專利名稱：分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地涉及分循環(huán)火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子 發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明尤其涉及分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
已知的是，當(dāng)壓縮相位末期的氣缸壓力和溫度接近其最大容許極
限時(shí)，火花點(diǎn)火(SI)內(nèi)燃機(jī)(IC)通常具有最大的效率。在常規(guī)的
火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中，無(wú)論其是轉(zhuǎn)子式的還是往復(fù)式的，都能夠僅僅在 進(jìn)氣歧管中的節(jié)氣門(mén)全開(kāi)，以允許在進(jìn)氣相位期間在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中獲 得最大可能的空氣或燃料-空氣混合氣并且在接下來(lái)的壓縮相位期間 所述進(jìn)氣被壓縮至由發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)決定的最小室容積時(shí)，達(dá)到上述狀 況。在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)期間，進(jìn)氣歧管壓力接近大氣壓或大約1巴。在通
常覆蓋整個(gè)驅(qū)動(dòng)循環(huán)90%以上的典型驅(qū)動(dòng)狀況期間，進(jìn)氣歧管壓力保 持為大約0.5巴或更小，使得在驅(qū)動(dòng)軸上產(chǎn)生極大的拖曳，這種現(xiàn)象 通常稱為"泵送損失"，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將產(chǎn)生不利的影響。在壓 縮相位末期，節(jié)流進(jìn)一步降低室壓力和溫度，并且增大了進(jìn)氣稀釋。 因此降低了燃燒速度，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷不穩(wěn)定燃燒，這導(dǎo)致效率降低和有 害尾氣排放增加。
通常，盡管汽車(chē)的額定峰值效率為大約33%，但是具有汽油發(fā)動(dòng) 機(jī)的中級(jí)車(chē)在水平路面上巡航時(shí)的效率僅為大約20%。也就是，在巡 航期間，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率(SFC)為大約400g/kWh，而在高負(fù)荷 狀況下，相同的發(fā)動(dòng)機(jī)的SFC可以達(dá)到255g/kWh。參見(jiàn)P丄edue， B. Dubar， A. Ranini和G. Monnier， "Downsizing of Gasoline Engine: an Efficient Way to Reduce C02 Emissions", Oil&Gas Science and Technology-Rev. IFP， Vol. 58 ( 2003 ) , No. 1， pp. 117-118。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況離開(kāi)巡航模式進(jìn)入比如城市行駛狀況時(shí)，效率進(jìn)一步顯著降 低。考慮到這一點(diǎn)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減小，在巡航或城市行駛狀況期 間以較高的特定負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，那么就不能很好地加速或爬坡。
可以看到，正在進(jìn)行中的研究工作大部分都在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，
指示出了改進(jìn)SI發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力學(xué)效率的未來(lái)趨勢(shì)，這也可以延伸至轉(zhuǎn)
子發(fā)動(dòng)機(jī)在相同參數(shù)條件下的實(shí)施和改進(jìn)。因此，燃料有效轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng) 機(jī)的引入需要快速回顧這些在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中已經(jīng)做出的工作的 實(shí)施。
在過(guò)去十年中，已經(jīng)引入了一些有趣的思想，比如可變排量技術(shù)、 可變壓縮比技術(shù)、可變氣門(mén)技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)小型化和增壓、燃料的分層
燃燒、受控制的自動(dòng)點(diǎn)火、燃料的基于負(fù)荷的辛烷增強(qiáng)(Load Dependant Octane Enhancement of Fuel)，以便獲得更好的SI發(fā)動(dòng) 機(jī)效率，并且這些方法的各種組合也在單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)。
在往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，通常通過(guò)斷釭(cylinder deactivation ) 方法來(lái)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的可變排量，其中，在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)期間，多氣缸 發(fā)動(dòng)機(jī)中的少數(shù)幾個(gè)氣缸選擇性地不活動(dòng)，使得不提供動(dòng)力，從而減 小發(fā)動(dòng)機(jī)的活動(dòng)排量。因此，僅僅只有活動(dòng)的氣缸消耗燃料，并且處 在特定負(fù)荷比所有氣缸都運(yùn)轉(zhuǎn)的情況更高的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)動(dòng)機(jī) 獲得更高的燃料效率。不活動(dòng)氣缸的數(shù)量可選擇為匹配發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷， 這通常稱為"按需排量"。因?yàn)榛顒?dòng)的和不活動(dòng)的氣缸兩者的活塞通 常都連接至共同的曲軸，所以不活動(dòng)的活塞在相應(yīng)的氣缸中持續(xù)往復(fù) 運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致不期望的摩擦。不活動(dòng)的氣缸的氣門(mén)需要專門(mén)的控制，這 導(dǎo)致進(jìn)一步的復(fù)雜化。此外，氣缸的不活動(dòng)和再次活動(dòng)是分步發(fā)生的， 因此需要進(jìn)一步的措施，以便使得分步的轉(zhuǎn)換變得平滑。對(duì)于這種方 法而言，應(yīng)對(duì)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)的不平衡冷卻和振動(dòng)是設(shè)計(jì)上其它待解 決的問(wèn)題。在多數(shù)情況下，氣缸不活動(dòng)是應(yīng)用于在小負(fù)荷時(shí)效率特別 低下的較大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
現(xiàn)代的電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成電子控制各種部件，比如節(jié)氣 門(mén)、點(diǎn)火定時(shí)器、進(jìn)氣-排氣門(mén)等，以便使得可變排量IC發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換分步變得平滑。美國(guó)專利6619267 (Pao)中公開(kāi)了一種電子節(jié)氣門(mén) 控制方法的例子，其描述了應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換分步的進(jìn)氣流控制模式。美國(guó)專 利6640543 ( Seal)中公開(kāi)了 一種用于往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)子IC發(fā) 動(dòng)機(jī)的可變排量系統(tǒng)，其包括渦輪增壓器，以增大工作效率。
JP2001115865A ( Arai Masahiro， Nagaishi Hatsuo )中公開(kāi)了一 種用于可變排量?jī)?nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其描述了響應(yīng)節(jié)氣門(mén)位置確定有 效流動(dòng)橫截面積。有效流動(dòng)橫截面積用來(lái)確定容積氣流比?？刂茊卧?確定發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中某些氣缸的不活動(dòng)和再次活動(dòng)以及循環(huán)中沖程的改 變?？刂茊卧憫?yīng)被激活的氣缸的數(shù)量和當(dāng)前循環(huán)中相位的數(shù)量來(lái)改 變預(yù)定的功能。WO 2006/042423 Al ( Pekau )中7>開(kāi)了一種可變排量 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，其中轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有超環(huán)形氣缸， 一組活塞能夠在該氣 缸內(nèi)圍繞驅(qū)動(dòng)軸單向地和軸向地旋轉(zhuǎn)。具有局部截?cái)嗖糠值男D(zhuǎn)圓盤(pán) 閥順序地截?cái)喑h(huán)形氣缸，以便在活塞靠近圓盤(pán)閥時(shí)實(shí)現(xiàn)壓縮相位， 在活塞遠(yuǎn)離圓盤(pán)閥時(shí)實(shí)現(xiàn)膨脹相位。旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)閥的截?cái)嗖糠滞降靥?供開(kāi)口，使得在壓縮末期活塞可以穿過(guò)圓盤(pán)閥區(qū)域。在活塞穿過(guò)時(shí)， 所述圓盤(pán)閥關(guān)閉超環(huán)形氣缸路徑，以便在圓盤(pán)閥和剛剛穿過(guò)圓盤(pán)閥的 活塞之間形成膨脹室。容積可變的燃燒室流體地(fluidly)連接至壓 縮室和膨脹室。沿著超環(huán)形氣缸布置有多個(gè)能夠選擇性地操作的進(jìn)氣 門(mén)和排氣門(mén)。特定進(jìn)氣門(mén)的選擇開(kāi)度表明進(jìn)氣量，類似地，排氣門(mén)的 選擇開(kāi)度表明了膨脹極限。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，可以避免泵送損失， 但是其難以避免在圓盤(pán)閥打開(kāi)期間壓縮空氣直接進(jìn)入排氣室的基本損 失。此外，從獨(dú)立燃燒室至膨脹室的熱氣流可導(dǎo)致高的熱損失、管道 和相應(yīng)氣門(mén)的過(guò)熱，并且控制似乎非常復(fù)雜。
與可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)類似，可變壓縮比(VCR)技術(shù)也要求各 種相關(guān)的改變，比如發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸減小、渦輪增壓或增壓、可變氣門(mén)技 術(shù)、燃料的基于負(fù)荷的辛烷增強(qiáng)等，以便滿足日益迫切的排放標(biāo)準(zhǔn)和 燃料效率要求。基本VCR思想是在部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下當(dāng)消耗全部 進(jìn)氣排量的一部分時(shí)以較高的壓縮比運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，在大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況 下當(dāng)消耗全部進(jìn)氣排量時(shí)以較低的壓縮比運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)。由此在寬的負(fù)荷狀況范圍內(nèi)可以改進(jìn)在壓縮末期產(chǎn)生的氣缸壓力和溫度，因此可以
獲得更好的燃料效率。因?yàn)閂CR技術(shù)不能單獨(dú)地避免部分負(fù)荷泵送 損失，所以其需要可變氣門(mén)技術(shù)(VVT)的協(xié)助。VVT對(duì)SI發(fā)動(dòng)機(jī) 提供不節(jié)流(im-throttled )進(jìn)氣的好處，其中通過(guò)提前關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)以 停止過(guò)度進(jìn)氣或通過(guò)延時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)以將多余的進(jìn)氣排放回到進(jìn)氣歧 管中來(lái)控制部分負(fù)荷下的進(jìn)氣量。然而，VCR技術(shù)自身的設(shè)計(jì)和制造 相對(duì)復(fù)雜。參見(jiàn)"Benefits and Challenges of Variable Compression Ratio ( VCR ) "， Martyn Roberts, SAE Technical Paper No. 2003-01-0398。
在SI發(fā)動(dòng)機(jī)中的過(guò)膨脹循環(huán)對(duì)其熱效率增加顯著的好處。 Atkinson循環(huán)和Miller循環(huán)效率是建立在所述過(guò)膨脹循環(huán)原理上，參 見(jiàn)"Effect of over-expansion cycle in a spark-ignition engine using late-closing of intake valve and its thermeodynamic consideration of the machanism，，, S. Shiga, Y, Hirooka， Y. Miyashita， S, Yagi， H. T. C. Machacon， T. Karasawa和H. Nakamura.， International Journal of Automotive Technology, Vol. 2， No. 1， pp. l畫(huà)7 ( 2001 )。當(dāng)與可變壓縮 比和可變氣門(mén)技術(shù)一起應(yīng)用時(shí)，過(guò)膨脹循環(huán)相對(duì)常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)而言 可以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的好處。但是引入難度太高，以至于不能引入到可適用 的發(fā)動(dòng)機(jī)中。
眾所周知的常規(guī)轉(zhuǎn)子IC發(fā)動(dòng)機(jī)(最著名的"wankel發(fā)動(dòng)機(jī)") 不會(huì)被看作是高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)具有某些固有限制，即燃燒 室的高的表面對(duì)容積比、燃燒室內(nèi)的高的可燃混合氣流(burning charge flow)、不均勻的發(fā)動(dòng)機(jī)加熱等。差的氣密能力和高的潤(rùn)滑劑 污染是這種發(fā)動(dòng)機(jī)的其它嚴(yán)重缺點(diǎn)。日本的馬自達(dá)電機(jī)公司在過(guò)去幾 十年中持續(xù)進(jìn)行嚴(yán)格的努力，以改進(jìn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，由此使得在 發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作部件上都取得了極大的進(jìn)步，比如增大的進(jìn)氣-排氣 口面積、引入順序動(dòng)態(tài)進(jìn)氣系統(tǒng)(S-DAIS)、用于減小排氣與進(jìn)氣交 疊的側(cè)排氣口、減少未燃燒的碳?xì)浠衔锏呐欧?、改進(jìn)氣密性和燃燒 密封潤(rùn)滑方法等。參見(jiàn)"Developed Technologies of the New RotaryMasaki， Seiji， Ritsuharu， Suguru， Hiroshi-Mazda Motor Corp., SAE Technical Paper No. 2004-01-1790。
本發(fā)明的目的是提供一種分循環(huán)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)，其排量和壓縮 比可變排量具有連續(xù)和寬的范圍；該發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造相當(dāng)簡(jiǎn)單， 發(fā)動(dòng)機(jī)易于控制并且可以在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)保持接近全負(fù)荷狀的燃燒 環(huán)境(壓力、溫度、紊流等)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種新型的SI轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其借 助在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下形成接近全負(fù)荷狀的燃燒室狀況而具有高 的燃料效率。此外，在實(shí)施可變排量技術(shù)、可變氣門(mén)技術(shù)(VVT)和 可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)等時(shí)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有前述方法的限制和復(fù) 雜性。
在本發(fā)明的實(shí)施例中獲得上述優(yōu)點(diǎn)，該實(shí)施例包括第 一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 和第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)適于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的
燃燒-膨脹和排氣相位；所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)適于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán) 中的進(jìn)氣和壓縮相位。第一相位改變構(gòu)造連續(xù)地改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間的相位關(guān)系，以便隨著被壓縮和被第二旋 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)傳送至所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的燃燒室中的壓縮空氣的量來(lái)改變瞬 時(shí)燃燒室容積，而由第二相位改變構(gòu)造控制壓縮空氣的量，所述第二 相位改變構(gòu)造控制用于從第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)壓縮室中排放所選量的 捕獲進(jìn)氣的一組閥。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于提供一種分循環(huán)SI轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 系統(tǒng)，其包括用于避免泵送損失的不節(jié)流進(jìn)氣系統(tǒng)。由于該不節(jié)流進(jìn) 氣系統(tǒng)，所以進(jìn)氣室總是吸入全部排量的進(jìn)氣，因此考慮到瞬時(shí)負(fù)荷 狀況，不期望量的進(jìn)氣通過(guò)氣體排放閥從壓縮室中排放。在所述氣體 排放閥關(guān)閉時(shí)，開(kāi)始對(duì)剩余的進(jìn)氣進(jìn)行有效的壓縮。然而，所述排放 的氣體量隨著所述氣體排放閥和相應(yīng)壓縮室之間的依據(jù)可變負(fù)荷的相 位關(guān)系而變化。本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于新型的SI轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其
中，在典型的驅(qū)動(dòng)狀況的實(shí)質(zhì)部分期間，膨脹室的有效膨脹比基本上 保持為大于壓縮室的有效壓縮比，同時(shí)壓縮相位末期的室壓力保持為 非常接近全負(fù)荷狀壓力。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于提供一種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn) 火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，通過(guò)獨(dú)立地控制第一相位改變構(gòu)造和第二 相位改變構(gòu)造，有效壓縮比能夠在基本上寬泛的壓緒比范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于提供一種分循環(huán)火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在其整個(gè)工作容積中僅僅經(jīng)歷熱燃燒 膨脹和排氣相位，第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)在其整個(gè)工作容積中僅僅經(jīng)歷冷進(jìn)氣 和壓縮相位。因此，旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中每個(gè)都彼此獨(dú)立地均勻膨脹，這導(dǎo)致
更好的密封性能和更少的內(nèi)部鑄造應(yīng)力。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于提供一種分循環(huán)火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā) 動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，燃料噴射到氣體傳送通道中，在該傳送通道中燃料 汽化，并與壓縮空氣混合，然后被直接傳送到燃燒室中。因此，極大 地降低了表面潮濕和潤(rùn)滑劑污染的機(jī)會(huì)。
本發(fā)明提供一種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至 少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室；至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的多個(gè)重 復(fù)性容積可變工作室；周期性密封裝置，其用于將連續(xù)工作室中每個(gè) 周期性地分為容積膨脹前段和容積收縮后段；用于將壓縮氣體從所述 第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)順序地傳送至所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的裝置；用于借助在壓 縮相位期間排放捕獲的進(jìn)氣的可變部分來(lái)改變有效發(fā)動(dòng)機(jī)排量的裝 置；用于改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間的相位關(guān)系 的裝置。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，在軸向視圖中示出了第一和第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在側(cè)視圖中示出了與第一和第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相
互作用的相位改變構(gòu)造；
圖2為相位改變構(gòu)造的放大側(cè)視圖3為圖2的相位改變構(gòu)造的側(cè)視圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況期間的示意圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況期間的示意圖6為本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器用 來(lái)基于駕駛踏板的位置控制相位改變構(gòu)造；
圖7為本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，其中，示出了優(yōu)選的燃料控制 模式；
圖8為本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，其中，示出了優(yōu)選的點(diǎn)火控制
模式；
圖9為本發(fā)明的最優(yōu)選的可選實(shí)施例的示意圖，其具有多燃料兼 容性。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖l，分循環(huán)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循
環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl和用于執(zhí)行四相位發(fā) 動(dòng)機(jī)循環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的笫二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2 (均為軸向視圖)。 第一相位改變機(jī)構(gòu)100操作地改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl和所述第二 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2之間的相位關(guān)系。第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl包括具有內(nèi)室的轉(zhuǎn)子 殼體20，該內(nèi)室由外旋輪線形周壁23限定，由兩個(gè)相對(duì)的相似側(cè)壁 24(僅示出了一個(gè))封閉。周壁23優(yōu)選地為雙凸角外旋輪線形，其中 凸角借助凸角連接部彼此連接，該凸角連接部限定所述周壁的短軸區(qū) 域。在內(nèi)室中，轉(zhuǎn)子40能夠繞著凸角11旋轉(zhuǎn)，凸角11與中心軸1 偏心地結(jié)合成一體，中心軸1能夠繞著其自身的軸線旋轉(zhuǎn)并且同軸地 支撐在轉(zhuǎn)子殼體20上。在轉(zhuǎn)子40的兩側(cè)上，內(nèi)齒圏39(僅示出一個(gè)) 同軸地限制并且以嚙合的關(guān)系與固定的外齒圏38(僅示出 一個(gè))接合， 該外齒圏38同軸地限制在兩個(gè)側(cè)壁上。第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2包括轉(zhuǎn)子殼體30、外旋輪線形周壁33、兩個(gè)側(cè)壁34 (僅示出一個(gè))、轉(zhuǎn)子50、 內(nèi)齒圏49、外齒圖48和具有偏心凸角22的中心軸2，其以與第一旋 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl類似的方式布置。兩個(gè)轉(zhuǎn)子40和50具有用于支撐頂點(diǎn)密 封構(gòu)造41的多個(gè)頂點(diǎn)部分，該頂點(diǎn)密封構(gòu)造41用于維持頂點(diǎn)部分和 相應(yīng)的周壁之間的密封關(guān)系。頂點(diǎn)密封構(gòu)造41優(yōu)選地為旋轉(zhuǎn)密封構(gòu) 造，用于保持密封元件41a和41b與相應(yīng)的周壁垂直密封接觸。側(cè)密 封件64 (僅示出一個(gè))在轉(zhuǎn)子40和50的兩側(cè)上的各對(duì)相鄰的頂點(diǎn)密 封構(gòu)造之間延伸。轉(zhuǎn)子40的工作面42、 43、 44在各對(duì)相鄰的頂點(diǎn)密 封構(gòu)造41之間延伸。在轉(zhuǎn)子40的工作面42、 43、 44的前段上設(shè)置有 用來(lái)改進(jìn)用于燃燒的室的尺寸和形狀的凹部45、 46、 47。在周壁23、 側(cè)壁24和相應(yīng)的轉(zhuǎn)子工作面42、 43和44之間分別存在重復(fù)性容積可 變工作室60、 61、 62。周期性地操作劃分密封元件73、 74由第一旋 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl的周壁23承載在短軸區(qū)域附近，劃分密封元件75、 76由 第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的周壁33承栽在短軸區(qū)域附近，用于在中心軸旋轉(zhuǎn) 大約100度的預(yù)定周期(下文中將稱為曲柄角度或CAD )內(nèi)將相應(yīng)殼 體的工作室中的每個(gè)連續(xù)地劃分為容積放大前段和容積收縮后段，在 該預(yù)定周期內(nèi)，相應(yīng)的工作室經(jīng)歷其最小室容積(通常稱為上止點(diǎn)或 TDC)，其中優(yōu)選地在上止點(diǎn)之前(BTDC)至少50CAD處開(kāi)始工作 室的劃分。第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl的被劃分的工作室的前段用作有效燃燒 室。由此出現(xiàn)兩個(gè)燃燒室區(qū)域，在中心軸的一次旋轉(zhuǎn)中發(fā)生兩次連續(xù) 燃燒事件?；鸹ㄈ?6、 17和18、 19相應(yīng)地安裝在所述燃燒室區(qū)域的 近端。在劃分工作室的周期期間，有效燃燒室容積連續(xù)地膨脹，經(jīng)歷 最小燃燒室容積和最大燃燒室容積。第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl的密封元件73、 74和第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的密封元件75、76優(yōu)選地由凸輪裝置(未示出) 操作。轉(zhuǎn)子50的轉(zhuǎn)子工作面52、 53和54分別鄰接工作室70、 71和 被劃分的工作室72的前段72a和后段72b。第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的止回 閥82和84交替地允許壓縮空氣單向地流動(dòng)至相應(yīng)的氣體通道(由假 想線80和81示意性地示出)，同時(shí)相應(yīng)的出口控制閥構(gòu)造83和85 允許壓縮空氣從所述氣體通道80、81單向地流動(dòng)至相應(yīng)的第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl的燃燒室。出口控制閥構(gòu)造83和85的開(kāi)口的開(kāi)始構(gòu)造成與相 應(yīng)的工作室的劃分的開(kāi)始相一致。
發(fā)動(dòng)機(jī)具有節(jié)流減小進(jìn)氣系統(tǒng)，因此進(jìn)氣室總是在進(jìn)氣相位期間 消耗進(jìn)氣的全部排量。因此，考慮到瞬時(shí)負(fù)荷狀況，在壓縮相位的早 期階段不期望量的捕獲進(jìn)氣通過(guò)打開(kāi)氣體排放閥77、 78而被排放，排 放閥77、 78優(yōu)選地為旋轉(zhuǎn)閥，其每個(gè)都在每一次i走轉(zhuǎn)中具有180CAD 的打開(kāi)持續(xù)時(shí)間。在氣體排放閥關(guān)閉時(shí)開(kāi)始進(jìn)氣的有效壓縮。
相位改變構(gòu)造包括笫一相位改變機(jī)構(gòu)100和第二相位改變機(jī)構(gòu) 101以及用于同步地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相位改變機(jī)構(gòu)100和101的馬達(dá)IO。第 一相位改變機(jī)構(gòu)100連續(xù)地改變第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl和第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2 之間的相位關(guān)系。第二相位改變^L構(gòu)101改變氣體湘^文閥77、 78和相 應(yīng)的第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的工作室之間的相位關(guān)系，用于控制被排放的 捕獲進(jìn)氣的量。因此，通過(guò)第一相位改變機(jī)構(gòu)100和第二相位改變機(jī) 構(gòu)101之間的同步一致，瞬時(shí)燃燒室排量與由相應(yīng)的壓縮室傳送的壓 縮氣體的量匹配，使得在整個(gè)基本上寬泛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下能夠獲得接近 全負(fù)荷狀燃燒室壓力。
參考圖2和3,第一相位改變機(jī)構(gòu)100包括同軸地分別安裝在中 心軸1和中心軸2的相對(duì)的端部上的第一錐齒輪3和第二錐齒輪4。 中間錐齒輪5a、 5b將所述第 一錐齒輪3和所述第二錐齒輪4相互連接， 用于將運(yùn)動(dòng)從中心軸l傳遞至中心軸2。中間錐齒輪5a、 5b的軸線與 中心軸的軸線相交。中間錐齒輪5a、 5b能夠繞著同軸的軸6a、 6b旋 轉(zhuǎn)，軸6a、 6b從輪轂6徑向地延伸，輪轂6在中心軸1上同軸地形成 軸頸。軸中的一個(gè)6b延伸將蝸輪7操作地連接至蝸桿9。蝸桿9軸向 地與輪轂6的軸線交叉對(duì)準(zhǔn)。堝桿9連接至馬達(dá)10，馬達(dá)10能夠沿 著所要求的任一方向旋轉(zhuǎn)。隨著馬達(dá)10的旋轉(zhuǎn)，輪轂6和中間錐齒輪 5a、 5b—起改變它們繞中心軸軸線的位置，并且引起中心軸1和2之 間的相對(duì)相位改變，改變的角度為輪轂6自身角度變化的兩倍。第二 相位改變機(jī)構(gòu)101包括輸入軸la、排放正時(shí)軸2a、分別安裝在所述輸 入軸la和所述排放正時(shí)軸2a的相對(duì)端部上的第一錐齒輪13和第二錐齒輪14。中間錐齒輪15a、 15b將所述錐齒輪13和14相互連接。蝸 輪8以嚙合的關(guān)系與所述蝸桿9連接，用于繞著軸la和2a的共同軸 線移動(dòng)所述中間錐齒輪15a、 15b，因?yàn)槲佪?的節(jié)距圓半徑為第一相 位改變機(jī)構(gòu)100的蝸輪7的節(jié)距圓半徑的一半，因此導(dǎo)致為笫一相位 改變才幾構(gòu)100兩倍的角度變化。輸入軸la優(yōu)選地由中心軸1通過(guò)運(yùn)動(dòng) 傳遞聯(lián)接件(在圖2中由箭頭102示意性地示出)等角速度地驅(qū)動(dòng)。
盡管附圖中示出的所有錐齒輪為直齒齒輪(strait tooth gear )， 但是在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以優(yōu)選螺旋錐齒輪。
參考圖4，該圖示出了全負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況；其中馬達(dá)10驅(qū)動(dòng) 蝸桿9，使蝸輪7從圖3所示的之前位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)15度，同時(shí)蝸輪 8逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30度。從而中心軸2相對(duì)于中心軸l延遲30度。因此 排放正時(shí)軸2a相對(duì)于輸入軸la提前60度。氣體排放閥77和78操作 地連接至排放正時(shí)軸2a，因此相對(duì)于它們各自的工作室提前90CAD (中心軸1和2之間的相位變化方向與輸入軸la和排放正時(shí)軸2a的 相位變化方向相反，導(dǎo)致在這個(gè)例子中，中心軸2和排方欠正時(shí)軸2a 之間總的相位變化為30CAD+60CAD=90CAD曲柄角度)，由此使相 應(yīng)的工作室的進(jìn)氣相位保持最終的180曲柄角度(CAD)，并且在壓 縮相位期間保持關(guān)閉。由此全部量的進(jìn)氣被有效地壓縮并且被傳遞至 連續(xù)的氣體通道80、 81。工作室72的劃分的后段72b示出了接近壓 縮相位的最終階段，同時(shí)通過(guò)替換等量的被傳遞至相應(yīng)燃燒室的壓縮 氣體，壓縮氣體大部分被傳遞至相應(yīng)的氣體通道81，該相應(yīng)燃燒室由 工作室60的前段60a加上凹部45限定。出口控制閥83、 85和劃分密 封構(gòu)造73、 74優(yōu)選地由中心軸1驅(qū)動(dòng)，劃分密封構(gòu)造75、 76由中心 軸2驅(qū)動(dòng)，在相應(yīng)的中心軸的一次完整轉(zhuǎn)動(dòng)中獲得一次完整的循環(huán)。
參考圖5，其示出了低負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況；其中蝸輪7被驅(qū)動(dòng) 而逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30度，同時(shí)蝸輪8從圖4所示的全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下的之 前位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60度。第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的轉(zhuǎn)子0相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)Cl的轉(zhuǎn)子40提前60CAD，排放正時(shí)軸2a以及由此氣體排放閥 77、 78相對(duì)于其之前所示的位置(圖4)延遲120度。因此在壓縮相位的早期180CAD期間，所述氣體排放閥77、 78的整個(gè)180度的打 開(kāi)周期現(xiàn)在變?yōu)檫B接至它們各自的工作室(在這個(gè)例子中為70、 71)。 全部量的進(jìn)氣的接近三分之二通過(guò)氣體排放閥77和78排放，剩余的 進(jìn)氣被壓縮并通過(guò)進(jìn)口止回閥82和84被傳遞至相應(yīng)的氣體通道80、 81。出口控制閥83和85的打開(kāi)與劃分密封構(gòu)造73和74的活動(dòng)相一 致。工作室72的劃分的后段72b示出了接近壓縮相位的最終階段，同 時(shí)相應(yīng)燃燒室的容積(劃分的工作室60的前段60a的容積加上凹部 45的容積)也接近圖4所示的全負(fù)荷狀況下的容積的三分之一 (圖4 和5示出了初始燃燒時(shí)的燃燒室的狀態(tài))，因此，在低負(fù)荷驅(qū)動(dòng)狀況 期間能夠獲得接近全負(fù)荷狀的燃燒室壓力。
間，氣體排放閥77和78以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況變化的可變時(shí)間比經(jīng) 歷進(jìn)氣和壓縮相位。也就是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在更接近低負(fù)荷狀況的負(fù)荷狀 況下運(yùn)行時(shí)，在壓縮相位期間花費(fèi)打開(kāi)周期的大部分，而在更接近全 負(fù)荷狀況的負(fù)荷狀況下運(yùn)行時(shí)，在進(jìn)氣相位期間花費(fèi)氣門(mén)打開(kāi)周期的 大部分。排放的進(jìn)氣通過(guò)再循環(huán)管道再循環(huán)至連續(xù)的進(jìn)氣室。排放閥 在進(jìn)氣相位期間打開(kāi)時(shí)提供對(duì)進(jìn)氣室的額外的進(jìn)氣孔。
在第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)Cl的劃分密封構(gòu)造73 (部分地示出)開(kāi)啟的周 期期間，轉(zhuǎn)子40的相應(yīng)的工作面42的前段最先經(jīng)歷壓縮氣體壓力， 隨后經(jīng)歷燃燒壓力，這在所述轉(zhuǎn)子40上施加基本切向的力。盡管中心 軸1仍然轉(zhuǎn)動(dòng)30度而達(dá)到TDC (如圖所示)，但是燃燒室部分60a 的容積顯著地(interestingly)膨脹，由此進(jìn)行膨脹做功。由相位齒輪 38、 39樞轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子40對(duì)中心軸1施加純粹的切向力。相反，在常規(guī) 的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(Wankel發(fā)動(dòng)機(jī))或往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，30度BTDC處 的工作室表示壓縮室；因此不可能做功。
參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，轉(zhuǎn)子10由發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處 理器111控制，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器111利用與駕駛踏板IIO的位 置有關(guān)的信息來(lái)控制所述馬達(dá)IO。發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器還利用來(lái)自檢 測(cè)相位改變機(jī)構(gòu)100的瞬時(shí)狀態(tài)的位置檢測(cè)器94以及駕駛踏板位置檢測(cè)器95的信息，并且根據(jù)預(yù)定的相互關(guān)系來(lái)處理這些信息，以便確定 馬達(dá)10的瞬時(shí)扭矩需求。
參考圖7，氣體通道80、 81設(shè)置有高壓燃料噴射器86、 87(通常 采用用于汽油直噴(GDI)類型的噴射器)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器111 借助閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制的組合來(lái)控制燃料噴射器86、 87，以維持經(jīng) 過(guò)計(jì)量的空燃比，所述閉環(huán)控制利用來(lái)自質(zhì)量氣流檢測(cè)器88和廢氣氧 檢測(cè)器92的信息，所述開(kāi)環(huán)控制利用相位改變機(jī)構(gòu)100的狀態(tài)、發(fā)動(dòng) 機(jī)速度和周?chē)h(huán)境空氣壓力之間的預(yù)定相互關(guān)系。從第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2 的壓縮室排放的未利用的進(jìn)氣通過(guò)再循環(huán)管道90、91再循環(huán)至進(jìn)氣歧 管89，這是非常期望的，以便保持質(zhì)量氣流檢測(cè)器88的可靠性。發(fā) 動(dòng)機(jī)控制微處理器111還利用與燃料管路壓力有關(guān)的信息，以便精確 地控制燃料噴射的持續(xù)時(shí)間。
參考圖8，發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器111利用來(lái)自連接至中心軸2的 中心軸位置檢測(cè)器96的信息指示火花塞對(duì)16、 17和18、 19的點(diǎn)火時(shí) 間。發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器111還利用來(lái)自檢測(cè)第一相位改變機(jī)構(gòu)100 的狀態(tài)的位置檢測(cè)器94的信息，以便確定一次要點(diǎn)火的火花塞的數(shù) 量。
圖9示出了本發(fā)明極為優(yōu)選的可選實(shí)施例，其中第一相位改變機(jī) 構(gòu)IOO和第二相位改變機(jī)構(gòu)101分別由單獨(dú)的馬達(dá)10和12驅(qū)動(dòng)。因 此，不受第一相位改變機(jī)構(gòu)100的同步關(guān)系的約束，第二相位改變機(jī) 構(gòu)101能夠在寬泛的范圍內(nèi)改變排量和壓縮比兩者。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)可 以容易地和優(yōu)化地轉(zhuǎn)換寬泛的可火花塞點(diǎn)火的燃料的種類。笫二旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)C2的氣體排放閥77和78被校正和重新定位，以便增大氣體排 放排量，由此增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量可變性。發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器111利 用來(lái)自爆震檢測(cè)器97的信息增加壓縮比。
盡管對(duì)于本發(fā)明的上述實(shí)施例而言高壓燃料噴射器86、87是最優(yōu) 選的，但是還可以優(yōu)選地包括低壓噴射器，其用于在進(jìn)氣相位期間將 燃料噴射到第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)C2的進(jìn)氣室中。對(duì)于本發(fā)明的上述實(shí)施例 而言端口燃料噴射器也是可以接受的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況 下，可以對(duì)本發(fā)明的具體形式和結(jié)構(gòu)做出各種變更和改變。本文所公 開(kāi)的實(shí)施例僅僅只是本發(fā)明可以采用的和優(yōu)選實(shí)施的各種變更的示 例。然而，不希望將本發(fā)明限制為這里所示和所述的確切結(jié)構(gòu)和特征， 而是希望包括本發(fā)明所公開(kāi)的和宣稱的范圍和精神內(nèi)的所有合適的情 況。
權(quán)利要求
1.一種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室；至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室；周期性密封裝置(C1的73、74和C2的75、76)，其用于將連續(xù)的工作室中的每個(gè)周期性地分為容積膨脹前段和容積收縮后段；用于將壓縮氣體從所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)順序地傳送至所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)的裝置；用于借助在壓縮相位期間排放捕獲的進(jìn)氣的可變部分來(lái)改變有效發(fā)動(dòng)機(jī)排量的裝置；用于改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)之間的相位關(guān)系的裝置(100)。
2. —種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)四 相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(進(jìn)氣、壓縮、燃燒-膨脹和排氣相位)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所 述發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl)，其包括用于執(zhí)行四相 位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作 室；至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循 環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室；用于將連續(xù)工 作室中每個(gè)在預(yù)定的周期內(nèi)周期性地分為容積膨脹前段和容積收縮后段的裝置(Cl的73、 74和C2的75、 76);用于將壓縮氣體從所述 第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的壓縮室順序地傳送至所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)燃燒一膨脹室的裝置；其中所述用于順序地傳送壓縮氣體的裝置包括通道裝 置(80、 81)，所述通道裝置(80、 81)包括進(jìn)口止回閥(82、 84) 和出口控制閥(83、 85)，所述進(jìn)口止回閥(82、 84)位于所述通道 裝置(80、 81)上連接所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的壓縮室的一端，所述出口 控制閥(83、 85)位于所迷通道裝置(80、 81)上連接所述第一旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)的相應(yīng)燃燒-膨脹室的另一端；用于將燃料噴射到所述通道裝置中 的裝置(86、 87);用于借助從所述壓縮室排放捕獲的進(jìn)氣的可變部分來(lái)改變有效發(fā)動(dòng)機(jī)排量的裝置；其中所述用于改變有效發(fā)動(dòng)機(jī)排量 的裝置包括排放閥裝置(77、 78)和閥控制裝置，所述排放閥裝置(77、 78)用于將所述進(jìn)氣從壓縮室排出，所述閥控制裝置用于改變所述閥 裝置和相應(yīng)壓縮室之間的相位關(guān)系；用于改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間的相位關(guān)系的相位改變裝置；其中所述相位改變裝置和所述閥控制裝置分別包括第一相位改變機(jī)構(gòu)(100 )和第二相位 改變才幾構(gòu)(101)以及用于驅(qū)動(dòng)所述第一相位改變才幾構(gòu)(100)和所述 第二相位改變機(jī)構(gòu)(101 )兩者的驅(qū)動(dòng)裝置(10 );發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(111) 其包括微處理器，所述微處理器利用與駕駛踏板(110)的位置有關(guān)的 信息控制所述驅(qū)動(dòng)裝置(10)。
3. —種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)四 相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(進(jìn)氣、壓縮、燃燒-膨脹和排氣相位)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所 述發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl)，其包括用于執(zhí)行四相 位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作 室；至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2),其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循 環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室；其中所述第一 旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)都包括具有內(nèi)室的轉(zhuǎn)子殼體 (20、 30),多邊形的轉(zhuǎn)子(40、 50)在所述內(nèi)室內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以執(zhí)行預(yù) 定的工作相位；所述轉(zhuǎn)子(40、 50)中的每個(gè)都具有兩個(gè)側(cè)面和多個(gè) 頂點(diǎn)部分；所述轉(zhuǎn)子的工作面(轉(zhuǎn)子40的42、 43、 44和轉(zhuǎn)子50的 52、 53、 54)在每對(duì)相鄰的頂點(diǎn)部分之間延伸；兩個(gè)轉(zhuǎn)子都能夠繞著 各自的凸角(11、 22)旋轉(zhuǎn)，所述凸角(11、 22)與相應(yīng)的中心軸(1、 2)偏心地結(jié)合成一體；所述中心軸(l、 2)能夠繞著其自身的軸線旋 轉(zhuǎn)并且同軸地裝配在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子殼體(20、 30)上；在所述轉(zhuǎn)子(40、 50)的兩側(cè)上同軸地限制有內(nèi)齒圏(39、 49)，以使所述內(nèi)齒圏(39、 49)以嚙合的關(guān)系與相應(yīng)的外齒圏(38、 48)操作地接合，所述外齒 圈(38、 48)同軸地限制在相應(yīng)的轉(zhuǎn)子殼體的相對(duì)側(cè)壁(24、 34)上； 每個(gè)工作室都圍繞有密封格，所述密封格包括由所述轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)部分 承載的頂點(diǎn)密封構(gòu)造(41)和由所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)承載的側(cè)密封構(gòu)造(64);用于在預(yù)定周期內(nèi)周期性地劃分連續(xù)的工作室中的每個(gè)的劃 分密封裝置(C1的73、 74和C2的75、 76);用于將壓縮氣體從所 述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2 )的壓縮室順序地傳送至所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl) 的相應(yīng)燃燒-膨脹室的氣體傳送裝置；其中所述氣體傳送裝置包括通道 裝置(80、 81)，所述通道裝置(80、 81)包括進(jìn)口止回閥(82、 84) 和出口控制閥(83、 85)，所述進(jìn)口止回閥(82、 84)位于所述通道 裝置(80、 81)上連接所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)的所述壓縮室的一端， 所述出口控制閥(83、 85)位于所述通道裝置(80、 81)上連接所述 第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl)的相應(yīng)燃燒-膨脹室的另一端；用于將燃料噴射到 所述通道裝置(80、 81)中的燃料噴射裝置(86、 87);用于在所述 第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl)的劃分的工作室的所述前段內(nèi)開(kāi)始點(diǎn)火的點(diǎn)火裝 置(16、 17和18、 19);用于排放來(lái)自所述壓縮室的捕獲進(jìn)氣的可變 部分的氣體排放閥裝置(77、 78);用于控制所述氣體排放閥裝置(77、 78)的閥控制裝置(101);用于改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和所述第二旋 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之間的相位關(guān)系的相位改變裝置；其中所述相位改變裝置包括 第一相位改變機(jī)構(gòu)(100)和用于驅(qū)動(dòng)所述第一相位改變機(jī)構(gòu)(100) 的第一驅(qū)動(dòng)裝置(10);其中所述閥控制裝置包括第二相位改變機(jī)構(gòu)(101 )和用于驅(qū)動(dòng)所述第二相位改變機(jī)構(gòu)(101 )的第二驅(qū)動(dòng)裝置(12 ); 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(111)，其包括微處理器，所述微處理器控制所述第 一驅(qū)動(dòng)裝置(10)和所述第二驅(qū)動(dòng)裝置(12);所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處 理器利用與駕駛踏板(110)的位置有關(guān)的信息控制所述驅(qū)動(dòng)裝置(10、 12 );并且所述微處理器(111)還控制用于燃料噴射的所述燃料噴射 裝置(86、 87)和用于開(kāi)始點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中所述 頂點(diǎn)密封構(gòu)造包括旋轉(zhuǎn)頂點(diǎn)密封構(gòu)造(41)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中在所 述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(Cl)的轉(zhuǎn)子(40)的每個(gè)工作面(42、 43、 44)的 所述前段上都i殳置有凹部(45、 46、 47)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中從所述壓縮室排放的捕獲進(jìn)氣的部分通過(guò)再循環(huán)管道(90、 91)再循環(huán)至 所述連續(xù)進(jìn)氣室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中用于 控制所述燃料噴射裝置(86、 87)的所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器(111) 使用閉環(huán)控制和開(kāi)環(huán)控制的組合，所迷閉環(huán)控制使用來(lái)自質(zhì)量氣流檢 測(cè)器(88)和廢氣氧檢測(cè)器(92)的信息，所述開(kāi)環(huán)控制使用相位改 變^L構(gòu)(100、 101)的狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和周?chē)h(huán)境空氣壓力之間的 預(yù)定相互關(guān)系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中用于 控制點(diǎn)火裝置的所述微處理器(111)利用與所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2) 的中心軸位置有關(guān)的信息來(lái)確定所述點(diǎn)火裝置(16、 17、 18、 19)的 點(diǎn)火時(shí)間，并且還利用與所述第一相位改變機(jī)構(gòu)(100)的狀態(tài)有關(guān)的 信息來(lái)確定對(duì)于一次燃燒要點(diǎn)火的火花塞的數(shù)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中用于 控制用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述相位改變機(jī)構(gòu)(100)的所述裝置(10、 12)的所迷 發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器(111)還利用與所述相位改變機(jī)構(gòu)(100)的瞬 時(shí)狀態(tài)有關(guān)的信息結(jié)合所述駕駛踏板的位置有關(guān)的信息來(lái)確定用于驅(qū) 動(dòng)所述相位改變機(jī)構(gòu)的所述裝置(10、 12)的扭矩需求。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分循環(huán)可變排量轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)，其中所 述發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器(111)通過(guò)改變所述第一相位改變機(jī)構(gòu)(100) 和所述第二相位改變機(jī)構(gòu)(101)之間的關(guān)系來(lái)增大所述發(fā)動(dòng)機(jī)的有效 壓縮比；并且所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制微處理器利用來(lái)自爆震檢測(cè)器(97)的 信息來(lái)增大所述有效壓縮比。
全文摘要
一種分循環(huán)可變排量火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，包括至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的燃燒-膨脹和排氣相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室(60、61、62)；以及至少一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)，其包括用于執(zhí)行四相位發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的進(jìn)氣和壓縮相位的多個(gè)重復(fù)性容積可變工作室(70、71、72)。劃分密封裝置(C1的73、74和C2的75、76)將連續(xù)工作室中每個(gè)周期性地分為容積膨脹前段和容積收縮后段。排放閥裝置用于通過(guò)從壓縮室排放捕獲進(jìn)氣的部分而改變壓縮室排量。第一相位改變機(jī)構(gòu)設(shè)置成用于改變所述第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)和所述第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)之間的相位關(guān)系。第二相位改變機(jī)構(gòu)改變排放閥裝置和相應(yīng)的壓縮室之間的相位關(guān)系。第一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C1)具有可變排量燃燒室，與第二旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(C2)的可變排量壓縮室操作地同步，使得在較寬的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)獲得全負(fù)荷狀的燃燒環(huán)境。
文檔編號(hào)F01C11/00GK101636558SQ200880008724
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月9日
發(fā)明者吉班·喬蒂·米斯特里 申請(qǐng)人:昌丹·庫(kù)馬爾·塞特;吉班·喬蒂·米斯特里