專利名稱：分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，更特別地，涉及裝有空氣混合系統(tǒng)的發(fā) 動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)中使用的術(shù)語"分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)"可能不具有對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。因此，為了清晰起見，術(shù)語"分開
循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)"所提出的以下定義可以施加到在先技術(shù)中披露的發(fā)動(dòng)機(jī)中或 在本申請(qǐng)中所指的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
在此稱為分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括 曲柄軸，可以圍繞曲柄軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；
動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的動(dòng)力
(膨脹)沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的進(jìn)氣 沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；和
使動(dòng)力缸和壓縮缸相互連接的氣體通道，所述氣體通道包括在其間限 定壓力室的進(jìn)氣閥與出氣(轉(zhuǎn)換)閥。
為了清晰起見，下面是在此描述的各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的首字母縮略 詞列表
AC 空氣壓縮機(jī)(Air compressor) AM 氣動(dòng)馬區(qū)動(dòng)(Air motoring) CB 壓縮制動(dòng) (Compression braking) ICE 內(nèi)燃機(jī)(Internal combustion engine) PAP 予頁(yè)壓縮空氣動(dòng)力(Pre —compressed air power) PCA予頁(yè)壓縮助燃空氣(Pre —compressed combustion air) 美國(guó)專利US6543225B2、 US6609371B2和US6952923都由本發(fā)明的代理 人代理，披露了在此限定的分幵循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的示例。這些專利包含在這些 專利的允許范圍內(nèi)引用為背景技術(shù)的美國(guó)和外國(guó)專利和公開物的廣泛列 表。因?yàn)樗鼈兇_切地將經(jīng)過兩個(gè)專用缸(一個(gè)沖程專用于高壓壓縮沖程， 而另一個(gè)缸專用于高壓動(dòng)力沖程)的傳統(tǒng)壓力/奧托(0tto)循環(huán)(即， 進(jìn)氣、壓縮、動(dòng)力和排氣)分成四個(gè)沖程，所以用于這些發(fā)動(dòng)機(jī)的術(shù)語為 "分開循環(huán)(split-cycle)"。
例如，與電混合系統(tǒng)相比，最近對(duì)于空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng) 大規(guī)模的研究。所述電混合系統(tǒng)需要給傳統(tǒng)四個(gè)沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)增加電 池、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。所述空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅需要增加附加到發(fā)動(dòng)機(jī)上 的空氣蓄壓器，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有壓縮機(jī)和氣動(dòng)馬達(dá)的功能以及傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的 功能，從而提供混合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。這些功能包括在制動(dòng)期間存儲(chǔ)壓縮空氣， 從而在隨后的啟動(dòng)和加速期間使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
然而，在先技術(shù)看來似乎僅僅包括在一個(gè)缸內(nèi)采用傳統(tǒng)的四個(gè)沖程循 環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)壓縮、燃燒和驅(qū)動(dòng)功能。然后，這需要復(fù)合閥(complex vavle)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(drivetrain system)以及在操作期間能夠從壓 縮制動(dòng)(CB)模式轉(zhuǎn)換到氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式(AM)和回復(fù)到傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)(ICE)模 式的控制裝置。
在典型示例中，當(dāng)沒有存儲(chǔ)或使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，在先技術(shù)空 氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)用作傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中在每個(gè)活塞中 曲柄軸每轉(zhuǎn)動(dòng)兩次完成奧托循環(huán)(即，進(jìn)氣、壓縮、動(dòng)力和排氣)的四個(gè) 沖程。然而，在壓縮一制動(dòng)模式情況下，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)缸被構(gòu)造用作 通過車輛運(yùn)動(dòng)由車輪驅(qū)動(dòng)的往復(fù)活塞式兩沖程空氣壓縮機(jī)。外界大氣被接 收進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，在此壓縮，并且被轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)氣罐。發(fā)動(dòng)機(jī)活塞執(zhí)行
的功吸收車輛的運(yùn)動(dòng)能并且放慢車輛速度或限制車輛的運(yùn)動(dòng)。由此，車輛 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣的能量。
在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式期間，在沒有燃燒的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)缸被構(gòu)造 用于使用存儲(chǔ)的壓縮空氣產(chǎn)生動(dòng)力沖程以便驅(qū)動(dòng)。首先，通過將存儲(chǔ)的、 壓縮空氣膨脹進(jìn)入缸內(nèi)從而驅(qū)動(dòng)活塞從上死點(diǎn)(TDC)向下運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)
(BDC)完成第一動(dòng)力沖程實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。然后，當(dāng)活塞從BDC運(yùn)動(dòng)到TDC時(shí)壓 縮膨脹氣體。然后將燃料注入缸內(nèi)并且在TDC之前點(diǎn)燃燃料。接著，在曲 柄軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)過程中燃燒膨脹產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)活塞再次向下運(yùn)動(dòng)完成第二動(dòng) 力沖程。
可選地，在沒有燃燒的情況下，曲柄軸的每次轉(zhuǎn)動(dòng)，可以通過膨脹所 存儲(chǔ)的壓縮空氣從而驅(qū)動(dòng)活塞從TDC向下運(yùn)動(dòng)到BDC完成一個(gè)動(dòng)力沖程實(shí)
現(xiàn)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的這個(gè)可選方法可以繼續(xù)直到儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力下降 至閾值標(biāo)準(zhǔn)以下，因此(whereupon)發(fā)動(dòng)機(jī)可以轉(zhuǎn)換至先前描述的氣動(dòng) 驅(qū)動(dòng)模式或傳統(tǒng)的ICE發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式。
問題是，為了在CB、 AM和ICE模式之間轉(zhuǎn)換，汽門機(jī)構(gòu)(valve train) 系統(tǒng)/傳動(dòng)(drive train)系統(tǒng)變得復(fù)雜、成本高并且難以控制或維護(hù)。 另外，因?yàn)槊總€(gè)缸必須執(zhí)行每個(gè)模式的所有功能，所以它們不可以容易地 最優(yōu)化。例如，即使當(dāng)活塞和缸僅僅作為空氣壓縮機(jī)的時(shí)候，也必須被設(shè) 計(jì)成能夠經(jīng)受爆炸性燃燒。因此，由于耐受性，要求材料必須經(jīng)受燃燒熱 量，所以對(duì)于壓縮機(jī)模式的有效性必須做出一些犧牲。
在每個(gè)缸內(nèi)執(zhí)行每個(gè)模式(ICE、 CB和雇)的所有功能所存在的另一 個(gè)問題是不能將兩個(gè)模式并列(即，同時(shí))進(jìn)行。因?yàn)樵谙燃夹g(shù)空氣混合 系統(tǒng)使用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，它們只限于在每個(gè)模式中連續(xù)操作，從而導(dǎo)致其固 有限制影響它們的性能。例如，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被操作為內(nèi)燃機(jī)時(shí)(在ICE 模式中)不能使用CB模式，儲(chǔ)氣罐僅可以在移動(dòng)車輛的制動(dòng)作用期間被充 氣。此限制導(dǎo)致在儲(chǔ)氣罐內(nèi)保持存儲(chǔ)的充氣成為一個(gè)問題。另外，此限制 也意味著在先技術(shù)中空氣混合系統(tǒng)僅僅適用于移動(dòng)車輛，而不適于例如固 定式發(fā)電機(jī)的固定應(yīng)用系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將分幵循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的特征與氣體混合概念的儲(chǔ)氣罐與各種簡(jiǎn) 化的控制特征合并，從而提供一種用于操作和控制最終的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí) 施例的新裝置。如在此所述的，因?yàn)榉珠_循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括專用的壓縮活塞 和動(dòng)力活塞，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于可以同時(shí)(即，并聯(lián))操作兩個(gè)或更 多發(fā)動(dòng)機(jī)模式。
作為一個(gè)廣泛的概念，根據(jù)本發(fā)明的分開循環(huán)混合發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選的包
括
曲柄軸，可以圍繞曲柄軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；
動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨脹 (動(dòng)力)沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的進(jìn)氣 沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮氣缸被可選擇性地控制從而將所述壓縮 活塞置于壓縮狀態(tài)下或空轉(zhuǎn)模式；
儲(chǔ)氣罐，所述儲(chǔ)氣罐操作性地連接在壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸之間，并且 能夠被選擇性地操作以便接收來自壓縮氣缸的壓縮空氣和將壓縮空氣傳 送到動(dòng)力氣缸以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸；和
多個(gè)閥，所述閥選擇性地控制氣體流入和流出壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸以 及儲(chǔ)氣罐。
可選地，所述動(dòng)力氣缸可被選擇性地控制從而將所述動(dòng)力活塞置于動(dòng) 力模式或空轉(zhuǎn)模式。
為此目的，在此，當(dāng)所述壓縮活塞置于空轉(zhuǎn)模式時(shí)，意味著對(duì)于所述 曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過壓縮活塞施加在所述曲柄軸上的凈負(fù)功的總量 (與所述曲柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反)可以忽略不計(jì)。典型地，在壓縮活塞的 空轉(zhuǎn)模式下的忽略不計(jì)的功將小于壓縮活塞在其壓縮模式下施加在曲柄 軸上的負(fù)功的20%。
此外，為此目的，在此，當(dāng)動(dòng)力活塞置于空轉(zhuǎn)模式時(shí)，意味著對(duì)于所 述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過動(dòng)力活塞施加在所述曲柄軸上的凈正功的總量 (朝向所述曲柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向)可以忽略不計(jì)。典型地，在動(dòng)力活塞的空
轉(zhuǎn)模式下的忽略不計(jì)的功將小于動(dòng)力活塞在其動(dòng)力模式下施加在曲柄軸
上的正功的20%。
總之，至少在三種模式下可以操作根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述至少三 種模式包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)模式、空氣壓縮機(jī)(AC)模式和預(yù)壓縮空氣動(dòng) 力(PAP)模式。
在工CE模式中，壓縮活塞和動(dòng)力活塞處于其各自的壓縮模式和動(dòng)力模 式，其中壓縮活塞吸入和壓縮進(jìn)口空氣以便用于動(dòng)力氣缸，所述壓縮空氣 與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力氣缸的同一膨脹 沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸，且在排氣沖 程將燃燒產(chǎn)物排出。
在AC模式中，所述壓縮活塞處于壓縮模式并吸入和壓縮存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣 罐內(nèi)的空氣以便以后用于動(dòng)力氣缸。
在PAP模式中，所述動(dòng)力氣缸處于動(dòng)力模式并且接收來自儲(chǔ)氣罐的壓 縮空氣，所述壓縮空氣在動(dòng)力活塞的膨脹沖程中膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到 所述曲柄軸，在排氣沖程中膨脹的空氣排出。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例中，在PAP模式下能量以與ICE模式下產(chǎn) 生的能量的方式相同的方式產(chǎn)生。即，在PAP模式中，在膨脹沖程開始時(shí)， 燃料與壓縮空氣混合，并且在動(dòng)力活塞的同一膨脹沖程中混和物被點(diǎn)燃、 燃燒和膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸，然后在排氣沖程中將燃燒產(chǎn) 物排出。
在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)可選實(shí)施例中，在PAP模式下能量以與先前所 述的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式下產(chǎn)生能量的方式相同的方式產(chǎn)生。即，在PAP模式中， 在不增加燃料或開始燃燒的情況下，進(jìn)入動(dòng)力氣缸內(nèi)的壓縮空氣膨脹。
在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一示范性實(shí)施例中，儲(chǔ)氣罐包括大小適于容納和存 儲(chǔ)來自多個(gè)壓縮沖程的壓縮空氣的氣體通道，所述氣體通道使壓縮氣缸與 動(dòng)力氣缸相互連接，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述進(jìn)口閥和出 口閥之間限定壓力腔室。
在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二示范性實(shí)施例中，氣體通道也將壓縮氣缸與動(dòng)力 氣缸相互連接，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述進(jìn)口闊和出口閥 之間限定壓力腔室。然而，所述儲(chǔ)氣罐通過儲(chǔ)氣罐通道在迸口閥與出口閥
之間的位置上與壓力腔室連接。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第三示范性實(shí)施例在儲(chǔ)氣罐通道內(nèi)增加了儲(chǔ)氣罐控制 閥以便允許在ICE操作期間允許儲(chǔ)氣罐與壓力腔室分開。
在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第四示范性實(shí)施例中，儲(chǔ)氣罐是一種蓄壓器，所述蓄 壓器適于維持其中的壓力在預(yù)定范圍內(nèi)相對(duì)恒定。
所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第五示范性實(shí)施例包括多對(duì)壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸，所述 多對(duì)壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸通過具有多個(gè)壓力腔室的氣體通道相互連接，其 中所述壓力腔室都與共用的儲(chǔ)氣罐相連接。
在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第六示范性實(shí)施例中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括使壓縮氣缸與 動(dòng)力氣缸相互連接的氣體通道，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述 進(jìn)口閥和出口閥之間限定壓力腔室.利用從儲(chǔ)氣罐至壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸
的進(jìn)口和出口連接件，所述儲(chǔ)氣罐與氣體通道并聯(lián)連接。
從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，將會(huì)更完全地理解本發(fā)明的這 些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


在附圖中
圖l是顯示根據(jù)本發(fā)明的、具有儲(chǔ)氣罐和控制閥的分開循環(huán)空氣混合
發(fā)動(dòng)機(jī)的第一實(shí)施例的示意圖2是類似于圖1、顯示具有與儲(chǔ)氣罐連接的獨(dú)立交換(氣體)通道和
其它控制閥的第二實(shí)施例的視圖3是類似于圖2、顯示具有其它儲(chǔ)氣罐控制閥的第三實(shí)施例的視圖； 圖4是類似于圖3、顯示包括在儲(chǔ)氣罐中的恒壓蓄壓器的第四實(shí)施例的
視圖5是類似于圖3、顯示具有多對(duì)氣缸的共用儲(chǔ)氣罐的第五實(shí)施例的視 圖；禾口
圖6是類似于圖3、顯示具有儲(chǔ)氣罐以及在氣缸之間具有交換通道和獨(dú) 立閥的第六實(shí)施例的視圖。
具體實(shí)施例方式
首先，詳細(xì)參照附圖中的圖l，標(biāo)記10通常表示根據(jù)本發(fā)明的分開循 環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)的第一示范性實(shí)施例。示意性顯示的發(fā)動(dòng)機(jī)IO，大體上
是先前的美國(guó)專利6543225B2、 6069371B2和6952923B2 (史古德利專利) 中披露的分開循環(huán)，這些專利通過引用在此全文并入。
如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體12，所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體具有延伸通過 其的第一氣缸14和相鄰第二氣缸16。曲柄軸18的軸頸安裝在本體12上從而 圍繞曲柄軸的軸線20轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸線垂直于制圖平面延伸。氣缸14、 16的 上端被氣缸蓋22封閉。
第一和第二氣缸14、 16限定內(nèi)部支承面，在所述內(nèi)部支承面內(nèi)分別接 受第一動(dòng)力活塞24和第二壓縮活塞26的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸蓋22、動(dòng)力活塞24 和第一氣缸14限定了在動(dòng)力氣缸14內(nèi)的可變?nèi)莘e燃燒室25。氣缸蓋22、壓 縮活塞26和第二氣缸16在壓縮氣缸16內(nèi)限定了可變?nèi)莘e壓縮室27。
曲柄軸18包括軸向移位、并且有角度地偏移的第一和第二曲柄曲軸 (crank throw) 28、 30，在第一和第二曲柄曲軸28、 30之間具有相位角 31。第一連桿32將第一曲柄曲軸28樞轉(zhuǎn)地連接到第一動(dòng)力活塞24，第二連 桿34將第二曲柄曲軸30連接到第二壓縮活塞26，以便使得活塞24和26在它 們的氣缸內(nèi)以定時(shí)關(guān)系往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述定時(shí)關(guān)系由它們的曲柄曲軸的角偏 移以及氣缸、曲柄和活塞的幾何關(guān)系確定。
如果需要的話，可以使用使得活塞的運(yùn)動(dòng)和定時(shí)相互聯(lián)系的可選機(jī) 構(gòu)。所述定時(shí)可以與史古德利專利類似，或改變?yōu)橄Ｍ男问?。在附圖中 用它們相應(yīng)元件的相關(guān)的箭頭表示曲柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和靠近它們的下死 點(diǎn)(BDC)位置的活塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
氣缸蓋22包括適于實(shí)現(xiàn)所需要的分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)10的任何 一種各種各樣的通道、端口和閥。在所圖示的第一實(shí)施例中，先前所述專 利的氣體通道/壓力室被大得多的儲(chǔ)氣罐36所替代，所述儲(chǔ)氣罐36連接到 氣缸蓋22，通過通向第二氣缸16的密閉端的儲(chǔ)氣罐進(jìn)入口38和通過通向第 一氣缸14的密閉端的儲(chǔ)氣罐排出口40。與史古德利專利中的典型示例的較 小氣體通道相比，儲(chǔ)氣罐36的大小適于容納和存儲(chǔ)壓縮活塞26的多個(gè)壓縮 沖程而致的壓縮空氣能。第二氣缸16也與傳統(tǒng)的進(jìn)氣口42連接，第一氣缸 14也與傳統(tǒng)的排氣口44連接。
氣缸蓋22內(nèi)的閥與史古德利專利中的發(fā)動(dòng)機(jī)閥相似，包括儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣
止回閥(check valve) 46和三個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)提升閥、儲(chǔ)氣罐出口閥(切換 閥)50、第二氣缸進(jìn)氣閥52、和第一氣缸排氣閥54。止回閥46僅允許壓縮 空氣從第二 (壓縮)氣缸16單向流入儲(chǔ)氣罐進(jìn)入口38。打開儲(chǔ)氣罐出氣閥 50從而允許高壓氣流從儲(chǔ)氣罐36流入第一 (動(dòng)力)氣缸14。
本發(fā)動(dòng)機(jī)10包括可以被螺線管驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)其它閥。這些包括在氣缸進(jìn) 氣口42內(nèi)的進(jìn)氣控制閥56和在儲(chǔ)氣罐排出口40內(nèi)的儲(chǔ)氣罐出口控制閥58。 這些閥可以是二位開一關(guān)閥，但是能夠包括多個(gè)可變位置控制，從而如果 需要可以將它們操作成節(jié)流閥。
正如隨后我們將會(huì)討論的那樣，可以通過例如具有分別與閥50、 52、 54接合的凸輪凸角6、 68、 70以便驅(qū)動(dòng)所述閥的曲柄軸60、 62、 64的任何 適當(dāng)裝置驅(qū)動(dòng)提升閥50、 52、 54?？蛇x地，可以電驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓驅(qū)動(dòng) 閥50、 52和54以及其它閥46、 56和58。
火花塞72也安裝在氣缸蓋內(nèi)，其電極延伸進(jìn)入燃燒室25以便通過點(diǎn)火 控制器(沒有圖示)在準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)燃燃?xì)饬稀?yīng)該理解的是，如果需要， 在沒有火花塞的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被做成柴油機(jī)。此外，可以將發(fā)動(dòng)機(jī) IO設(shè)計(jì)成基于任何適于一般使得活塞發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的任何燃料，例如氫
氣或天然氣，而操作。
附圖的圖2至6披露了各種可選實(shí)施例，所述可選實(shí)施例是圖l中發(fā)動(dòng) 機(jī)10的變型在下面將會(huì)描述。此后將會(huì)描述所有的六個(gè)示范性實(shí)施例的操 作。
參照?qǐng)D2，披露了發(fā)動(dòng)機(jī)74的第二實(shí)施例，其中相同的附圖標(biāo)記表示 相同的部件。發(fā)動(dòng)機(jī)74基本上與發(fā)動(dòng)機(jī)10相似，不同在于小的容積交換通 道(crossover passage) 76在一端連接在進(jìn)入口38和迸口止回閥46之間， 且在另一端連接在排出口40和出口閥50之間。此交換通道76在第二氣缸16 內(nèi)的壓縮室27與第一氣缸14內(nèi)的燃燒室25之間延伸并且與在先史古德利 專利中的交換通道相似。與儲(chǔ)氣罐相比，此交換通道76的大小不適于存儲(chǔ) 后來所用的大量壓縮空氣能。而是，典型地，通道76設(shè)計(jì)成盡可能小以便 在發(fā)動(dòng)機(jī)74的ICE模式期間能夠完成壓縮空氣的最有效轉(zhuǎn)換。
在另一個(gè)變型中，通過儲(chǔ)氣罐流道或儲(chǔ)氣罐通道78將獨(dú)立的儲(chǔ)氣罐36
連接到交換通道76，且通過交換通道76連接到進(jìn)入口38和排出口40。儲(chǔ)氣 罐出口螺線管控制閥58位于出口端40與儲(chǔ)氣罐流道78之間的通道76內(nèi)。在 ICE模式期間，閥58打開以便允許壓縮空氣流經(jīng)最小阻力路徑并且主要通 過通道76流入燃燒室25。在AC模式期間，可以關(guān)閉閥58以便將壓縮空氣泵 送進(jìn)入儲(chǔ)氣罐36內(nèi)，并且在PAP模式期間，可以打開閥58以便將壓縮空氣 從儲(chǔ)氣罐36收回。
現(xiàn)在參照附圖的圖3，披露了發(fā)動(dòng)機(jī)80的第三實(shí)施例，與圖2中的發(fā)動(dòng) 機(jī)74不同的是，僅僅增加了第三螺線管閥82。閥82位于在其與交換通道76 連接的流道78內(nèi)以便當(dāng)必要時(shí)切斷儲(chǔ)氣罐36與所述交換通道的連接。
通過閥82將儲(chǔ)氣罐36隔離，從而在ICE模式期間可以更有效地優(yōu)化整 個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)80的操作。例如，在ICE模式期間，所有壓縮空氣可以流經(jīng)交換 通道76。因此，在沒有與儲(chǔ)氣罐相互作用的情況下，交換通道76可以設(shè)計(jì) 用于進(jìn)行最有效地轉(zhuǎn)移。另外，在PAP模式期間，對(duì)于部分載荷狀態(tài)，閥 82也可以被作為節(jié)流閥。
圖4顯示了與圖3的發(fā)動(dòng)機(jī)80相類似的發(fā)動(dòng)機(jī)84的第四實(shí)施例。其不同 在于通過增加隔板或囊狀物(bladder) 87和彈簧機(jī)構(gòu)88將儲(chǔ)氣罐轉(zhuǎn)換 成蓄壓器(pressure accumulator) 86 。在其中儲(chǔ)氣罐內(nèi)部是空的和其 內(nèi)部充滿至最大控制壓力之間的情況下，所述隔板或氣囊狀物87和彈簧機(jī) 構(gòu)88用于加壓存在于蓄壓器86內(nèi)的空氣并且將所述空氣維持在相對(duì)恒定
的壓力下。
圖5圖示了具有至少兩對(duì)氣缸90的多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)89的第五實(shí)施例，其 中每對(duì)氣缸與圖3中的發(fā)動(dòng)機(jī)80等同。發(fā)動(dòng)機(jī)89被改變成包括共用供給儲(chǔ) 氣罐92，所述共用供給儲(chǔ)氣罐92利用儲(chǔ)氣罐控制螺線管閥82連接到所有氣 缸對(duì)的交換通道76，所述儲(chǔ)氣罐控制螺線管閥82控制每個(gè)儲(chǔ)氣罐流道78與
其獨(dú)立的交換通道76之間的連通。
圖6披露了與圖3中的發(fā)動(dòng)機(jī)80最相似的發(fā)動(dòng)機(jī)94的第六實(shí)施例。發(fā)動(dòng) 機(jī)94的不同在于儲(chǔ)氣罐36沒有與交換通道76直接連接，所述交換通道76 通過止回閥46、螺線管閥58和出口閥50控制。通過分別用于將儲(chǔ)氣罐直接 連接到第一氣缸14的燃燒室25和第二氣缸16的壓縮腔室27的第一和第二 儲(chǔ)氣罐流道(或通道)96、 98，儲(chǔ)氣罐36與所述交換通道76并聯(lián)連接。第
四和第五螺線管控制閥IOO、 102分別控制流道96、 98與氣缸14、 16之間的 流動(dòng)。
現(xiàn)在，為解釋本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，將描述根據(jù)本發(fā)明的分開循 環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的所述示范性實(shí)施例的操作，應(yīng)該理解的是，另外方法和變型明 顯落入本發(fā)明的預(yù)定保護(hù)范圍內(nèi)。
基本上，本發(fā)明的分開循環(huán)空氣發(fā)動(dòng)機(jī)典型地可以在至少三種模式下 操作，即，內(nèi)燃機(jī)模式、空氣壓縮機(jī)(AC)模式和預(yù)壓縮空氣動(dòng)力(PAP) 模式。所述PAP模式優(yōu)選地包括預(yù)壓縮助燃空氣動(dòng)力(PCA)模式，其中膨 脹沖程期間，所述動(dòng)力活塞到達(dá)其上死點(diǎn)位置后不久，預(yù)壓縮空氣和燃料 混合，然后在同一膨脹沖程中燃料/空氣混合物燃燒從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞向 下?？蛇x地，所述PAP模式也可以包括各種形式的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)(AM)模式(如 先前在此示出的那樣)，在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)(MI)模式中，在沒有燃燒的情況下， 利用預(yù)壓縮空氣提供膨脹沖程。如將要更具體地討論的，因?yàn)楸景l(fā)明的分 開循環(huán)氣體混合具有獨(dú)立作用的壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸，ICE、 AC和PAP三種 模式可以根據(jù)需要串聯(lián)運(yùn)行或并聯(lián)運(yùn)行。
所述ICE模式基本上是先前所提到的史古德利專利中披露的發(fā)動(dòng)機(jī)的
標(biāo)準(zhǔn)操作模式。傳統(tǒng)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的迸氣沖程、壓縮沖程、動(dòng)力沖程 和排氣沖程被拆分在分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸之間。
參照?qǐng)Dl的實(shí)施例，在美國(guó)史古德利專利(6543225、 6609371和 6852923)中所描述的分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括比在先技術(shù)分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)更 具優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。下面，在討論發(fā)動(dòng)機(jī)10的ICE模式中描述很多這些優(yōu) 點(diǎn)。重要的是，圖1中的儲(chǔ)氣罐36執(zhí)行了相繼的圖2至6中的被隔離的交換 (或氣體)通道76與儲(chǔ)氣罐36的組合功能。
在ICE模式中，進(jìn)氣螺線管閥56、 58保持打開。在進(jìn)氣沖程中，當(dāng)壓 縮活塞向下移動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣閥52打開，將空氣吸入壓縮腔室27內(nèi)。在壓縮沖 程中，進(jìn)入閥52關(guān)閉，活塞26向上移動(dòng)，壓縮所述空氣并且迫使空氣通過 止回閥46和進(jìn)入口38迸入儲(chǔ)氣罐36內(nèi)。一
動(dòng)力活塞24引導(dǎo)壓縮活塞26通過相位角31，所述相位角31大于所述曲 柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)O度許多。在此限定的相位角31是曲柄角(CA)轉(zhuǎn)動(dòng)度，在動(dòng) 力活塞24已經(jīng)到達(dá)其上死點(diǎn)(TDC)位置之后所述曲柄軸18必須轉(zhuǎn)動(dòng)從而
使得壓縮活塞26到達(dá)其各自的TDC位置。在圖l中圖示的特定實(shí)施例中，第 一和第二曲柄曲軸28和30之間的角的值等于相位角31。優(yōu)選地，此相位角 在10度CA與40度CA之間，更優(yōu)選地，在20度CA與30度CA之間。所述相位角 31的大小使得當(dāng)壓縮活塞26朝著其TDC位置上升、動(dòng)力活塞從其TDC位置下 降時(shí)，基本上相等質(zhì)量的壓縮空氣被傳送到儲(chǔ)氣罐36內(nèi)和從儲(chǔ)氣罐36中排 出(在隨后的圖2至6中，基本上相等質(zhì)量的壓縮空氣被傳送到儲(chǔ)氣罐36內(nèi) 和從儲(chǔ)氣罐36中排出)。
在動(dòng)力沖程中，出口 (或交換)閥50在動(dòng)力活塞24的TDC位置上典型 地打開。優(yōu)選地，在動(dòng)力活塞到達(dá)TDC之前，出口閥50在10度CA至0度CA的 范圍內(nèi)打開，并且更優(yōu)選地，在動(dòng)力活塞到達(dá)其TDC之前出口閥50在7度CA 至3度CA之間的范圍內(nèi)打開。在動(dòng)力活塞24到達(dá)其TDC之后，出口閥50優(yōu)選 地在10度CA至40度CA范圍內(nèi)關(guān)閉，更優(yōu)選地，在動(dòng)力活塞24到達(dá)其TDC之 后，出口閥50在20度CA至30度CA范圍內(nèi)關(guān)閉。
動(dòng)力活塞24從其TDC位置朝向燃燒點(diǎn)火位置上升，在TDC之后，所述點(diǎn) 火位置典型地在5度CA至40度CA范圍內(nèi)，優(yōu)選地，在TDC之后，在10度CA至 30度CA范圍內(nèi)。通過至少兩種方法，g卩，正好在出口閥50的上游注入到儲(chǔ) 氣罐36內(nèi)(端口燃料注入)或直接注入到動(dòng)力氣缸14內(nèi)(直接注入)，可 以將燃料注入并且與所述壓縮空氣混合。 一旦動(dòng)力活塞24到達(dá)其燃燒點(diǎn)火 位置，通過火花塞點(diǎn)燃所述燃料/空氣混合物(或者如果是狄賽爾內(nèi)燃機(jī) 的話，采用壓縮點(diǎn)燃)，迫使活塞24朝向BDC向下運(yùn)動(dòng)并且將能量傳遞到曲 柄軸18上。發(fā)生燃燒點(diǎn)火的壓力是點(diǎn)火(點(diǎn)燃)狀態(tài)壓力。
在排氣沖程中，排氣閥54打開，交換閥50關(guān)閉。當(dāng)所述動(dòng)力活塞24從 BDC朝向TDC向上移動(dòng)時(shí)，余下的排氣被迫通過排氣端口44從燃燒室25排 出。
發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓力/體積循環(huán)的進(jìn)氣沖程和壓縮沖程與所述循環(huán)的動(dòng)力 沖程和排氣沖程相同，發(fā)生在同一曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間，除了動(dòng)力和排氣沖程 提前固定的相位角31。由此，與在傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)動(dòng)機(jī)每?jī)纱无D(zhuǎn) 動(dòng)完成一個(gè)新的壓力/體積循環(huán)不一樣，在此發(fā)動(dòng)機(jī)每一次轉(zhuǎn)動(dòng)完成一個(gè) 新的壓力/體積循環(huán)。然而，在整個(gè)四沖程循環(huán)期間，在點(diǎn)火(或點(diǎn)燃) 狀態(tài)壓力下或在高于點(diǎn)火(或點(diǎn)燃)狀態(tài)壓力時(shí)，進(jìn)口閥46和出口閥50維
持儲(chǔ)氣罐36內(nèi)的氣體壓力。
史古德利分開循環(huán)和在先技術(shù)之間的基本差別是在奧托(Otto)循環(huán) 的所有四個(gè)沖程期間，在點(diǎn)火狀態(tài)壓力下或高于點(diǎn)火狀態(tài)壓力時(shí)在氣體通 道內(nèi)維持的壓力參數(shù)與基本上動(dòng)力氣缸到達(dá)其上死點(diǎn)之后在所述動(dòng)力氣
缸內(nèi)發(fā)生的點(diǎn)火參數(shù)相結(jié)合(即，大于5度CA，優(yōu)選地大于10度ATDC)。由 此形成一種狀態(tài)，其中燃燒事件(或火焰速度)非?？?發(fā)生在24度CA內(nèi) 或小于24度CA)，并且N0x (氮氧化物)排放輸出量非常低(比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī) 低百分之五十至百分之八十)。史古德利分開循環(huán)的另一個(gè)在先技術(shù)中所 沒有的、獨(dú)特的方面是動(dòng)力氣缸和壓縮氣缸的中心線偏離其中軸線。由此 能夠基本上使得活塞裙(piston skirt)與氣缸壁的摩擦減少。在史古德 利專利中披露并申明了所有的這三種有利特征(在空氣通道內(nèi)維持點(diǎn)火狀 態(tài)壓力，在到達(dá)上死點(diǎn)之后點(diǎn)火，和偏移)。
除了上述參數(shù)之外，在史古德利專利中也確定了在發(fā)動(dòng)機(jī)效率方面具 有明顯效果的幾個(gè)其它參數(shù)。所述參數(shù)包括
1、 維持壓縮比與膨脹比等于或大于26比1，優(yōu)選地，等于或大于40比 1，更優(yōu)選地，等于或大于80比1;
2、 交換閥開放期(duration)(用于打開和關(guān)閉閥50所必要的曲柄角 (CA)轉(zhuǎn)動(dòng)量)應(yīng)該等于或小于69度，優(yōu)選地，小于50度，更優(yōu)選地，小
于35度；和
3、 在動(dòng)力氣缸內(nèi)，開始燃燒之后，交換闊50應(yīng)該被打開持續(xù)較少時(shí) 間百分比。
由發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)的車輛的剎車期間，發(fā)動(dòng)機(jī)被切換成在空氣壓縮機(jī) (AC)模式下操作。停止燃料注入，關(guān)閉螺線管閥58，阻止空氣流經(jīng)排出 口40并且暫停能量從動(dòng)力活塞24傳遞，由此將動(dòng)力活塞24置于空轉(zhuǎn)模式。 然而，壓縮活塞繼續(xù)操作，由移動(dòng)車輛的慣性驅(qū)動(dòng)，并且將壓縮空氣泵送 到儲(chǔ)氣罐36中。所述泵送動(dòng)作有效地減慢了車輛或制動(dòng)車輛，并且當(dāng)儲(chǔ)氣 罐空氣壓力增加時(shí)，所述制動(dòng)動(dòng)作變得更加有效。保留儲(chǔ)氣罐內(nèi)增加的壓 力使之以后用于PAP模式中。
在AC模式期間時(shí)，可以使排氣閥54保持打開狀態(tài)，以便減少活塞24的 空載損失。此外，可以用各種方法使得動(dòng)力活塞用于增加制動(dòng)效果，例如，
通過改變閥定時(shí)和閥操作從而使得更多的空氣吸入和壓縮進(jìn)入儲(chǔ)氣罐內(nèi)。 可選地(保持儲(chǔ)氣罐清潔)，活塞24可以用作傳統(tǒng)的壓縮閘，在下行沖程
時(shí)吸入空氣，在上行沖程時(shí)壓縮所述空氣，并且打開靠近上死點(diǎn)(TDC) 的排氣閥54以便排出所述壓縮空氣并且消散其能量。由此可以增加制動(dòng)， 并且減少制動(dòng)磨損，然而將限制在PCA模式或AM模式中的壓縮空氣的能量 恢復(fù)。
仍然參照?qǐng)Dl，與在先AC操作不同，優(yōu)選的第三操作模式是預(yù)壓縮助 燃空氣(PCA)，在預(yù)壓縮助燃空氣(PCA)模式下，將壓縮空氣存儲(chǔ)在儲(chǔ) 氣罐36內(nèi)，以比在ICE操作中高的壓力。所述發(fā)動(dòng)機(jī)至少降低了速度并且 準(zhǔn)備加速。為了運(yùn)行PCA模式，出口螺線管閥58打開并且恢復(fù)火花點(diǎn)火和 燃料注入。同樣，通過保持打開進(jìn)氣閥52和進(jìn)氣螺線管閥56使得壓縮活塞 空轉(zhuǎn)，從而壓縮活塞26沒有阻力地自由移動(dòng)并且沒有空氣被壓縮或增加到 儲(chǔ)氣罐內(nèi)。
如果閥52不是可以獨(dú)立調(diào)節(jié)的，通過關(guān)閉螺線管闊56也可以使壓縮活 塞26置于空轉(zhuǎn)模式。由此，壓縮活塞交替地壓縮和膨脹圈限于氣缸內(nèi)的氣 體。通過活塞，圈限氣體的壓縮和膨脹改變了施加在所述曲柄軸上的負(fù)功 和正功。因?yàn)樗鲐?fù)功于正功大約是相等的，在此模式下，通過活塞操作 施加在所述曲柄軸上的凈功可以忽略不計(jì)。將所述壓縮活塞置于空轉(zhuǎn)模式 的另一個(gè)方法是通過操作性地使壓縮活塞26與曲柄軸18脫離從而避免壓 縮活塞26往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在壓縮活塞的空轉(zhuǎn)模式的以上示例中，施加在曲柄軸 上的凈負(fù)功的總量是可以忽略不計(jì)的。
如在ICE操作中，稍微在動(dòng)力活塞24的TDC之后或剛好在動(dòng)力活塞24的 TDC之前，迫使壓縮空氣(優(yōu)選地被控制并且具有增加燃料)從儲(chǔ)氣罐36 充填進(jìn)入燃燒室。在TDC之后，在5度CA至40度CA范圍內(nèi)，優(yōu)選地在TDC之 后，在10至20度CA范圍內(nèi)，在動(dòng)力沖程中，所述燃料被迅速點(diǎn)燃并且燃燒， 將能量提供到所述曲柄軸。在排氣上行沖程中，排出產(chǎn)物被排出，然后重 復(fù)所述循環(huán)。
當(dāng)所述車輛加速并且回到正常操作狀態(tài)下，在動(dòng)力氣缸內(nèi)所存儲(chǔ)的高 壓氣體繼續(xù)用于燃燒直到其壓力降低到正常操作壓力，并且發(fā)動(dòng)機(jī)返回至 完全的ICE操作。然而，在PCA模式下的操作盡可能增加了操作效率，因?yàn)?br> 制動(dòng)引起的壓縮能被返回到PCA動(dòng)力循環(huán)，同時(shí)壓縮活塞26是空轉(zhuǎn)的并使 用非常少的能量。由此，在PCA模式中，車輛制動(dòng)壓縮能量被用于提供壓
縮能量。
如果發(fā)動(dòng)機(jī)停止，存儲(chǔ)的壓縮能可以用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并且如果必要
的話，直到使車輛達(dá)到最小速度，隨之，發(fā)動(dòng)機(jī)可以返回至ICE操作。然 而，備用電力起動(dòng)機(jī)可以也是可取的。
再次參照?qǐng)D2，發(fā)動(dòng)機(jī)72的操作與發(fā)動(dòng)機(jī)10 (圖l)的操作相類似。然 而，使用在氣缸之間流動(dòng)的較小容積的交換通道76大體上避免了在ICE操 作期間流經(jīng)儲(chǔ)氣罐36，并且潛在地減少了氣體通道76內(nèi)不希望的、可以不
利影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的壓力變化。
在圖3的實(shí)施例中，在儲(chǔ)氣罐與交換通道76連接處增加螺線管閥82， 從而對(duì)于分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常ICE發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，在較小的交換通道76 可以在快速改變壓力的情況下操作的同時(shí)，允許切斷儲(chǔ)氣罐從而在其中維 持較高或較低的壓力。
在圖4中，使用蓄壓器86替代儲(chǔ)氣罐，允許在相對(duì)恒定的壓力下存儲(chǔ) 的空氣體積的范圍，以便主要用于僅僅通過控制出口閥50的打開時(shí)間來控 制傳遞到燃燒室的空氣充填體積。
如圖5所示，使用共用儲(chǔ)氣罐、或蓄壓器可以降低制造成本。盡管如 圖5所圖示，共用儲(chǔ)氣罐直接連接到氣體通道內(nèi)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，儲(chǔ)氣罐可以構(gòu)造成以其它方式與分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)連接。 例如，共用儲(chǔ)氣罐可以是圖l中的氣體通道的組成部分，或可以與圖6中的 氣體通道并聯(lián)連接。
圖6中的實(shí)施例，進(jìn)一步分開了儲(chǔ)氣罐36對(duì)交換通道76內(nèi)壓力的影響， 并且允許ICE模式與AC模式或PCA模式的更徹底的操作獨(dú)立。
總之，參照?qǐng)D1至6，本發(fā)明的明顯優(yōu)勢(shì)是通過成對(duì)的壓縮氣缸16和 動(dòng)力氣缸14，使用分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)IO、 74、 80、 84、 89和94的空氣混合系 統(tǒng)可以同時(shí)(或并聯(lián))在各種操作模式(ICE、 AC和PAP)下操作，而不是 限于順序操作單個(gè)氣缸的每種模式。所述并聯(lián)模式性能固有地為分開循環(huán) 系統(tǒng)提供了附加能力和擴(kuò)大的應(yīng)用。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3作為示例，在部分負(fù)載情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)80當(dāng)在AC模式下
連續(xù)充填儲(chǔ)氣罐的時(shí)候，可以同時(shí)在ICE模式下操作。S卩，在進(jìn)氣沖程中， 可以完全充填空氣進(jìn)入到壓縮氣缸16內(nèi)，在所述壓縮氣缸內(nèi)空氣被壓縮并
且被迫使進(jìn)入氣體通道76內(nèi)。然而，在部分負(fù)載情況下，僅僅小部分空氣 充填需要用于操作ICE模式。由此，僅有一部分充氣可以被發(fā)送至動(dòng)力氣 缸14內(nèi)，而剩余充氣可以被轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)氣罐36內(nèi)以便使其完全充填。由此， 在部分負(fù)載情況下，分開循環(huán)空氣混合系統(tǒng)具有連續(xù)充填它們的儲(chǔ)氣罐的 能力。
另外，以幾乎相同的方式，排氣的消耗能可以再循環(huán)，直接或通過渦 輪增壓器返回至分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)80的進(jìn)口中從而存儲(chǔ)為儲(chǔ)氣罐 36內(nèi)的壓縮空氣能。有利地，在部分負(fù)荷操作的情況下，回收廢氣能量的 技術(shù)也可以使用在固定設(shè)備中，例如，在固定的發(fā)電機(jī)中。
盡管通過某些具體實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，在披露 的本發(fā)明概念的精神和保護(hù)范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行很多改變。由此， 本發(fā)明并不打算限于所述的實(shí)施例，而是具有由以下權(quán)利要求所限定的所 有保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)，包括曲柄軸，能夠圍繞曲柄軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連接到曲柄軸，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨脹沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連接到曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述壓縮氣缸能夠被選擇性地控制從而將所述壓縮活塞置于壓縮模式或空轉(zhuǎn)模式；儲(chǔ)氣罐，所述儲(chǔ)氣罐操作性地連接在壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸之間，并且能夠被選擇性地操作以便接收來自壓縮氣缸的壓縮空氣和將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣缸以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸；和多個(gè)閥，所述閥選擇性地控制氣體流入和流出壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸以及儲(chǔ)氣罐。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述動(dòng)力氣缸能夠被選擇 性地控制從而將所述動(dòng)力活塞置于動(dòng)力模式或空轉(zhuǎn)模式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在至少三 種模式下操作，所述至少三種模式包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)模式、空氣壓縮機(jī)(AC)模式和預(yù)壓縮空氣動(dòng)力(PAP)模式，其中在—ICE模式中，壓縮活塞和動(dòng)力活塞處于其各自的壓縮模式和動(dòng)力模 式，其中壓縮活塞吸入和壓縮進(jìn)口空氣以便用于動(dòng)力氣缸，所述壓縮空氣 與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力氣缸的同一膨脹 沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸，且在排氣沖 程將燃燒產(chǎn)物排出；在AC模式中，所述壓縮活塞處于壓縮模式并吸入和壓縮存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣 罐內(nèi)的空氣以便以后用于動(dòng)力氣缸；禾口在PAP模式中，所述動(dòng)力氣缸處于動(dòng)力模式并且接收來自儲(chǔ)氣罐的壓 縮空氣，所述壓縮空氣在動(dòng)力活塞的膨脹沖程中膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到 所述曲柄軸，在排氣沖程中膨脹的空氣排出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在PAP模式中，在膨脹沖程開始時(shí)，燃料與壓縮空氣混合，并且在動(dòng)力活塞的同一膨脹沖程中混和 物被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸，然后在排氣沖程 中將燃燒產(chǎn)物排出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在PAP模式中，在不增加 燃料或開始燃燒的情況下，進(jìn)入動(dòng)力氣缸內(nèi)的壓縮空氣膨脹。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述儲(chǔ)氣罐包括大小適于 容納和存儲(chǔ)來自多個(gè)壓縮沖程的壓縮空氣的氣體通道，所述氣體通道使壓 縮氣缸與動(dòng)力氣缸相互連接，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述進(jìn) 口閥和出口閥之間限定壓力腔室。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括使所述壓縮氣缸和動(dòng)力氣 缸相互連接的氣體通道，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述進(jìn)口閥 和出口閥之間限定壓力腔室；其中所述儲(chǔ)氣罐通過儲(chǔ)氣罐通道在進(jìn)口閥與出口閥之間的位置上與 壓力腔室連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在儲(chǔ)氣罐通道內(nèi)的儲(chǔ)氣罐 控制閥。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中儲(chǔ)氣罐是一種蓄壓器，所 述蓄壓器適于維持其中的壓力在預(yù)定范圍內(nèi)相對(duì)恒定。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括多對(duì)壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸， 所述多對(duì)壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸通過具有多個(gè)壓力腔室的氣體通道相互連 接，其中所述壓力腔室都與共用的儲(chǔ)氣罐相連接。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括使壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸相 互連接的氣體通道，所述氣體通道包括進(jìn)口閥和出口閥，所述進(jìn)口閥和出 口閥之間限定壓力腔室；利用從儲(chǔ)氣罐至壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸的進(jìn)口和出口連接件，所述儲(chǔ)氣 罐與氣體通道并聯(lián)連接。
12、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式中，在動(dòng)力活 塞已經(jīng)到達(dá)其上死點(diǎn)(TDC)位置之后，燃料在5至40度曲柄角(CA)范 圍內(nèi)被點(diǎn)燃。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式中，在動(dòng)力 活塞已經(jīng)到達(dá)其上死點(diǎn)(TDC)位置之后，燃料在10至30度曲柄角(CA) 范圍內(nèi)被點(diǎn)燃。
14、 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在PAP模式中，在動(dòng)力活 塞已經(jīng)到達(dá)其上死點(diǎn)(TDC)位置之后，燃料在5至40度曲柄角(CA)范 圍內(nèi)被點(diǎn)燃。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在PAP模式中，在動(dòng)力 活塞已經(jīng)到達(dá)其上死點(diǎn)(TDC)位置之后，燃料在10至30度曲柄角(CA) 范圍內(nèi)被點(diǎn)燃。
16、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中能夠同時(shí)在ICE模式下和 AC模式下操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
17、 一種分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)，包括 曲柄軸，能夠圍繞曲柄軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸上，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨 脹沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到所述曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的 進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；使壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸相互連接的氣體通道，所述氣體通道包括進(jìn)口 閥和出口閥，所述進(jìn)口閥和出口閩之間限定壓力腔室；禾口儲(chǔ)氣罐，所述儲(chǔ)氣罐通過儲(chǔ)氣罐通道連接到在所述進(jìn)口閥與出口閥之 間的位置上的所述壓力腔室，所述儲(chǔ)氣罐能夠被選擇性地操作以接收來自 壓縮氣缸的壓縮空氣，并將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣缸以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期 間用于將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在儲(chǔ)氣罐通道內(nèi)的儲(chǔ)氣 罐控制閥。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在至少 三種模式下操作，所述至少三種模式包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)模式、空氣壓縮 機(jī)(AC)模式和預(yù)壓縮空氣動(dòng)力(PAP)模式，其中在ICE模式中，壓縮活塞吸入和壓縮進(jìn)口空氣以便用于動(dòng)力氣缸，所述壓縮空氣與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力氣缸的同一膨脹沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹；在AC模式中，所述壓縮活塞將存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣吸入和壓縮以 便以后用于動(dòng)力氣缸；和在PAP模式中，所述動(dòng)力氣缸接收來自儲(chǔ)氣罐的存儲(chǔ)的儲(chǔ)氣罐空氣， 所述儲(chǔ)氣罐空氣與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力 氣缸的同一膨脹沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式和PAP模式 中的一種模式期間，在所述動(dòng)力活塞到達(dá)其TDC位置之后，在5至40度 CA范圍內(nèi)點(diǎn)燃燃料。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式和PAP模式 中的一種模式期間，在所述動(dòng)力活塞到達(dá)其TDC位置之后，在10至30 度CA范圍內(nèi)點(diǎn)燃燃料。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中能夠同時(shí)在ICE模式下 和AC模式下操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
23、 一種分幵循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)，包括-曲柄軸，能夠圍繞曲柄軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨脹 沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到所述曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的 進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；使壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸相互連接的氣體通道，所述氣體通道包括進(jìn)口 閥和出口閥，所述進(jìn)口閥和出口閥之間限定壓力腔室；禾口儲(chǔ)氣罐，通過第一儲(chǔ)氣罐通道直接連接到動(dòng)力氣缸并且通過第二儲(chǔ)氣 罐通道直接連接到壓縮氣缸，所述儲(chǔ)氣罐脫離了與交換通道的直接連接并 且與之并聯(lián)連接，所述儲(chǔ)氣罐能夠被選擇性地操作以便接收來自壓縮氣缸 的壓縮空氣和將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣缸，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力 傳遞到所述曲柄軸。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在第一儲(chǔ)氣罐通道內(nèi)的 第一儲(chǔ)氣罐控制閥和在第二儲(chǔ)氣罐通道內(nèi)的第二儲(chǔ)氣罐控制閥。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在至少 三種模式下操作，所述至少三種模式包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)模式、空氣壓縮 機(jī)(AC)模式和預(yù)壓縮空氣動(dòng)力(PAP)模式，其中在ICE模式中，壓縮活塞吸入和壓縮進(jìn)口空氣以便用于動(dòng)力氣缸，所 述壓縮空氣與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力氣缸 的同一膨脹沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹；在AC模式中，所述壓縮活塞將存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐內(nèi)的空氣吸入和壓縮以 便以后用于動(dòng)力氣缸；和在PAP模式中，所述動(dòng)力氣缸接收來自儲(chǔ)氣罐的存儲(chǔ)的儲(chǔ)氣罐空氣， 所述儲(chǔ)氣罐空氣與燃料在膨脹沖程開始時(shí)進(jìn)入動(dòng)力氣缸，所述燃料在動(dòng)力 氣缸的同一膨脹沖程中被點(diǎn)燃、燃燒和膨脹。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式和PAP模式 中的一種模式期間，在所述動(dòng)力活塞到達(dá)其TDC位置之后，在5至40度 CA范圍內(nèi)點(diǎn)燃燃料。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中在ICE模式和PAP模式 中的一種模式期間，在所述動(dòng)力活塞到達(dá)其TDC位置之后，在10至30 度CA范圍內(nèi)點(diǎn)燃燃料。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中能夠同時(shí)在ICE模式下 和AC模式下操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
29、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比與膨 脹比等于或大于26比l。
30、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比與膨 脹比等于或大于40比1。
31、 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比與膨 脹比等于或大于80比l。
32、 一種分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)，包括動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸上，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨 脹沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到所述曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的 進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；操作性地連接在壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸之間的儲(chǔ)氣罐，并且所述儲(chǔ)氣罐 能夠操作以便接收來自壓縮氣缸的壓縮空氣和將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣 缸，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸；和多個(gè)閥，所述閥控制氣體流入和流出壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸以及儲(chǔ)氣 罐，其中所述壓縮氣缸能夠被選擇地以如下模式操作壓縮模式，其中壓縮空氣從壓縮氣缸被容納在儲(chǔ)氣罐內(nèi)或動(dòng)力氣缸 內(nèi)；禾口空轉(zhuǎn)模式，其中壓縮空氣沒有從壓縮氣缸被容納在儲(chǔ)氣罐內(nèi)或動(dòng)力氣 缸內(nèi)。
33、 一種分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)，包括動(dòng)力活塞，所述動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到曲柄軸上，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨 脹沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；壓縮活塞，所述壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連 接到所述曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的 進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)；操作性地連接在壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸之間的儲(chǔ)氣罐，并且所述儲(chǔ)氣罐 能夠操作以便接收來自壓縮氣缸的壓縮空氣和將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣 缸，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸；和多個(gè)閥，所述閥控制氣體流入和流出壓縮氣缸和動(dòng)力氣缸以及儲(chǔ)氣罐，其中所述動(dòng)力氣缸能夠被選擇地以如下模式操作.-動(dòng)力模式，其中來自儲(chǔ)氣罐或壓縮氣缸的壓縮空氣，與燃料一起或沒有與燃料一起，被傳送到動(dòng)力氣缸；和空轉(zhuǎn)模式，其中來自儲(chǔ)氣罐或壓縮氣缸的壓縮空氣沒有被傳送到動(dòng)力 氣缸。
34、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述動(dòng)力氣缸能夠被選擇地以如下模式操作動(dòng)力模式，其中來自儲(chǔ)氣罐或壓縮氣缸的壓縮空氣，與燃料一起或沒有與燃料一起，被傳送到動(dòng)力氣缸；和空轉(zhuǎn)模式，其中來自儲(chǔ)氣罐或壓縮氣缸的壓縮空氣沒有被傳送到動(dòng)力 氣缸。
35、 根據(jù)權(quán)利要求32中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)能夠操作以選擇所述發(fā)動(dòng)機(jī)的如下操作模式中的至少兩種的任何一種內(nèi)燃機(jī)模式，其中至少來自壓縮氣缸的一些壓縮空氣，與燃料一起，被傳送到動(dòng)力氣缸；空氣壓縮機(jī)模式，其中來自壓縮氣缸的壓縮空氣容納在儲(chǔ)氣罐內(nèi)，而 來自儲(chǔ)氣罐的壓縮空氣沒有被傳送到動(dòng)力氣缸；和預(yù)壓縮空氣動(dòng)力模式，其中來自儲(chǔ)氣罐的壓縮空氣，與燃料一起或不 與燃料一起，被傳送到動(dòng)力氣缸，而來自壓縮氣缸的壓縮空氣沒有被容納 在儲(chǔ)氣罐內(nèi)。
36、 根據(jù)權(quán)利要求35中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所⑩制機(jī)構(gòu)包括 儲(chǔ)氣罐出口控制閥，操作性地連接在儲(chǔ)氣罐與動(dòng)力氣缸之間，并且能夠操作以控制壓縮空氣從儲(chǔ)氣罐到動(dòng)力氣缸的流動(dòng)；和進(jìn)口控制閥，位于壓縮氣缸進(jìn)氣端口，并且能夠操作以控制被吸入所 述壓縮氣缸的空氣。
37、 根據(jù)權(quán)利要求36中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包 括用于選擇性地且獨(dú)立地操作儲(chǔ)氣罐出口控制閥和進(jìn)口控制閥的控制單 元。
38、 根據(jù)權(quán)利要求37中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成當(dāng)在預(yù)壓 縮空氣動(dòng)力模式下操作時(shí)，在膨脹沖程開始時(shí)燃料與傳送到所述動(dòng)力氣缸 的壓縮空氣混合，然后在動(dòng)力活塞的所述膨脹沖程中混合物被點(diǎn)燃、燃燒 或膨脹，從而將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸上，并且在隨后的排氣沖程中將燃 燒產(chǎn)物排出。
39、 根據(jù)權(quán)利要求37中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成當(dāng)在預(yù)壓縮空氣動(dòng)力模式下操作時(shí)，在沒有增加燃料或開始燃燒的情況下，傳送到 所述動(dòng)力氣缸內(nèi)的壓縮空氣膨脹。
40、 根據(jù)權(quán)利要求32中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括使所述壓縮氣缸 與所述動(dòng)力氣缸相互連接的氣體交換通道，所述氣體交換通道包括進(jìn)口闊 和出口閥，所述進(jìn)口閥和出口閥之間限定壓力腔室，所述進(jìn)口閥和出口閥 能夠獨(dú)立操作。
41、 根據(jù)權(quán)利要求40中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中通過儲(chǔ)氣罐控制閥將儲(chǔ) 氣罐連接到氣體交換通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作性地將儲(chǔ)氣罐連接到分開循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上的分開循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地容納在動(dòng)力氣缸內(nèi)并且可操作地連接到曲柄軸，從而所述動(dòng)力活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的膨脹沖程和排氣沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓縮活塞可滑動(dòng)地容納在壓縮氣缸內(nèi)并且可操作地連接到曲柄軸，從而所述壓縮活塞通過在所述曲柄軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的進(jìn)氣沖程和壓縮沖程而往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述壓縮氣缸能夠被選擇性地控制從而將所述壓縮活塞置于壓縮模式或空轉(zhuǎn)模式。儲(chǔ)氣罐操作性地連接在壓縮氣缸與動(dòng)力氣缸之間，并且能夠被選擇性地操作以便接收來自壓縮氣缸的壓縮空氣和將壓縮空氣傳送到動(dòng)力氣缸以便在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間將動(dòng)力傳遞到所述曲柄軸。
文檔編號(hào)F02B25/00GK101375035SQ200680050622
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月7日
發(fā)明者斯蒂芬·P·史古德利, 薩爾瓦托雷·O·史古德利 申請(qǐng)人:史古德利集團(tuán)有限責(zé)任公司