專利名稱：采用雙壓縮和單膨脹過程的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
該部分的內(nèi)容僅提供與本發(fā)明有關(guān)的背景信息，且可能不會(huì)構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。現(xiàn)代燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。在操作期間，燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的效率取決于許多因素，包括容積效率和熱力學(xué)效率。已知的是采用具有增壓進(jìn)氣裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述增壓進(jìn)氣裝置包括渦輪增壓器和機(jī)械增壓器，并且對(duì)于基本發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)來說是顯著附加件。這些裝置雖然相對(duì)容易維護(hù)，但是這些裝置可能導(dǎo)致問題并且在數(shù)個(gè)方面由于其設(shè)計(jì)而固有地受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
—種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括:壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸。在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮。第一動(dòng)力缸包括相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲 軸。每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第一動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。本發(fā)明還包括以下方案:
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括:
壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸，在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮；以及
第一動(dòng)力缸，所述第一動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲軸，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第一動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。2.根據(jù)方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括:
所述壓縮機(jī)缸還包括第二出口 ；以及
第二動(dòng)力缸，所述第二動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第二出口流體連通，所述活塞在所述第二動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲軸，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第二動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第二動(dòng)力缸內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。3.根據(jù)方案2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括:
外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)被聯(lián)接到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的一個(gè)的出口，并且包括下述中的至少一個(gè):
短程端口，所述短程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)回到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)的對(duì)應(yīng)入口的排氣路徑；以及
長程端口，所述長程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)到所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣路徑。4.根據(jù)方案3所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括下述中的至少一個(gè):
短程熱交換器，所述短程熱交換器流體聯(lián)接到所述短程端口，并且所述短程熱交換器向進(jìn)入對(duì)應(yīng)的動(dòng)力缸的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種；
長程熱交換器，所述長程熱交換器流體聯(lián)接到所述長程端口，并且所述長程熱交換器向進(jìn)入所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種；
壓縮充氣熱交換器，所述壓縮充氣熱交換器設(shè)置在所述壓縮機(jī)缸的第一出口和第二出口中的一個(gè)與所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的對(duì)應(yīng)一個(gè)的入口之間，并且所述壓縮充氣熱交換器向從所述壓縮機(jī)缸傳送的充氣提供加熱和冷卻中的至少一種。5.根據(jù)方案2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸的容積比所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的每個(gè)的容積更大。6.根據(jù)方案2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括:
多個(gè)閥，所述閥中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)入口、第一和第二壓縮機(jī)缸出口、以及所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的入口和出口中的相應(yīng)一個(gè)，所述多個(gè)閥選擇性地在打開和關(guān)閉位置之間致動(dòng)，從而提供了足以實(shí)現(xiàn)所述壓縮機(jī)缸的兩沖程操作以及所述動(dòng)力缸的四沖程操作的閥正時(shí)。7.根據(jù)方案6所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸的兩沖程操作包括:在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第一沖程期間，將充氣接收在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)；以及，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第二沖程期間，將所述壓縮機(jī)缸內(nèi)的充氣傳送到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中交替輪換的動(dòng)力缸，因此在每次曲軸回轉(zhuǎn)中向所述充氣提供了第一級(jí)壓縮，且其中，在所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)的四沖程操作中，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中交替輪換的動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮，在交替的曲軸回轉(zhuǎn)期間發(fā)生所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃。8.根據(jù)方案I所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸借助所述壓縮機(jī)缸的入口抽吸充氣，并且所述充氣包括進(jìn)氣空氣以及進(jìn)氣空氣和外部再循環(huán)排氣的組合中的一種。9.一種操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)缸以及第一動(dòng)力缸和第二動(dòng)力缸，所述動(dòng)力缸中的每個(gè)都與所述壓縮機(jī)缸流體連通，所述壓縮機(jī)缸以及所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的每個(gè)都包括相應(yīng)的活塞，所述活塞可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到公共曲軸，所述方法包括 :
每次曲軸回轉(zhuǎn)中，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第一沖程期間將充氣接收在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)；
每次曲軸回轉(zhuǎn)中，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第二沖程期間將所述壓縮機(jī)缸內(nèi)的充氣傳送到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的交替輪換的動(dòng)力缸，所述傳送提供了對(duì)所述充氣的第一壓縮；以及對(duì)所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的已經(jīng)接收到所述充氣的動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二壓縮和點(diǎn)火，在所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)中，每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)發(fā)生一次對(duì)所述充氣的第二壓縮和點(diǎn)火。10.根據(jù)方案9所述的方法，其中，與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的所述第一沖程包括沿著朝向下止點(diǎn)的方向的運(yùn)動(dòng)；以及，與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的所述第二沖程包括沿著朝向上止點(diǎn)的方向的運(yùn)動(dòng)。11.根據(jù)方案9所述的方法，其中，與所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的每個(gè)相關(guān)的活塞包括與相關(guān)于所述壓縮機(jī)缸的活塞的運(yùn)動(dòng)處于大致相反相位的運(yùn)動(dòng)。12.根據(jù)方案9所述的方法，其中，向所述充氣提供第一壓縮的所述傳送包括:通過使所述壓縮機(jī)缸的容積大于所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)的容積來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述充氣的第一壓縮。13.根據(jù)方案9所述的方法，還包括:
將來自所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的至少一個(gè)的相應(yīng)出口的排氣在外部再循環(huán)到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述至少一個(gè)的相應(yīng)入口。14.根據(jù)方案9所述的方法，還包括:
將來自所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的至少一個(gè)的相應(yīng)出口的排氣在外部再循環(huán)到所述壓縮機(jī)缸的相應(yīng)入口。15.根據(jù)方案9所述的方法，還包括:在所述充氣被傳送到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中交替輪換的動(dòng)力缸期間，提供與所述充氣的熱交換。16.根據(jù)方 案15所述的方法，其中，與所述充氣進(jìn)行熱交換包括:在低負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，從來自所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的至少一個(gè)的排氣傳遞熱量到所述充氣。17.根據(jù)方案15所述的方法，其中，與所述充氣進(jìn)行熱交換包括:在高負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，從所述充氣傳遞熱量。18.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括:
曲軸；
壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口和第二出口、以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮；第一動(dòng)力缸，所述第一動(dòng)力缸的相應(yīng)的容積小于所述壓縮機(jī)缸的容積，并且所述第一動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，所述第一動(dòng)力缸每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮；第二動(dòng)力缸，所述第二動(dòng)力缸的相應(yīng)的容積小于所述壓縮機(jī)缸的容積，并且所述第二動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第二出口流體連通，所述活塞在所述第二動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，所述第二動(dòng)力缸每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第二動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮；外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)被聯(lián)接到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的一個(gè)的出口，并且包括下述中的至少一個(gè):短程端口，所述短程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)回到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)的對(duì)應(yīng)入口的排氣路徑；
長程端口，所述長程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)到所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣路徑；
短程熱交換器，所述短程熱交換器流體聯(lián)接到所述短程端口，并且所述短程熱交換器向進(jìn)入對(duì)應(yīng)的動(dòng)力缸的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種；
長程熱交換器，所述長程熱交換器流體聯(lián)接到所述長程端口，并且所述長程熱交換器向進(jìn)入所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種；
壓縮充氣熱交換器，所述壓縮充氣熱交換器設(shè)置在所述壓縮機(jī)缸的第一出口和第二出口中的一個(gè)與所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的入口之間，并且所述壓縮充氣熱交換器向從所述壓縮機(jī)缸傳送的充氣提供加熱和冷卻中的至少一種。


現(xiàn)將參考附圖以示例的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，在附圖中:
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)；
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括了熱交換器裝置和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)；以及
圖3-7示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞和閥的運(yùn)動(dòng)和位置。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參考附圖，其中，附圖的顯示內(nèi)容僅為了描述一些示例性實(shí)施方式并且不用于對(duì)其進(jìn)行限制，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意圖。本發(fā)明提供了三缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該三缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩沖程壓縮機(jī)缸2以及一對(duì)四沖程動(dòng)力缸14、16。該對(duì)動(dòng)力缸14、16可被稱為第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16。壓縮機(jī)缸2可包括裝配有相應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞13 (如圖3-7所示)的孔，所述活塞借助連桿操作性連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸。壓縮缸2經(jīng)由壓縮機(jī)入口 4抽吸充氣。具體地，在每圈曲軸回轉(zhuǎn)中的活塞13相對(duì)于壓縮機(jī)缸2的第一沖程期間，該充氣被接收在壓縮機(jī)缸內(nèi)。該充氣可包括進(jìn)氣空氣以及進(jìn)氣空氣和外部排氣再循環(huán)(外部EGR)的組合中的一種。在另選實(shí)施方式中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)是汽化式發(fā)動(dòng)機(jī)(carbureted engine),那么該充氣還可包括空氣-燃料混合物。該充氣在第一壓力(通常是大氣壓力)下被接收在壓縮機(jī)缸2內(nèi)。在另選的實(shí)施方式中，該第一壓力可以是高于大氣壓力的任何被提供的壓力。壓縮機(jī)缸2還包括一對(duì)壓縮機(jī)出口 6、8，存在于壓縮機(jī)缸2內(nèi)的充氣以第二壓力從該壓縮機(jī)缸2被傳送通過該對(duì)壓縮機(jī)出口。該對(duì)壓縮機(jī)缸出口 6、8可被稱為:與第一動(dòng)力缸14相關(guān)的壓縮機(jī)缸第一出口 6，以及與第二動(dòng)力缸16相關(guān)的壓縮機(jī)缸第二出口 8。在曲軸的每圈回轉(zhuǎn)期間，當(dāng)該充氣從壓縮機(jī)缸2被傳送時(shí),壓縮機(jī)缸2向該充氣提供第一級(jí)壓縮。在示例性實(shí)施方式中，壓縮機(jī)缸2是兩沖程壓縮機(jī)缸，其中在曲軸的每圈回轉(zhuǎn)期間，發(fā)生一個(gè)進(jìn)氣沖程 (第一沖程)和一個(gè)壓縮沖程(第二沖程)。換句話說，在充氣于第一沖程期間被接收在壓縮機(jī)缸2內(nèi)之后，該壓縮機(jī)缸內(nèi)的充氣在活塞13于每次曲軸回轉(zhuǎn)中相對(duì)于壓縮機(jī)缸2的第二沖程期間被相應(yīng)傳送到第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中交替輪換的動(dòng)力缸(或者說，被交替地傳送到第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16)。因此，壓縮機(jī)缸2可包括定位在壓縮機(jī)缸入口 4處的相應(yīng)的閥，所述相應(yīng)的閥可選擇性地在打開位置和關(guān)閉位置之間致動(dòng)，所述打開位置用于在第一沖程期間接收充氣，所述關(guān)閉位置用于在第二沖程期間傳送該充氣。所述傳送向該充氣提供了第一壓縮(第一級(jí)壓縮)。第一壓縮是通過壓縮機(jī)缸2的容積分別比第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中的每個(gè)的容積都大來實(shí)現(xiàn)的?；钊?3相對(duì)于壓縮機(jī)缸的第一沖程包括沿著朝向壓縮機(jī)缸2的下止點(diǎn)的方向的運(yùn)動(dòng)。類似地，活塞13相對(duì)于壓縮機(jī)缸的第二沖程包括沿著朝向壓縮機(jī)缸2的上止點(diǎn)的方向的運(yùn)動(dòng)。第一動(dòng)力缸14包括:入口 10 (第一動(dòng)力缸入口),所述入口與壓縮機(jī)缸第一出口 6流體連通；出口 18 (第一動(dòng)力缸出口)；以及相應(yīng)的活塞15 (如圖3-7所示)，所述活塞在第一動(dòng)力缸14內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)，并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸。第一動(dòng)力缸14每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)就經(jīng)歷對(duì)第一動(dòng)力缸14內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃(點(diǎn)火)。第二動(dòng)力缸16包括:入口 12 (第二動(dòng)力缸入口)，所述入口與壓縮機(jī)缸第二出口 8流體連通；出口 20 (第二動(dòng)力缸出口)；以及相應(yīng)的活塞17 (如圖3-7所示),所述活塞在第二動(dòng)力缸16內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)，并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸。第二動(dòng)力缸16每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)就經(jīng)歷一次對(duì)第二動(dòng)力缸16內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃(點(diǎn)火)。在不例性實(shí)施方式中，與第二動(dòng)力缸16內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃相比，第一動(dòng)力缸14內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃(點(diǎn)火)在每隔一次的曲軸回轉(zhuǎn)期間發(fā)生。動(dòng)力缸出口 18、20每個(gè)均可包括可選擇性地在關(guān)閉位置和打開位置之間致動(dòng)的閥，分別用于在每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)期間的排氣沖程中交替地從第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16排出排氣。在從動(dòng)力缸出口 18、20的每個(gè)排出之后,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣被直接排入大氣中，或者被引入到排氣后處理系統(tǒng)，所述排氣后處理系統(tǒng)可包括但不局限于氧化和還原催化劑。如在下文參考圖2進(jìn)一步詳細(xì)說明的那樣，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的一部分可被再循環(huán)通過外部排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)150，并且用作隨后發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的充氣的一部分。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，活塞15、17分別與第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中的每個(gè)相關(guān)，并且沿著與活塞13的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向移動(dòng)，活塞13與壓縮機(jī)缸2相關(guān)。因此，動(dòng)力缸的活塞在相位方面與壓縮機(jī)缸的活塞相反地移動(dòng)。這種相位相反的運(yùn)動(dòng)可以是絕對(duì)的(或完全的)，因此包括了曲軸的整個(gè)旋轉(zhuǎn)，或者該相位相反的運(yùn)動(dòng)可以偏移一定的預(yù)定角度，其中 壓縮機(jī)缸的活塞的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)曲軸角度位置可相對(duì)于動(dòng)力缸的活塞的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)曲軸 角度位置提前或延遲。這種偏移能夠例如提供變化程度的充氣有效壓縮比，并且能夠考慮到進(jìn)氣流動(dòng)力學(xué)特性以及各種進(jìn)氣流道的幾何(例如，幾何尺寸、幾何形狀、幾何構(gòu)造，等等)。然而一般來說，所設(shè)想到的是，壓縮機(jī)缸的活塞的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力缸的活塞的運(yùn)動(dòng)處于大致相位相反的關(guān)系。如本文使用的，大致相位相反包括這樣的偏移角度。優(yōu)選地，這種偏移角度小于大約+/_ 90度的曲軸旋轉(zhuǎn)量。更優(yōu)選地，這種偏移角度小于大約+/_ 45度的曲軸旋轉(zhuǎn)量。再優(yōu)選地，這種偏移角度小于大約+/_ 22.5度的曲軸旋轉(zhuǎn)量。第一端口 9設(shè)置在壓縮機(jī)缸第一出口 6和第一動(dòng)力缸入口 10之間。壓縮機(jī)缸第一出口 6和第一動(dòng)力缸入口 10的每個(gè)均具有閥，所述閥可選擇性地在打開和關(guān)閉位置之間致動(dòng)，從而提供了足以借助第一端口 9選擇性地提供壓縮機(jī)缸2和第一動(dòng)力缸14之間的流體連通的閥正時(shí)。類似地，第二端口 11設(shè)置在壓縮機(jī)缸第二出口 8和第二動(dòng)力缸入口 12之間。壓縮機(jī)缸第二出口 8和第二動(dòng)力缸入口 12的每個(gè)均具有閥，所述閥可選擇性地在打開和關(guān)閉位置之間致動(dòng)，從而提供足以借助第二端口 11選擇性地提供壓縮機(jī)缸2和第二動(dòng)力缸16之間的流體連通的閥正時(shí)。如上所述，分別與壓縮機(jī)缸2以及第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16的入口和出口中相應(yīng)的入口和出口各自對(duì)應(yīng)的每個(gè)閥均可在打開和關(guān)閉位置之間可選擇性地致動(dòng)，從而提供足以分別實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)缸2的兩沖程操作以及第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16的每個(gè)中的四沖程操作的閥正時(shí)。壓縮機(jī)缸2的兩沖程操作包括:在與壓縮機(jī)缸2相關(guān)的活塞的第一沖程期間將充氣接收在所述壓縮機(jī)缸2內(nèi)；以及，在與壓縮機(jī)缸2相關(guān)的活塞13的第二沖程期間，將所述壓縮機(jī)缸2內(nèi)的充氣相應(yīng)交替地傳送到第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中，從而在每次曲軸回轉(zhuǎn)中向該充氣提供第一級(jí)壓縮。第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16的每個(gè)中的四沖程操作分別每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)交替地向第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮。參考圖2，其示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)101的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)101是三缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括兩沖程壓縮機(jī)缸200以及一對(duì)四沖程動(dòng)力缸140、160。壓縮機(jī)缸200以及該對(duì)四沖程動(dòng)力缸140、160的每個(gè)的操作和功能都與結(jié)合圖1在上文描述的壓縮機(jī)缸2和該對(duì)動(dòng)力缸14、16的操作和功能相同。如圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)101還描述了外部EGR系統(tǒng)150，所述外部EGR系統(tǒng)150相應(yīng)地包括:第一和第二短程EGR端口 351、251，它們分別用于向第一動(dòng)力缸140和第二動(dòng)力缸160提供外部EGR ；以及，第一和第二長程EGR端口 352、252，它們分別用于向壓縮機(jī)缸200的入口 400提供外部EGR。EGR系統(tǒng)150從動(dòng)力缸140、160的每個(gè)提供排氣，所述排氣可被再循環(huán)到短程EGR端口 351、251以及長程EGR端口 352、252。當(dāng)由壓縮機(jī)缸200接收或抽吸的充氣包括進(jìn)氣空氣和外部EGR的組合時(shí)，使用長程EGR端口 352、252。第一和第二長程EGR端口 352、252可分別包括第一和第二長程出口閥152、154，用于控制再循環(huán)的外部EGR的量，所述再循環(huán)的外部EGR構(gòu)成所述充氣并且分別從第一動(dòng)力缸140和第二動(dòng)力缸160進(jìn)入入口 400。第一和第二短程EGR端口 351、251分別可包括第一和第二短程出口閥355、255，分別用于控制各自借助第一和第二動(dòng)力缸入口 142、162進(jìn)入第一和第二動(dòng)力缸140、160`的再循環(huán)的EGR的量。將理解的是，外部EGR系統(tǒng)150可相應(yīng)地聯(lián)接到第一和第二動(dòng)力缸140、160中的每個(gè)的相應(yīng)的出口 180、210，或者外部EGR系統(tǒng)150可僅聯(lián)接到相應(yīng)的出口 180、210中的一個(gè)。在示例性實(shí)施方式中，第一和第二長程EGR端口 352、252分別可流體聯(lián)接到第一和第二長程EGR熱交換器196、116的相應(yīng)的長程EGR熱交換器，所述第一和第二長程EGR熱交換器分別設(shè)置在相應(yīng)的第一和第二長程出口閥152、154的上游。在一個(gè)實(shí)施方式中，在高負(fù)載操作期間，至少一個(gè)第一和/或第二長程EGR熱交換器196和/或116可相應(yīng)地被用于冷卻進(jìn)入壓縮機(jī)缸200的入口 400中的再循環(huán)的外部EGR。在另一實(shí)施方式中，在低負(fù)載操作期間，至少一個(gè)第一和/或第二長程EGR熱交換器196和/或116可相應(yīng)地被用于加熱進(jìn)入壓縮機(jī)缸200的入口 400中的再循環(huán)的外部EGR。在另選實(shí)施方式中，當(dāng)長程EGR熱交換器196、116被用于冷卻再循環(huán)EGR時(shí),至少一個(gè)第一和/或第二長程EGR熱交換器旁路端口 151和/或153可用于相應(yīng)地繞過所述至少一個(gè)相應(yīng)的第一和/或第二長程EGR熱交換器196和/或116。例如，長程EGR熱交換器旁路端口 151、153旁路繞過相應(yīng)的長程EGR熱交換器196、116，使得在低負(fù)載操作期間該再循環(huán)EGR不被冷卻，并且因此向進(jìn)入壓縮機(jī)缸200的入口 400的充氣提供熱量。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)101還可包括至少一個(gè)第一和第二壓縮充氣熱交換器195和/或115,其分別設(shè)置在壓縮機(jī)缸200分別與第一動(dòng)力缸140和/或第二動(dòng)力缸160中的至少一個(gè)之間。具體地，第一端口 190可被聯(lián)接到第一壓縮充氣熱交換器195，當(dāng)?shù)谝粔嚎s機(jī)出口 204和第一動(dòng)力缸入口 142選擇性處于打開位置時(shí)，所述第一端口 190提供了壓縮機(jī)缸200與第一動(dòng)力缸140之間的流體連通。類似地，第二端口 110可被聯(lián)接到第二壓縮充氣熱交換器115，當(dāng)?shù)诙嚎s機(jī)出口 206和第二動(dòng)力缸入口 162選擇性處于打開位置時(shí)，所述第二端口 110提供了壓縮機(jī)缸200與第二動(dòng)力缸160之間的流體連通。在充氣的第一壓縮之后并且在其第二壓縮之前，壓縮充氣熱交換器195、115可向第一端口 190和第二端口 110中的相應(yīng)端口內(nèi)的被傳送的充氣提供加熱和冷卻中的至少一種。在一個(gè)實(shí)施方式中，在分別位于相應(yīng)動(dòng)力缸140、160內(nèi)的低負(fù)載操作期間,壓縮充氣熱交換器195、115可用于向被傳送的充氣提供加熱。在另一實(shí)施方式中，在高負(fù)載操作期間，熱交換器可用于向被傳送的充氣提供冷卻。例如，當(dāng)動(dòng)力缸以火花點(diǎn)火、火花輔助均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI)以及火花輔助預(yù)混合充氣壓縮點(diǎn)火(PCCI)模式中的至少一種操作時(shí)，壓縮充氣熱交換器可提供冷卻以防止自動(dòng)點(diǎn)火。對(duì)被傳送的充氣的冷卻可用于增加相應(yīng)進(jìn)入到第一動(dòng)力缸140和第二動(dòng)力缸160中的至少一個(gè)中的被傳送的充氣的密度。在另選實(shí)施方式中，每個(gè)端口 190、110可分別包括壓縮充氣熱交換器旁路端口 191、111。當(dāng)壓縮充氣熱交換器195、115被用于冷卻被傳送的充氣時(shí),第一和第二壓縮充氣熱交換器旁路端口 191、111分別旁路繞過相應(yīng)的壓縮充氣熱交換器195、115。例如，壓縮充氣熱交換器旁路端口191、111分別旁路繞過相應(yīng)的壓縮充氣熱交換器195、115，使得在相應(yīng)動(dòng)力缸140、160的每個(gè)的低負(fù)載下的操作期間，被傳送的充氣不被冷卻。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，第一和第二短程EGR端口 351、251分別可流體聯(lián)接到第一和第二短程EGR熱交換器197、117的相應(yīng)的短程EGR熱交換器，所述第一和第二短程EGR熱交換器197、117分別被設(shè)置在相應(yīng)的第一和第二短程出口閥355、255的上游。在一個(gè)實(shí)施方式中，至少一個(gè)第一和/或第二短程EGR熱交換器197和/或117在高負(fù)載操作期間可分別用于冷卻分別進(jìn)入第一和第二動(dòng)力缸140、160的相應(yīng)動(dòng)力缸中的再循環(huán)外部EGR。在另一實(shí)施方式中，至少一個(gè)第一和/或第二短程EGR熱交換器197、117在低負(fù)載操作期間可分別用于加熱分別進(jìn)入第一和第二動(dòng)力缸140、160的相應(yīng)動(dòng)力缸中的再循環(huán)外部EGR。在另選實(shí)施方式中，當(dāng)短程EGR熱交換器197、117被用于冷卻再循環(huán)EGR時(shí)，至少一個(gè)第一和/或第二短程EGR熱交換器旁路端口 123和/或121可分別用于旁路繞過至少一個(gè)相應(yīng)的第一和/或第二短程EGR熱交換器197和/或117。例如，短程EGR熱交換器旁路端口 123、121旁路繞過相應(yīng)的短程EGR熱交換器197、117，使得在低負(fù)載操作期間不冷卻再循環(huán)EGR，且因此向進(jìn)入動(dòng)力缸140、160的充氣提供熱量。在另選的實(shí)施方式中，壓縮充氣熱交換器195、115可利用經(jīng)由相應(yīng)的短程EGR端口 351、251再循環(huán)的外部EGR的熱量。圖3-7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的在各種操作狀態(tài)期間發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞和閥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和位置。在如圖3所示的進(jìn)氣沖程期間，當(dāng)壓縮機(jī)缸2中的活塞13在其缸孔內(nèi)向下行進(jìn)并且同時(shí)壓縮機(jī)入口 4打開以及第一出口 6和第二出口 8都各自關(guān)閉時(shí)，空氣(充氣3)被抽吸到壓縮機(jī)缸2中。 第一動(dòng)力缸14正經(jīng)歷將在下文描述的第二壓縮(第二級(jí)壓縮)，其中其活塞15向上行進(jìn)并且其入口 10和出口 18關(guān)閉。第二動(dòng)力缸16正經(jīng)歷將在下文描述的排氣沖程，其中其活塞17向上行進(jìn)并且其入口 12關(guān)閉并且出口 20打開。在如圖4所示的第一壓縮(第一級(jí)壓縮)期間，壓縮機(jī)缸的入口 4關(guān)閉、第一出口 6關(guān)閉并且第二出口 8打開，從而允許存在于壓縮機(jī)缸2中的充氣3被施力以通過第二動(dòng)力缸16的打開的入口 12進(jìn)入(傳送)到第二動(dòng)力缸16中，其中第二動(dòng)力缸16的出口 20關(guān)閉。由此，第二動(dòng)力缸16正經(jīng)歷進(jìn)氣沖程，其中其活塞17在其缸孔內(nèi)向下行進(jìn)。進(jìn)入到第二動(dòng)力缸16中的被傳送的充氣將處于如下壓力，該壓力在大小上比通過壓縮機(jī)缸2實(shí)現(xiàn)的大氣壓更高，所述壓縮機(jī)缸2的容積比動(dòng)力缸14、16的每個(gè)都大。同時(shí)，諸如圖2所示的第二壓縮充氣熱交換器115的熱交換器可被用于向位于壓縮機(jī)缸2和第二動(dòng)力缸16之間的被傳送的充氣提供加熱·和冷卻中的至少一種。例如，第二壓縮充氣熱交換器115可被用于在高負(fù)載操作期間冷卻該被傳送的充氣，或者第二壓縮充氣熱交換器115可被用于在低負(fù)載操作期間加熱該被傳送的充氣。同時(shí)地，第一動(dòng)力缸14正經(jīng)歷將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述的動(dòng)力沖程，其中該第一動(dòng)力缸的入口 10和出口 18均關(guān)閉并且活塞15正向下行進(jìn)。在如圖5所示的充氣的第二壓縮期間，第二動(dòng)力缸16的入口 12和出口 20均相應(yīng)關(guān)閉并且活塞17在其缸孔中向上行進(jìn)，以在所盛裝的充氣被點(diǎn)火之前對(duì)其實(shí)現(xiàn)第二壓縮(第二級(jí)壓縮)。同時(shí)，諸如圖2所示的第二壓縮充氣熱交換器115的熱交換器可被用于向充氣的被捕獲在壓縮機(jī)缸2和第二動(dòng)力缸16之間的部分提供加熱和冷卻中的至少一種。點(diǎn)火可包括壓縮點(diǎn)火，包括HCC1、PCC1、以及在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的常規(guī)壓縮點(diǎn)火。該點(diǎn)火還可包括火花點(diǎn)火或火花輔助HCCI和PCCI點(diǎn)火。第一壓縮機(jī)缸2正經(jīng)歷另一進(jìn)氣沖程，其中第一壓縮機(jī)缸的入口 4打開并且第一出口 6和第二出口 8各自均關(guān)閉，并且同時(shí)活塞13正向下行進(jìn)。第一動(dòng)力缸14正經(jīng)歷排氣沖程，其相應(yīng)的入口 10關(guān)閉并且相應(yīng)的出口 18打開以排出排氣，并且同時(shí)活塞15向上行進(jìn)。將理解的是，在分別如圖3和圖5所示的壓縮機(jī)缸2中的進(jìn)氣沖程與第二動(dòng)力缸16中的第二壓縮之間已經(jīng)消逝了一次曲軸回轉(zhuǎn)。換句話說，在從第一動(dòng)力缸14排出排氣以及向第二動(dòng)力缸16內(nèi)的充氣提供第二壓縮期間,第一和第二動(dòng)力缸入口 10、12以及第二動(dòng)力缸出口 20都相應(yīng)選擇性地關(guān)閉。第一動(dòng)力缸出口
18選擇性地打開以從第一動(dòng)力缸14排出排氣,并且第二動(dòng)力缸出口 20選擇性地關(guān)閉以向該充氣提供第二壓縮。在如圖6所示的動(dòng)力(膨脹)沖程期間，由第二動(dòng)力缸16中的充氣的點(diǎn)火和燃燒所產(chǎn)生的氣體施力以使第二動(dòng)力缸16中的活塞17向下移動(dòng)，并且入口 12和出口 20均關(guān)閉。同時(shí)，壓縮機(jī)缸2正經(jīng)歷另一壓縮沖程(第一壓縮)，其中入口 4和第二出口 8均關(guān)閉，并且第一出口 6打開。同時(shí)地，第一動(dòng)力缸14正經(jīng)歷進(jìn)氣沖程，其中入口閥10打開并且出口閥18關(guān)閉，并且同時(shí)活塞向下行進(jìn)。因此，每次曲軸回轉(zhuǎn)中在與壓縮機(jī)缸2相關(guān)的活塞13的第二沖程期間,壓縮機(jī)缸2將充氣傳送給第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中交替輪換的動(dòng)力缸。在每次曲軸回轉(zhuǎn)中，在壓縮機(jī)缸2的進(jìn)氣沖程(進(jìn)氣沖程)期間，第二壓縮被相應(yīng)提供給第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中交替輪換的動(dòng)力缸內(nèi)的充氣,其中,在第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16的每個(gè)中，每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)就發(fā)生一次對(duì)充氣的第二壓縮和點(diǎn)火。在此，壓縮機(jī)入口 4始終關(guān)閉，并且第一和第二壓縮機(jī)缸出口 18、20中的一個(gè)相應(yīng)打開，并且第一和第二壓縮機(jī)缸出口 18、20中的另一個(gè)相應(yīng)選擇性地關(guān)閉，從而對(duì)應(yīng)于第一動(dòng)力缸14和第二動(dòng)力缸16中相應(yīng)地從壓縮機(jī)缸2接收被傳送的充氣的交替輪換的動(dòng)力缸。
在如圖7所示的排氣沖程期間，第二動(dòng)力缸16中存在的燃燒并且膨脹的氣體由于向上行進(jìn)的活塞17而被驅(qū)出通過第二動(dòng)力缸16的打開出口 20，從而使得燃燒并且膨脹的氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)被排出。第二動(dòng)力缸16的入口 12在排氣沖程期間關(guān)閉。來自第二動(dòng)力缸16的排氣可被直接排出到大氣，或者可被引入到排氣后處理系統(tǒng)，該排氣后處理系統(tǒng)包括但不局限于氧化和還原催化劑。此外，來自第二動(dòng)力缸16的排氣的一部分可被引入到EGR系統(tǒng)(如圖2所示的EGR系統(tǒng)150)，所述EGR系統(tǒng)可包括長程EGR端口(第二長程EGR端口252)以及短程EGR端口(第二短程EGR端口 251)。當(dāng)由壓縮機(jī)缸2接收或抽吸的充氣包括進(jìn)氣空氣和外部EGR的組合時(shí)，長程EGR端口可將來自第二動(dòng)力缸16的排氣再循環(huán)回到壓縮機(jī)缸的入口 4。短程EGR端口可將來自第二動(dòng)力缸16的排氣再循環(huán)回到第二動(dòng)力缸16的入口 12。曲軸以及用于每個(gè)缸的活塞和閥的構(gòu)造都與結(jié)合圖3A在上文描述的壓縮機(jī)進(jìn)氣沖程中的構(gòu)造相同。要理解的是，雖然圖3-7通過第二動(dòng)力缸16的4沖程操作描述了接收壓縮機(jī)缸2內(nèi)的充氣的發(fā)動(dòng)機(jī)操作，但是在隨后的曲軸回轉(zhuǎn)期間在第一動(dòng)力缸14的4沖程操作中的活塞15、入口 10和出口 18的運(yùn)動(dòng)和位置是相同的。換句話說，當(dāng)?shù)谝粍?dòng)力缸14包括第二壓縮和排氣沖程中的一個(gè)時(shí)，第二動(dòng)力缸16包括第二壓縮沖程和排氣沖程中的另一個(gè)。類似地，當(dāng)?shù)谝粍?dòng)力缸14包括動(dòng)力沖程和進(jìn)氣沖程中的一個(gè)時(shí)，第二動(dòng)力缸16包括動(dòng)力沖程和進(jìn)氣沖程中的另一個(gè)。控制模塊可用于在壓縮機(jī)缸2的2沖程操作以及第一和第二動(dòng)力缸14、16的4沖程操作中相應(yīng)地控制活塞 的操作以及閥的選擇性關(guān)閉和打開?？刂颇K、模塊、控制機(jī)構(gòu)、控制器、控制單元、處理器和類似術(shù)語是指以下各項(xiàng)中的任意一項(xiàng)或者以下各項(xiàng)中一項(xiàng)或多項(xiàng)的各種組合，所述各項(xiàng)包括:專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序或例程的中央處理單元(優(yōu)選地，微處理器)和相關(guān)聯(lián)的內(nèi)存和存儲(chǔ)裝置(只讀的、可編程只讀的、隨機(jī)存取的、硬盤驅(qū)動(dòng)器，等等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、合適的信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路、以及提供了所述功能的其他部件。軟件、固件、程序、指令、例程、代碼、算法和類似術(shù)語是指任何能夠由控制器執(zhí)行的指令集，包括標(biāo)定和查詢表?？刂颇K具有被執(zhí)行以提供期望功能的一組控制例程。這些例程例如由中央處理單元執(zhí)行，并且能夠操作以監(jiān)測來自感測裝置和其他聯(lián)網(wǎng)控制模塊的輸入，并且執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的操作。在持續(xù)進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛操作期間，這些例程能夠以規(guī)則間隔(例如每3.125,6.25,12.5、25和100毫秒)被執(zhí)行。另選地，這些例程能夠響應(yīng)于事件的發(fā)生而被執(zhí)行。本發(fā)明已經(jīng)描述了一些優(yōu)選實(shí)施方式及其變型。在閱讀并理解說明書之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到更多的修改和變型。因此，本發(fā)明旨在不局限于作為用于實(shí)施本發(fā)明所構(gòu)想的最佳模式公開的具體實(shí)施方式
，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸，在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮；以及 第一動(dòng)力缸，所述第一動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲軸，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第一動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括: 所述壓縮機(jī)缸還包括第二出口 ；以及 第二動(dòng)力缸，所述第二動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第二出口流體連通，所述活塞在所述第二動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲軸，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第二動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第二動(dòng)力缸內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括: 外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)被聯(lián)接到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的一個(gè)的出口，并且包括下述中的至少一個(gè): 短程端口，所述短程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)回到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)的對(duì)應(yīng)入口的排氣路徑；以及 長程端口，所述長 程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)到所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣路 徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括下述中的至少一個(gè): 短程熱交換器，所述短程熱交換器流體聯(lián)接到所述短程端口，并且所述短程熱交換器向進(jìn)入對(duì)應(yīng)的動(dòng)力缸的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種； 長程熱交換器，所述長程熱交換器流體聯(lián)接到所述長程端口，并且所述長程熱交換器向進(jìn)入所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種； 壓縮充氣熱交換器，所述壓縮充氣熱交換器設(shè)置在所述壓縮機(jī)缸的第一出口和第二出口中的一個(gè)與所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的對(duì)應(yīng)一個(gè)的入口之間，并且所述壓縮充氣熱交換器向從所述壓縮機(jī)缸傳送的充氣提供加熱和冷卻中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸的容積比所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的每個(gè)的容積更大。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括: 多個(gè)閥，所述閥中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)入口、第一和第二壓縮機(jī)缸出口、以及所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的入口和出口中的相應(yīng)一個(gè)，所述多個(gè)閥選擇性地在打開和關(guān)閉位置之間致動(dòng)，從而提供了足以實(shí)現(xiàn)所述壓縮機(jī)缸的兩沖程操作以及所述動(dòng)力缸的四沖程操作的閥正時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸的兩沖程操作包括:在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第一沖程期間，將充氣接收在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)；以及，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第二沖程期間，將所述壓縮機(jī)缸內(nèi)的充氣傳送到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中交替輪換的動(dòng)力缸，因此在每次曲軸回轉(zhuǎn)中向所述充氣提供了第一級(jí)壓縮，且其中，在所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)的四沖程操作中，每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中交替輪換的動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮，在交替的曲軸回轉(zhuǎn)期間發(fā)生所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)內(nèi)的充氣的第二級(jí)壓縮和點(diǎn)燃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)缸借助所述壓縮機(jī)缸的入口抽吸充氣，并且所述充氣包括進(jìn)氣空氣以及進(jìn)氣空氣和外部再循環(huán)排氣的組合中的一種。
9.一種操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法,所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)缸以及第一動(dòng)力缸和第二動(dòng)力缸，所述動(dòng)力缸中的每個(gè)都與所述壓縮機(jī)缸流體連通，所述壓縮機(jī)缸以及所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的每個(gè)都包括相應(yīng)的活塞，所述活塞可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到公共曲軸，所述方法包括: 每次曲軸回轉(zhuǎn)中，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第一沖程期間將充氣接收在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)； 每次曲軸回轉(zhuǎn)中，在與所述壓縮機(jī)缸相關(guān)的活塞的第二沖程期間將所述壓縮機(jī)缸內(nèi)的充氣傳送到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的交替輪換的動(dòng)力缸，所述傳送提供了對(duì)所述充氣的第一壓縮；以及 對(duì)所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的已經(jīng)接收到所述充氣的動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二壓縮和點(diǎn)火，在所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸的每個(gè)中，每隔一次曲軸回轉(zhuǎn)發(fā)生一次對(duì)所述充氣的第二壓縮和點(diǎn)火。
10.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī),所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 曲軸；· 壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口和第二出口、以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮；第一動(dòng)力缸，所述第一動(dòng)力缸的相應(yīng)的容積小于所述壓縮機(jī)缸的容積，并且所述第一動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，所述第一動(dòng)力缸每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮；第二動(dòng)力缸，所述第二動(dòng)力缸的相應(yīng)的容積小于所述壓縮機(jī)缸的容積，并且所述第二動(dòng)力缸具有相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第二出口流體連通，所述活塞在所述第二動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述曲軸，所述第二動(dòng)力缸每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)向所述第二動(dòng)力缸內(nèi)的充氣提供第二級(jí)壓縮；外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)，所述外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)被聯(lián)接到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的一個(gè)的出口，并且包括下述中的至少一個(gè): 短程端口，所述短程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)回到所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)的對(duì)應(yīng)入口的排氣路徑； 長程端口，所述長程端口提供了從所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中的所述一個(gè)到所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣路徑； 短程熱交換器，所述短程熱交換器流體聯(lián)接到所述短程端口，并且所述短程熱交換器向進(jìn)入對(duì)應(yīng)的動(dòng)力缸的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種； 長程熱交換器，所述長程熱交換器流體聯(lián)接到所述長程端口，并且所述長程熱交換器向進(jìn)入所述壓縮機(jī)缸的入口的排氣提供加熱和冷卻中的至少一種； 壓縮充氣熱交換器，所述壓縮充氣熱交換器設(shè)置在所述壓縮機(jī)缸的第一出口和第二出口中的一個(gè)與所述第一動(dòng)力缸和所述第二動(dòng)力缸中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的入口之間，并且所述壓縮充氣熱交換 器向從所述壓縮機(jī)缸傳送的充氣提供加熱和冷卻中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用雙壓縮和單膨脹過程的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)缸，所述壓縮機(jī)缸具有相應(yīng)的入口、第一出口以及相應(yīng)的活塞，所述活塞在所述壓縮機(jī)缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到旋轉(zhuǎn)的曲軸。在所述曲軸的每次回轉(zhuǎn)期間當(dāng)充氣從所述壓縮機(jī)缸被傳送時(shí)，所述壓縮機(jī)缸向所述充氣提供第一級(jí)壓縮。第一動(dòng)力缸包括相應(yīng)的入口、相應(yīng)的出口以及相應(yīng)的活塞，所述入口與所述壓縮機(jī)缸的第一出口流體連通，所述活塞在所述第一動(dòng)力缸內(nèi)可滑動(dòng)地移動(dòng)并且可操作地連接到所述旋轉(zhuǎn)的曲軸。每隔一次所述曲軸的回轉(zhuǎn)，所述第一動(dòng)力缸提供了對(duì)所述第一動(dòng)力缸內(nèi)的所述充氣的第二級(jí)壓縮以及點(diǎn)燃。
文檔編號(hào)F02D23/00GK103244256SQ20131005016
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者V.戈帕拉克里什南, R.P.杜雷, P.M.納特 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司