[發明專利]采用雙重壓縮和雙重膨脹過程的內燃機

有效

• 申請號: 201010192935.6
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101900027A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: R·P·杜雷特;V·戈帕拉克里什納
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F02B41/02
• 分類號: F02B41/02;F02M7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 彭武;曹若

技術領域

本發明總體上涉及內燃機，包括火花點火內燃機和壓縮點火內燃機。更具體地，本發明涉及采用雙重過程來壓縮和膨脹空氣-燃料混合物的內燃機。

背景技術

該部分的內容僅提供與本發明有關的背景信息，且可能不構成現有技術。

現代內燃機通常屬于火花點火類型和壓縮點火類型。在操作期間，內燃機的效率取決于許多因素，包括容積和熱力效率。為了提高前者，設計者數十年來已經使發動機配置有強制進氣裝置，包括渦輪增壓器和增壓器，其主要是基本發動機設計的附加裝置。雖然相對易于維護，但是這些裝置可能是有問題的且由于其設計固有的多個方面而受到限制。

發明內容

一種內燃機包括壓縮氣缸、至少一個動力氣缸、和膨脹氣缸。每個氣缸具有相應的孔徑和滑動地設置在其中的活塞、帶閥的入口端口、以及帶閥的出口端口。每個相應活塞被操作性地連接到曲軸。壓縮氣缸的出口端口設置有通道，從壓縮氣缸排出的氣體通過所述通道被引導至所述至少一個動力氣缸的入口端口。所述至少一個動力氣缸的出口端口設置有通道，從所述至少一個動力氣缸排出的氣體通過所述通道被引導至所述膨脹氣缸的入口端口。所述發動機還包括凸輪軸，所述凸輪軸被充分地操作性地連接到曲軸，使得在壓縮氣缸和膨脹氣缸的入口端口和出口端口上存在的閥對曲軸的每一轉均經歷一個開啟-關閉循環，且使得在所述至少一個動力氣缸的入口端口和出口端口上存在的閥對曲軸的每兩轉均經歷一個開啟-關閉循環。

本發明公開了下述技術方案。

1.一種內燃機，包括：

壓縮氣缸，所述壓縮氣缸具有孔徑、帶閥的入口端口、以及帶閥的出口端口，所述孔徑具有滑動地設置在其中的第一活塞，所述第一活塞被操作性地連接到曲軸；

至少一個動力氣缸，所述至少一個動力氣缸具有孔徑、帶閥的入口端口、以及帶閥的出口端口，所述孔徑具有滑動地設置在其中的第二活塞，所述第二活塞被操作性地連接到所述曲軸；

膨脹氣缸，所述膨脹氣缸具有孔徑、帶閥的入口端口、以及帶閥的出口端口，所述孔徑具有滑動地設置在其中的第三活塞，所述第三活塞被操作性地連接到所述曲軸；

所述壓縮氣缸的出口端口設置有通道，從壓縮氣缸排出的氣體通過所述通道被引導至所述至少一個動力氣缸的入口端口，所述至少一個動力氣缸的出口端口設置有通道，從所述至少一個動力氣缸排出的氣體通過所述通道被引導至所述膨脹氣缸的入口端口；

所述發動機還包括凸輪軸，所述凸輪軸被充分地操作性地連接到所述曲軸，使得在所述壓縮氣缸和所述膨脹氣缸的所述入口端口和所述出口端口上存在的閥對所述曲軸的每一轉均經歷一個開啟-關閉循環，且使得在所述至少一個動力氣缸的所述入口端口和所述出口端口上存在的閥對所述曲軸的每兩轉均經歷一個開啟-關閉循環。

2.根據方案1所述的發動機，其中，所述壓縮氣缸的排量容積充分地超過所述至少一個動力氣缸的排量容積，以允許從所述壓縮氣缸排出進入所述至少一個動力氣缸的氣體在進入所述至少一個動力氣缸時處于比相同氣體在其進入所述壓縮氣缸時所處的壓力更大的壓力。

3.根據方案2所述的發動機，其中，所述發動機充分地配置成允許引入動力氣缸的氣體在壓縮氣缸的出口端口和動力氣缸的入口端口之間的通道中發生至少一些壓縮。

4.根據方案1所述的發動機，其中，所述膨脹氣缸的排量容積充分地超過所述動力氣缸的排量容積，以允許從所述動力氣缸排出進入所述膨脹氣缸的氣體在存在于所述膨脹氣缸中時處于比相同氣體在從所述動力氣缸排出時所處的壓力更低的壓力。

5.根據方案4所述的發動機，其中，所述發動機充分地配置成允許引入膨脹氣缸的氣體在動力氣缸的出口端口和膨脹氣缸的入口端口之間的通道中發生至少一些膨脹。

6.根據方案1所述的發動機，其中，壓縮氣缸的排量與動力氣缸的排量的比率是在約5∶1至約1.1∶1之間的范圍內的任何比率，包括它們之間的任何比率和比率范圍。

7.根據方案1所述的發動機，其中，膨脹氣缸的排量與動力氣缸的排量的比率是在約5∶1至約1.1∶1之間的范圍內的任何比率，包括它們之間的任何比率和比率范圍。

8.根據方案1所述的發動機，還包括熱交換器，所述熱交換器與離開膨脹氣缸的氣體有效地熱接觸，且與在壓縮氣缸的出口端口和動力氣缸的入口端口之間的通道中存在的氣體有效地熱接觸。

9.根據方案8所述的發動機，其中，熱從離開所述膨脹氣缸的所述氣體傳遞給引入所述動力氣缸的氣體。