阀正时周期性地打开和关闭所述第二套筒阀；以及其中相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时包括相对于所述第一套筒阀正时和所述第二套筒阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时。8.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机进一步包括第一机轴，其同步地耦合到第二机轴，其中所述第一活塞可操作地耦合到所述第一机轴，且所述第二活塞可操作地耦合到所述第二机轴，且其中相对于所述阀正时改变所述第一活塞正时和所述第二活塞正时包括旋转地滞后所述第一机轴和旋转地提前所述第二机轴。9.一种用于组装内燃机的方法，该方法包括：将第一活塞可操作地置于第一膛内，并将第二活塞可操作地置于第二膛内，以在所述第一和第二活塞之间确定燃烧室；将所述第一活塞膛与所述第二活塞膛同轴地对齐；将所述第一活塞可操作地耦合到第一机轴，并将所述第二活塞可操作地耦合到第二机轴，其中当所述第一机轴与所述第二机轴同相时，所述第一活塞和所述第二活塞在其间确定第一燃烧室容积；以及将第一移相器可操作地耦合到所述第一机轴，并将第二移相器可操作地耦合到所述第二机轴，其中所述第一移相器配置为选择性地改变所述第一机轴相对于所述第二机轴的操作相且独立于至少一个阀的阀正时，且所述第二移相器配置为选择性地改变所述第二机轴相对于所述第一机轴的操作相且独立于所述至少一个的所述阀正时，从而选择性地将燃烧室容积从所述第一燃烧室容积改变为大于所述第一燃烧室容积的第二燃烧室容积。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括将所述第一机轴可操作地耦合到所述第二机轴。11.如权利要求9所述的方法，...

【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：品纳科动力有限公司，
类型：发明
国别省市：