專(zhuān)利名稱(chēng)：分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥的正時(shí)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥的正時(shí)。
背景技術(shù)：
為了清晰起見(jiàn)，本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)"常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)"是指發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)活塞/氣缸組合包含公知的奧托循環(huán)的所有四個(gè)沖程(吸氣、壓縮、膨脹和排氣沖程)的內(nèi)燃機(jī)。每個(gè)沖程需要曲軸旋轉(zhuǎn)半圈(180度的曲柄角(CA))，在常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸內(nèi)完成整個(gè)奧托循環(huán)需要曲軸旋轉(zhuǎn)兩整圈(720度的曲柄角)。同樣，為了清晰起見(jiàn)，為術(shù)語(yǔ)"分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)"提供了如下定義，這可適用于在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)和在本申請(qǐng)中提及的發(fā)動(dòng)機(jī)。分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)一般包括:可繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸；可滑動(dòng)地容納在壓縮缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的壓縮活塞，因此在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓縮活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程；可滑動(dòng)地容納在膨脹缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的膨脹(動(dòng)力)活塞，因此在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，膨脹活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程；以及連接壓縮缸和膨脹缸的跨接通道，該跨接通道包括至少一個(gè)位于其中的跨接膨脹(XovrE)閥，但更優(yōu)選包括一個(gè)跨接壓縮(XovrC)閥和一個(gè)跨接膨脹(XovrE)閥，這兩個(gè)閥門(mén)之間限定了一個(gè)壓力室。分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)將分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣儲(chǔ)存器(通常也稱(chēng)為空氣罐)以及各種控制機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起。這種結(jié)合能使發(fā)動(dòng)機(jī)將能量以壓縮空氣的形式貯存在空氣儲(chǔ)存器中?？諝鈨?chǔ)存器中的壓縮空氣隨后被用在膨脹缸中，以驅(qū)動(dòng)曲軸。通常，此處提及的分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)包括:可繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸；可滑動(dòng)地容納在壓縮缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的壓縮活塞，因此在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓縮活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程；可滑動(dòng)地容納在膨脹缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的膨脹(動(dòng)力)活塞，因此在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，膨脹活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程；連接壓縮缸和膨脹缸的跨接通道(端口)，該跨接通道包括至少一個(gè)位于其中的跨接膨脹(XovrE)閥，但更優(yōu)選包括一個(gè)跨接壓縮(XovrC)閥和一個(gè)跨接膨脹(XovrE)閥，這兩個(gè)閥門(mén)之間限定了一個(gè)壓力室；以及

操作性地連接到跨接通道上的空氣儲(chǔ)存器，該空氣儲(chǔ)存器可以被有選擇地操作，以貯存來(lái)自壓縮缸的壓縮空氣，并將其傳遞到膨脹缸。圖1展示了現(xiàn)有技術(shù)的分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)典型實(shí)施方式。分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100用一個(gè)壓縮缸102和一個(gè)膨脹缸104的組合代替常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)相鄰氣缸。壓縮缸102和膨脹缸104形成在發(fā)動(dòng)機(jī)組中，其中曲軸106被可旋轉(zhuǎn)地安裝。氣缸102、104的上端被氣缸蓋130封閉。曲軸106包括沿軸向移動(dòng)且偏移一定角度的第一和第二曲柄曲拐(crank throws) 126、128,兩者之間有一相位角。第一曲柄曲拐126通過(guò)第一連桿138可樞轉(zhuǎn)地連接到壓縮活塞110，而第二曲柄曲拐128通過(guò)第二連桿140可樞轉(zhuǎn)地連接到膨脹活塞120，以使與之相應(yīng)的氣缸102、104中的活塞110、120以由曲柄曲拐的角偏移以及氣缸、曲柄和活塞的幾何關(guān)系決定的時(shí)間關(guān)系往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果需要，可以利用用于關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)和活塞正時(shí)的其他機(jī)制。曲軸的旋轉(zhuǎn)方向以及各活塞在其下死點(diǎn)(BDC)位置附近的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在帶有其相應(yīng)部件的圖中用相關(guān)的箭頭表示。奧托循環(huán)的四個(gè)沖程因此被"均分"到兩個(gè)氣缸102和104上，因此壓縮缸102包含吸氣和壓縮沖程，而膨脹缸104包含膨脹和排氣沖程。因此，只要曲軸106旋轉(zhuǎn)一圈(360度的曲柄角)，奧托循環(huán)在這兩個(gè)氣缸102、104中就已完成。在進(jìn)氣沖程中，進(jìn)入的空氣通過(guò)內(nèi)開(kāi)式(向氣缸內(nèi)并朝著活塞打開(kāi))提升吸氣閥108被吸入壓縮缸102。在壓縮沖程中，壓縮活塞110壓縮進(jìn)入的空氣，并驅(qū)動(dòng)進(jìn)入的空氣通過(guò)跨接通道112，跨 接通道112充當(dāng)膨脹缸104的吸氣通道。發(fā)動(dòng)機(jī)100可以有一個(gè)或多個(gè)跨接通道112。分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100 (以及一般的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī))的壓縮缸102的體積(或者幾何)壓縮比在此處被稱(chēng)為分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的"壓縮比"。發(fā)動(dòng)機(jī)100(以及分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī))的膨脹缸104的體積(或者幾何)壓縮比在此處被稱(chēng)為分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的"膨脹率"。氣缸的體積壓縮比在本領(lǐng)域中眾所周知是當(dāng)在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞在其下死點(diǎn)位置時(shí)氣缸中被封閉的(或者被截留的)體積(包括所有凹槽)與當(dāng)所述活塞在其上死點(diǎn)(TDC)位置時(shí)氣缸中的封閉體積(即余隙體積)的比。特別是對(duì)此處定義的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮缸的壓縮比是在跨接壓縮閥關(guān)閉時(shí)測(cè)定的。同樣特別是對(duì)此處定義的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，膨脹缸的膨脹率是在跨接膨脹閥關(guān)閉時(shí)測(cè)定的。由于壓縮缸102內(nèi)的體積壓縮比很高(例如，20: 1,30: 1,40: 1，或者更大)，因此跨接通道112入口處的外開(kāi)式(向外背向氣缸和活塞打開(kāi))提升跨接壓縮(XovrC)閥114用于控制從壓縮缸102進(jìn)入跨接通道112的流動(dòng)。由于膨脹缸104內(nèi)的體積壓縮比很高(例如，20: 1,30: 1,40: I，或者更大)，因此跨接通道112出口處的外開(kāi)式提升跨接膨脹(XovrE)閥116控制從跨接通道112進(jìn)入膨脹缸104的流動(dòng)。跨接壓縮閥和跨接膨脹閥114、116的啟動(dòng)速度和相位調(diào)整被定時(shí)為，在奧托循環(huán)的所有四個(gè)沖程中，使跨接通道112中的壓力保持在高的最小壓力(通常20巴，在滿負(fù)荷下更高)。在跨接通道112的出口端處，與跨接膨脹閥116的打開(kāi)相配合，至少一個(gè)燃料噴射器118將燃料噴入壓縮空氣。可選地，或者同時(shí)，燃料可以被直接噴入膨脹缸104。燃料-空氣進(jìn)料在膨脹活塞120到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后不久完全進(jìn)入膨脹缸104。當(dāng)活塞120從其上死點(diǎn)位置開(kāi)始下降時(shí)，并且在跨接膨脹閥116仍然開(kāi)著時(shí)，一個(gè)或多個(gè)火花塞122被點(diǎn)火，開(kāi)始燃燒(通常在膨脹活塞120的上死點(diǎn)之后，10-20度的曲柄角之間)。燃燒可以在膨脹活塞過(guò)了其上死點(diǎn)位置之后在1-30度的曲柄角之間時(shí)開(kāi)始。更優(yōu)選的是，燃燒可以在膨脹活塞過(guò)了其上死點(diǎn)位置之后在5-25度的曲柄角之間時(shí)開(kāi)始。最優(yōu)選的是，燃燒可以在膨脹活塞過(guò)了其上死點(diǎn)位置之后在10-20度的曲柄角之間時(shí)開(kāi)始。另外，燃燒可以通過(guò)其他點(diǎn)火裝置和/或方法開(kāi)始，例如用電熱塞、微波點(diǎn)火裝置、或者通過(guò)壓縮點(diǎn)火法。然后，在造成的燃燒事件進(jìn)入跨接通道112之前，跨接膨脹閥116關(guān)閉。燃燒事件驅(qū)動(dòng)膨脹活塞120在工作沖程中向下。在排氣沖程中，排出的氣體通過(guò)內(nèi)開(kāi)式提升排氣閥124被泵出膨脹缸104。對(duì)于分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)這一概念，壓縮缸和膨脹缸的幾何發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(S卩，內(nèi)徑，沖程，連桿長(zhǎng)度，壓縮比，等等)一般相互獨(dú)立。例如，壓縮缸102和膨脹缸104的曲柄曲拐126、128分別具有不同的半徑，并且相互錯(cuò)開(kāi)，且膨脹活塞120的上死點(diǎn)出現(xiàn)在壓縮活塞110的上死點(diǎn)之前。這種獨(dú)立能使分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)有可能實(shí)現(xiàn)比典型的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)更高的效率水平和更大的扭矩。分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100中發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的幾何獨(dú)立也是為什么可以如前所述在跨接通道112中保持壓力的主要原因之一。特別是，在壓縮活塞110到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，膨脹活塞120到達(dá)其上死點(diǎn)位置，兩者相差一個(gè)不連續(xù)的相位角(通常在10到30度的曲柄角)。該相位角，與跨接壓縮閥114和跨接膨脹閥116的合適的正時(shí)一起，能使分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100在其壓力/體積循環(huán)的所有四個(gè)沖程中將跨接通道112中的壓力保持在高的最小壓力(通常為20巴的絕對(duì)壓力，在滿負(fù)荷操作過(guò)程中更高)。也就是說(shuō)，分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100是可操作的以確定跨接壓縮閥114和跨接膨脹閥116的正時(shí)，以便跨接壓縮閥和跨接膨脹閥114、116兩者都打開(kāi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間期限(即曲軸旋轉(zhuǎn)的期限)，在該過(guò)程中，膨脹活塞120從其上死點(diǎn)位置朝其下死點(diǎn)位置下降，同時(shí)壓縮活塞110從其下死點(diǎn)位置朝其上死點(diǎn)位置上升。在跨接閥114、116兩者都打開(kāi)的時(shí)間期限(即曲軸旋轉(zhuǎn))內(nèi)，基本上等量的氣體:(I)從壓縮缸102傳遞到跨接通道112，(2)從跨接通道112傳遞到膨脹缸104。因此，在此期間，可防止跨接通道內(nèi)的壓力降低到低于預(yù)定的最小壓力(在滿負(fù)荷操作過(guò)程中，通常為20、30或者40巴 的絕對(duì)壓力)。此外，在吸氣和排氣沖程的絕大部分過(guò)程中(通常為整個(gè)吸氣和排氣沖程的90%，甚至更大)，跨接壓縮閥114和跨接膨脹閥116兩者都被關(guān)閉，以使跨接通道112中截留氣體的量保持在基本上恒定的水平。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力/體積循環(huán)的所有四個(gè)沖程中，跨接通道112中的壓力被保持在預(yù)定的最小壓力。為了此處的目的，在膨脹活塞120從上死點(diǎn)下降的同時(shí)，壓縮活塞110朝著上死點(diǎn)上升，以便使基本上等量的氣體同時(shí)進(jìn)出跨接通道112，這種開(kāi)啟跨接壓縮閥114和跨接膨脹閥116的方法被稱(chēng)為氣體轉(zhuǎn)移的推拉法。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷操作時(shí)，推拉法能使發(fā)動(dòng)機(jī)100的跨接通道112中的壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的所有四個(gè)沖程中通常保持在20巴或者更高?？缃娱y114、116由包括一個(gè)或多個(gè)凸輪(未顯示)的氣閥機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。通常，凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括機(jī)械連接到曲軸上的凸輪軸。一個(gè)或多個(gè)凸輪被安裝到凸輪軸上，每個(gè)凸輪都有起伏的表面，它控制著閥門(mén)動(dòng)作(即在閥門(mén)啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的動(dòng)作)的閥門(mén)升程輪廓?？缃訅嚎s閥114和跨接膨脹閥116每個(gè)都可以有其各自的凸輪和/或其各自的凸輪軸。隨著跨接壓縮和跨接膨脹凸輪的旋轉(zhuǎn)，其偏心輪部分將運(yùn)動(dòng)傳遞到搖臂，搖臂接著將運(yùn)動(dòng)傳遞到閥門(mén)，從而提升(打開(kāi))閥門(mén)，使其離開(kāi)其閥座。當(dāng)凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心輪部分越過(guò)搖臂，允許閥門(mén)關(guān)閉。分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)100還包括空氣儲(chǔ)存器(罐)142，它借助于空氣儲(chǔ)存器的罐閥152操作性地連接到跨接通道112。具有兩個(gè)或多個(gè)跨接通道112的實(shí)施方式可以是每個(gè)跨接通道112包括一個(gè)罐閥152，這些罐閥連接到共用的空氣儲(chǔ)存器142，也可以包括唯一的閥，它把所有跨接通道112連接到共用的空氣儲(chǔ)存器142，或者每個(gè)跨接通道112可以操作性地連接到各自的空氣儲(chǔ)存器142。罐閥152通常位于空氣罐端口 154中，空氣罐端口從跨接通道112延伸到空氣罐142?？諝夤薅丝?154被分成第一空氣罐端口段156和第二空氣罐端口段158。第一空氣罐端口段156將空氣罐閥門(mén)152連接到跨接通道112，而第二空氣罐端口段158將空氣罐閥門(mén)152連接到空氣罐142。第一空氣罐端口段156的體積包括所有輔助凹槽的體積，當(dāng)罐閥152關(guān)閉時(shí)，這些輔助凹槽將罐閥152連接到跨接通道112。優(yōu)選的是，第一空氣罐端口段156的體積相對(duì)于第二空氣罐端口段158較小。更優(yōu)選的是，第一空氣罐端口段156基本上不存在，也就是說(shuō)，罐閥152最優(yōu)選的布置使它與跨接通道112的外壁齊平。罐閥152可以是任何合適的閥門(mén)設(shè)備或者系統(tǒng)。例如，罐閥152可以是主動(dòng)閥門(mén)，它由各種閥門(mén)啟動(dòng)設(shè)備(例如，氣動(dòng)的，液壓的，凸輪的，電動(dòng)的，等等)啟動(dòng)。此外，罐閥152可以包括具有兩個(gè)或多個(gè)閥門(mén)的罐閥系統(tǒng)，它由兩個(gè)或多個(gè)啟動(dòng)設(shè)備啟動(dòng)?？諝夤?42用于儲(chǔ)存壓縮空氣形式的能量并且隨后使用該壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)曲軸106。用于儲(chǔ)存勢(shì)能的該機(jī)械裝置相對(duì)于當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀提供了許多潛在的優(yōu)勢(shì)。例如，相對(duì)于市場(chǎng)上的其他技術(shù)，例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)混合系統(tǒng)，分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)100在燃料效率增加和NOx排放減小方面可以以相對(duì)較低的制造成本和廢物處理成本潛在地提供許多優(yōu)勢(shì)。發(fā)動(dòng)機(jī)100通常在正常操作或者點(diǎn)火(NF)模式(通常也稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火(EF)模式)以及四個(gè)基本空氣混合動(dòng)力模式中的一個(gè)或多個(gè)下運(yùn)行。在EF模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)100通常像上文中詳述的那樣工作，操作不使用空氣罐142。在EF模式下，空氣罐閥門(mén)152保持關(guān)閉，以使空氣罐142與基本的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)隔開(kāi)。在四個(gè)空氣混合動(dòng)力模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)100借助于空氣罐142工作。

四個(gè)基本的空氣混合動(dòng)力模式包括:I)空氣膨脹器(AE)模式，包括使用來(lái)自空氣罐142的壓縮空氣能量，不用燃燒；2)空氣壓縮機(jī)(AC)模式，包括不用燃燒將壓縮空氣能量?jī)?chǔ)存到空氣罐242 ；3)空氣膨脹器和點(diǎn)火(AEF)模式，包括利用燃燒使用來(lái)自空氣罐142的壓縮空氣倉(cāng);4)點(diǎn)火和進(jìn)料(FC)模式，包括利用燃燒將壓縮空氣能量?jī)?chǔ)存到空氣罐142。關(guān)于分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的更多細(xì)節(jié)可見(jiàn)2003年4月8日公布的、名為“分開(kāi)的四行程循環(huán)內(nèi)燃機(jī)(Split Four Stroke Cycle Internal Combustion Engine) ” 的美國(guó)專(zhuān)利N0.6，543，225 ;和2005年10月11日公布的、名為“分開(kāi)循環(huán)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)(Split-CycleFour-Stroke Engine) ”的美國(guó)專(zhuān)利N0.6，952，923，兩者都借助引用而被整體并入此處。關(guān)于空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的更多細(xì)節(jié)公開(kāi)于2008年4月8日公布的、名為“分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(Split-Cycle Air Hybrid Engine) ”的美國(guó)專(zhuān)利N0.7，353，786 ；2010年7月18日提交的、名為“分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(Split-Cycle Air HybridEngine)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/365，343 ;以及2010年3月15日提交的、名為“分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(Split-Cycle Air Hybrid Engine) ”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/313，831中，三者都借助弓I用而被整體并入此處。在圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)100中，廢氣從膨脹缸104中排放不充分可以導(dǎo)致膨脹缸內(nèi)的溫度保持很高。這一高溫可以引發(fā)添加到膨脹缸中、用于未來(lái)的膨脹沖程的燃料被不合需要地提前點(diǎn)火。廢氣排放不充分也會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)100的效率，由于被截留在膨脹缸104中的廢氣在一部分排氣沖程中被毫無(wú)必要地壓縮。因此，需要一種發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及相關(guān)方法，其特點(diǎn)在于改進(jìn)的排氣閥正時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、以及相關(guān)方法一般涉及在打開(kāi)跨接膨脹閥之前，關(guān)閉排氣閥，其中廢氣和其他燃燒產(chǎn)物通過(guò)排氣閥被排出膨脹缸，而新加入的空氣和/或燃料通過(guò)跨接膨脹閥被供應(yīng)到膨脹缸。排氣閥優(yōu)選盡可能遲至燃燒事件之后、但在跨接膨脹閥打開(kāi)之前關(guān)閉，，并且在內(nèi)開(kāi)式排氣閥的情況下，在閥門(mén)與活塞發(fā)生接觸之前，要有足夠的余量。優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約O度到約15度的曲柄角。更優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。愈加優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括:可繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸；可滑動(dòng)地容納在壓縮缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的壓縮活塞，以便在曲軸單圈旋轉(zhuǎn)期間，壓縮活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程；以及可滑動(dòng)地容納在膨脹缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的膨脹活塞，以便在曲軸單圈旋轉(zhuǎn)期間，膨脹活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程。發(fā)動(dòng)機(jī)還包括連接壓縮缸和膨脹缸的跨接通道，該跨接通道包括至少一個(gè)位于其中的·跨接膨脹閥，和一個(gè)排氣閥，通過(guò)該排氣閥，廢氣可以排出膨脹缸。在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約O度的曲柄角到約15度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約4度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中跨接膨脹閥控制流體在跨接通道和膨脹缸之間流動(dòng)。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中跨接膨脹閥是外開(kāi)式。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中排氣閥是內(nèi)開(kāi)式。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，排氣閥被關(guān)閉。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，跨接膨脹閥被打開(kāi)。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的另一方面，提供了一種操縱分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括:在排氣沖程中打開(kāi)排氣閥，以便廢氣通過(guò)排氣閥被排出發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹缸。該方法還包括在排氣沖程中，且在位于膨脹缸內(nèi)的膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，關(guān)閉排氣閥。該方法還包括在關(guān)閉排氣閥之后，將發(fā)動(dòng)機(jī)的跨接膨脹閥打開(kāi)約O度的曲柄角到約15度的曲柄角，以便空氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的跨接通道通過(guò)跨接膨脹閥流入膨脹缸。
本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約4度的曲柄角。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中跨接膨脹閥是外開(kāi)式。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中排氣閥是內(nèi)開(kāi)式。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，跨接膨脹閥被打開(kāi)。本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式的有關(guān)方面提供了一種方法，例如，如上所述的方法，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)。本發(fā)明還提供了如權(quán)利要求所述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。


通過(guò)結(jié)合附圖所做的以下詳細(xì)說(shuō)明會(huì)更充分理解本發(fā)明，在附圖中:圖1是現(xiàn)有技術(shù)的分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；圖2是具有改進(jìn)的排氣閥正時(shí)的分開(kāi)循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)典型實(shí)施方式的示意圖；圖3A是圖2的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在膨脹沖程中膨脹側(cè)的示意圖；圖3B是圖2的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣沖程中膨脹側(cè)的示意圖；圖3C是圖2的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣沖程中在比圖3B所示的時(shí)間點(diǎn)遲的時(shí)間點(diǎn)處膨脹側(cè)的示意圖；圖3D是圖2的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣沖程中在比圖3C所示的時(shí)間點(diǎn)遲的時(shí)間點(diǎn)處膨脹側(cè)的示意圖；圖3E是圖2的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)在排氣沖程中在比圖3D所示的時(shí)間點(diǎn)遲的時(shí)間點(diǎn)處膨脹側(cè)的示意圖；圖4A是具有改進(jìn)的排氣閥正時(shí)的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)典型實(shí)施方式的閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)機(jī)的圖解說(shuō)明；圖4B是圖4A的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)機(jī)的圖解說(shuō)明；而圖4C是圖4A-4B的分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)機(jī)的圖解說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式下面將描述一些典型的實(shí)施方式，以供全面了解這里公開(kāi)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作、制造和使用的原理。這些實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例如附圖所示。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員會(huì)理解這里詳細(xì)描述的且如附圖所示的方法、系統(tǒng)和設(shè)備是非限定性的典型實(shí)施例，且本發(fā)明的范圍僅僅由權(quán)利要求限定。如圖所示的或者結(jié)合一個(gè)典型實(shí)施方式描述的特征可以與其他實(shí)施方式的特征結(jié)合。這些改進(jìn)和變化將包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。術(shù)語(yǔ)"空氣"用在此處既是指空氣，又是指空氣和諸如燃料或者排出的產(chǎn)物之類(lèi)的其他物質(zhì)的混合物。術(shù)語(yǔ)"流體"用在此處既指液體，又指氣體。特定的圖中所示的與另一幅圖中所示的特征相同或者類(lèi)似的特征用相似的附圖標(biāo)記表示。在此，為了某些目的，閥門(mén)的開(kāi)啟動(dòng)作是指閥門(mén)已經(jīng)打開(kāi)到足以允許不可忽視的流動(dòng)通過(guò)閥門(mén)的打開(kāi)區(qū)域的那一點(diǎn)。由于閥門(mén)的初始動(dòng)作和所導(dǎo)致的流體流過(guò)閥門(mén)開(kāi)口的初始階段非常平緩，因此當(dāng)閥門(mén)升程增加到其潛在的最大峰值的5-7%時(shí)的曲柄角被用作閥門(mén)開(kāi)啟的基準(zhǔn)曲柄角。在此，同樣為了某些目的，閥門(mén)的關(guān)閉動(dòng)作是指閥門(mén)已經(jīng)關(guān)閉到足以讓不可忽視的流動(dòng)停止通過(guò)閥門(mén)的打開(kāi)區(qū)域的那一點(diǎn)。由于閥門(mén)最終的動(dòng)作和所導(dǎo)致的流體停止流過(guò)閥門(mén)開(kāi)口非常平緩，因此當(dāng)閥門(mén)升程減小到其潛在的最大峰值的5-7%時(shí)的曲柄角被用作閥門(mén)關(guān)閉的基準(zhǔn)曲柄角。因此，出于參考的目的，當(dāng)閥門(mén)已經(jīng)從其閥座離開(kāi)到最高升程的5-7%時(shí)，稱(chēng)閥門(mén)“已打開(kāi)”;出于參考的目的，當(dāng)閥門(mén)朝著其閥座移動(dòng)到最高升程的5-7%以?xún)?nèi)時(shí)，稱(chēng)閥門(mén)“已關(guān)閉”。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可以選擇將閥門(mén)的參考升程數(shù)"圓整"到I毫米的單個(gè)十進(jìn)制位(十分之一)。例如，對(duì)于3-4毫米 的潛在的最大閥門(mén)升程(例如跨接閥)，可以選擇0.2毫米作為閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的曲柄角的參考升程。同樣，對(duì)于8-10毫米的潛在的最大閥門(mén)升程(例如進(jìn)氣閥及排氣閥)，可以選擇0.5毫米作為閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的曲柄角的參考升程。這里公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件以及相關(guān)方法一般涉及在打開(kāi)跨接膨脹閥之前關(guān)閉排氣閥，其中廢氣和其他燃燒產(chǎn)物通過(guò)排氣閥被排出膨脹缸，而新加入的空氣和/或燃料通過(guò)跨接膨脹閥被供應(yīng)到膨脹缸。排氣閥優(yōu)選盡可能遲至燃燒事件之后、但在跨接膨脹閥打開(kāi)之前關(guān)閉，并且在內(nèi)開(kāi)式排氣閥的情況下，在閥門(mén)與活塞發(fā)生接觸之前，要有足夠的余量。優(yōu)選地，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約O度的曲柄角到約15度的曲柄角。更優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。愈加優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。盡可能遲地關(guān)閉排氣閥使在排氣沖程中被排出膨脹缸的熱廢氣的量最大。這有利于防止膨脹缸中的余熱使新進(jìn)入的燃料供應(yīng)提前點(diǎn)火。此外，如果排氣閥關(guān)閉得過(guò)早，那么在排氣閥關(guān)閉之后，膨脹活塞一定會(huì)對(duì)留在膨脹缸中的氣體做消耗效率的壓縮功。此外，盡可能遲地關(guān)閉排氣閥有助于使得當(dāng)跨接膨脹閥隨后打開(kāi)時(shí)，跨接通道和膨脹缸之間的壓差最大化，從而改善膨脹缸中空氣和燃料的混合。雖然在排氣沖程中一般需要盡可能遲地關(guān)閉排氣閥，但是同樣需要在打開(kāi)跨接膨脹閥之前關(guān)閉排氣閥。這會(huì)防止"吹過(guò)"，即進(jìn)入膨脹缸的新鮮空氣和/或燃料供應(yīng)通過(guò)排氣閥逃逸。吹過(guò)會(huì)導(dǎo)致不期望的壓力損失，這會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總效率。此外，吹過(guò)會(huì)導(dǎo)致未燃燃料進(jìn)入排氣系統(tǒng)、危及排出物并降低燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于內(nèi)開(kāi)式排氣閥，在活塞與閥門(mén)發(fā)生接觸之前，排氣閥同樣必須關(guān)閉。圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)200的一個(gè)典型實(shí)施方式。為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，這里省略了發(fā)動(dòng)機(jī)200的結(jié)構(gòu)與操作的詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)然除此處描述的之夕卜，發(fā)動(dòng)機(jī)200的結(jié)構(gòu)與操作類(lèi)似于圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)100。圖2的發(fā)動(dòng)機(jī)200不同于圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)100，特別是在跨接膨脹閥和排氣閥的打開(kāi)和關(guān)閉動(dòng)作的時(shí)機(jī)方面。發(fā)動(dòng)機(jī)200包括壓縮活塞210可往復(fù)地設(shè)置在其中的壓縮缸202和膨脹活塞220可往復(fù)地設(shè)置在其中的膨脹缸204。氣缸202、204的上端被氣缸蓋230封閉。在進(jìn)氣沖程中，吸入的空氣通過(guò)吸氣閥208被吸入壓縮缸202。在壓縮沖程中，壓縮活塞210壓縮進(jìn)入的空氣，并驅(qū)動(dòng)進(jìn)入的空氣通過(guò)跨接通道212，跨接通道212充當(dāng)膨脹缸204的吸氣通道。發(fā)動(dòng)機(jī)200可以有一個(gè)或多個(gè)跨接通道212?？缃油ǖ?12入口處的外開(kāi)式跨接壓縮閥214被用于控制從壓縮缸202進(jìn)入跨接通道212的流動(dòng)。跨接通道212出口處的外開(kāi)式跨接膨脹閥216被用于控制從跨接通道212進(jìn)入膨脹缸204的流動(dòng)。至少一個(gè)燃料噴射器218在跨接通道212的出口端處將燃料噴入壓縮空氣，和/或直接噴入膨脹缸204。當(dāng)膨脹活塞220從其上死點(diǎn)位置開(kāi)始下行時(shí)，一個(gè)或多個(gè)火花塞222點(diǎn)火，以啟動(dòng)燃燒，在工作沖程中，它驅(qū)動(dòng)膨脹活塞220向下。在排氣沖程中，排出氣體通過(guò)排氣閥224被泵出膨脹缸204。發(fā)動(dòng)機(jī)200優(yōu)選地可以包括空氣罐242，因此可以在如上所述的任一空氣混合動(dòng)力模式下工作。雖然展示的跨接膨脹閥216是外開(kāi)式的，而展示的排氣閥224是內(nèi)開(kāi)式的，但是只要不脫離本發(fā)明的范圍，則任何形式的閥門(mén)都可以使用。例如，兩個(gè)閥門(mén)可以都是內(nèi)開(kāi)式，也可以都是外開(kāi)式，或者跨接膨脹閥216可以是內(nèi)開(kāi)式，而排氣閥224是外開(kāi)式?？缃优蛎涢y216和排氣閥224中的一個(gè)或者兩個(gè)可以由可調(diào)式閥門(mén)啟動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，以便每個(gè)閥門(mén)的開(kāi)啟時(shí)機(jī)、開(kāi)啟速度、關(guān)閉時(shí)機(jī)、和/或關(guān)閉速度都可以調(diào)節(jié)。典型的可調(diào)式閥門(mén)啟動(dòng)系統(tǒng)公開(kāi)在2011年I月27日提交的名稱(chēng)為"帶有凸輪相位計(jì)的空轉(zhuǎn)可調(diào)式閥門(mén)啟動(dòng)系統(tǒng)(Lost-Motion Variable Valve Actuat`ion System with Cam Phaser)"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/436，735中，該申請(qǐng)的所有內(nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。圖3A-3E展示了在膨脹沖程和緊隨其后的排氣沖程中的各個(gè)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)200的膨脹側(cè)。如圖3A所示，跨接膨脹閥216和排氣閥224在膨脹沖程中都被關(guān)閉，以便膨脹缸204限定一個(gè)基本上密封的燃燒室232，并且燃燒力沿所示的箭頭方向向下驅(qū)動(dòng)膨脹活塞220。當(dāng)膨脹活塞220接近其下死點(diǎn)位置時(shí)，膨脹缸204充滿熱的廢氣和其他燃燒產(chǎn)物。如圖3B所示，在膨脹活塞220到達(dá)其下死點(diǎn)位置時(shí)，或者在這前后，排氣閥224被打開(kāi)，同時(shí)跨接膨脹閥216保持關(guān)閉，并且膨脹活塞220開(kāi)始在排氣沖程中上行。在排氣沖程中，在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱氣通過(guò)打開(kāi)的排氣閥224被上行的活塞220逐出膨脹缸204。排氣閥224也可以早點(diǎn)打開(kāi)，例如在膨脹活塞220到達(dá)其下死點(diǎn)位置之前，打開(kāi)約60度的曲柄角。當(dāng)膨脹活塞在其上死點(diǎn)位置時(shí)，在膨脹活塞220和氣缸蓋230的點(diǎn)火平臺(tái)之間，發(fā)動(dòng)機(jī)200有一個(gè)極低的余隙空間。這一低余隙空間使得從跨接通道212進(jìn)入膨脹缸204的空氣和/或燃料的有效膨脹率最大化，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)200的效率。但是，由于這一低余隙空間，閥門(mén)的開(kāi)閉時(shí)機(jī)一定要小心選擇，以避免膨脹活塞220和內(nèi)開(kāi)式排氣閥224之間發(fā)生接觸。因此，如圖3C所示，就在上行的膨脹活塞220與閥頭接觸之前，排氣閥224開(kāi)始關(guān)閉。如圖3D所示，優(yōu)選地，排氣閥224關(guān)閉動(dòng)作的開(kāi)始就發(fā)生在接觸之前，以便上升的膨脹活塞220"追趕"上升的排氣閥224。換句話說(shuō)，排氣閥224盡可能長(zhǎng)地保持開(kāi)啟，以使被排出膨脹缸204的廢氣的量最大。如圖3E所示，一旦排氣閥224關(guān)閉，并且在短暫的延遲之后，跨接膨脹閥216就被打開(kāi)，以將新的空氣和/或燃料供應(yīng)到膨脹缸204，進(jìn)行后續(xù)的膨脹沖程。優(yōu)選地，在跨接膨脹閥216打開(kāi)之前，排氣閥224被關(guān)閉約O度的曲柄角到約15度的曲柄角。更優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥216打開(kāi)之前，排氣閥224被關(guān)閉約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。愈加優(yōu)選的是，在跨接膨脹閥216打開(kāi)之前，排氣閥224被關(guān)閉約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。在一個(gè)實(shí)施方式中，在跨接膨脹閥216打開(kāi)之前，排氣閥224被關(guān)閉約4度的曲柄角。在展示的實(shí)施方式中，在膨脹活塞220到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，排氣閥224被關(guān)閉，而跨接膨脹閥216 被打開(kāi)。但是，在其他實(shí)施方式中，跨接膨脹閥216可以在膨脹活塞220到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后不久打開(kāi)。根據(jù)上述內(nèi)容不難理解，在發(fā)動(dòng)機(jī)200中，排氣閥224要盡可能遲地關(guān)閉(例如要盡可能靠近膨脹活塞220的上死點(diǎn)，就在排氣閥和膨脹活塞發(fā)生之間發(fā)生接觸之前)。一旦排氣閥224開(kāi)始關(guān)閉，排氣閥224就要盡可能快地關(guān)閉。然后從排氣閥224關(guān)閉開(kāi)始，跨接膨脹閥216可以打開(kāi)約15度以?xún)?nèi)的曲柄角。這一閥門(mén)正時(shí)關(guān)系有助于避免提前點(diǎn)火、活塞與閥門(mén)接觸、以及吹過(guò)，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。圖4A-4C圖解展示了分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)典型實(shí)施方式的閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉的時(shí)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有改進(jìn)的排氣閥正時(shí)。在圖4A中，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的420度的曲柄角部分上，在膨脹活塞的上死點(diǎn)之后，閥門(mén)升程被繪制成曲柄角度"度ATDC-e"的函數(shù)。在圖4B和4C中，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的90度的曲柄角部分上,在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的四個(gè)位置(壓縮缸、跨接壓縮閥出口、跨接膨脹閥入口和膨脹缸)觀測(cè)到的壓力被繪制成"度ATDC-e"的函數(shù)。在圖4B-4C內(nèi)標(biāo)記的豎直虛線表示點(diǎn)火發(fā)生的時(shí)機(jī)和各種發(fā)動(dòng)機(jī)閥啟閉的時(shí)機(jī)。如圖所示，排氣閥在約-11度ATDC-e處關(guān)閉?？缃优蛎涢y在約-7度ATDC-e處開(kāi)啟。因此，在所示的實(shí)施方式中，跨接膨脹閥在排氣閥關(guān)閉之后開(kāi)啟大約4度的曲柄角。盡管已參照具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做了說(shuō)明，但不難理解在所述的發(fā)明構(gòu)思的思想和范圍內(nèi)可以做出許多改變。因此，不希望將本發(fā)明限制為所述的實(shí)施方式，而是涵蓋由以下權(quán)利要求的語(yǔ)言限定的全部范圍。
權(quán)利要求
1.發(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 可繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸； 可滑動(dòng)地容納在壓縮缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的壓縮活塞，從而在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓縮活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程； 可滑動(dòng)地容納在壓縮缸內(nèi)并且操作性地連接到曲軸上的膨脹活塞，從而在曲軸的單圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，膨脹活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程； 連接壓縮缸和膨脹缸的跨接通道，該跨接通道包括至少一個(gè)位于其中的跨接膨脹閥；以及 排氣閥，廢氣可以通過(guò)該排氣閥排出膨脹缸； 其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約O度的曲柄角到約15度的曲柄角。
2.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。
3.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。
4.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約4度的曲柄角。
5.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中跨接膨脹閥控制流體在跨接通道和膨脹缸之間流動(dòng)。
6.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中跨接膨脹閥是外開(kāi)式。
7.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中排氣閥是內(nèi)開(kāi)式。
8.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，排氣閥被關(guān)閉。
9.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，跨接膨脹閥被打開(kāi)。
10.權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)。
11.操縱分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括: 在排氣沖程中，打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥，以便廢氣通過(guò)排氣閥被排出發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹缸；在排氣沖程中，且在位于膨脹缸內(nèi)的膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，關(guān)閉排氣閥 '及在關(guān)閉排氣閥之后，將發(fā)動(dòng)機(jī)的跨接膨脹閥打開(kāi)約O度的曲柄角到約15度的曲柄角，以便空氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的跨接通道通過(guò)跨接膨脹閥流入膨脹缸。
12.權(quán)利要求11的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約10度的曲柄角。
13.權(quán)利要求11的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約3度的曲柄角到約5度的曲柄角。
14.權(quán)利要求11的方法，其中在排氣閥被關(guān)閉之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)約4度的曲柄角。
15.權(quán)利要求11的方法，其中跨接膨脹閥是外開(kāi)式。
16.權(quán)利要求11的方法，其中排氣閥是內(nèi)開(kāi)式。
17.權(quán)利要求11的方法，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之前，跨接膨脹閥被打開(kāi)。
18.權(quán)利要求11 的方法，其中在膨脹活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置之后，跨接膨脹閥被打開(kāi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、以及相關(guān)方法一般涉及在打開(kāi)跨接膨脹閥之前，關(guān)閉排氣閥，其中廢氣和其他燃燒產(chǎn)物通過(guò)排氣閥被排出分開(kāi)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹缸，而新加入的空氣和/或燃料通過(guò)跨接膨脹閥被供應(yīng)到膨脹缸。排氣閥優(yōu)選地盡可能遲至燃燒事件之后、但在跨接膨脹閥打開(kāi)之前關(guān)閉，并且在內(nèi)開(kāi)式排氣閥的情況下，在閥門(mén)與活塞發(fā)生接觸之前，要有足夠的余量。優(yōu)選地，在跨接膨脹閥打開(kāi)之前，排氣閥被關(guān)閉約0度的曲柄角到約15度的曲柄角。
文檔編號(hào)F02B33/02GK103228888SQ201180056771
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者福特·A·菲利普斯 申請(qǐng)人:史古德利集團(tuán)公司