雙活塞循環(huán)引擎中的交換閥的制作方法
【專利摘要】一種內(nèi)燃機，其包含：燃燒腔室，其具有第一孔口；壓縮腔室，其具有第二孔口；以及交換閥，其包括內(nèi)部腔室、第一和第二閥座、閥頭，以及所述閥頭上的第一和第二閥面，其中所述第一孔口允許所述燃燒腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第二孔口允許所述壓縮腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第一閥面耦合到所述第一閥座以堵塞所述第一孔口，且所述第二閥面耦合到所述第二閥座以堵塞所述第二孔口。
【專利說明】雙活塞循環(huán)引擎中的交換閥
[0001]相關(guān)申請案的交叉參考
[0002]本申請案主張2011年11月30日申請的第61/565，286號美國臨時申請案和2012年10月15日申請的第61/714，039號美國臨時申請案的權(quán)益，以上兩個美國臨時申請案的揭示內(nèi)容以全文引用方式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明大體上涉及分循環(huán)內(nèi)燃機，也稱為分循環(huán)引擎，且更具體來說涉及雙活塞循環(huán)引擎(DPCE)，其比常規(guī)燃機更高效。

【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)內(nèi)燃機包含一或多個氣缸。每一氣缸包含單個活塞，其執(zhí)行四個沖程，通常稱為進氣、壓縮、燃燒/動力/膨脹，和排氣沖程。這四個沖程一起形成常規(guī)內(nèi)燃機的完整循環(huán)。然而，單個氣缸無法在同一時間和空間經(jīng)優(yōu)化既作為壓縮器(需要冷環(huán)境來得到最佳效率性能)又作為燃燒器(需要熱環(huán)境和工作流體的最佳膨脹來得到最佳效率性能)。
[0005]常規(guī)內(nèi)燃機具有低燃料效率，估計常規(guī)引擎產(chǎn)生的潛在熱能的一半以上通過引擎結(jié)構(gòu)和排氣出口而耗散，而并不增加任何有用的機械功。常規(guī)內(nèi)燃機中的熱浪費的主要原因是基本冷卻系統(tǒng)(例如，輻射器)，其以比實際上變換為有用功的總熱量更大的速率和量單獨耗散熱量。此外，常規(guī)內(nèi)燃機能夠通過在氣缸和活塞中采用低排熱方法而僅在低程度上增加效率。
[0006]在進氣和壓縮沖程期間氣缸中的高溫導(dǎo)致另外的低效。此高溫降低了引擎體積效率，使活塞工作更難，且因此在這些沖程期間降低效率。
[0007]理論上，比壓縮比大的膨脹比將大大增加內(nèi)燃機中的引擎效率。在常規(guī)內(nèi)燃機中，膨脹比較大地取決于壓縮比。而且，使引擎膨脹比大于壓縮比(例如，米勒和阿特金森循環(huán))的常規(guī)方式比效率增加更低效，這在所有四個沖程未在單個氣缸中執(zhí)行的情況下是可能的。
[0008]常規(guī)內(nèi)燃機的另一問題是不完整的化學(xué)燃燒過程，其降低效率且造成有害的廢氣排放。
[0009]為了解決這些問題，其它人先前已揭示了雙活塞燃機配置。舉例來說，頒與卡薩迪的第1，372，216號美國專利揭示了一種雙活塞燃機，其中氣缸和活塞成相應(yīng)的對布置。點火氣缸的活塞在壓縮氣缸的活塞之前移動。頒與色斯頓等人的第3，880，126號美國專利揭示了兩沖程循環(huán)分氣缸內(nèi)燃機。引入氣缸的活塞在動力氣缸的活塞之前在小于二分之一沖程的某種程度上移動。引入氣缸壓縮進料，且將進料傳送到動力氣缸，在此處其與來自先前循環(huán)的燃燒產(chǎn)物的殘余進料混合，且在點燃之前進一步壓縮。頒與蘇德里等人的第2003/0015171 Al號美國專利申請案揭示了四沖程循環(huán)內(nèi)燃機。第一氣缸內(nèi)的動力活塞連接到曲柄軸，且執(zhí)行四沖程循環(huán)的動力和排氣沖程。第二氣缸內(nèi)的壓縮活塞也連接到曲柄軸，且在曲柄軸的同一旋轉(zhuǎn)期間執(zhí)行同一四沖程循環(huán)的進氣和壓縮沖程。第一氣缸的動力活塞在第二氣缸的壓縮活塞之前移動。頒與蘇等人的第6，880，501號美國專利揭示了一種內(nèi)燃機，其具有一對氣缸，每一氣缸含有連接到曲柄軸的活塞。一個氣缸針對進氣和壓縮沖程而適配。另一氣缸針對動力和排氣沖程而適配。頒與布拉齊特的第5，546，897號美國專利揭示了一種多氣缸往復(fù)活塞內(nèi)燃機，其可執(zhí)行兩個、四個或柴油機動力循環(huán)。
[0010]然而，這些參考案未能揭示如何區(qū)分氣缸溫度以有效地隔離點火(動力)氣缸與壓縮氣缸和周圍環(huán)境。另外，這些參考案未能揭示如何最小化氣缸與周圍環(huán)境之間的互相溫度影響。此外，這些參考案未能揭示通過升高動力氣缸溫度且降低壓縮氣缸溫度而增強常規(guī)內(nèi)燃機效率和性能的引擎改進。具體來說，增加動力氣缸溫度允許增加的動能功提取，同時最小化壓縮氣缸溫度允許減少的能量投資。另外，這些參考案中揭示的單獨氣缸全部通過某種傳送閥或中間通路(連接管)而連接，其在氣缸之間產(chǎn)生實質(zhì)體積的“死空間”。
[0011]頒與克拉克的第5，623，894號美國專利揭示了雙壓縮和雙膨脹內(nèi)燃機。含有兩個活塞的內(nèi)部外殼在外部外殼內(nèi)移動，因此形成用于壓縮和膨脹的單獨腔室。然而，克拉克案含有執(zhí)行所有引擎沖程的單個腔室。如上所述，單個腔室防止例如本發(fā)明的實施例中揭示的那些氣缸的隔離和/或改進的溫度區(qū)分。
[0012]頒與托馬斯的第3，959，974號美國專利揭示了一種內(nèi)燃機，其包含部分地由能夠耐高溫的材料構(gòu)造的燃燒氣缸以及也能夠耐高溫的具有無環(huán)區(qū)段的動力活塞，所述活塞連接到維持相對低溫的有環(huán)區(qū)段。然而，整個托馬斯引擎中升高的溫度不僅在整個燃燒和排氣沖程中駐留，而且在壓縮沖程的部分期間駐留。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]鑒于現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中存在的已知類型的內(nèi)燃機中固有的前述缺點，本發(fā)明的實施例包含DPCE燃機，其利用溫度差動氣缸，其以比常規(guī)內(nèi)燃機更有效的方式將燃料轉(zhuǎn)換為能量或功。本發(fā)明的一些實施例利用新穎的閥，用于促進工作流體從DPCE的壓縮腔室到燃燒腔室的有效且可靠傳送。
[0014]在本發(fā)明的示范性實施例中，DPCE引擎包含:第一氣缸，其耦合到第二氣缸；第一活塞，其定位在第一氣缸內(nèi)且經(jīng)配置以執(zhí)行進氣和壓縮沖程而不是排氣沖程；以及第二活塞，其定位在第二氣缸內(nèi)且經(jīng)配置以執(zhí)行動力和排氣沖程而不是進氣沖程?；蛘撸谝缓偷诙飧卓梢暈閮蓚€單獨腔室，其可通過交換閥的打開而直接耦合，其中第一活塞駐留于第一腔室中且第二活塞駐留于第二腔室中。
[0015]在又一示范性實施例中，DPCE引擎進一步包含:進氣閥，其耦合到第一氣缸；排氣閥，其耦合到第二氣缸；以及交換閥，其將第一氣缸的內(nèi)部腔室耦合到第二氣缸的內(nèi)部腔室。
[0016]在又一示范性實施例中，引擎包含兩個活塞連接桿、壓縮曲柄軸、動力曲柄軸和兩個曲柄軸連接桿。連接桿將相應(yīng)活塞連接到其相應(yīng)曲柄軸。壓縮曲柄軸將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為第一活塞的往復(fù)運動。動力曲柄軸將第二活塞往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為引擎旋轉(zhuǎn)輸出運動。壓縮曲柄軸相對角度關(guān)于動力曲柄軸相對角度通過實施相位角延遲(相位滯后)彼此不同，使得動力氣缸的活塞在壓縮氣缸的活塞之前移動。曲柄軸連接桿將動力曲柄軸旋轉(zhuǎn)傳送到壓縮曲柄軸旋轉(zhuǎn)中。或者，兩個活塞和兩個氣缸可以彼此成直列式(平行)設(shè)計，其中單個曲柄軸將連接到兩個活塞。單個曲柄軸將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為兩個活塞的往復(fù)運動。在一個此實施例中，可例如安裝低熱傳導(dǎo)材料的絕緣層以分離相對冷壓縮氣缸與相對熱動力氣缸，如此項技術(shù)中所常見。
[0017]在又一示范性實施例中，DPCE引擎進一步包含:進氣閥，其耦合到第一氣缸；排氣閥，其耦合到第二氣缸；以及交換閥，其將第一氣缸的內(nèi)部腔室耦合到第二氣缸的內(nèi)部腔室。
[0018]在一些示范性實施例中，機械致動單向關(guān)-開-關(guān)交換閥(SDC0C交換閥)可由若干組件構(gòu)造:首先，閥體。其次，雙面軸向提升(DSAP)閥，其能夠通過在任一側(cè)上密封SDCOC交換閥而解耦兩個腔室。更具體來說，第一關(guān)閉位置(關(guān)閉I)，其中DSAP閥通過放置于位于動力氣缸壁或動力氣缸頭的表面上的閥座上而密封；打開位置，其中DSAP閥未放置于任何氣缸壁或氣缸頭上的任何閥座上，且工作流體可通過DSAP閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸；以及第二關(guān)閉位置(關(guān)閉2)，其中DSAP閥通過放置于位于壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上的閥座上而密封。第三，DSAP致動推桿，其在一個示范性實施例中是DSAP的一體金屬零件。第四，交換閥回動彈簧。第五，搖臂。第六，凸輪隨動器/升降器。第七，專用SDCOC交換閥凸輪。
[0019]其它實施例可包含上述的一或多者，以及如本文描述的其它特征組件。
[0020]在進一步示范性實施例中，當(dāng)動力活塞朝向其上死點移動時，DSAP閥可在其動力氣缸側(cè)上密封，原因在于SDCOC交換閥凸輪設(shè)定的動作和閥復(fù)位彈簧力以及壓縮氣缸中的壓力積累。
[0021]在進一步示范性實施例中，當(dāng)動力活塞接近上死點時,排氣閥關(guān)閉,且SDCOC交換閥打開。這可經(jīng)由推動凸輪隨動器和搖臂的凸輪旋轉(zhuǎn)移動執(zhí)行，所述推動又拉動閥致動桿且將DSAP組件從其閥座(關(guān)閉I位置)提升。
[0022]SDCOC交換閥初始打開可減少兩個氣缸之間的壓力差，因此減小保持SDCOC交換閥處于關(guān)閉位置的壓縮力的大部分。此壓力調(diào)平減少了繼續(xù)且打開閥且將其從關(guān)閉I位置經(jīng)由打開位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉2位置所需的力。
[0023]在進一步示范性實施例中，SDCOC交換閥在關(guān)閉2位置關(guān)閉，如凸輪軸控制的機械致動機構(gòu)規(guī)定。這可在壓縮活塞到達其TDC時且在幾乎所有工作流體均傳送到動力氣缸之后發(fā)生。另外，在SDCOC交換閥在關(guān)閉2位置處關(guān)閉之前短時間，動力氣缸中的壓力可超過壓縮氣缸中的壓力(由于初始燃燒狀態(tài)且在此期間)，因此幫助在移動的相同方向上將DSAP閥推動更遠，且通過將DSAP閥放置于相對的閥座密封表面上、即壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上(關(guān)閉2位置)而密封SDCOC交換閥。在一些不范性實施例中，偏置機構(gòu)可增加朝向關(guān)閉2位置作用的額外力。作為用于此偏置機構(gòu)的實例，搖臂17也可用作柔性偏置裝置，從而增加預(yù)定足夠預(yù)加載力且因此幫助閥120抵靠密封表面122密封。在一些示范性實施例中，在DSAP閥正從關(guān)閉I位置移動到關(guān)閉2位置時燃燒發(fā)生。
[0024]在進一步示范性實施例中，在引擎的排氣沖程的開始處，在排氣閥打開時，動力氣缸壓力急劇減小。因此，用以將DSAP閥保持在關(guān)閉2位置的力也可減小。在引擎的排氣沖程的開始之后，凸輪控制的機械致動機構(gòu)可用以(能夠)將DSAP閥移動回到(復(fù)位到)其初始密封表面，即較靠近動力氣缸的一個表面(關(guān)閉I位置)。在循環(huán)的此階段，壓縮活塞可處于或圍繞靠近其BDC或壓縮的開始的預(yù)定范圍。此關(guān)閉2經(jīng)由打開位置到關(guān)閉I位置的轉(zhuǎn)變可經(jīng)定時以在排氣壓力稍微高于或等于壓縮氣缸壓力時發(fā)生，且因此在此復(fù)位階段期間當(dāng)交換閥打開時沒有大量工作流體預(yù)期經(jīng)過交換閥。另外，如果需要，可與SDCOC交換閥串聯(lián)添加止回閥以防止在此打開周期期間從動力氣缸到壓縮氣缸的排出的工作流體傳送。
[0025]在一個示范性實施例中，進氣閥由具有圓錐形密封表面的軸組成，與在大多數(shù)四沖程引擎中的進氣閥中使用的相同。排氣閥可由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。在一個實施例中，交換閥包含雙面軸向(圓錐形)提升閥(DSAP閥)，其中駐留在對應(yīng)閥座上的密封表面中的每一者密封共同流體通路且因此解耦兩個氣缸。
[0026]在進一步示范性實施例中，交換閥包含用以打開偏置機構(gòu)的推動(或拉動)以及用以關(guān)閉偏置機構(gòu)的推動(或拉動)，包含例如推拉桿。偏置機構(gòu)的一個實例是彈簧。另一實例是基于凸輪軸的致動組件。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可使用其它偏置機構(gòu)。
[0027]在一些示范性實施例中，級間閥可由若干組件構(gòu)造:首先，閥體。其次，雙面軸向提升(DSAP)閥，其能夠通過在任一側(cè)上密封級間閥而解耦兩個腔室。更具體來說，第一關(guān)閉位置，其中DSAP閥通過放置于位于動力氣缸壁或動力氣缸頭的表面上的閥座上而密封；打開位置，其中DSAP閥未放置于任何氣缸壁或氣缸頭上的任何閥座上，且工作流體可通過DSAP閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸；以及第二關(guān)閉位置，其中DSAP閥通過放置于位于壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上的閥座上而密封。第三，彈簧柱塞組件(SPC)，其在一些實施例中由盤簧組成，但可為任何偏置元件。第四，額外偏置機構(gòu)組件(BMC)，其偏置DSAP閥以在動力氣缸壁或動力氣缸頭上關(guān)閉。其它實施例可包含上述的一或多者，以及如本文描述的其它特征組件。
[0028]在進一步示范性實施例中，當(dāng)動力活塞朝向其上死點移動時，DSAP閥組件在動力氣缸側(cè)上密封，原因在于BMC的動作和壓縮氣缸中的壓力積累。
[0029]在進一步示范性實施例中，當(dāng)動力活塞接近或到達上死點時，其產(chǎn)生與SPC的柱塞組件的接觸且推動柱塞。此推動壓縮SPC的彈簧組件，其預(yù)加載彈簧。
[0030]在進一步示范性實施例中，在壓縮SPC的彈簧組件之后，且仍在動力活塞到達上死點之前，動力活塞到達且推動DSAP閥，從而迫使級間閥打開。級間閥初始打開減少兩個氣缸之間的壓力差，因此減小保持級間閥處于關(guān)閉位置的壓縮力的大部分。此壓力調(diào)平使得彈簧柱塞(SPC)能夠膨脹且進一步推動DSAP閥，這朝向較為打開的狀態(tài)提升級間閥。
[0031]在進一步示范性實施例中，當(dāng)動力氣缸中的壓力超過壓縮氣缸中的壓力(由于初始燃燒狀態(tài)且在此期間)時級間閥關(guān)閉，因此在移動的相同方向上將DSAP閥推動更遠，且通過將DSAP閥放置于相對的閥座密封表面上、即壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上而密封級間閥。
[0032]在進一步示范性實施例中，在引擎的排氣沖程的開始處，在排氣閥打開時，動力氣缸壓力急劇減小。因此，預(yù)加載的BMC推動DSAP閥以移動回到其初始密封表面(即，較靠近動力氣缸的密封表面)。在一些實施例中，級間閥到其初始關(guān)閉位置的關(guān)閉可通過機械偏置來輔助。
[0033]在一個示范性實施例中，進氣閥由具有圓錐形密封表面的軸組成，與在已知四沖程引擎中的常規(guī)進氣閥類似。排氣閥由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。在一個實施例中，級間閥包含雙面軸向(圓錐形)提升閥(DSAP閥)，其中密封表面中的每一者當(dāng)駐留在其對應(yīng)閥座上時密封共同流體通路且因此解耦兩個氣缸。
[0034]在進一步示范性實施例中，級間閥包含用以打開偏置機構(gòu)的推動以及用以關(guān)閉偏置機構(gòu)的推動。例如偏置機構(gòu)的一個群組是各種彈簧組件的群組。
[0035]在一些示范性實施例中，改善燃機效率的方法包含分離進氣和壓縮腔室(冷沖程)與燃燒和排氣腔室(熱沖程)，且因此實現(xiàn)進氣和壓縮沖程期間的降低溫度以及燃燒沖程期間的增加溫度，進而增加弓I擎效率。
[0036]在一些示范性實施例中，改善引擎效率的方法包含最小化或降低在進氣和壓縮沖程期間的溫度。傳入且經(jīng)壓縮空氣/進料溫度越低，引擎效率就將越高。
[0037]在一些示范性實施例中，改善引擎效率的方法包含絕緣且熱強制動力活塞和氣缸在較高溫度下操作。
[0038]在一些示范性實施例中，改善引擎效率的方法包含動力氣缸的外部隔離。
[0039]在一些示范性實施例中，提供DPCE引擎，其大大減少外部冷卻要求，這增加了在動力沖程期間可用于熱輸出功轉(zhuǎn)換的潛熱。因此，燃料更有效地燃燒，進而增加總體效率且減少有害排放。
[0040]在一些示范性實施例中，提供改善效率燃機的方法包含在第一氣缸中執(zhí)行進氣和壓縮但不是排氣沖程，且在第二氣缸中執(zhí)行動力和排氣沖程而不是進氣沖程，其中第一氣缸維持在比第二氣缸冷的溫度。
[0041]在一些示范性實施例中，提供較有效內(nèi)燃機的方法包含在第一氣缸中執(zhí)行進氣和壓縮沖程但不是排氣沖程，且在第二氣缸中執(zhí)行動力和排氣沖程而不是進氣沖程，其中第一氣缸體積比第二氣缸體積小。此些示范性實施例具有大于壓縮比的膨脹比，類似于阿特金森或米勒循環(huán)，但具有在專用氣缸中發(fā)生的壓縮和膨脹且不在與常規(guī)4沖程引擎中相同的氣缸處，所述常規(guī)4沖程引擎在最佳壓縮與最佳膨脹之間強加折中。相異氣缸體積提供了燃燒腔室中的額外能量轉(zhuǎn)換。
[0042](注意:以下示范性實施例涉及第一、第二等等。階層是用于交叉參考目的且不應(yīng)解釋為更改先前所述示范性實施例中的任一者或經(jīng)構(gòu)造以暗示優(yōu)選的一或多個實施例。)
[0043]在第一實施例中，一種內(nèi)燃機包括:燃燒腔室，其具有第一孔口 ；壓縮腔室，其具有第二孔口 ；以及交換閥，其包括內(nèi)部腔室、第一和第二閥座、閥頭，以及所述閥頭上的第一和第二閥面，其中所述第一孔口允許所述燃燒腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第二孔口允許所述壓縮腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第一閥面耦合到所述第一閥座以堵塞所述第一孔口，且所述第二閥面耦合到所述第二閥座以堵塞所述第二孔口。
[0044]在第二實施例中，第一實施例的引擎，其中所述閥頭在所述內(nèi)部腔室內(nèi)移動以使得所述交換閥交替地堵塞所述第一孔口和所述第二孔口。
[0045]在第三實施例中，第二實施例的引擎，其中所述交換閥頭在至少一個尺寸上比所述內(nèi)部腔室小，以允許當(dāng)所述閥頭定位于所述內(nèi)部腔室內(nèi)且不堵塞所述第一孔口和所述第二孔口時允許所述壓縮腔室與燃燒腔室之間的流體連通。
[0046]在第四實施例中，第一到第三實施例中的任一者的引擎，進一步包括偏置件，其提供力以幫助所述閥頭在所述內(nèi)部腔室內(nèi)在所述第一和所述第二孔口的方向上移動。
[0047]在第五實施例中，第四實施例的引擎，其中所述偏置件進一步包括凸輪軸、凸輪軸隨動器、搖臂、回動彈簧以及推桿。
[0048]在第六實施例中，第一到第五實施例中的任一者的引擎，其中所述燃燒腔室包括活塞且所述活塞包括活塞頭上的突出部，其中所述突出部經(jīng)配置以部分地占據(jù)所述第一孔□。
[0049]在第七實施例中，第一到第六實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室包括活塞且所述活塞包括活塞頭上的突出部，其中所述突出部經(jīng)配置以部分地占據(jù)所述第二孔□。
[0050]在第八實施例中，第一到第七實施例中的任一者的引擎，其進一步包括差壓均衡器閥，所述差壓均衡器閥耦合所述燃燒腔室與所述交換閥的所述內(nèi)部腔室。
[0051]在第九實施例中，第八實施例的引擎，其中所述差壓均衡器閥包括具有比所述交換閥頭的表面積小的表面積的差壓均衡器閥頭。
[0052]在第十實施例中，第一到第九實施例中的任一者的引擎，其中所述閥頭包括至少一個孔口，所述至少一個孔口經(jīng)配置以分別與所述第一和第二孔口處的第一至少一個堵塞和第二至少一個堵塞配合。
[0053]在第^^一實施例中，第十實施例的引擎，其中所述閥頭包括選自由方形板配置和同心板配置組成的群組的一者。
[0054]在第十二實施例中，第一到第十一實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室和燃燒腔室彼此熱隔離。
[0055]在第十三實施例中，第一到第十二實施例中的任一者的引擎，其中所述燃燒腔室與周圍環(huán)境熱隔離，使得所述燃燒腔室在操作期間維持在比所述周圍環(huán)境熱的溫度。
[0056]在第十四實施例中，第一到第十三實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室包括位于所述壓縮腔室的外部表面上的多個空氣冷卻肋部。
[0057]在第十五實施例中，第一到第十四實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室在其外殼內(nèi)包括多個液體冷卻通路。
[0058]在第十六實施例中，第一到第十五實施例中的任一者的引擎，其中所述燃燒腔室包括多個排氣加熱通路，用于利用由所述燃燒腔室排出的廢氣所提供的熱來進一步加熱所述燃燒腔室。
[0059]在第十七實施例中，第一到第十六實施例中的任一者的引擎，其中所述交換閥進一步包括:第一接觸元件，其相對于閥頭可移動；第二接觸元件，其相對于閥頭固定；第一偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥體且另一末端耦合到閥頭；以及第二偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥頭且另一末端耦合到第一接觸元件。
[0060]在第十八實施例中，第十七實施例的引擎，其中燃燒腔室的邊界包括燃燒活塞，其在引擎的熱力循環(huán)期間可釋放地接觸第一和第二接觸元件，其中燃燒活塞、第一接觸元件和第二接觸元件經(jīng)布置以使得燃燒活塞在接觸第二接觸元件之前接觸第一接觸元件。
[0061]在第十九實施例中，第十八實施例的引擎，其中燃燒活塞和第二接觸元件經(jīng)布置以使得當(dāng)燃燒活塞接觸第二接觸元件時第一閥頭從第一閥座脫離。
[0062]在第二十實施例中，第十七到第十九實施例中的任一者的引擎，其進一步包括選自由壓縮腔室壓力釋放閥和燃燒腔室壓力釋放閥組成的群組的至少一者，其中所述壓縮腔室壓力釋放閥和燃燒腔室壓力釋放閥不同于交換閥，壓縮腔室壓力釋放閥允許當(dāng)壓縮腔室內(nèi)的壓力超過第一預(yù)定值時壓縮與燃燒腔室之間的流體連通，且燃燒腔室壓力釋放閥允許當(dāng)燃燒腔室內(nèi)的壓力超過第二預(yù)定值時燃燒與壓縮腔室之間的流體連通。
[0063]在第二 i^一實施例中，第一到第二十實施例中的任一者的引擎，其中交換閥進一步包括:接觸元件，其相對于閥頭可移動；第一偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥體且另一末端耦合到閥頭；第二偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥頭且另一末端耦合到接觸元件，其中第一閥面與第二閥面之間的第一距離大于第一閥座與第二閥座之間的第二距離，其中所述第一和第二距離是在形成燃燒腔室的邊界的燃燒活塞的運動方向上測量。
[0064]在第二十二實施例中，第二十一實施例的引擎，其中燃燒活塞在引擎的熱力循環(huán)期間可釋放地接觸所述接觸元件。
[0065]在第二十三實施例中，第二十二實施例的引擎，其中燃燒活塞包含用于可釋放地接觸所述接觸元件的突出部。
[0066]在第二十四實施例中，第一到第二十三實施例中的任一者的引擎，其中所述燃燒腔室和壓縮大體上平行且并排定向。
[0067]在第二十五實施例中，第二十四實施例的引擎，其中所述交換閥進一步包括:第一接觸元件，其相對于閥頭可移動；第二接觸元件，其相對于閥頭固定；第一偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥體且另一末端耦合到閥頭；以及第二偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥頭且另一末端耦合到第一接觸元件。
[0068]在第二十六實施例中，第二十五實施例的引擎，其中壓縮活塞在與壓縮活塞的運動方向垂直的方向上移動第一和第二接觸元件。
[0069]在第二十七實施例中，第一到第二十六實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室包括第三孔口，且所述引擎進一步包括:第二燃燒腔室，其包括第四孔口 ；以及第二交換閥，其包括第二內(nèi)部腔室、第三和第四閥座、第二閥頭，以及所述第二閥頭上的第三和第四閥面，其中所述第三孔口允許所述壓縮腔室與所述第二內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第四孔口允許所述第二燃燒腔室與所述第二內(nèi)部腔室之間的流體連通，所述第三閥面耦合到所述第三閥座以堵塞所述第三孔口，且所述第四閥面耦合到所述第四閥座以堵塞所述第四孔口。
[0070]在第二十八實施例中，第二十七實施例的引擎，其進一步包括與所述壓縮腔室、燃燒腔室和第二燃燒腔室中的每一者相關(guān)聯(lián)的活塞，其中每一活塞連接到相應(yīng)曲柄軸，其中相應(yīng)曲柄軸中的每一者連接到相應(yīng)齒輪，且其中與壓縮腔室相關(guān)聯(lián)的齒輪耦合到與燃燒腔室和第二燃燒腔室中的每一者相關(guān)聯(lián)的齒輪。
[0071]在第二十九實施例中，第二十八實施例的引擎，其中與壓縮腔室相關(guān)聯(lián)的齒輪具有與燃燒腔室和第二燃燒腔室相關(guān)聯(lián)的齒輪中的每一者的一半的齒數(shù)。
[0072]在第三十實施例中，第一到第二十九實施例中的任一者的引擎，其中壓縮腔室的邊界由壓縮氣缸和其中的壓縮活塞的表面形成，其中燃燒腔室的邊界由燃燒氣缸和其中的燃燒活塞的表面形成，其中燃燒氣缸包含耦合到燃燒活塞的第三活塞，其中第三活塞利用由燃燒活塞產(chǎn)生的熱能來執(zhí)行動力沖程。
[0073]在第三i^一實施例中，第三十實施例的引擎，其中燃燒活塞包括圓盤形內(nèi)部燃燒活塞，其包括橫向圓柱形表面且在燃燒氣缸內(nèi)形成第一內(nèi)部腔室；且第三活塞包括環(huán)形外部動力活塞，其圍繞燃燒活塞的橫向圓柱形表面且在燃燒氣缸內(nèi)形成第二內(nèi)部腔室，其中第二內(nèi)部腔室至少部分地圍繞第一內(nèi)部腔室。
[0074]在第三十二實施例中，一種內(nèi)燃機包括:燃燒腔室，其具有第一孔口 ；壓縮腔室，其具有第二孔口 ；以及交換閥，其包括內(nèi)部腔室、閥頭、第一關(guān)閉位置以及第二關(guān)閉位置，其中第一關(guān)閉位置堵塞第一孔口且第二關(guān)閉位置堵塞第二孔口，閥頭在內(nèi)部腔室內(nèi)在一個方向上從第一關(guān)閉位置移動到第二關(guān)閉位置，閥頭在內(nèi)部腔室內(nèi)在一個方向上從第二關(guān)閉位置移動到第一關(guān)閉位置，第一孔口允許燃燒腔室與內(nèi)部腔室之間的流體連通，且第二孔口允許壓縮腔室與內(nèi)部腔室之間的流體連通。
[0075]在第三十三實施例中，第三十二實施例的引擎，其中所述交換閥頭在至少一個尺寸上比所述內(nèi)部腔室小，以允許當(dāng)所述交換閥不處于第一關(guān)閉位置和第二關(guān)閉位置時允許所述壓縮腔室與燃燒腔室之間的流體連通。
[0076]在第三十四實施例中，第三十二和三十三實施例中的任一者的引擎，進一步包括偏置件，其提供力以幫助所述閥頭在所述內(nèi)部腔室內(nèi)在所述第一和所述第二關(guān)閉位置的方向上移動。
[0077]在第三十五實施例中，第三十四實施例的引擎，其中所述偏置件進一步包括凸輪軸、凸輪軸隨動器、搖臂、回動彈簧以及推桿。
[0078]在第三十六實施例中，第三十二到三十五實施例中的任一者的引擎，其中所述閥頭包括至少一個孔口，所述至少一個孔口經(jīng)配置以分別與所述第一和第二關(guān)閉位置處的第一至少一個堵塞和第二至少一個堵塞配合。
[0079]在第三十七實施例中，第三十六實施例的引擎，其中所述閥頭包括選自由方形板配置和同心板配置組成的群組的一者。
[0080]在第三十八實施例中，第三十二到三十七實施例中的任一者的引擎，其中所述壓縮腔室和燃燒腔室彼此熱隔離。
[0081]在第三十九實施例中，第三十二到三十八實施例中的任一者的引擎，其中所述交換閥進一步包括:第一接觸元件，其相對于閥頭可移動；第二接觸元件，其相對于閥頭固定；第一偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥體且另一末端耦合到閥頭；以及第二偏置件，其包括兩個末端，其中一個末端耦合到閥頭且另一末端耦合到第一接觸元件。
[0082]在第四十實施例中，第三十九實施例的引擎，其中燃燒腔室的邊界包括燃燒活塞，其在引擎的熱力循環(huán)期間可釋放地接觸第一和第二接觸元件，其中燃燒活塞、第一接觸元件和第二接觸元件經(jīng)布置以使得燃燒活塞在接觸第二接觸元件之前接觸第一接觸元件。
[0083]在第四i^一實施例中，第四十實施例的引擎，其中燃燒活塞和第二接觸元件經(jīng)布置以使得當(dāng)燃燒活塞接觸第二接觸元件時第一閥頭離開第一關(guān)閉位置。
[0084]在第四十二實施例中，一種操作內(nèi)燃機的方法，其中所述引擎包括燃燒活塞、壓縮氣缸、壓縮活塞、燃燒氣缸以及壓縮氣缸與燃燒氣缸之間的交換閥，其中所述交換閥具有第一關(guān)閉位置和第二關(guān)閉位置，其中燃燒活塞和燃燒氣缸界定燃燒腔室，且其中壓縮活塞和壓縮氣缸界定壓縮腔室，所述方法包括:在燃燒腔室中的排氣閥打開時的時間將交換閥置于第一關(guān)閉位置，其中如果閥防止燃燒氣缸與交換閥的內(nèi)部腔室之間的流體連通，那么交換閥處于第一關(guān)閉位置；維持交換閥處于第一關(guān)閉位置直到燃燒活塞到達至少上死點；在燃燒活塞移動遠離上死點時的時間將交換閥置于打開位置，其中當(dāng)閥允許燃燒氣缸與壓縮氣缸之間的流體連通時交換閥處于打開位置；在壓縮活塞處于上死點時的時間將交換閥置于第二關(guān)閉位置，其中當(dāng)閥防止壓縮氣缸與閥的內(nèi)部腔室之間的流體連通時交換閥處于第二關(guān)閉位置；以及在壓縮腔室中的進氣閥關(guān)閉時的時間將交換閥置于復(fù)位位置，其中當(dāng)閥防止燃燒腔室與交換閥的內(nèi)部腔室之間的流體連通以及壓縮腔室與交換閥的內(nèi)部腔室之間的流體連通時交換閥處于復(fù)位位置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0085]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在壓縮活塞到達其上死點(TDC)之前115度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前65度處。
[0086]圖2是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前82度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前32度處。
[0087]圖3是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前77度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前27度處。
[0088]圖4是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前70度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前20度處。
[0089]圖5是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前50度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC處。
[0090]圖6是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前36度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后14度處。
[0091]圖7是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前25度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后25度處。
[0092]圖8是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在上死點(TDC)處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后50度處。
[0093]圖9是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之后45度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后95度處。
[0094]圖10是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之后80度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后130度處。
[0095]圖11是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在130度處，且動力曲柄軸角度說明為在下死點(BDC)處。
[0096]圖12是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC(BDC)之后180度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之前130度處。
[0097]圖13是圖1的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前120度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之前70度處。
[0098]圖14A是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖14B是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖14C是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。
[0099]圖15是DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，具有交換閥差壓均衡器。
[0100]圖16是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在壓縮活塞到達其上死點(TDC)之前25度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之后a5度處。
[0101]圖17A是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖17B是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖17C是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。
[0102]圖18A是展示平行方板閥(PSP閥)的簡化3D橫截面說明。圖18B是展示PSP閥的簡化3D橫截面說明。圖18C是展示PSP閥的簡化3D橫截面說明。
[0103]圖19A是展示平行同心板閥(PCP閥)的簡化3D橫截面說明。圖19B是展示PCP閥的簡化3D橫截面說明。圖19A到19C是展示PCP閥的簡化3D橫截面說明。
[0104]圖20A是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖20B是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖20C是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖20D是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。圖20E是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的交換閥操作的簡化橫截面說明。
[0105]圖21是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在壓縮活塞到達其上死點(TDC)之前115度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前65度處。
[0106]圖22是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前82度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前32度處。
[0107]圖23是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前77度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前27度處。
[0108]圖24是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前70度處，且動力曲柄軸角度說明為在動力活塞到達其TDC之前20度處。
[0109]圖25是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前50度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC處。
[0110]圖26是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前36度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后14度處。
[0111]圖27是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前25度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后25度處。
[0112]圖28是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在下死點(BDC)處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后50度處。
[0113]圖29是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之后45度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后95度處。
[0114]圖30是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之后80度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之后130度處。
[0115]圖31是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在130度處，且動力曲柄軸角度說明為在下死點(BDC)處。
[0116]圖32是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC(BDC)之后180度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之前130度處。
[0117]圖33是圖21的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中壓縮曲柄軸角度說明為在其TDC之前120度處，且動力曲柄軸角度說明為在其TDC之前70度處。
[0118]圖34是DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，具有壓縮腔室壓力釋放能力和級間閥差壓均衡器。
[0119]圖35是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，具有由內(nèi)部和外部絕緣材料構(gòu)成的空氣冷卻壓縮氣缸和排氣加熱動力氣缸。
[0120]圖36是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的圖35的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，具有相對于引擎壓縮體積較大的動力氣缸膨脹體積、空氣冷卻壓縮腔室和排氣加熱動力腔室。
[0121]圖37是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化橫截面說明，具有相對于引擎膨脹/動力體積較大的壓縮氣缸體積，從而提供增壓能力。
[0122]圖38A是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的級間閥操作的簡化三維(3D)和3D局部橫截面說明。圖38B是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的級間閥操作的簡化3D剖視圖說明。圖38C是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的級間閥操作的簡化3D剖視圖說明。圖38D是展示根據(jù)本發(fā)明的各種示范性實施例的級間閥操作的簡化3D剖視圖說明。
[0123]圖39A是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39B是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39C是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39D是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39E是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39F是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39G是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39H是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖391是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39J是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39K是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39L是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39M是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。圖39N是根據(jù)示范性實施例的級間閥的簡化橫截面說明。
[0124]圖40是凸短管形級間閥的簡化橫截面說明。
[0125]圖41是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的DPCE設(shè)備的簡化3D說明，具有位于不同平面上的壓縮氣缸和動力氣缸。
[0126]圖42A是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的與DPCE設(shè)備的氣缸運動線垂直定位的機械級間閥的簡化橫截面說明，其中兩個氣缸彼此平行且兩個活塞以串聯(lián)方式移動。圖42B是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42C是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42D是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42E是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42F是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42G是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。圖42H是圖42A的機械級間閥的另一簡化橫截面說明。
[0127]圖43是DPCE設(shè)備的橫截面說明，具有單個壓縮氣缸(中間)，用以用連續(xù)方式對兩個動力氣缸(兩個側(cè)面氣缸)進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率是動力活塞曲柄軸的速率的兩倍且兩個動力氣缸相位相差180度曲柄軸。動力氣缸中的每一者通過其自身的級間閥耦合到壓縮氣缸。
[0128]圖44是圖43的DPCE設(shè)備的簡化橫截面?zhèn)纫晥D，其中3個氣缸/活塞對具有其自身的曲柄軸且所述3個對耦合到齒輪。另外，壓縮氣缸與兩個動力氣缸相對。壓縮齒輪是動力齒輪的大小的一半，以實現(xiàn)動力活塞曲柄軸的旋轉(zhuǎn)速率的兩倍的曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率。

【具體實施方式】
[0129]下文參考附圖詳細描述本發(fā)明，其中始終用相似數(shù)字參考相似元件。應(yīng)了解，圖不一定按比例繪制。圖也不一定展示所說明各種示范性實施例的所有細節(jié)。而是，圖僅展示某些特征和元件以提供本發(fā)明的示范性實施例的實現(xiàn)描述。
[0130]參見圖1,根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，DPCE氣缸包含:壓縮氣缸01、動力氣缸02、壓縮活塞03、動力活塞04、兩個相應(yīng)活塞連接桿05和06、壓縮曲柄軸07、動力曲柄軸08、曲柄軸連接管09、由凸輪軸19操作的進氣閥10、由凸輪軸20操作的排氣閥11，以及經(jīng)由凸輪隨動器21、搖臂17和推/拉桿13由凸輪軸18操作的交換閥12。交換閥回動彈簧16容納在交換閥回動彈簧外殼中。壓縮氣缸01是活塞引擎氣缸，其容納壓縮活塞03、進氣閥10、交換閥12的部分以及任選地位于壓縮活塞03的面對氣缸01中的壓縮腔室的表面前方的火花塞(未圖示)。動力氣缸02是活塞引擎氣缸，其容納動力活塞04、排氣閥11、交換閥12的部分以及任選地位于動力活塞的面對氣缸02中的燃燒腔室的表面前方的火花塞(未圖示)。壓縮活塞03用于進氣和壓縮引擎沖程。動力活塞04用于動力和排氣沖程。連接桿05和06將其相應(yīng)活塞連接到其相應(yīng)曲柄軸。壓縮曲柄軸07將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為壓縮活塞03往復(fù)運動。動力活塞04的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為動力曲柄軸08的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為引擎旋轉(zhuǎn)運動或功(例如，動力曲柄軸也可用作DPCE輸出軸)。曲柄軸連接桿09將動力曲柄軸08的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為壓縮曲柄軸07的旋轉(zhuǎn)。壓縮活塞03和動力活塞04可分別具有或不具有無規(guī)則結(jié)構(gòu)或突出部22和23。這些突出部的功能可為減少死空間。
[0131]在示范性實施例中，經(jīng)由曲柄軸07和08引入預(yù)定相位延遲，使得動力活塞04在壓縮活塞03之前移動。
[0132]在本發(fā)明的示范性實施例中，進氣閥10由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。位于壓縮氣缸01上的進氣閥10掌管自然吸入的周圍空氣或經(jīng)增碳空氣/燃料進料或進料的受迫引入(在它們流入壓縮氣缸01時)。壓縮氣缸01具有至少一個進氣閥。在本發(fā)明的一些實施例中，相對于壓縮活塞03的位置、功能和操作的進氣閥位置可類似或相同于常規(guī)四沖程內(nèi)燃機的進氣閥。在進氣閥打開和/或關(guān)閉時壓縮活塞03的位置可變化。在本發(fā)明的一些實施例中，進氣閥的打開和/或關(guān)閉的時序可變化。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其TDC之前的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似50曲柄軸度的范圍內(nèi)打開。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其下死點(BDC)之后的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其BDC之后的近似70曲柄軸度的范圍內(nèi)關(guān)閉。
[0133]在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其TDC時開始到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似10曲柄軸度內(nèi)且在交換閥12上的關(guān)閉之后打開。在作為進氣沖程結(jié)束的BDC處，工作流體由于動態(tài)流特性而持續(xù)進入氣缸殼體。為此原因，在壓縮活塞BDC之后關(guān)閉進氣閥可為有利的。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其BDC之前的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其BDC之后的近似70曲柄軸度的范圍內(nèi)關(guān)閉。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其BDC時開始到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似50曲柄軸度的較窄范圍內(nèi)且在交換閥12上的關(guān)閉之后關(guān)閉。
[0134]在本發(fā)明的示范性實施例中，排氣閥11由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。位于動力氣缸02上的排氣閥11掌管燃燒氣體的呼出。動力氣缸02具有至少一個排氣閥。在一些實施例中，排氣閥位置、功能和操作方法可類似或相同于常規(guī)四沖程內(nèi)燃機的排氣閥。在排氣閥打開時動力活塞04的位置可變化。在一些實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其BDC之前的近似60曲柄軸度到在動力活塞04到達其BDC之后的近似20曲柄軸度打開。在排氣閥關(guān)閉時動力活塞04的位置也可變化。在一些實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其TDC之前的近似15曲柄軸度到在動力活塞04到達其TDC之后的近似5曲柄軸度關(guān)閉。
[0135]在一個實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其BDC時開始到在動力活塞04到達其BDC之后的近似30曲柄軸度的范圍內(nèi)打開。在一個實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其TDC之前5度開始到近似在動力活塞04到達其TDC時的較窄優(yōu)選范圍內(nèi)關(guān)閉。
[0136]在一個實施例中，交換閥12由以下組件組成。首先，閥體。其次，雙面軸向提升(DSAP)閥，其能夠通過在任一側(cè)上密封SDCOC交換閥而解耦兩個腔室。更具體來說，第一關(guān)閉位置(關(guān)閉I)，其中DSAP閥通過放置于位于動力氣缸壁或動力氣缸頭的表面上的閥座上而密封；打開位置(進料傳送)，其中DSAP閥未放置于任何氣缸壁或氣缸頭上的任何閥座上，且工作流體可通過DSAP閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸；以及第二關(guān)閉位置(關(guān)閉2)，其中DSAP閥通過放置于位于壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上的閥座上而密封。第三，DSAP致動推拉桿，其在一個示范性實施例中是DSAP的一體金屬零件。第四，閥復(fù)位彈簧。第五，搖臂。第六，凸輪隨動器/升降器。第七，專用SDCOC交換閥凸輪。
[0137]在一些實施例中，工作流體可在DSAP未位于閥座上時經(jīng)過DSAP (除了或替代于在其周圍移動)。
[0138]參見圖1到13，當(dāng)動力活塞朝向其TDC移動時，DSAP閥在其動力氣缸側(cè)上密封，原因在于SDCOC交換閥凸輪設(shè)定(位置)和閥復(fù)位彈簧力以及壓縮氣缸中的壓力積累。當(dāng)動力活塞接近TDC時，排氣閥關(guān)閉，且SDCOC交換閥打開。這是經(jīng)由推動凸輪隨動器和搖臂的凸輪旋轉(zhuǎn)移動(新位置)完成，所述推動又拉動閥致動桿且將DSAP組件從其閥座(關(guān)閉I位置)提升且將其打開。SDCOC交換閥初始打開減少兩個氣缸之間的壓力差，因此減小幫助保持SDCOC交換閥處于關(guān)閉位置的壓縮力的大部分。此壓力調(diào)平減少了繼續(xù)且打開SDCOC交換閥且將其從關(guān)閉I位置經(jīng)由打開位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉2位置所需的力。另外，這也是當(dāng)動力氣缸中的壓力超過壓縮氣缸中的壓力(由于初始燃燒狀態(tài)且在此期間)的時候，因此幫助在移動的相同方向上將DSAP閥推動更遠，且通過將DSAP閥放置于相對的閥座密封表面上、即壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上(關(guān)閉2位置)而密封SDCOC交換閥。在引擎的排氣沖程的開始期間，在排氣閥打開時，動力氣缸壓力急劇減小。因此，用以將DSAP閥保持在關(guān)閉2位置的力也減小。在引擎的排氣沖程的開始之后，凸輪控制的機械致動機構(gòu)用以將DSAP閥從其在壓縮氣缸上的密封閥座(關(guān)閉2位置)移動回到其初始密封表面，即較靠近動力氣缸的一個表面(關(guān)閉I位置)。在循環(huán)的此階段，壓縮活塞處于或圍繞其BDC或壓縮的開始。此從關(guān)閉2經(jīng)由打開位置到關(guān)閉I位置的轉(zhuǎn)變可經(jīng)定時以在兩個氣缸處的壓力幾乎相等時發(fā)生，且因此在此復(fù)位階段期間當(dāng)交換閥打開時沒有大量工作流體預(yù)期經(jīng)過交換閥。另外，可與SDCOC交換閥串聯(lián)添加止回閥以防止在此打開周期期間的工作流體傳送。
[0139]單個(見圖1到19)或雙(見圖20)交換閥的示范性實施例可對分循環(huán)引擎設(shè)計提供許多益處，包含DPCE分循環(huán)引擎，前提是它(它們)提供以下特性:作為第一優(yōu)點，閥可充分寬使得其不會限制進料傳送(不是瓶頸)，而且輪廓充分窄使得其不會充當(dāng)保持“死體積”或“裂縫體積”的隔室。此項技術(shù)中已知的此類死體積(在一些情況下為“連接管”)或在壓縮氣缸內(nèi)的死體積，其保持工作流體的一部分且防止所述部分參與當(dāng)前執(zhí)行的燃燒/膨脹過程。同樣在連接管或燃燒氣缸處的其它死體積造成在燃燒之前工作流體的減壓，因此降低效率。
[0140]本文描述的閥的大小將取決于每一引擎設(shè)計以及閥操作的RPM。在一些實施例中，對于每一 100cmx3工作流體(體積)，具有約0.2cm2 (面積)的面積(可為具有1.6cm直徑的孔口 )的閥可用于3000RPM的引擎設(shè)計。
[0141]作為第二優(yōu)點，示范性實施例可包含板型閥，其與常見提升閥類型相比時增加閥座外圍且減少所需的提升范圍。在一些實施例中，有效閥面積可理解為元件提升與閥座外圍(或傳送開口通過邊緣)的總和的乘積減去導(dǎo)引和結(jié)束接觸表面。如此處使用，閥座外圍可理解為指代閥的圓周的長度。
[0142]作為第三優(yōu)點，示范性實施例可解決現(xiàn)有技術(shù)分循環(huán)引擎的主要缺陷:它們可避免連接管或中間燃燒腔室，且直接耦合兩個氣缸，同時保留集成循環(huán)，其中引入且壓縮的工作流體作為單個循環(huán)的部分立即燃燒。在此方面中，一些示范性實施例可繼續(xù)壓縮工作流體，同時將其從腔室B傳送到腔室C (在交換閥12打開時)，只要腔室B體積的減少(在壓縮活塞03移動到其TDC時)大于腔室C體積的增加(在動力活塞04移動遠離其TDC時)即可。在從腔室B傳送到腔室C時繼續(xù)壓縮工作流體可使達到工作流體最大壓縮的點(腔室B、E和C的體積總和最低的點:“最小體積”)移位到動力活塞TDC之后。一些示范性實施例可具有在動力活塞TDC之后3到30度的最大壓縮的點。
[0143]作為第四優(yōu)點，示范性實施例可能在將工作流體從腔室B傳送到腔室C時已起始且形成燃燒(在交換閥12打開時，包含其它交換閥類型，例如但不限于圖1到20中描繪的那些)。以打開的交換閥起始且形成燃燒實現(xiàn)燃燒起始到最大壓縮點的定時，因此增加引擎效率。通過此做法，本文揭示的實施例可非常接近地幾乎無延遲地模仿常規(guī)IC引擎奧托循環(huán)，但使用分循環(huán)平臺。通過此做法，示范性實施例提供實質(zhì)益處，例如壓縮比與膨脹比的解耦，以及具有優(yōu)良的熱管理。另外，針對給定壓縮比，“死空間”越大，曲柄軸相位角移位(兩個活塞之間的相位滯后)越小。較小的相位滯后規(guī)定傳送閥的較快致動(從關(guān)閉到打開較快地移動)，其可為按機械方式較為挑戰(zhàn)性的，且可能進一步降級引擎的效率。示范性實施例可通過減少死空間且因此增加相位滯后來有益地增加引擎的效率。由于較快的致動，即從關(guān)閉到打開較快地移動(反之亦然)，存在較高慣性力，其可導(dǎo)致較高的磨損和撕
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[0144]另外，示范性實施例可包含相對或“V” (靠近上死點的兩個氣缸頭或氣缸壁接觸)氣缸和曲柄軸配置，其減少死空間且通過隔離維持氣缸之間的改善的溫度差。示范性實施例可包含相比于在連接兩個氣缸的端口中含有實質(zhì)死空間的某些已知引擎，以相對或“V”配置隔離引擎氣缸以準許改善的溫度差的方法。
[0145]如上所述，交換閥12可包含:第一關(guān)閉位置(關(guān)閉I)，其中閥安置于動力氣缸壁或動力氣缸頭的表面上；打開位置，其中閥未安置于任何氣缸壁或氣缸頭上(且工作流體可通過閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸)；以及第二關(guān)閉位置(關(guān)閉2)，其中閥安置于壓縮氣缸壁或壓縮氣缸頭的表面上。因此，閥狀態(tài)從關(guān)閉改變?yōu)榇蜷_且再次改變?yōu)殛P(guān)閉，同時僅在一個方向上移動(單方向關(guān)-開-關(guān)交換閥:SDCOC交換閥)。不范性實施例可包括具有SDCOC交換閥的分循環(huán)內(nèi)燃機，所述閥在引擎循環(huán)的比現(xiàn)有技術(shù)晚的階段使其位置從關(guān)閉2復(fù)位到關(guān)閉1，此位置復(fù)位可在例如排氣閥的打開之后發(fā)生。SDCOC交換閥的單向移動可為有利的，因為其操作涉及較少的加速和減速，且因此具有減少的慣性力，這使得其更容易實施。僅具有一個關(guān)閉位置的常規(guī)提升閥可需要反轉(zhuǎn)其移動方向且克服與本文揭示的單向關(guān)-開-關(guān)交換閥的實施例相比更大的慣性力。配備示范性SDCOC交換閥而非常規(guī)交換提升閥的分循環(huán)引擎可使閥加速減少50%的量值。
[0146]再次參見圖1，壓縮活塞03在壓縮氣缸01內(nèi)。壓縮活塞03在所說明箭頭指示的方向上相對于壓縮氣缸01移動。動力活塞04在動力氣缸02內(nèi)。動力活塞04在所說明箭頭指示的方向上相對于動力氣缸02移動。壓縮氣缸01和壓縮活塞03界定腔室B。動力氣缸02和動力活塞04界定腔室C。交換閥12內(nèi)在兩個閥座(參見圖14B中的閥座121和122)的體積界定腔室E。在一些實施例中，壓縮曲柄軸角度追蹤動力曲柄軸角度，使得動力活塞04在壓縮活塞03之前移動。當(dāng)交換閥12處于打開狀態(tài)時腔室B可與腔室C流體連通。腔室B通過進氣閥10可與經(jīng)增碳自然吸入燃料/空氣進料或受迫引入燃料/空氣進料A流體連通。腔室C通過排氣閥11可與周圍空氣D流體連通。當(dāng)處于打開狀態(tài)時，排氣閥11允許廢氣排出。
[0147]在燃燒沖程期間，動力活塞04可推動動力連接桿06，從而致使動力曲柄軸08順時針旋轉(zhuǎn)，如圖8、9和10中說明。在排氣沖程期間，慣性力(可由未圖示的飛輪質(zhì)量起始)致使動力曲柄軸08繼續(xù)其順時針旋轉(zhuǎn),且致使動力連接桿06移動動力活塞04,這又通過閥11排出燃燒后的燃料排氣，如圖11、12、13、1、2和3中說明。動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)通過曲柄軸連接桿09樞接壓縮曲柄軸07的旋轉(zhuǎn)，以用于相移同步旋轉(zhuǎn)(即，兩個曲柄軸以相同速度旋轉(zhuǎn)但其動力角不同)。
[0148]在示范性實施例中，動力活塞04和壓縮活塞03的相對位置可相移所需的量以實現(xiàn)所需的引擎壓縮比。在一些示范性實施例中，DPCE雙氣缸設(shè)備利用常規(guī)加壓冷卻和油潤滑方法和系統(tǒng)(未圖示)。在一些示范性實施例中，動力腔室C的組件是使用冷卻系統(tǒng)進行溫度控制，進而冷卻動力腔室C結(jié)構(gòu)組件(例如，氣缸02、活塞04和閥12的部分)。在一些示范性實施例中，組件中的一些或全部可由耐高溫材料制成，例如陶瓷或陶瓷涂層、碳、鈦、鎳合金、納米復(fù)合物或不銹鋼。在一些示范性實施例中，DPCE設(shè)備可利用眾所周知的高壓定時和火花塞電系統(tǒng)(未圖示)以及電啟動馬達來控制引擎初始旋轉(zhuǎn)。
[0149]如上文闡釋，壓縮連接桿05連接壓縮曲柄軸07與壓縮活塞03，從而致使壓縮活塞03以往復(fù)方式相對于氣缸移動。動力連接桿06連接動力曲柄軸08與動力活塞04。在燃燒階段期間，動力連接桿06將動力活塞04的往復(fù)運動傳送到動力曲柄軸08中，從而致使動力曲柄軸旋轉(zhuǎn)。在排氣階段期間，動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)和動量將動力活塞04往回朝向壓縮氣缸01推動，這致使燃燒后的氣體經(jīng)由排氣閥排出(排氣沖程)。
[0150]參見圖1，壓縮曲柄軸07將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為壓縮活塞03往復(fù)運動。壓縮曲柄軸07連接壓縮連接桿05與曲柄軸連接桿09。曲柄軸連接桿09的運動致使壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)。壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓縮連接桿05的運動，這又使壓縮活塞03以往復(fù)方式相對于其氣缸外殼Ol移動。
[0151]在本發(fā)明的各種示范性實施例中，壓縮曲柄軸07和動力曲柄軸08結(jié)構(gòu)配置可根據(jù)所要的引擎配置和設(shè)計而變化。舉例來說，可能的曲柄軸設(shè)計因素可包含:雙氣缸的數(shù)目，相對氣缸定位，曲柄軸齒輪機構(gòu)，以及旋轉(zhuǎn)方向。
[0152]動力曲柄軸08連接動力連接桿06與曲柄軸連接桿09。在燃燒發(fā)生時，動力活塞04的往復(fù)運動通過動力連接桿06致使也可耦合到引擎輸出軸(未圖示)的動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)，其致使連接桿09使壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)，進而如上所述產(chǎn)生壓縮活塞03的往復(fù)運動。
[0153]曲柄軸連接桿09連接動力曲柄軸08與壓縮曲柄軸07，且因此為兩個曲柄軸提供同步旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的替代實施例可針對曲柄軸連接桿09包含標(biāo)準旋轉(zhuǎn)能量連接元件,例如:定時帶，多桿機構(gòu)齒輪，與90度螺旋齒輪箱組合的驅(qū)動軸，和/或例如上述的組合。
[0154]圖1到13說明耦合到曲柄軸07和08的曲柄軸連接桿09的透視圖，所述曲柄軸07和08耦合到相應(yīng)的活塞連接桿05和06。曲柄軸07和08可相對定向，以便提供活塞03和04的原本同步運動之間的預(yù)定相位差。壓縮活塞與動力活塞的TDC位置之間的預(yù)定相位差可引入相對活塞相位延遲或提前。圖1到17說明活塞連接桿05和06異相，進而提供活塞03和04的TDC位置之間的所要相位延遲(也稱為相位滯后)或相位提前。在示范性實施例中，如圖1到13中說明，引入相位延遲，使得動力活塞04稍微在壓縮活塞03之前移動，進而準許在近似完整壓縮沖程下遞送壓縮進料，且準許動力活塞04完成完整排氣沖程。動力活塞領(lǐng)先于壓縮活塞的相位延遲的此些優(yōu)點也在頒與卡薩迪(Casaday)的第1，372，216號美國專利和頒與蘇德里的第2003/0015171 Al號美國專利申請案中描述，以上兩案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文。相位滯后的程度的控制和調(diào)制將更改引擎有效壓縮比。相位滯后越小，壓縮比越大。相位滯后的調(diào)制可用以設(shè)定將較好地配合特定燃料的燃燒的壓縮比，例如，用于汽油和火花點燃(SI)燃料的較高相位滯后和較小壓縮比，以及用于柴油和壓縮點燃(Cl)燃料的較小相位滯后和較高壓縮比。DPCE引擎相位滯后的調(diào)制可對引擎貢獻多燃料能力。在另外的實施例中，在引擎處于操作模式中或停置模式時可實施動態(tài)相位滯后改變(調(diào)制)。隨著引擎負載、速度、溫度等等而變的相位滯后動態(tài)調(diào)制可顯著增加引擎性能。
[0155]如圖1到13說明，在電啟動器(未圖示)接合DPCE輸出軸(未圖示)時，曲柄軸07和08開始其順時針旋轉(zhuǎn)，且兩個活塞03和04開始其往復(fù)運動。如圖9中說明，壓縮活塞03和動力活塞04在增加腔室B和腔室C體積的方向上移動。由于進氣閥10處于其打開狀態(tài)且因為腔室B體積在此階段恒定增加，因此經(jīng)增碳燃料或新鮮空氣進料(當(dāng)使用燃料注射系統(tǒng)時)從點A (表示例如增碳器輸出端口 )流動通過進氣閥10進入腔室B。在進氣閥打開時壓縮活塞03的位置可變化。在本發(fā)明的一些實施例中，進氣閥的打開的時序可變化。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其TDC之前的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似50曲柄軸度內(nèi)打開。如圖10到12分別所示，在燃料-空氣進料流入時，腔室B體積增加。在壓縮活塞03越過其BDC點(例如，在BDC之后10到70度之間的某處，如圖13所示)時，進氣閥10關(guān)閉，從而截留腔室B空氣-燃料進料(工作流體)內(nèi)容。在曲柄軸順時針旋轉(zhuǎn)繼續(xù)(如圖13和圖1所示)時，腔室B體積減小且空氣-燃料進料的溫度和壓力增加。在動力活塞04接近其TDC時(圖4和5)，幾乎所有的燃燒后工作流體被通過打開的排氣閥推出(11)。這是因為在一個實施例中，DPCE經(jīng)設(shè)計以具有最小余隙，即在活塞04處于其TDC時使腔室C體積盡可能低(圖5)。這還由于在活塞04處于TDC時減小進一步的腔室C體積的突出部23，從而填充和消除例如交換閥12附近的潛在死空間。在動力活塞04通過其TDC時(圖5到8)，交換閥12打開且腔室B中的空氣-燃料進料流入腔室C，腔室C由于活塞4移動遠離TDC而逐漸增加體積。如上文所寫，在圖5到8中描繪的引擎循環(huán)的部分期間，交換閥12打開(圖5)且腔室B中的空氣-燃料進料流入腔室C(圖6和7)且交換閥12關(guān)閉(圖8)。此進料流可描述為具有3個階段:第一階段，其中壓縮活塞03在朝向其TDC移動時減小腔室B體積比動力活塞04在移動遠離其TDC時增加腔室C體積更多(圖5、圖6和恰在圖7中描繪的位置之前)；第二階段，其中壓縮活塞03在朝向其TDC移動時減小腔室B體積與動力活塞04在移動遠離其TDC時增加腔室C體積確切地在相同程度上(圖7中描繪的位置)；以及第三階段，其中壓縮活塞03在朝向其TDC移動時減小腔室B體積比動力活塞04在移動遠離其TDC時增加腔室C體積更少(恰在圖7中描繪的位置之后，和圖8)。在一個實施例中，此書寫的以上第二階段(圖7)是循環(huán)中實現(xiàn)工作流體的最大壓縮的點。這也可描述為其中腔室B、E和C的體積之和最小同時交換閥12打開的點。在一個實施例中，由于燃燒而累積的壓力可經(jīng)定時以在此最大壓縮點上合成。在某一預(yù)定點(例如，在交換閥12打開且壓縮活塞03朝向其TDC移動時，如圖6到8中說明，但一些示范性實施例可引入延遲或提前)，空氣-燃料進料的燃燒經(jīng)由點燃機構(gòu)而起始，例如火花塞點火或壓縮點燃。在壓縮活塞03接近其TDC時(圖7和8)，幾乎所有的經(jīng)壓縮工作流體被從腔室B經(jīng)由腔室E推動通過打開的交換閥(12)到腔室C。這是因為在一個實施例中，DPCE經(jīng)設(shè)計以具有最小余隙，即在活塞03處于其TDC時使腔室B體積盡可能低(圖8)。這還由于在活塞03處于TDC時減小進一步的腔室C體積的突出部22，從而填充和消除例如交換閥12附近的潛在死空間。在壓縮活塞03通過其TDC(圖8)時，交換閥12關(guān)閉。
[0156]圖6到10說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的動力沖程。在燃燒發(fā)生時(在圖5到8中說明的動態(tài)范圍內(nèi)所示的預(yù)定活塞位置處的火花塞點火或壓縮點燃,但在一些實施例中可準許一些偏差)，腔室B和C的壓力增加,從而迫使動力活塞04和壓縮活塞03彼此遠離。雖然由壓縮活塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與引擎旋轉(zhuǎn)相反，但在大部分動力沖程期間動力活塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩較大，且凈轉(zhuǎn)矩順時針轉(zhuǎn)動動力曲柄軸(以及耦合的壓縮曲柄軸)。同時，由于(I)交換閥12凸輪軸18致動機構(gòu)，(2)腔室C中的增加壓力，和(3)腔室B中的減小壓力，交換閥12關(guān)閉(圖8和9)。
[0157]現(xiàn)在參見圖8和9，當(dāng)壓縮活塞03被從其TDC位置拉回時，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，進氣閥10再打開，因此允許新的空氣-燃料進料A進入腔室B。
[0158]現(xiàn)在參見圖10到13，在本發(fā)明的示范性實施例中，排氣沖程可在動力活塞04到達其下死點位置之前大約40到60曲柄軸度內(nèi)開始(圖11)。排氣閥11打開且燃燒過的廢氣被從腔室C推出通過排氣閥11進入周圍環(huán)境D。雖然在示范性實施例中給出引擎的沖程的定時，但應(yīng)了解，在一些實施例中可調(diào)整本文描述的定時。
[0159]因此，DPCE引擎將由常規(guī)內(nèi)燃機的單個活塞和氣缸執(zhí)行的沖程劃分為兩個熱差動氣缸，其中每一氣缸執(zhí)行四沖程循環(huán)的一半。相對“冷”氣缸執(zhí)行進氣和壓縮但不是排氣沖程，且隔熱“熱”氣缸執(zhí)行燃燒和排氣但不是進氣沖程。與常規(guī)引擎相比，此有利系統(tǒng)和過程使得DPCE引擎能夠在較高燃燒腔室溫度下和在較低進氣和壓縮腔室溫度下工作。在維持較低進氣和壓縮溫度的同時利用較高燃燒溫度減少了引擎冷卻要求，降低了壓縮能量要求，且因此提升了引擎效率。另外，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，將動力氣缸與外部環(huán)境隔熱限制了外部熱損失且因此使得能夠?qū)⑷剂蠠崮艿妮^大部分轉(zhuǎn)換為有用功，允許熱能在下一沖程中的再用，且因此準許每一循環(huán)中燃燒較少燃料。
[0160]現(xiàn)在參見圖14A到14C的橫截面圖中說明的示范性機械交換閥。圖14A說明描繪各種零件(組件)的交換閥的橫截面，其可大體上包含主閥體119、動力側(cè)(腔室C)密封表面121 (閥座121)、壓縮側(cè)(腔室B)密封表面122 (閥座122) ,DSAP閥頭120 (包括兩個閥面)、DSAP閥推桿123，以及交換閥回動彈簧124。其還含有位于交換閥內(nèi)的腔室E。腔室E在閥座122的上游(右邊)和閥座121的下游(左邊)界定閥體119。在圖14A中，腔室E流體耦合到腔室B，其中在兩個腔室之間具有可忽略的壓力差。如圖14A中說明，DSAP閥120接合密封表面121且因此使腔室B和E從腔室C解耦。圖14B說明處于相對位置中的DSAP閥120和閥體119，使得密封閥座121和密封閥座122均不密封，因此使得壓縮腔室B和動力腔室C能夠往復(fù)例如通過腔室E的流體交換以將經(jīng)壓縮工作流體從腔室B傳送到腔室C。因此，圖14B說明DSAP120閥定位，其致使交換閥處于其打開狀態(tài)。圖14C說明DSAP閥120接合密封表面122且因此使腔室B從腔室C和E解耦。在圖14C中，腔室E流體耦合到腔室C，其中在兩個腔室之間具有可忽略的壓力差。當(dāng)在圖1到20的實施例中使用時，機械交換閥12可分離壓縮腔室B與動力腔室C。在這些情形中，每一腔室可包含具有不同流體壓力的區(qū)。
[0161]如先前描述，分循環(huán)引擎中的死體積可顯著降低引擎效率。使死體積最小化可大體上有益于分循環(huán)引擎且尤其是DPCE分循環(huán)引擎。在典型的分循環(huán)引擎中，存在至少3個潛在死體積位置，且為便于描述，將使用當(dāng)前DPCE分循環(huán)設(shè)計作為實例。所述3個潛在死體積位置是:1)當(dāng)壓縮活塞03處于其TDC (圖8)時，腔室B處的任何殘余體積被視為死體積，因為其將保持將不傳送到腔室C以參與動力(燃燒)沖程的經(jīng)壓縮工作流體；2)當(dāng)動力活塞04處于其TDC(圖5)時，腔室C處的任何殘余體積被視為死體積，因為其在交換閥打開時將致使腔室B處的工作流體的部分解壓縮(在燃燒之前的工作流體的解壓縮降低效率)；以及3)腔室E內(nèi)的體積的保持被阻止參與動力(燃燒)沖程的工作流體的任何部分被視為死體積，因為不使此工作流體燃燒降低了效率。如圖14A到14C中說明的機械交換閥減少了上述全部3個死體積來源:I)當(dāng)壓縮活塞03最大接近于氣缸頭而處于其TDC (圖8)且DSAP閥120放置于閥座122上且在一個實施例中突出部22消除任何殘余死體積時，腔室B處的死體積減少。幾乎所有的工作流體傳送到腔室C以參與動力(燃燒)沖程；2)當(dāng)動力活塞04最大接近于其氣缸頭而處于其TDC (圖5)且DSAP閥120放置于閥座121上且在一個實施例中突出部23消除任何殘余死體積時，腔室C處的死體積減少。因此，當(dāng)DSAP閥120分裂打開時(圖6)，腔室B處幾乎不發(fā)生工作流體的解壓。在燃燒之前避免工作流體的解壓防止了降低的效率；以及3)在從腔室B到腔室C的進料傳送結(jié)束時(圖8)，腔室E與腔室C直接流體連接。因此，腔室E內(nèi)的所有工作流體參與燃燒(動力)沖程。
[0162]現(xiàn)在將參見圖14A到14C論述機械交換閥的示范性實施例。所述機械交換閥可用作上文相對于圖1到13描述的實施例中的交換閥12，且為了說明性目的，圖14A到14C的機械交換閥的以下描述也可指代上文結(jié)合圖1到13提到的元件。應(yīng)了解，圖14A到14C的機械交換閥的使用不限于上文相對于圖1到13描述的實施例，但可在其它應(yīng)用中使用，包含例如其它類型的雙活塞循環(huán)引擎、其它分循環(huán)引擎、四沖程引擎、旋轉(zhuǎn)引擎和壓縮機。單向關(guān)-開-關(guān)交換閥(SDCOC交換閥)的性質(zhì)對需要利用非?？斓牟僮鏖y的任何系統(tǒng)是有利的。由于任何已知的分循環(huán)引擎均使用至少一個交換閥，且由于這些交換閥操作要求比常見IC引擎閥快大約2到6倍，因此SDCOC交換閥作為任何分循環(huán)引擎的部分的使用具有較大價值。
[0163]參見圖14A，機械交換閥可大體上包含主閥體119、DSAP閥120、密封座121、密封座122、DSAP閥推桿123，和交換閥回動彈簧124。當(dāng)在圖1到13的實施例中使用時，機械交換閥可分離壓縮腔室B與燃燒腔室C。在此情形中，每一腔室可包含具有不同流體壓力的區(qū)。在機械交換閥內(nèi)，DSAP閥120相對于主閥體119的移動可允許腔室B與腔室C之間的流體連通的耦合或解耦。如圖14A中說明，DSAP閥120抵靠閥體119的動力氣缸側(cè)的密封座121密封，其可防止從壓縮腔室B到動力腔室C中(通過腔室E)的高壓流體傳送。圖14C是機械交換閥的橫截面圖。如圖14C中說明，當(dāng)DSAP閥120抵靠閥體119的壓縮氣缸側(cè)的密封座122密封時，阻止高壓工作流體從動力腔室C傳送回到壓縮腔室B中(通過腔室E)。
[0164]圖14B是機械交換閥的橫截面圖。如圖5到8中說明，在動力活塞04接近其TDC時，DSAP閥120由于其專用凸輪(18)的旋轉(zhuǎn)而打開(見圖5)，所述凸輪推動搖臂隨動器
(21)，又，由于搖臂樞軸，搖臂(17)的另一邊緣拉動推桿(123)，從而致使DSAP閥120使其閥座留在閥體119的密封表面121上且分裂打開(也參見圖6)。這導(dǎo)致工作流體從腔室B經(jīng)由腔室E到腔室C(如圖5到8中說明)。DSAP閥120的分裂(圖6)產(chǎn)生DSAP閥120上的壓力差量值的急劇下降，幾乎等于腔室B、E和C的壓力。
[0165]圖14B是機械交換閥的橫截面圖。也如圖7中說明，在動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，機械交換閥保持打開，從而允許從壓縮腔室B到動力腔室C中的流體傳送的繼續(xù)。圖14B還描繪當(dāng)燃燒起始可能增加腔室C處的壓力水平從而貢獻于將DSAP閥120向左推動且保持交換閥打開的力時的實例。
[0166]如圖7和8中說明，當(dāng)動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，動力氣缸中的燃燒造成腔室C壓力的急劇增加。參見圖14中描繪的零件號，但仍參見如圖7和8中說明的零件位置，DSAP閥120繼續(xù)其朝向閥密封座122的凸輪致動移動，且安置于閥座122上(圖8)，由突然的腔室C壓力突發(fā)(燃燒)補充。從此階段向前，引擎動力沖程在腔室C處繼續(xù)(圖8到11)，同時通過進氣閥10的打開，進氣可在腔室B處開始。
[0167]如圖10和11中說明，當(dāng)動力活塞04接近其BDC時，排氣閥11打開且燃燒后的氣體排出，且腔室C高壓減小。參見圖14中描繪的零件號，但參見如圖12中說明的零件位置，在排氣閥11打開后，如圖12中可見，DSAP閥120使其閥座保留在閥體119的密封表面122上(關(guān)閉2位置)且往回移動(復(fù)位)以安置于閥體119的密封表面121上(關(guān)閉I位置)，如圖13中可見。此移動再次是由于其專用凸輪(18)的旋轉(zhuǎn)(見圖11到13)，所述凸輪釋放其對搖臂隨動器(21)的推動，又，由于搖臂樞軸，搖臂(17)的另一邊緣壓在推桿
(123)上，且連同交換閥回動彈簧124力一起克服雙面軸向提升(DSAP)閥120力。因此，推桿123將DSAP閥120推回以抵靠密封座121密封。一旦所述閥抵靠密封座121密封，交換閥便使壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路解耦，從而使得下一壓縮沖程能夠發(fā)生。
[0168]應(yīng)注意，在DPCE操作期間，如使用圖5到8和圖14A到14C說明和論述，DSAP閥120在一個方向上移動，同時在關(guān)閉、打開和再次關(guān)閉位置之間更改。機械交換閥是有利的，因為其具有:第一關(guān)閉位置，其中DSAP閥120密封于動力氣缸頭的表面121閥座上(關(guān)閉I位置)；打開位置，其中閥未安置于任何氣缸壁或氣缸頭上(且工作流體可通過閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸)；以及第二關(guān)閉位置，其中閥密封于壓縮氣缸頭的表面122上(關(guān)閉2位置)。因此，閥狀態(tài)可從關(guān)閉改變?yōu)榇蜷_且再次改變?yōu)殛P(guān)閉，同時僅在一個方向上移動。DSAP閥120的單向移動具有優(yōu)于常規(guī)提升閥的顯著優(yōu)點，因為其操作涉及較少的慣性力。僅具有一個關(guān)閉位置的常規(guī)提升閥需要反轉(zhuǎn)其移動方向且克服與單向關(guān)-開-關(guān)交換閥相比更大的慣性力。
[0169]參見圖15，本發(fā)明的示范性實施例可配備差壓均衡器閥31。大體上，差壓均衡器幫助交換閥120從其關(guān)閉I位置分裂到打開位置。這在DPCE通過增加活塞和氣缸尺寸而按比例增大以具有較大的工作流體位移時可為尤其有利的，其中交換閥120的尺寸也將成比例增加。在所有一般情況下，且尤其在較大DPCE的此些情況下，分裂打開交換閥120所需的力(也參見圖14A到14C)可變?yōu)闃O高，因為此力與DSAP閥表面的平方面積成比例，所述表面在壓縮沖程期間暴露于腔室B(和腔室E，其為交換閥120內(nèi)的體積，且在壓縮沖程期間流體連接到腔室B)中的經(jīng)壓縮工作流體(DSAP閥的左側(cè)表面，標(biāo)記120)。差壓均衡器閥31與在以上文字中描述的DSAP閥相比具有大體上更小的表面積。因此，在動力活塞04接近TDC，減慢且恰在其線性速率達到零時，其推動差壓均衡器閥31，從而允許腔室E與腔室C之間的初始流體連通。腔室E與腔室C之間的流體連通減少了腔室E與腔室C之間的差壓。降低所述差壓減少了分裂打開交換閥12所需的力，且因此使所述閥的分裂容易。
[0170]在一些實施例中，差壓均衡器的大小(面積)不超過交換閥的大小(面積)的10%。在一些實施例中，閥大小的增加可能需要所述百分比的增加。
[0171]圖16是本發(fā)明的具有單向關(guān)-開-關(guān)交換閥(SDC0C交換閥)的示范性實施例，其配備平行方板交換閥(PSP交換閥，還參見圖18獲得3D說明)或平行同心板交換閥(PCP交換閥，還參見圖19獲得3D說明)。PSP交換閥和PCP交換閥可用作交換閥12，且作為對圖1到15中說明的雙面軸向提升閥(DSAP閥)的替代。SDCOC有效閥面積經(jīng)界定為元件提升與閥座外圍(或傳送開口通過邊緣)的總和的乘積減去導(dǎo)引和結(jié)束接觸表面。使SDCOC閥配備PSP或PCP型閥而非提升型閥延伸了閥裝置外圍的總和，因此增加閥流量且減少所需的閥位移范圍，其又減少了加速度。大體上，由于分循環(huán)交換閥的所需時間跨度(即，從初始閥打開狀態(tài)到最終閥關(guān)閉狀態(tài))比常見內(nèi)燃機閥中所需的時間跨度快近似2到6倍，因此減少所需的閥位移范圍可有益于減少所需的加速度(對于相同的引擎RPM)。利用SDCOC交換閥(DSAP閥，且甚至在進一步程度上，PSP或PCP交換閥)技術(shù)減少了所需的加速度且使得能夠使用更小且更輕的凸輪軸、搖臂、閥桿等等。減少加速度也將延伸系統(tǒng)壽命和可靠性。
[0172]如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認識到，不同大小和形狀的孔口可代替上述方形和同心形狀來使用，而不偏離本發(fā)明的范圍。
[0173]圖17A到17C說明配備所述PSP或PCP型交換閥的本發(fā)明。在圖17A中，板閥220接合閥座221，因此使壓縮腔室B和SDCOC內(nèi)部體積E與動力腔室C解耦。圖17B說明全部三個腔室(即，腔室B、E和C)之間的直接流體連通，閥板220不接合閥座221或閥座222。在圖17C中，板閥220接合閥座222，且因此使動力腔室C和SDCOC內(nèi)部體積E與壓縮腔室B解耦。配備PSP閥或PCP閥而非DSAP閥的SDCOC閥可使閥加速度量值減少30%到40%。在較小程度上，所述孔口可減少閥頭與腔室壁之間的間隙。
[0174]以具有不同孔口的閥可實現(xiàn)類似優(yōu)點。
[0175]圖18A到18C和19A到19C分別說明PSP和PCP3D局部剖視閥，這兩組圖式保持與上文針對圖17A到17C所概述的相同的相關(guān)組件編號和相同的功能描述。
[0176]如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，SDCOC閥的致動可以許多不同致動原理來進行而不偏離本發(fā)明的范圍。舉例來說但不作為限制，搖臂可推動桿(與拉動相反)，隨動器可在置于凸輪上的凹槽中運行，這將使其成為推/拉機構(gòu)、氣動致動、連控軌道致動或電磁的。
[0177]在一些實施例中，在壓縮沖程期間，在交換閥分裂打開事件期間，壓縮壓力朝向關(guān)閉位置I推動密封閥部件。
[0178]一些實施例可包含任選的交換旁通閥(如本文描述)。在壓縮沖程期間，在預(yù)定交換閥分裂打開事件之前的幾個壓縮活塞曲柄軸度，交換旁通閥打開，因此降低(或均衡)交換閥兩側(cè)的差壓。降低所述差壓減少了起始交換閥分裂打開移動所需的力。
[0179]在一些實施例中，在較早燃燒周期期間的高燃燒氣缸壓力可朝向關(guān)閉位置2推動交換閥。
[0180]如本文所述，分循環(huán)引擎內(nèi)的死體積的存在危害了引擎性能和效率?，F(xiàn)有技術(shù)交換閥機構(gòu)固有地并入了大量死體積。本文描述的交換閥不是這樣，因為當(dāng)動力活塞到達其上死點(排氣沖程的結(jié)束)時，交換閥密封于位于動力腔室表面上的關(guān)閉位置I上，因此不存在顯著的動力氣缸死體積。另外，當(dāng)壓縮活塞到達其上死點(壓縮沖程的結(jié)束)時，交換閥密封于位于壓縮腔室表面上的關(guān)閉位置2上，因此不存在顯著的壓縮氣缸死體積。
[0181]如此項技術(shù)中已知，大多數(shù)四沖程內(nèi)燃機進氣和排氣閥如下操作:旋轉(zhuǎn)凸輪軸抵抗擠壓的卷簧力而推動提升閥桿，以便迫使閥移動到其完全打開位置。在凸輪軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，凸輪軸外部圓周輪廓允許閥桿縮回，現(xiàn)在通過卷簧膨脹推回到其初始閥關(guān)閉位置中。在常見的進氣閥和排氣閥中，上述閥循環(huán)移動(即，朝向完全打開和回到關(guān)閉位置的移動)進行大約180度曲柄軸旋轉(zhuǎn)，此時間足以完成閥功能而不會對閥結(jié)構(gòu)及其機械操作系統(tǒng)過壓。
[0182]由于分循環(huán)交換閥操作時間(從初始打開到最終關(guān)閉)比常見的進氣和排氣閥操作短得多，因此交換閥循環(huán)應(yīng)當(dāng)較快地完成(與常見進氣和排氣閥的180度相比，20到60度曲柄軸)。因此此項技術(shù)中已知，進氣和排氣閥操作方法無法在不嚴重損壞分循環(huán)交換閥結(jié)構(gòu)的情況下實施，這減少了其耐久性質(zhì)。
[0183]在一些實施例中，本文描述的交換閥實施單向移動(而非雙向移動)以使閥從關(guān)閉移動到打開并回到關(guān)閉(在單向移動上的關(guān)閉I到打開到關(guān)閉2)，這又急劇減少了涉及的加速力。這改善了閥機械耐久性質(zhì)。SDCOC交換閥到其初始關(guān)閉位置(關(guān)閉I位置)的復(fù)位是在排氣和壓縮沖程的開始處或附近在循環(huán)中較晚執(zhí)行。
[0184]現(xiàn)在參見圖20A到20E的橫截面圖中說明的示范性機械交換閥。圖20A說明描繪各種零件(組件)的交換閥的橫截面，其可大體上包含主閥體319、動力側(cè)(腔室C)密封表面321 (閥座321)，和壓縮側(cè)(腔室B)密封表面322 (閥座322)。其還描繪兩個單面軸向提升(SSAP)SSAP閥，第一者是SSAP閥320A，其在圖20A中描繪處于打開位置(但可安置于閥座322上，見圖20C)。第二者是SSAP閥320B，其在圖20A中描繪處于關(guān)閉I位置，同時安置于閥座321上。其還含有位于交換閥內(nèi)的腔室E。腔室E在閥座322的上游(右邊)和閥座321的下游(左邊)界定閥體319。壓縮側(cè)包含壓縮氣缸Ol和壓縮活塞03。動力側(cè)包含動力氣缸02和動力活塞04。壓縮活塞03可以與上文相對于圖1到13描述的DPCE類似的方式通過桿和曲柄軸連接到動力活塞04。
[0185]在圖20A中，SSAP閥門320A打開，且因此腔室E流體耦合到腔室B，其中在兩個腔室之間具有可忽略的壓力差。如圖20A中說明，SSAP閥320B接合密封表面321且因此使腔室B和E從腔室C解耦。圖20B說明處于相對位置中的SSAP閥320A和320B以及閥體319，使得密封閥座321和密封閥座322均不密封，因此使得壓縮腔室B和動力腔室C能夠往復(fù)例如通過腔室E的流體交換以將經(jīng)壓縮工作流體從腔室B傳送到腔室C。因此，圖20B說明SSAP閥320A和320B定位，其致使交換閥處于其打開狀態(tài)。圖20C說明SSAP閥320A接合密封表面322且因此使腔室B從腔室C和E解耦。在圖20C中，腔室E流體耦合到腔室C，其中在兩個腔室之間具有可忽略的壓力差。圖20D說明SSAP閥320A密封表面322和SSAP閥320B密封表面320B，且因此將腔室B密封于腔室E、將腔室C密封于腔室E且將腔室B密封于腔室C。
[0186]雖然本文稱為“單面”閥，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認識到，可采用具有兩個可密封面的閥而不偏離本發(fā)明的范圍。如相對于圖20A到20E所使用，“單面閥”指利用閥的僅一個面來密封(壓縮側(cè)或活塞側(cè)上的密封表面)。
[0187]如所描述，圖20A到20E的機械交換閥可分離壓縮腔室B與動力腔室C。在這些情形中，每一腔室可包含具有不同流體壓力的區(qū)。分循環(huán)引擎中具有死體積可顯著降低引擎效率。使死體積最小化可大體上有益于分循環(huán)引擎且尤其是DPCE分循環(huán)引擎。在典型的分循環(huán)引擎中，存在至少3個潛在死體積位置，且為便于描述，將使用當(dāng)前DPCE分循環(huán)設(shè)計作為實例。所述3個潛在死體積位置是:I)當(dāng)壓縮活塞03處于其TDC(圖20C)時，腔室B處的任何殘余體積被視為死體積，因為其將保持將不傳送到腔室C以參與動力(燃燒)沖程的經(jīng)壓縮工作流體；2)當(dāng)動力活塞04處于其TDC (圖20A)時，腔室C處的任何殘余體積被視為死體積，因為其在交換閥打開時將致使腔室B處的工作流體的部分解壓縮(在燃燒之前的工作流體的解壓縮降低效率)；以及3)腔室E內(nèi)的體積的保持被阻止參與動力(燃燒)沖程的工作流體的任何部分被視為死體積，因為不使此工作流體燃燒降低了效率。如圖20A到20E中說明的機械交換閥減少了上述全部3個死體積來源:1)當(dāng)壓縮活塞03最大接近于氣缸頭處于其TDC (圖20C)，且SSAP閥320A放置于閥座322上(圖20C)時。幾乎所有的工作流體傳送到流體耦合到C的腔室E以參與動力(燃燒)沖程；2)當(dāng)動力活塞04最大接近于其氣缸頭而處于其TDC(圖20A)且SSAP閥320B放置于閥座321上時，腔室C處的死體積減少。因此，當(dāng)SSAP閥320B分裂打開時(圖20B)，流體耦合到腔室B的腔室E處幾乎不發(fā)生工作流體的解壓。在燃燒之前避免工作流體的解壓防止了降低的效率；以及3)在從腔室B到腔室C的進料傳送結(jié)束時(圖20C)，腔室E與腔室C直接流體連接。因此，腔室E內(nèi)的所有工作流體參與燃燒(動力)沖程。
[0188]現(xiàn)在將參見圖20A到20E論述機械交換閥的示范性實施例。所述機械交換閥可以上文相對于圖1到13描述的實施例中的交換閥12類似的方式使用，且為了說明性目的，圖20A到20E的機械交換閥的以下描述也可指代上文結(jié)合圖1到13提到的元件。由于圖20嘗試以五個步驟說明圖1到13中以13個步驟證明的熱力循環(huán)，因此可參見圖1到13的描述得到更多闡釋。另外，可使用類似的凸輪機構(gòu)來控制SSAP閥320A和320B的定時，其中具有修改以考慮定時差異。
[0189]應(yīng)了解，圖20A到20E的機械交換閥的使用不限于上文相對于圖1到13描述的實施例，但可在其它應(yīng)用中使用，包含例如其它類型的雙活塞循環(huán)引擎、具有一個或兩個交換閥的直列式分循環(huán)引擎、其它分循環(huán)引擎、四沖程引擎、旋轉(zhuǎn)引擎和壓縮機。SSAP閥320A和320B是單向關(guān)-開閥(SDC0閥)，具有與針對單向關(guān)-開-關(guān)交換閥(SDC0C交換閥)描述的優(yōu)點類似的優(yōu)點。例如以如上文和圖20A到20E中的順序所述操作的一對單向關(guān)-開閥(SDC0閥)的性質(zhì)對需要利用非?？斓牟僮鏖y的任何系統(tǒng)是有利的。由于任何已知的分循環(huán)引擎均使用至少一個交換閥，且由于這些交換閥操作要求比常見IC引擎閥快大約2到6倍，因此一對單向關(guān)-開閥(SDC0閥)作為任何分循環(huán)引擎的部分的使用具有較大價值。
[0190]參見圖20A，機械交換閥可大體上包含主閥體319以及兩個SSAP閥320A和320B。當(dāng)在圖1到13的實施例中使用時，機械交換閥可分離壓縮腔室B與燃燒腔室C。在此情形中，每一腔室可包含具有不同流體壓力的區(qū)。在機械交換閥內(nèi)，SSAP閥320A和320B兩者相對于主閥體319的移動可允許腔室B與腔室C之間的流體連通的耦合或解耦。如圖20A中說明，SSAP閥320B抵靠閥體319的動力氣缸側(cè)的密封座321密封，其可防止從壓縮腔室B到動力腔室C中(通過腔室E)的高壓流體傳送。圖20C是機械交換閥的橫截面圖。如圖20C中說明，當(dāng)SSAP閥320A抵靠閥體319的壓縮氣缸側(cè)的密封座322密封時，阻止高壓工作流體從動力腔室C傳送回到壓縮腔室B中(通過腔室E)。
[0191]圖20B是機械交換閥的橫截面圖。以與參見圖5到8描述的交換閥12類似的方式，在動力活塞04接近其TDC時，SSAP閥320B由于其專用凸輪的旋轉(zhuǎn)而打開。如上所述，凸輪結(jié)構(gòu)可類似于圖5中描繪的凸輪(18)。其專用凸輪的旋轉(zhuǎn)可致使SSAP閥320B離開其在閥體319的密封表面321上的座，且分裂打開(參見圖6獲得示范性凸輪結(jié)構(gòu))。這可導(dǎo)致工作流體從腔室B經(jīng)由腔室E流動到腔室C(參見圖5到8獲得類似布置)。SSAP閥320B的分裂產(chǎn)生SSAP閥320B上的壓力差量值的急劇下降，幾乎均衡腔室B、E和C的壓力。
[0192]圖20B是機械交換閥的橫截面圖。以與圖7類似的方式，在動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，機械交換閥保持打開，從而允許從壓縮腔室B到動力腔室C中的流體傳送的繼續(xù)。圖20B還描繪當(dāng)燃燒起始發(fā)生且燃燒形成時的實例。
[0193]以與圖7和8類似的方式，當(dāng)動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，動力氣缸中的燃燒造成腔室C壓力的急劇增加。參見圖20中描繪的零件編號，但參見圖7和8中說明的引擎位置，通過其自身的凸輪(類似于圖1到13的凸輪18)控制的SSAP閥320A起始朝向閥密封座322的SSAP閥320A凸輪致動的移動，且安置于座322上(圖20C)。此移動可由突然的腔室C壓力突發(fā)(燃燒)支持，其可幫助在同一方向上推動SSAP閥320A。從此階段向前，引擎動力沖程在腔室C處繼續(xù)(參見圖8到11獲得類似布置)，同時通過進氣閥10的打開，進氣可在腔室B處開始。
[0194]參見圖20D，且參見圖10和11中說明的類似過程，當(dāng)動力活塞04接近其下死點(BDC)且在排氣閥打開(且燃燒后的氣體排出，且腔室C高壓減小)稍微之前、打開時或稍微之后時，SSAP閥320B可通過返回到閥座321而關(guān)閉。參見圖20中描繪的零件編號，但參見如圖12中說明的引擎位置，在排氣閥11打開后，如圖12中可見，SSAP閥320B保留其打開位置且往回移動(復(fù)位，階段I)以安置于閥體319的密封表面321上(關(guān)閉I位置)，如圖13和圖20D中可見。這是復(fù)位過程的階段I。此移動再次是由于其專用凸輪(18)的旋轉(zhuǎn)(參見圖11到13)。一旦SSAP閥320B抵靠密封座321密封，交換閥便通過SSAP閥320A和320B兩者使壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路解耦。
[0195]參見圖20E，在壓縮活塞03移動遠離其BDC且壓縮沖程開始時，SSAP閥320A可離開閥座322以流體耦合腔室B和腔室E。此轉(zhuǎn)變是復(fù)位的第二階段(復(fù)位，階段2)。這完成SSAP閥320A和320B定位兩者向圖20A中描述的情況的復(fù)位，從而使得能夠執(zhí)行下一引擎循環(huán)。應(yīng)注意，在復(fù)位過程期間(階段I和階段2兩者，圖20D和20E)，在壓縮腔室B與動力腔室C之間沒有流體通路，這可為有利的。然而，如果在一些情況下，需要壓縮腔室B與動力腔室C之間的此流體通路，那么這可通過在所需時間點使SSAP閥320A和320B兩者打開來實現(xiàn)。使用SSAP閥320A和320B兩者來掌管壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路增加了優(yōu)良的控制能力。
[0196]應(yīng)注意，在SSAP閥320B打開期間，如圖20A到20B說明(還參見相對于圖5到8說明和論述的類似布置)，SSAP閥320B在一個方向上移動，同時在關(guān)閉與打開位置之間交替，而不需要如常見IC引擎提升閥所需的通常那樣再次關(guān)閉。而且，SSAP閥320B在熱力循環(huán)期間移動DSAP閥120 (圖14A到14C)移動的距離的一半。SSAP閥320A和320B兩者的組合操作是有利的，因為其具有:第一關(guān)閉位置，其中SSAP閥320B密封于動力氣缸頭的表面321閥座上(關(guān)閉I位置)；打開位置，其中SSAP閥320A和320B兩者未安置于任何氣缸壁或氣缸頭上(且工作流體可通過閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸)；以及第二關(guān)閉位置，其中SSAP閥320A密封于壓縮氣缸頭的密封座322上(關(guān)閉2位置)。因此，在進料傳送從腔室B經(jīng)由腔室E到腔室C的臨界時間(圖5到8)，僅SSAP閥320B狀態(tài)需要從關(guān)閉改變?yōu)榇蜷_(而不需要再次關(guān)閉)，同時在僅一個方向上移動，之后是SSAP閥320A狀態(tài)從打開改變?yōu)殛P(guān)閉(而不需要再次打開)。應(yīng)注意，SSAP閥320A和320B兩者均需要行進相對短距離(與DSAP閥120相比)，且在它們的運動中也可存在重疊，其可大大縮短為了完成圖5到8中描述的過程所需的時間。這又可使得能夠在動力活塞與壓縮活塞之間以較小的相位滯后執(zhí)行引擎循環(huán)，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)較高壓縮比，這又使得能夠使用柴油和Cl點燃。SSAP閥320A和320B兩者的單向移動、較快執(zhí)行和較短行程具有優(yōu)于常規(guī)提升閥的顯著優(yōu)點，因為其操作涉及較少的慣性力。常規(guī)提升閥需要反轉(zhuǎn)其移動方向且克服較大的慣性力。
[0197]在一些實施例中，圖20A到20E中描述的SSAP閥320A和320B兩者可改為具有實心頭的SSAP閥類型，可包括一或多個孔口，例如上文分別相對于圖18A到18C和19A到19C描述的PSP和PCP閥類型中的一或多者。
[0198]雖然上文未相對于圖1到20描述，但燃燒或壓縮活塞可包含突出部，其經(jīng)配置以用與下文相對于圖21到44描述的活塞隊方式輕輕觸碰閥，以便促進閥的打開。
[0199]圖21到33描述具有交換(或“級間”)閥的DPCE的另一實施例。雖然在圖1到13中的組件的定時和定位之間存在若干相似性，但此處為了清楚而重復(fù)DPCE的操作的完整描述。
[0200]參見圖21，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，DPCE氣缸包含:壓縮氣缸01、動力氣缸02、壓縮活塞03、動力活塞04、兩個相應(yīng)活塞連接桿05和06、壓縮曲柄軸07、動力曲柄軸08、曲柄軸連接管09、進氣閥10、排氣閥11，以及級間閥412。壓縮氣缸01是活塞引擎氣缸，其容納壓縮活塞03、進氣閥10、級間閥412的部分以及任選地位于壓縮活塞03的面對氣缸01中的壓縮腔室的表面前方的火花塞(未圖不)。動力氣缸02是活塞引擎氣缸,其容納動力活塞04、排氣閥11、級間閥412的部分以及任選地位于動力活塞的面對氣缸02中的燃燒腔室的表面前方的火花塞(未圖示)。壓縮活塞03用于進氣和壓縮引擎沖程。動力活塞04用于動力和排氣沖程。連接桿05和06將其相應(yīng)活塞連接到其相應(yīng)曲柄軸。壓縮曲柄軸07將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為壓縮活塞03往復(fù)運動。動力活塞04的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為動力曲柄軸08的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為引擎旋轉(zhuǎn)運動或功(例如，動力曲柄軸也可用作DPCE輸出軸)。曲柄軸連接桿09將動力曲柄軸08的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為壓縮曲柄軸07的旋轉(zhuǎn)。
[0201]在示范性實施例中，經(jīng)由曲柄軸07和08引入預(yù)定相位延遲，使得動力活塞04提前于壓縮活塞03移動。
[0202]在本發(fā)明的示范性實施例中，進氣閥10由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。位于壓縮氣缸01上的進氣閥10掌管自然吸入的周圍空氣或經(jīng)增碳空氣/燃料進料或進料的受迫引入(在它們流入壓縮氣缸01時)。壓縮氣缸01具有至少一個進氣閥。在本發(fā)明的一些實施例中，相對于壓縮活塞03的位置、功能和操作的進氣閥位置可類似或相同于常規(guī)四沖程內(nèi)燃機的進氣閥。在進氣閥打開時壓縮活塞03的位置可變化。在本發(fā)明的一些實施例中，進氣閥的打開的時序可變化。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其TDC之前的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似50曲柄軸度的范圍內(nèi)打開。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其下死點(BDC)之后的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其BDC之后的近似70曲柄軸度的范圍內(nèi)關(guān)閉。
[0203]在本發(fā)明的示范性實施例中，排氣閥11由具有圓錐形密封表面的軸組成，如此項技術(shù)中通常所知。位于動力氣缸02上的排氣閥11掌管燃燒氣體的呼出。動力氣缸02具有至少一個排氣閥。在一些實施例中，排氣閥位置、功能和操作方法可類似或相同于常規(guī)四沖程內(nèi)燃機的排氣閥。在排氣閥打開時動力活塞04的位置可變化。在一些實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其BDC之前的近似60曲柄軸度到在動力活塞04到達其BDC之后的近似20曲柄軸度打開。在排氣閥關(guān)閉時動力活塞04的位置可變化。在一些實施例中，排氣閥可在動力活塞04到達其TDC之前的近似15曲柄軸度到在動力活塞04到達其TDC之后的近似5曲柄軸度關(guān)閉。
[0204]在一個實施例中，級間閥412由以下組件組成。首先，閥體。其次，雙面軸向提升(DSAP)閥，其能夠通過在任一側(cè)上密封級間閥而解耦兩個腔室。第三，彈簧柱塞組件(SPC)(在一些實施例中由盤簧組成，但也可利用其它偏置元件機構(gòu))，以及第四，額外的偏置機構(gòu)組件(BMC)，其偏置DSAP閥以密封于較靠近動力氣缸的側(cè)上。當(dāng)動力活塞朝向其TDC移動時，DSAP閥在其動力氣缸側(cè)上密封，原因在于級間閥BMC和壓縮氣缸中的壓力積累。當(dāng)動力活塞接近TDC時，其產(chǎn)生與級間閥的彈簧柱塞組件(SPC)的接觸且推動SPC。在壓縮SPC之后，且仍在動力活塞到達其TDC之前，動力活塞到達且還推動DSAP閥，使其分裂打開，從而導(dǎo)致兩個腔室(腔室B和C)之間的壓力調(diào)平。此壓力調(diào)平使得SPC能夠膨脹且朝向壓縮氣缸進一步推動DSAP閥，從而進一步打開級間閥。動力氣缸中的燃燒再更遠地推動DSAP閥，通過使DSAP閥置于其相對密封表面(閥座)(即，較靠近壓縮氣缸的密封表面)上來密封級間閥412。在引擎排氣沖程的開始期間，在排出燃燒后的工作流體時，動力氣缸壓力急劇減小。因此，預(yù)加載的BMC推回DSAP閥，且使DSAP閥復(fù)位到其初始密封表面(即，較靠近動力氣缸的密封表面)，同時關(guān)閉級間閥412。
[0205]在一些實施例中，柱塞和接觸燃燒活塞的其它特征可較一般地稱為接觸元件，其涵蓋用于執(zhí)行與上文所述功能等效的功能的其它結(jié)構(gòu)。而且，彈簧可較一般地稱為偏置，其涵蓋用于執(zhí)行與上文所述功能等效的功能的其它結(jié)構(gòu)。
[0206]再次參見圖21，壓縮活塞03在壓縮氣缸01內(nèi)。壓縮活塞03在所說明箭頭指示的方向上相對于壓縮氣缸01移動。動力活塞04在動力氣缸02內(nèi)。動力活塞04在所說明箭頭指示的方向上相對于動力氣缸02移動。壓縮氣缸01和壓縮活塞03界定腔室B。動力氣缸02和動力活塞04界定腔室C。在一些實施例中，壓縮曲柄軸角度追蹤動力曲柄軸角度，使得動力活塞04在壓縮活塞03之前移動。當(dāng)級間閥412處于打開狀態(tài)時腔室B可與腔室C流體連通。腔室B通過進氣閥10可與經(jīng)增碳自然吸入燃料/空氣進料或受迫引入燃料/空氣進料A流體連通。腔室C通過排氣閥11可與周圍空氣D流體連通。當(dāng)處于打開狀態(tài)時，排氣閥11允許廢氣排出。在燃燒沖程期間，動力活塞04可推動動力連接桿06，從而致使動力曲柄軸08順時針旋轉(zhuǎn)，如圖28、29和30中說明。在排氣沖程期間，慣性力(可由未圖示的飛輪質(zhì)量起始)致使動力曲柄軸08繼續(xù)其順時針旋轉(zhuǎn),且致使動力連接桿06移動動力活塞04，這又通過閥11排出燃燒后的燃料排氣，如圖31、32、33、21、22和23中說明。動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)通過曲柄軸連接桿09樞接壓縮曲柄軸07的旋轉(zhuǎn)，以用于相移同步旋轉(zhuǎn)(即，兩個曲柄軸以相同速度旋轉(zhuǎn)但其動力角不同)。在示范性實施例中，動力活塞04和壓縮活塞03的相對位置可相移所需的量以實現(xiàn)所需的引擎壓縮比。
[0207]級間閥412可具有優(yōu)良的密封性質(zhì)，因為雖然閥可通過DSAP閥的位移而耦合或解耦腔室B與腔室C，但其可在無干擾閥而從外部致動其的任何額外機械裝置或組件的情況下進行此操作。避免可能潛在地連接(泄漏)內(nèi)部引擎腔室(B和C)與周圍空氣A的此突出部提供了具有優(yōu)良密封性質(zhì)的解決方案。
[0208]在一些實施例中，級間閥412可消除對用來控制閥的外部致動機構(gòu)(例如凸輪)的需要。以此方式，級間閥412可避免密封致動機構(gòu)，且進而防止從級間閥腔室到例如周圍空氣的泄漏。
[0209]在一些示范性實施例中,DPCE雙氣缸設(shè)備利用常規(guī)加壓冷卻和油潤滑方法和系統(tǒng)(未圖示)。在一些示范性實施例中，動力腔室C的組件是使用冷卻系統(tǒng)進行溫度控制，進而冷卻動力腔室C結(jié)構(gòu)組件(例如，氣缸02、活塞04和閥412的部分)。而且，在一些示范性實施例中，組件中的一些或全部可由耐高溫材料制成，例如陶瓷或陶瓷涂層、碳、鈦、鎳合金、納米復(fù)合物或不銹鋼。在一些示范性實施例中，DPCE設(shè)備可利用眾所周知的高壓定時和火花塞電系統(tǒng)(未圖示)以及電啟動馬達(未圖示)來控制引擎初始旋轉(zhuǎn)。
[0210]如上文闡釋，壓縮連接桿05連接壓縮曲柄軸07與壓縮活塞03，從而致使壓縮活塞03以往復(fù)方式相對于氣缸移動。動力連接桿06連接動力曲柄軸08與動力活塞04。在燃燒階段期間，動力連接桿06將動力活塞04的往復(fù)運動傳送到動力曲柄軸08中，從而致使動力曲柄軸旋轉(zhuǎn)。在排氣階段期間，動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)和動量將動力活塞04往回朝向壓縮氣缸01推動，這致使燃燒后的氣體經(jīng)由排氣閥排出(排氣沖程)。
[0211]參見圖21，壓縮曲柄軸07將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為壓縮活塞03往復(fù)運動。壓縮曲柄軸07連接壓縮連接桿05與曲柄軸連接桿09。曲柄軸連接桿09的運動致使壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)。壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生壓縮連接桿05的運動，這又使壓縮活塞03以往復(fù)方式相對于其氣缸外殼Ol移動。
[0212]在本發(fā)明的各種示范性實施例中，壓縮曲柄軸07和動力曲柄軸08結(jié)構(gòu)配置可根據(jù)所要的引擎配置和設(shè)計而變化。舉例來說，可能的曲柄軸設(shè)計因素可包含:雙氣缸的數(shù)目，相對氣缸定位，曲柄軸齒輪機構(gòu)，以及旋轉(zhuǎn)方向。
[0213]動力曲柄軸08連接動力連接桿06與曲柄軸連接桿09。在燃燒發(fā)生時，動力活塞04的往復(fù)運動通過動力連接桿06致使也可耦合到引擎輸出軸(未圖示)的動力曲柄軸08旋轉(zhuǎn)，其致使連接桿09使壓縮曲柄軸07旋轉(zhuǎn)，進而如上所述產(chǎn)生壓縮活塞03的往復(fù)運動。
[0214]曲柄軸連接桿09連接動力曲柄軸08與壓縮曲柄軸07，且因此為兩個曲柄軸提供同步旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的替代實施例可針對曲柄軸連接桿09包含標(biāo)準旋轉(zhuǎn)能量連接元件,例如:定時帶，多桿機構(gòu)齒輪，與90度螺旋齒輪箱組合的驅(qū)動軸，和/或例如上述的組合。
[0215]圖21到33說明耦合到曲柄軸07和08的曲柄軸連接桿09的透視圖，所述曲柄軸07和08耦合到相應(yīng)的活塞連接桿05和06。曲柄軸07和08可相對定向，以便提供活塞03和04的原本同步運動之間的預(yù)定相位差。壓縮活塞與動力活塞的TDC位置之間的預(yù)定相位差可引入相對活塞相位延遲或提前。圖21到37說明活塞連接桿05和06異相，進而提供活塞03和04的TDC位置之間的所要相位延遲(也稱為相位滯后)或相位提前。在示范性實施例中，如圖21到33中說明，引入相位延遲，使得動力活塞04稍微在壓縮活塞03之前移動，進而準許在近似完整壓縮沖程下遞送壓縮進料，且準許動力活塞04完成完整排氣沖程。動力活塞領(lǐng)先于壓縮活塞的相位延遲的此些優(yōu)點也在頒與卡薩迪(Casaday)的第1，372，216號美國專利和頒與蘇德里的第2003/0015171 Al號美國專利申請案中描述，以上兩案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文。
[0216]如圖21到33說明，在電啟動器(未圖示)接合DPCE輸出軸(未圖示)時，曲柄軸07和08開始其順時針旋轉(zhuǎn)，且兩個活塞03和04開始其往復(fù)運動。如圖29中說明，壓縮活塞03和動力活塞04在增加腔室B和腔室C體積的方向上移動。由于進氣閥10處于其打開狀態(tài)且因為腔室B體積在此階段恒定增加，因此經(jīng)增碳燃料或新鮮空氣進料(當(dāng)使用燃料注射系統(tǒng)時)從點A(表示例如增碳器輸出端口)流動通過進氣閥10進入腔室B。在進氣閥打開時壓縮活塞03的位置可變化。在本發(fā)明的一些實施例中，進氣閥的打開的時序可變化。在一個實例中，進氣閥可在壓縮活塞03到達其TDC之前的幾個曲柄軸度到在壓縮活塞03到達其TDC之后的近似50曲柄軸度內(nèi)打開。如圖30到32分別所示，在燃料-空氣進料流入時，腔室B體積增加。在壓縮活塞03越過其BDC點(例如，在BDC之后10到70度之間的某處，如圖33所示)時，進氣閥10關(guān)閉，從而截留腔室B空氣-燃料進料(工作流體)內(nèi)容。在曲柄軸順時針旋轉(zhuǎn)繼續(xù)(如圖33和圖21所示)時，腔室B體積減小且空氣-燃料進料的溫度和壓力增加。在動力活塞04通過動力活塞TDC時(圖25到28)，級間閥412打開且腔室B中的空氣-燃料進料流入腔室C。在某一預(yù)定點(例如，在壓縮活塞朝向其TDC移動時，如圖26到28中說明，但一些示范性實施例可引入延遲或提前)，空氣-燃料進料的燃燒經(jīng)由點燃機構(gòu)而起始，例如火花塞點火或壓縮點燃。在壓縮活塞03通過其TDC (圖28)時，級間閥412關(guān)閉。
[0217]圖26到30說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的動力沖程。在燃燒發(fā)生時(在圖25到28中說明的動態(tài)范圍內(nèi)所示的預(yù)定活塞位置處的火花塞點火或壓縮點燃,但在一些實施例中可準許一些偏差)，腔室B和C的壓力增加,從而迫使動力活塞04和壓縮活塞03彼此遠離。雖然由壓縮活塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與引擎旋轉(zhuǎn)相反，但在大部分動力沖程期間動力活塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩較大，且凈轉(zhuǎn)矩順時針轉(zhuǎn)動動力曲柄軸(以及耦合的壓縮曲柄軸)。同時，由于腔室C中的增加壓力以及腔室B中的減小壓力(圖28和29)，級間閥412關(guān)閉。
[0218]現(xiàn)在參見圖28和29，當(dāng)壓縮活塞03被從其TDC位置拉回時，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，進氣閥10再打開，因此允許新的空氣-燃料進料A進入腔室B。
[0219]現(xiàn)在參見圖30到33，在本發(fā)明的示范性實施例中，排氣沖程可在動力活塞04到達其下死點位置之前大約40到60曲柄軸度內(nèi)開始(圖31)。排氣閥11打開且燃燒過的廢氣被從腔室C推出通過排氣閥11進入周圍環(huán)境D。雖然在示范性實施例中給出引擎的沖程的定時，但應(yīng)了解，在一些實施例中可調(diào)整本文描述的定時。
[0220]現(xiàn)在參見圖34，本發(fā)明的示范性實施例可配備壓縮腔室壓力釋放閥52(還參見圖39M到39N)。釋放閥52由預(yù)加載彈簧組成，其將圓錐形閥強制地拉動到其閥座以便保持其關(guān)閉且使壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路解耦。如果在引擎操作期間壓縮腔室B壓力超過動力腔室C壓力大于預(yù)定量值(例如，此事件可由級間閥412未能充分打開引起，這將致使壓縮壓力超過所設(shè)計壓縮比的最大引擎所需壓力)，那么閥52分裂打開，從而從腔室B到腔室C中釋放壓力。
[0221]再次參見圖34，本發(fā)明的示范性實施例可配備差壓均衡器閥51。當(dāng)通過增加活塞和氣缸尺寸而按比例增大DPCE以具有較大的工作流體位移時，級間閥412的尺寸也將成比例增加。在此些情況下，分裂打開級間閥412所需的力(也參見圖39K到39L)可變?yōu)檫^高，因為此力與DSAP閥表面的方形面積成比例，所述表面在壓縮沖程期間暴露于腔室B中的經(jīng)壓縮工作流體(DSAP閥的左側(cè)表面，圖39D中標(biāo)記520)。差壓均衡器閥51與以上的DSAP閥相比具有大體上更小的表面積。因此，在動力活塞04接近TDC時，其較容易地推動差壓均衡器閥51，從而允許腔室B與C之間的初始流體連通。腔室B與腔室C之間的流體連通減少了腔室B與腔室C之間的差壓。降低所述差壓減少了分裂打開級間閥412所需的力，且因此使得能夠?qū)嶋H利用較大DPCE。
[0222]一些實施例可使用壓縮腔室釋放閥52和差動均衡器閥51中的一者或兩者。
[0223]因此，DPCE引擎將由常規(guī)內(nèi)燃機的單個活塞和氣缸執(zhí)行的沖程劃分為兩個熱差動氣缸，其中每一氣缸執(zhí)行四沖程循環(huán)的一半。相對“冷”氣缸執(zhí)行進氣和壓縮但不是排氣沖程，且隔熱“熱”氣缸執(zhí)行燃燒和排氣但不是進氣沖程。與常規(guī)引擎相比，此有利系統(tǒng)和過程使得DPCE引擎能夠在較高燃燒腔室溫度下和在較低進氣和壓縮腔室溫度下工作。在維持較低進氣和壓縮溫度的同時利用較高燃燒溫度減少了引擎冷卻要求，降低了壓縮能量要求，且因此提升了引擎效率。另外，根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，將動力氣缸與外部環(huán)境隔熱限制了外部熱損失且因此使得能夠?qū)⑷剂蠠崮艿妮^大部分轉(zhuǎn)換為有用功，允許熱能在下一沖程中的再用，且因此準許每一循環(huán)中燃燒較少燃料。
[0224]圖35說明根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的在排氣期間的廢熱俘獲和熱利用。廢氣行進通過通路37，進而將熱傳導(dǎo)回到動力氣缸壁43中。通路37可以螺旋方式繞過腔室，行進腔室的長度且再次回到周圍排氣(圖35中描繪為“排出”)。另外，腔室C的各種表面可機械加固且通過利用陶瓷涂層36而絕熱。動力氣缸還可利用外部隔離蓋38 (例如，蜂巢結(jié)構(gòu)或等效物)，其防止熱泄漏。同時，壓縮氣缸42溫度可通過利用散熱器35而降低。
[0225]圖36說明根據(jù)示范性實施例的提供具有改善效率的燃燒引擎的方法。如所說明，進氣和壓縮沖程但不是排氣沖程是在第一氣缸44中執(zhí)行，且動力和排氣沖程但不是進氣沖程是在第二氣缸45中執(zhí)行,其中第一氣缸內(nèi)部體積B小于第二氣缸內(nèi)部體積C。第二氣缸內(nèi)部體積C中的較大體積實現(xiàn)第二氣缸45中的膨脹比大于第一氣缸44中的壓縮比。增加的膨脹體積實現(xiàn)熱和壓力向機械功的額外轉(zhuǎn)換。雙活塞循環(huán)引擎動力氣缸可相對于常規(guī)引擎的氣缸經(jīng)歷較高的溫度，且此額外膨脹性質(zhì)帶來引擎效率的顯著增加。另外，為了降低壓縮溫度，氣缸42 (圖35)和氣缸44 (圖36)可配備散熱器元件35。
[0226]現(xiàn)在參見圖37，其中說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的具有增壓能力的DPCE雙氣缸配置。如圖37中所示，壓縮氣缸47的體積大于動力氣缸48的體積，進而允許在壓縮腔室B中接納較大體積的空氣/燃料混合物且壓縮。在壓縮沖程期間，壓縮腔室B中的經(jīng)壓縮空氣/燃料混合物(即，“增壓”燃料混合物)的較大體積和增加壓力經(jīng)由級間閥12或412傳送到燃燒腔室C中。因此，燃料混合物的較大量和/或較高壓力可注入到動力氣缸48的燃燒腔室C中以提供較大爆炸，且因此在動力沖程期間提供較多能量和功(較高功率密度)。
[0227]現(xiàn)在參見如圖38A到38D的三維圖(3D)和剖視3D圖中說明的機械級間閥512。應(yīng)注意，圖38上所示的顏色(灰度級)不形成其部分(也就是說，灰色的變化不指示結(jié)構(gòu)變化)。圖38A以透視圖說明級間閥512。圖38B說明描繪各種零件的級間閥512的剖視圖，其可大體上包含主閥體519、動力側(cè)(腔室C)密封表面521 (閥座521)、壓縮側(cè)(腔室B)密封表面522(閥座522)、DSAP閥頭520、柱塞523，以及偏置元件524 (例如盤簧)，其共同構(gòu)成彈簧柱塞組件(SPC)。其還含有偏置機構(gòu)組件525 (例如BMC、卷簧)。如圖38B中說明，DSAP閥520接合密封表面521且因此使腔室B與腔室C解耦。圖38C說明處于相對位置中的DSAP閥520和閥體519，使得密封閥座521和密封閥座522均不密封，因此使得壓縮腔室B和動力腔室C能夠往復(fù)例如流體交換以將經(jīng)壓縮工作流體從腔室B傳送到腔室C。因此，DSAP520閥定位致使級間閥512處于此打開狀態(tài)，如圖38C中的黑箭頭(指示流體流動)說明。圖38D說明DSAP閥520接合密封表面522且因此使腔室C與腔室B解耦。當(dāng)在圖21到44的實施例中使用時，機械級間閥512可分離壓縮腔室B與動力腔室C。以這些方式，腔室可具有不同的流體壓力。
[0228]現(xiàn)在將參見圖39A到39J論述機械級間閥512的示范性實施例。機械級間閥512可用作上文相對于圖21到44描述的實施例中的級間閥512，且為了說明性目的，機械級間閥512的以下描述也可指代上文結(jié)合圖21到33提到的元件。應(yīng)了解，機械級間閥512的使用不限于上文相對于圖21到38描述的實施例，但可在其它應(yīng)用中使用，包含例如其它類型的雙活塞循環(huán)引擎、其它分循環(huán)引擎、四沖程引擎和壓縮機。
[0229]參見圖39A，機械級間閥512可大體上包含主閥體519、DSAP閥520、柱塞523和偏置元件524 (例如盤簧)，其共同構(gòu)成彈簧柱塞組件(SPC)，以及偏置機構(gòu)組件525 (例如，BMC卷簧)。當(dāng)在圖21到33的實施例中使用時，機械級間閥512可分離壓縮腔室B與燃燒腔室C。以此方式，腔室可具有不同的流體壓力。在機械級間閥512內(nèi)，DSAP閥520相對于主閥體519的移動可允許腔室B與腔室C之間的流體連通的耦合或解耦。如圖39A中說明，DSAP閥520抵靠閥體519的動力氣缸側(cè)的密封座521密封，其可防止從壓縮腔室B到動力腔室C中的高壓流體傳送。
[0230]圖39B是機械級間閥512的橫截面圖。當(dāng)DSAP閥520抵靠閥體519的壓縮氣缸側(cè)的密封座522密封時，阻止高壓工作流體從動力腔室C傳送回到壓縮腔室B中。
[0231]圖39C是機械級間閥512的橫截面圖，其將柱塞523描繪為由動力活塞04朝向偏置元件524推動，且其中柱塞523部分地壓縮偏置元件524。當(dāng)動力活塞04接近其TDC時，活塞04觸碰柱塞523且抵靠偏置元件524部分地推動所述柱塞。盡管現(xiàn)在由柱塞523施加且通過偏置元件524傳送到DSAP閥520的軸向力，仍防止DSAP閥520的任何軸向位移，因為其由腔室B中積累的壓縮壓力強制地相反推動(因為壓縮活塞03在此階段處于其壓縮沖程)。而且，不僅通過由腔室B的經(jīng)壓縮工作流體產(chǎn)生的力而且通過偏置元件525預(yù)加載力來朝向密封座521推動DSAP閥520。偏置元件524上的這些相反力(其上通過柱塞在一側(cè)上以及通過經(jīng)壓縮流體和偏置元件525在另一側(cè)上產(chǎn)生的力)擠壓偏置元件524(比較圖39B和39C中的元件524位移)，其累積勢能。(將不久之后釋放——參見下文的描述)。
[0232]圖39D是機械級間閥512的橫截面圖，其說明在進一步擠壓偏置元件524之后的柱塞523。當(dāng)動力活塞04進一步接近其TDC時，其推動柱塞523，導(dǎo)致進一步擠壓偏置元件524直到其最大預(yù)定反作用力。在動力活塞接近其TDC時，排氣閥(圖24項目11)關(guān)閉。在一些示范性實施例中，排氣閥關(guān)閉定時的組合(即，稍微在動力活塞到達其TDC之前)，且引擎動態(tài)系統(tǒng)慣性動量可強制地推動動力活塞，致使腔室C流體壓力的突然急劇增加。動力腔室壓力的此瞬間增加可幫助DSAP閥520打開。
[0233]圖39E是機械級間閥512的橫截面圖。在動力活塞04進一步朝向其TDC移動時，其到達DSAP閥520且推動(輕推)閥，從而強制地致使閥離開其在閥體519的密封表面521上的座且分裂打開。這導(dǎo)致工作流體從腔室B流動到腔室C(如圖39E到39H中的黑色流動箭頭說明)且導(dǎo)致DSAP閥520上的壓力差量值的急劇下降。應(yīng)注意，一方面，可有益的是動力活塞04到達DSAP閥520的觸碰點實際上盡可能靠近動力活塞04TDC以便具有實現(xiàn)“軟”觸碰的較低的線性活塞速度。另一方面，以上描述的觸碰點可能需要足夠遠離動力活塞04TDC，以便確保DSAP閥520的隨后移動將在足夠持續(xù)時間中且以正確的定時打開級間閥512，以便實現(xiàn)DSAP閥520上的差壓的減小。在一些實施例中，動力活塞04到達DSAP閥520的定時可有利地處于打開閥將在壓縮腔室B與動力腔室C之間形成足夠的差壓減少的點。應(yīng)了解，由于活塞04緊密接近動力活塞04TDC而觸碰DSAP閥520，因此活塞速度相對慢，且因此活塞04正施加于DSAP閥520的力的量值是適度的。另外，在DSAP閥520分裂事件期間，緊密接近TDC的動力活塞04確保腔室C最小體積，其也有利于所述閥上的差壓的快速減小而作用，因為腔室C小體積將被來自腔室B的傳入工作流體快速填充，其將增加腔室C壓力水平。
[0234]圖39F是機械級間閥512的橫截面圖。在動力活塞04開始移動遠離其TDC時，偏置元件524膨脹，其使得柱塞523邊緣能夠倚靠撤退的動力活塞04，同時朝向?qū)挻蜷_位置進一步推動DSAP閥520，因此允許腔室B流體內(nèi)含物繼續(xù)流入腔室C。
[0235]圖39G是機械閥512的橫截面圖。在動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，偏置元件524到達其完全膨脹狀態(tài)，使柱塞523相對于DSAP閥520保持于其最大突出處。閥512保持打開，從而允許流體傳送從壓縮腔室B到動力腔室C中繼續(xù)。圖39G還描繪當(dāng)燃燒起始可能增加腔室C處的壓力水平從而貢獻于將DSAP閥520向左推動且保持級間閥512打開的力時的實例(也參見下文的燃燒過程的描述)。
[0236]現(xiàn)在參見圖39H，在本發(fā)明的各種示范性實施例中，在壓縮活塞03到達其TDC之前的幾個壓縮曲柄軸07度處，壓縮活塞03突出元件526可推回DSAP閥520遠離密封表面522，以便防止過早的腔室B和C解耦。此解耦可能由于由腔室C中的燃燒進行帶來的腔室C壓力的動態(tài)增加而發(fā)生。在經(jīng)過其TDC之后且在壓縮活塞03前進遠離其TDC時，突出元件526撤退，從而使得DSAP閥520能夠在密封表面522上再關(guān)閉(由于腔室C處的燃燒力)。突出元件526可防止腔室B和C的不希望的過早解耦，其可造成從腔室B到腔室C中的不完整流體傳送。
[0237]圖391是機械級間閥512的橫截面圖。當(dāng)動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，動力氣缸中的燃燒造成腔室C壓力的急劇增加。DSAP閥520由于以下三個事件而繼續(xù)其朝向閥密封座522的慣性移動:(i)在動力活塞04到達且推動DSAP閥520期間形成的慣性力，(?)偏置元件524膨脹能量釋放，以及(iii)突然的腔室C壓力突發(fā)(燃燒)，其造成腔室C與腔室B之間的高差壓。從此階段向前，引擎動力沖程在腔室C處繼續(xù)，同時通過進氣閥10的打開，進氣可在腔室B處開始。
[0238]圖39J是機械級間閥512的橫截面圖。當(dāng)動力活塞04接近其BDC時，排氣閥11打開且燃燒過的氣體排出，腔室C高壓減小，其使得偏置機構(gòu)組件525 (例如，BMC、卷簧)能夠膨脹且將DSAP閥520推回以抵靠密封座521密封。一旦所述閥抵靠密封座521密封，級間閥512便使壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路解耦，從而使得下一壓縮沖程能夠發(fā)生。
[0239]圖39K到39L是機械級間閥512的橫截面圖。當(dāng)動力活塞04接近其TDC時，其繼續(xù)推動柱塞523從而導(dǎo)致擠壓偏置元件524。在動力活塞04進一步朝向其TDC移動時，其到達DSAP閥520且推動(輕推)所述閥，從而強制地致使閥分裂打開。在本發(fā)明的各種示范性實施例中，在DSAP閥520與動力活塞04直接接觸之前(且在動力活塞04與柱塞523接觸之前、同時或之后)，所述活塞推動機械閥51，其致使所述閥51打開。此打開耦合腔室B和C，因此減少DSAP閥520上的壓力差(圖39K說明閥51處于關(guān)閉狀態(tài)，圖39L說明閥51處于打開狀態(tài))。當(dāng)操作較大DPCE引擎時，在動力活塞04觸碰所述閥之前在DSAP閥520上的差壓的降低減少潛在的沖擊損壞且減小分裂打開DSAP閥520所需的力，原因是較小的壓力差。在具有閥51功能能力的各種示范性實施例中，排氣閥11確切關(guān)閉點可經(jīng)設(shè)定以例如防止經(jīng)壓縮進料從腔室B傳送通過釋放閥51和腔室C以通過排氣閥11和周圍端口 D排出。彈簧527可將機械閥51偏置到其關(guān)閉狀態(tài)。在一些實施例中，彈簧527的“彈簧常數(shù)”(“K值”)可足夠高以防止由于腔室C中燃燒引發(fā)的高壓所致的機械閥51打開，但足夠低以使得機械閥51能夠通過活塞04打開。
[0240]圖39M到39N是機械級間閥512的橫截面圖，如圖27和28中說明。當(dāng)動力活塞04繼續(xù)其遠離TDC的移動時，動力氣缸中的燃燒造成腔室C壓力的急劇增加，這又抵靠密封座522推動DSAP閥520。然而在發(fā)生其中燃燒不演進的不點火的情況下，腔室C壓力將不增加，因此腔室B壓縮壓力可能抵靠密封座521推回DSAP閥520，且因此完全阻擋從腔室B到腔室C的流體傳送，且同時腔室B中的壓力將增加到不合意的水平。釋放閥52的功能是防止此情形。如果在DPCE操作期間，腔室B壓力超過腔室C壓力多于預(yù)定義閾值(可例如通過彈簧528的K值確定)，那么釋放閥52超馳其內(nèi)部預(yù)加載彈簧528且耦合腔室B和C (快速地均衡腔室B壓力和腔室C壓力)。圖39M說明釋放閥52處于關(guān)閉狀態(tài)，而圖39N說明釋放閥52處于打開狀態(tài)。釋放閥52的功能是防止壓縮腔室B過壓(尤其在引擎不點火期間和在DSAP閥過早關(guān)斷期間)，其仍實現(xiàn)某種引擎動力產(chǎn)生。
[0241]應(yīng)注意，在DPCE操作期間，如使用圖24到27和圖39D到391說明和論述，DSAP閥520在一個方向上移動，同時在密封、打開和再次密封位置之間交替。機械級間閥512是有利的，因為其具有:第一關(guān)閉位置，其中DSAP閥520密封于動力氣缸頭的表面521閥座上；打開位置，其中閥未安置于任何氣缸壁或氣缸頭上(且工作流體可通過閥周圍的開口從壓縮氣缸經(jīng)過到動力氣缸)；以及第二關(guān)閉位置，其中閥密封于壓縮氣缸頭的表面522上。因此，閥狀態(tài)從關(guān)閉改變?yōu)榇蜷_且再次改變?yōu)殛P(guān)閉，同時僅在一個方向上移動。DSAP閥120的單向移動具有優(yōu)于往復(fù)開-關(guān)閥的顯著優(yōu)點，因為其不必克服慣性力，如上文相對于交換閥12所論述。
[0242]在本發(fā)明的另一示范性實施例中，如圖40中說明，機械級間閥612可分離壓縮腔室B與燃燒腔室C。因此，腔室可具有不同的流體壓力。機械級間閥612可用作上文相對于圖21到39描述的實施例中的級間閥412。另外，為了說明性目的，以下對機械級間閥612的描述涉及上文結(jié)合圖21到39提到的元件。
[0243]機械級間閥612包含與主閥體619可分離的軸向凸形狀短管閥620 (ACS閥)以耦合和解耦腔室B和C，且進而允許或防止腔室之間的流體連通。如圖40中說明，ACS閥620可抵靠表面621密封，其可防止高壓流體從燃燒腔室C傳送回到壓縮腔室B中。在ACS閥620移動且抵靠表面622密封時，級間閥612處于關(guān)閉狀態(tài)，其防止高壓流體從壓縮腔室B傳送到動力腔室C中。在如圖40中說明的本發(fā)明的進一步示范性實施例中，動力活塞604突起636、圓盤633、偏置元件634和回動偏置元件(例如，彈簧)635功能相同于如先前在圖39A到39J中說明的對應(yīng)參考的柱塞523、偏置元件524和回動偏置元件525。
[0244]應(yīng)注意，雖然以上段落論述閥620抵靠表面621密封以防止從腔室C到腔室B的高壓流體傳送且閥620抵靠表面622密封以防止從腔室B到腔室C的高壓流體傳送，但表面可防止任一方向上的流體流動。先前段落中的論述涉及在DPCE引擎的循環(huán)期間的示范性壓力差。
[0245]在如圖40中說明的本發(fā)明的另一示范性實施例中，偏置元件634的功能(例如，盤簧)是吸收當(dāng)動力活塞604到達且推動軸向凸形狀短管閥620時(同時推動圓盤633且完全擠壓偏置元件634)作為動量(脈沖)產(chǎn)生的動能。應(yīng)了解，動能傾卸機構(gòu)(即，如偏置元件634說明的適當(dāng)偏置元件)不限于上文相對于圖40描述的實施例，但可在其它應(yīng)用中使用，包含其它類型的雙活塞循環(huán)引擎、分循環(huán)引擎、四沖程引擎和壓縮機。
[0246]在一些實施例中，可收集引擎性能數(shù)據(jù)且處理以進一步優(yōu)化如圖21到44中描述的機械級間閥的性能。更具體來說，額外機械元件或電磁元件可用以精細調(diào)諧全部(或部分)級間閥412、512、612和712(見下一段落)致動定時以及打開與關(guān)閉狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。這些元件可經(jīng)受引擎控制系統(tǒng)(圖中未圖示)，如此項技術(shù)中通常已知。
[0247]圖41說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的替代DPCE雙氣缸配置，其中壓縮氣缸49從動力氣缸50偏移以提供兩個氣缸之間的最小導(dǎo)熱性。在此實施例中，級間閥可位于兩個氣缸之間的重疊的小區(qū)域中(未圖示)。
[0248]現(xiàn)在將參見圖42A到42H論述級間閥712的示范性實施例。應(yīng)了解，級間閥712的使用不限于本文描述的DPCE配置，但可在其它應(yīng)用中使用，包含例如其它類型的分循環(huán)引擎、雙活塞循環(huán)引擎、四沖程引擎和壓縮機。
[0249]圖42A說明DPCE雙氣缸配置，其中兩個氣缸以直列式配置彼此平行構(gòu)造，壓縮氣缸701主管壓縮活塞703，動力氣缸702主管動力活塞704。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，兩個活塞以串聯(lián)方式移動。在此實施例中，進氣、排氣和活塞相對相位角設(shè)定可以與上文所述類似的方式操作。如圖42A到42H中所示，級間閥712位于耦合壓縮氣缸701和動力氣缸702的橫向通路中。不同于涉及動力活塞04的動力活塞軸向(水平)直接觸碰的以上關(guān)于級間閥512和612操作的描述，級間閥712操作涉及動力活塞704垂直直接觸碰。圖44A中描繪的級間閥712可用作上文相對于圖21到39描述的實施例中的級間閥412。
[0250]參見圖42B和圖42C，壓縮氣缸701和壓縮活塞703界定壓縮腔室B，且動力氣缸702和動力活塞704界定動力腔室C。機械級間閥712可大體上包含主閥體719、DSAP閥720、柱塞723和偏置元件724 (例如盤簧)，其共同構(gòu)成彈簧柱塞組件(SPC)。其還含有偏置元件機構(gòu)組件725 (例如BMC、卷簧)和動力活塞突出部726。當(dāng)在圖42A到42H的實施例中使用時，機械級間閥712可分離壓縮腔室B與燃燒腔室C。以此方式，腔室可具有不同壓力的工作流體。機械級間閥712還包含DSAP閥720，其與主閥體719 —起作用以允許耦合或解耦壓縮腔室B與燃燒腔室C之間的工作流體連通。如圖42C中說明，DSAP閥720抵靠動力氣缸側(cè)的密封表面721密封，其防止從壓縮腔室B到動力腔室C中的高壓流體傳送。如圖42G中說明，當(dāng)DSAP閥720抵靠壓縮氣缸側(cè)的密封表面722密封時，阻止高壓工作流體從動力腔室C傳送回到壓縮腔室B中。
[0251]圖42D是當(dāng)柱塞723由動力活塞突出部726朝向偏置元件724推動時機械級間閥712的橫截面圖。如圖42D中說明，當(dāng)動力活塞704接近其TDC時，活塞突出部726觸碰柱塞723且抵靠偏置元件724部分地推動所述柱塞。盡管現(xiàn)在由柱塞723施加且通過偏置元件724傳送到DSAP閥720的軸向力，仍防止DSAP閥720的任何軸向位移，因為其由腔室B中積累的壓力強制地相反推動(因為在此時壓縮活塞703正執(zhí)行其壓縮沖程)。而且，不僅通過由現(xiàn)在駐留于腔室B中的經(jīng)壓縮流體產(chǎn)生的力而且通過偏置元件機構(gòu)組件725預(yù)加載力來朝向密封表面721推動DSAP閥720。偏置元件724上的這些相反力(通過柱塞在一側(cè)上以及通過經(jīng)壓縮流體和BMC725在另一側(cè)上產(chǎn)生的力)擠壓偏置元件724 (比較圖42C和42D中的偏置元件724位移)，其累積勢能(將不久之后釋放——參見下文)。
[0252]圖42E是機械級間閥712的橫截面圖。如圖42E中說明，動力活塞704進一步朝向其TDC移動，動力活塞704突出部726觸碰且進一步推動柱塞723，同時還推動DSAP閥720，其強制地致使所述閥分裂打開(由通過密封表面722和721與DSAP閥720之間的間隙的黑箭頭說明)。這導(dǎo)致DSAP閥720上的壓力差量值的急劇下降。應(yīng)注意，一方面，可有益的是動力活塞704到達DSAP閥720的觸碰點實際上盡可能靠近動力活塞704TDC以便具有實現(xiàn)“軟”觸碰的較低的線性活塞速度。另一方面，以上描述的觸碰點可能需要足夠遠離動力活塞704TDC，以便確保DSAP閥720的隨后移動將在足夠持續(xù)時間中且以正確的定時打開級間閥712，以便實現(xiàn)DSAP閥720上的差壓的減小。在一些實施例中，動力活塞704到達DSAP閥720的定時可有利地處于打開閥將在壓縮腔室B與動力腔室C之間形成足夠的差壓減少的點。應(yīng)了解，由于動力活塞704緊密接近其TDC將力中繼到DSAP閥720，因此動力活塞704線性速度相對緩慢且因此所建立接觸是適度的。另外，在DSAP閥720分裂事件期間，緊密接近TDC的動力活塞704確保腔室C最小體積，其也有利于所述閥上的及時差壓下降(即，腔室C壓力水平的快速增加)而作用。
[0253]圖42F是機械級間閥712的橫截面圖。如所說明，在動力活塞704開始移動遠離其TDC時，偏置元件724膨脹，其使得柱塞723邊緣能夠倚靠撤退的動力活塞704突出部726，同時朝向?qū)挻蜷_位置進一步推動DSAP閥720，因此允許腔室B工作流體內(nèi)含物流入腔室C。在動力活塞704突出部726繼續(xù)其遠離TDC的移動時，偏置元件724到達其完全膨脹狀態(tài)，使柱塞723相對于DSAP閥720保持于其最大突出處。如圖42F所示，機械級間閥712保持打開，從而允許工作流體傳送從壓縮腔室B到動力腔室C中繼續(xù)。
[0254]圖42G是機械級間閥712的橫截面圖。當(dāng)動力活塞704突出部726繼續(xù)其遠離TDC的移動時，動力氣缸腔室C中的燃燒造成腔室C壓力的急劇增加。DSAP閥720由于以下三個事件而繼續(xù)其朝向閥密封座722的慣性移動:(i)在動力活塞704到達且推動DSAP閥720期間形成的慣性力，(ii)偏置元件724膨脹能量釋放，(iii)突然的腔室C壓力突發(fā)(燃燒)，其設(shè)定腔室C與腔室B之間的高差壓。在此階段中，引擎動力沖程繼續(xù)。DSAP閥720抵靠表面722密封解耦腔室C和腔室B。
[0255]圖42H是機械級間閥712的橫截面圖。當(dāng)動力活塞704接近其BDC時，排氣閥打開(未圖示)且燃燒過的氣體排出，腔室C高壓減小，其使得偏置機構(gòu)組件(例如，BMC、卷簧)725能夠膨脹且將DSAP閥720推回以抵靠表面721密封。一旦所述閥抵靠表面721密封，級間閥712便使壓縮腔室B與動力腔室C之間的流體通路解耦，從而使得下一壓縮沖程能夠發(fā)生。
[0256]現(xiàn)在將參見圖43論述機械級間閥812A和812B的示范性實施例。應(yīng)了解，如圖43和相關(guān)文字中描述的機械級間閥的使用不限于本文描述的DPCE，但可在其它應(yīng)用中使用，包含例如其它類型的分循環(huán)引擎、雙活塞循環(huán)引擎、四沖程引擎和壓縮機。
[0257]圖43說明DPCE三氣缸配置，其中全部三個氣缸配置彼此平行構(gòu)造(直列式)，壓縮氣缸801主管壓縮活塞803，動力氣缸802A主管動力活塞804A，且動力氣缸802B主管動力活塞804B?；钊?03、804A、804B以串聯(lián)方式移動，分別通過連接通道連接到曲柄軸和齒輪807、808A和808B(齒輪旋轉(zhuǎn)方向由黑箭頭標(biāo)記)。在示范性實施例中，單個進氣閥810、兩個排氣閥(81認和8118)、兩個動力活塞804八和8048以及壓縮活塞803設(shè)定和相對相位角中的每一者可以如上文描述(圖21到41)類似的方式操作。然而，如圖43所示，兩個獨立的級間閥812A和812B位于(例如)彼此相對的橫向通路中。級間閥812A耦合壓縮氣缸801和動力氣缸802A，且機械級間閥812B耦合壓縮氣缸801和動力氣缸802B。級間閥812A和812B操作方法與上文相對于圖42A到42H描述和說明的操作方法相同。具體來說，當(dāng)通過其參考的動力活塞致動時，兩個機械級間閥812A和812B能夠以交替方式分別耦合或解耦壓縮腔室B和動力腔室Cl或動力腔室C2。曲柄軸齒輪807在設(shè)計上比曲柄軸齒輪808A和808B小，以使得對于曲柄軸齒輪808A和808B的每一個完整一轉(zhuǎn)，曲柄軸齒輪807轉(zhuǎn)動兩個完整轉(zhuǎn)。而且，動力活塞804A相對于動力活塞804B的設(shè)定相位相差180度(曲柄軸旋轉(zhuǎn))。因此，因為經(jīng)定向壓縮活塞803獨立地比兩個動力活塞804A和404B兩倍快地移動，所以此引擎配置在每一引擎輸出軸完整轉(zhuǎn)期間(參見圖43中的輸出軸位置)點火兩次。圖43描述分循環(huán)引擎，其使用單個壓縮氣缸內(nèi)的單個壓縮活塞以連續(xù)方式對兩個動力氣缸進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率兩倍于動力活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解，圖43中描述的原理可針對具有2個以上動力活塞的引擎實施:具體來說，分循環(huán)引擎，其使用單個壓縮氣缸內(nèi)的單個壓縮活塞以連續(xù)方式對(η個)動力氣缸進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率(每分鐘圈數(shù)，RPM)根據(jù)以下等式高于動力活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn):[壓縮機RPM]=[燃燒器RPM] X (η)。在此布置中，(η個)動力氣缸可彼此相位相差360/η度(曲柄軸旋轉(zhuǎn))。
[0258]雖然相對于齒輪描述以上實施例，但例如皮帶和鏈條等其它可變旋轉(zhuǎn)能量連接元件可用以提供壓縮活塞和燃燒活塞的不同速度。
[0259]當(dāng)考慮引擎功率重量比和引擎的緊湊封裝時，利用其中單個壓縮氣缸饋送一個以上動力活塞的引擎是有益的，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解。
[0260]圖44說明DPCE三氣缸配置，其中兩個動力氣缸902Α和902Β彼此平行構(gòu)造(直列式)，且相對的單個壓縮氣缸901面對兩個所述動力氣缸。壓縮氣缸901主管壓縮活塞903，動力氣缸902Α主管動力活塞904Α，且動力氣缸902Β主管動力活塞904Β?；钊?04Α、904Β以串聯(lián)方式移動，分別通過連接通道連接到曲柄軸和齒輪908Α和908Β (齒輪旋轉(zhuǎn)方向由黑箭頭標(biāo)記)，而活塞903通過連接通道連接到曲柄軸和齒輪907Β，其又由旋轉(zhuǎn)的齒輪907Α利用定時皮帶和滑輪機構(gòu)(例如)驅(qū)動。在示范性實施例中，單個進氣閥910、兩個排氣閥(911Α和911Β)、兩個動力活塞904Α和904Β以及壓縮活塞903設(shè)定和相對相位角中的每一者可以如上文描述(圖21到41)類似的方式操作。然而，如圖44所示，兩個獨立且相同的級間閥912Α和912Β位于(例如)彼此相對的橫向通路中。級間閥912Α耦合壓縮氣缸901和動力氣缸902Α，且機械級間閥912Β耦合壓縮氣缸901和動力氣缸902Β。級間閥912Α和912Β操作方法與上文相對于圖40Α到40Η描述和說明的操作方法相同。具體來說，當(dāng)通過其參考的動力活塞致動時，兩個機械級間閥912Α和912Β能夠以交替方式分別耦合或解耦壓縮腔室B和動力腔室Cl或動力腔室C2。曲柄軸齒輪907Α在設(shè)計上比曲柄軸齒輪908Α和908Β小，例如以使得對于曲柄軸齒輪908Α和908Β的每一個完整一轉(zhuǎn)，曲柄軸齒輪907Α轉(zhuǎn)動兩個完整轉(zhuǎn)，這是通過定時皮帶和滑輪機構(gòu)(或此項技術(shù)中已知的任何其它動能遞送機構(gòu)，即，齒輪、傳動軸、經(jīng)由連接通道的曲柄軸，等等)。動力活塞904Α相對于動力活塞904Β的設(shè)定相位相差180度(曲柄軸旋轉(zhuǎn))。因此，因為經(jīng)定向壓縮活塞903獨立地比兩個動力活塞904Α和904Β兩倍快地移動，所以此引擎配置在每一引擎輸出軸完整轉(zhuǎn)期間(參見圖44中的輸出軸位置)點火兩次。圖44描述分循環(huán)引擎，其使用單個壓縮氣缸內(nèi)的單個壓縮活塞以連續(xù)方式對兩個動力氣缸進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率兩倍于動力活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可了解，圖44中描述的原理可針對具有2個以上動力活塞的引擎實施:具體來說，分循環(huán)引擎，其使用單個壓縮氣缸內(nèi)的單個壓縮活塞以連續(xù)方式對(η個)動力氣缸進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率(每分鐘圈數(shù)，RPM)根據(jù)以下等式高于動力活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn):[壓縮機RPM]=[燃燒器RPM] X (η)。在此布置中，(η個)動力氣缸應(yīng)彼此相差360/η度(曲柄軸旋轉(zhuǎn))通過。
[0261]當(dāng)考慮引擎功率重量比和引擎的緊湊封裝時，利用其中單個壓縮氣缸饋送一個以上動力活塞的引擎是有益的，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解。
[0262]根據(jù)一個實施例，可在蒸氣增強DPCE( “SE-DPCE”)中采用本文論述的交換閥。SE-DPCE可在動力氣缸內(nèi)包含內(nèi)部氣缸和外部氣缸。SE-DPCE中的動力活塞也可包括雙頭活塞，其進一步包括圓盤形內(nèi)部活塞和環(huán)形外部活塞。動力氣缸還可包含:壓縮空氣閥，其位于外部動力氣缸內(nèi)且延伸到壓縮氣缸；蒸氣/空氣排氣閥，其位于外部動力氣缸內(nèi)；外部排氣殼，其包括經(jīng)包裹的排氣管；以及隔熱層。在一個實施例中，動力氣缸是使用高度傳導(dǎo)材料制造以用于進一步熱能利用。動力氣缸的額外氣缸可用以執(zhí)行額外動力沖程。關(guān)于SE-DPCE的進一步細節(jié)在第7，273，023號美國專利申請案中描述，所述美國專利申請案的揭示內(nèi)容以全文引用方式并入本文。
[0263]在一些實施例中，可收集引擎性能數(shù)據(jù)且處理以進一步優(yōu)化本文描述的機械交換閥的性能。更具體來說，額外機械元件或電磁元件(例如，此些電磁元件也在頒與圖爾(Tour)的2010年7月29日為
【公開日】的第US 2010/0186689 Al號美國專利申請案中描述，所述美國專利申請案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文)可用以精細調(diào)諧全部(或部分)交換閥在打開與關(guān)閉狀態(tài)之間的致動定時和轉(zhuǎn)變，包含全部引擎閥的可變閥定時。這些元件可經(jīng)受引擎控制系統(tǒng)(圖中未圖示)，如此項技術(shù)中通常已知。另外，需要了解，如圖中所示的各種元件的幾何形狀和相對定位僅是一個實施例，且例如推桿連接到DSAP閥的角度可不同，兩個氣缸相對定向可不同(例如成V形，其中兩個氣缸頭共享交換閥，且如此項技術(shù)中已知可添加例如其它密封和潤滑元件。
[0264]在一些實施例中，可通過從交換閥的兩側(cè)動作的兩個凸輪軸來致動交換閥。在循環(huán)的第一凸輪軸拉動交換閥的點處，第二凸輪軸推動交換閥。在一些實施例中，具有兩個此凸輪軸減少了要求或完全消除對交換閥回動彈簧的需要。在一些實施例中，具有兩個此凸輪軸減少均衡作用于交換閥上的力。
[0265]在一些實施例中，交換閥可通過動力活塞直接接觸而分裂打開，其幫助交換閥凸輪軸將交換閥從關(guān)閉I位置移動到打開位置。其中交換閥由活塞推動來偏置的分循環(huán)內(nèi)燃機的此些優(yōu)點也在頒與圖爾的2011年11月30日為申請日的第61/565，286號美國臨時申請案中描述，所述美國臨時申請案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文。
[0266]此外，在一些實施例中，交換閥可為分循環(huán)引擎(DPCE)的部分，其中壓縮氣缸和動力氣缸彼此成直列式(平行)布置，其中單個曲柄軸將連接到壓縮活塞。單個曲柄軸將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為兩個活塞的往復(fù)運動。在一個此實施例中，可例如安裝低熱傳導(dǎo)材料的絕緣層以分離相對冷壓縮氣缸與相對熱動力氣缸，如此項技術(shù)中所常見。其中壓縮氣缸和動力氣缸彼此成直列式(平行)布置且單個曲柄軸將連接到壓縮活塞的分循環(huán)內(nèi)燃機(DPCE)的此些優(yōu)點也在頒與圖爾的2011年11月30日為申請日的第61/565，286號美國臨時申請案中描述，所述美國臨時申請案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文。
[0267]此外，在一些實施例中，交換閥(或若干(η個)交換閥)可并入作為分循環(huán)引擎(DPCE)的部分，其使用單個壓縮氣缸內(nèi)的單個壓縮活塞以連續(xù)方式對兩個或兩個以上(η個)動氣氣缸內(nèi)的兩個或兩個以上(η個)動力活塞進行裝填，同時壓縮活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn)速率(每分鐘圈數(shù)，RPM)根據(jù)以下等式高于動力活塞曲柄軸旋轉(zhuǎn):[壓縮機RPM]=[燃燒器RPM] X (η)，且動力活塞相對于彼此相位相差360/η。其中單個壓縮活塞/氣缸對兩個或兩個以上(η個)動力活塞/氣缸進行裝填的分循環(huán)內(nèi)燃機的此些優(yōu)點也在頒與圖爾的2011年11月30日為申請日的第61/565，286號美國臨時申請案中描述，所述美國臨時申請案的整個內(nèi)容以全文引用方式并入本文。
[0268]在本文描述的實施例中的任一者中，火花塞位于引擎壓縮氣缸頭上、膨脹氣缸頭上、壓縮和膨脹頭(兩個火花塞單元)上，或閥內(nèi)的腔室(腔室Ε)中。使火花塞位于壓縮氣缸頭中使得能夠進一步撤退點燃定時，其在高速引擎旋轉(zhuǎn)期間可為有益的。使火花塞位于膨脹氣缸頭中可降低壓縮氣缸溫度。使火花塞位于閥內(nèi)的腔室內(nèi)可降低壓縮溫度。具有兩個塞可提供以上優(yōu)點中的任一者且為操作者給出更多選項。
[0269]在一些實施例中，在總壓縮氣缸體積加膨脹氣缸體積加交換閥體積(腔室B、C和E)達到其組合最小體積之后短時間(例如，I到20曲柄軸度，且在一些實施例中，I到5曲柄軸度)，燃燒起始發(fā)生(起始/調(diào)諧)。當(dāng)交換閥處于打開位置時，即流體可從壓縮氣缸流入燃燒氣缸，可達到此最小體積。對于火花點燃(SI)引擎，燃燒可在交換閥的打開之后10到40曲柄軸度發(fā)生，且在一些實施例中，在交換閥的打開之后20到30曲柄軸度發(fā)生。對于壓縮點燃(Cl)引擎，燃燒可在交換閥的打開之后5到25曲柄軸度發(fā)生，且在一些實施例中，在交換閥的打開之后5到15曲柄軸度發(fā)生。
[0270]在一些實施例中，引擎可在總壓縮氣缸體積加膨脹氣缸體積達到其組合最小體積之后在14到28動力曲柄軸度處達到最小最佳定時[MBT](最大膨脹氣缸壓力)。
[0271]如本文使用，術(shù)語“死空間”(或“死體積”或“裂縫體積”)可理解為指代分循環(huán)引擎中壓縮腔室與燃燒腔室之間的區(qū)域，其中所述空間在傳送之后保持經(jīng)壓縮工作流體，且進而防止流體傳送到燃燒腔室而參與燃燒。此死空間可為傳送閥或連接管，或防止流體傳送的其它結(jié)構(gòu)。也可使用其它術(shù)語來描述此些結(jié)構(gòu)。死空間的特定實例貫穿本發(fā)明論述，但可能不一定限于此些實例。
[0272]如本文使用，術(shù)語“交換閥”和“級間閥”可理解為可互換的，除非另外規(guī)定。
[0273]如本文使用，術(shù)語“流體”可理解為包含液體和氣體狀態(tài)。
[0274]如本文使用，“曲柄軸度”可理解為指代曲柄軸旋轉(zhuǎn)的一部分，其中完整旋轉(zhuǎn)等于360 度。
[0275]圖或圖式中字體的任何變化是意外的，不有意表示區(qū)分或強調(diào)。
[0276]雖然已參考附圖結(jié)合本發(fā)明的實施例完整描述了本發(fā)明，但應(yīng)注意，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了各種改變和修改。此些改變和修改應(yīng)理解為包含在由所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的各種實施例應(yīng)理解為其已僅借助于實例而非限制來呈現(xiàn)。同樣，各種圖可描繪本發(fā)明的實例架構(gòu)或其它配置，其完成以幫助理解本發(fā)明中可包含的特征和功能性。本發(fā)明不約束于所說明實例架構(gòu)或配置，但可使用多種替代架構(gòu)和配置來實施。另外，雖然上文在各種示范性實施例和實施方案方面描述本發(fā)明，但應(yīng)了解，在個別實施例中的一或多者中描述的各種特征和功能性在其適用性方面不限于對其進行描述的特定實施例。其可改為單獨或以某種組合應(yīng)用于本發(fā)明的其它實施例中的一或多者，無論此些實施例是否描述，且無論此些特征是否呈現(xiàn)為所描述實施例的部分。因此，本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)受到上文描述的示范性實施例中的任一者限制。
[0277]將了解，為了清楚，以上描述已參考不同功能單元和處理器描述本發(fā)明的實施例。然而將了解，在不偏離本發(fā)明的情況下可使用不同功能單元、處理器或域之間的任何合適的功能性分布。舉例來說，經(jīng)說明為由單獨處理器或控制器執(zhí)行的功能性可由同一處理器或控制器執(zhí)行。因此，對特定功能單元的參考僅視為對用于提供所描述功能性的合適構(gòu)件的參考，而不是指示嚴格的邏輯或物理結(jié)構(gòu)或組織。
[0278]在本文檔中使用的術(shù)語和短語及其變體除非另外明確陳述，否則都應(yīng)構(gòu)造為開放式的而不是限制性的。作為前述的實例:術(shù)語“包含”應(yīng)閱讀為意味著“包含但不限于”或類似物；術(shù)語“實例”用以提供討論中的項目的示范性實例，不是其詳盡或限制性列表；且例如“常規(guī)”、“傳統(tǒng)”、“正常”、“標(biāo)準”、“已知”和類似意義的術(shù)語等形容詞不應(yīng)解釋為將所描述項目限制于給定時間周期，或限制于關(guān)于給定時間可用的項目。而是，這些術(shù)語應(yīng)閱讀為涵蓋可用的、現(xiàn)在已知的或在未來任何時間可用的常規(guī)、傳統(tǒng)、正常或標(biāo)準技術(shù)。同樣，用連詞“和”連接的項目群組不應(yīng)閱讀為要求這些項目中的每一者和每個都呈現(xiàn)在群組中，而是應(yīng)閱讀為“和/或”，除非另外明確陳述。類似地，用連詞“或”連接的項目群組不應(yīng)閱讀為要求所述群組中的相互排斥性，而是也應(yīng)閱讀為“和/或”，除非另外明確陳述。此外，雖然可以單數(shù)形式描述或主張本發(fā)明的元件或組件，但復(fù)數(shù)形式預(yù)期在本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非明確陳述限于單數(shù)形式。在一些實例中例如“一或多個”、“至少”、“但不限于”或其它類似短語等拓寬的詞語和短語的存在不應(yīng)閱讀為意味著在此些拓寬短語可能不存在的實例中既定或要求較窄的情況。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機，其包括: 燃燒腔室，其具有第一孔口 ； 壓縮腔室，其具有第二孔口 ；以及 交換閥，其包括內(nèi)部腔室、第一和第二閥座、閥頭，以及所述閥頭上的第一和第二閥面，其中 所述第一孔口允許所述燃燒腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通， 所述第二孔口允許所述壓縮腔室與所述內(nèi)部腔室之間的流體連通， 所述第一閥面耦合到所述第一閥座以堵塞所述第一孔口， 所述第二閥面耦合到所述第二閥座以堵塞所述第二孔口 ；且 所述閥頭在所述內(nèi)部腔室內(nèi)移動以使得所述交換閥交替地堵塞所述第一孔口和所述第二孔口 ；以及 偏置件，其提供力以幫助所述閥頭在所述內(nèi)部腔室內(nèi)在所述第一和所述第二孔口的方向上移動，其中所述偏置件進一步包括凸輪軸、凸輪軸隨動器、搖臂、回動彈簧以及推桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述交換閥頭在至少一個尺寸上比所述內(nèi)部腔室小，以允許當(dāng)所述閥頭定位于所述內(nèi)部腔室內(nèi)且不堵塞所述第一孔口和所述第二孔口時所述壓縮腔室與燃燒腔室之間流體連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述燃燒腔室包括活塞且所述活塞包括活塞頭上的突出部，其中所述突出部經(jīng)配置以部分地占據(jù)所述第一孔口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述壓縮腔室包括活塞且所述活塞包括活塞頭上的突出部，其中所述突出部經(jīng)配置以部分地占據(jù)所述第二孔口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其進一步包括差壓均衡器閥，所述差壓均衡器閥耦合所述燃燒腔室與所述交換閥的所述內(nèi)部腔室。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的引擎，其中所述差壓均衡器閥包括具有表面積比所述交換閥頭的表面積小的差壓均衡器閥頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述閥頭包括至少一個孔口，所述至少一個孔口經(jīng)配置以分別與所述第一和第二孔口處的第一至少一個堵塞和第二至少一個堵塞配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引擎，其中所述閥頭包括選自由方形板配置和同心板配置組成的群組的一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述壓縮腔室和燃燒腔室彼此熱隔離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述燃燒腔室與周圍環(huán)境熱隔離，使得所述燃燒腔室在操作期間維持在比所述周圍環(huán)境熱的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述壓縮腔室包括位于所述壓縮腔室的外部表面上的多個空氣冷卻肋部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述壓縮腔室在其外殼內(nèi)包括多個液體冷卻通路。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引擎，其中所述燃燒腔室包括多個排氣加熱通路，用于利用由所述燃燒腔室排出的廢氣所提供的熱來進一步加熱所述燃燒腔室。
【文檔編號】F02B19/18GK104302886SQ201280066985
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】胡戈·本亞明·托爾, 奧代德·托爾, 吉拉德·托爾 申請人:托爾發(fā)動機股份有限公司