[發明專利]改變缸內活塞運動的裝置和方法

無效

• 申請號: 99803114.3
• 申請日: 1999-11-02
• 公開（公告）號: CN1291254A
• 公開（公告）日: 2001-04-11
• 發明（設計）人: 克勞德·吉爾勞姆
• 申請（專利權）人: 斯普利特·賽科爾技術有限公司
• 主分類號: F01B1/06
• 分類號: F01B1/06;F01B9/06;F02B75/04;F02B75/32
• 代理公司: 柳沈知識產權律師事務所
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及一種改變活塞運動，尤其是涉及在后面定義的一“對開循環”曲柄機械的缸內活塞運動的工作循環期間，改變缸內活塞運動的沖程和／或正時的裝置和方法。

現有技術背景

本發明可以應用到一旋轉機械的缸內活塞運動，其中活塞在一旋轉機械的氣缸中作線性運動，該旋轉機械具有我們的美國專利US?5146880和5279209中所述的通用結構形式，但并不僅限于這些說明書中所述的實施例的具體表現形式。

具體地，一種具有一主軸的機械，其包括：

一組沿所述主軸徑向布置的徑向往復活塞；及

各個沿環形布置的凸輪軸，各凸輪軸被限制繞所述主軸進行軌跡運動，每個凸輪軸繞平行于該主軸的相應副軸旋轉，各凸輪軸由驅動裝置驅動，以一個與其軌跡運動速率成預定比例的速率旋轉，并且各凸輪的各平面大致處于各活塞的徑向平面內，其中在各凸輪軸作旋轉和軌跡運動且各活塞作往復運動期間，每個活塞與至少一個凸輪相連，以便凸輪軸的旋轉運動和軌跡運動與活塞的往復運動一致。

或者，作為一種替換方案是；

一種具有一主軸的機械，其包括：

一組沿所述主軸徑向布置的徑向往復活塞；及

各個沿環形布置的凸輪軸，各凸輪軸被限制繞所述主軸進行軌跡運動，每個凸輪軸繞平行于該主軸的相應副軸以一個與其軌跡運動速率成預定比例的速率旋轉，并且各凸輪的各平面大致處于各活塞的徑向平面內，其中在各凸輪軸作旋轉和軌跡運動且各活塞作往復運動期間，每個活塞實際上在其每個循環的往復運動的整個過程中都與至少一個凸輪保持接觸，并且更進一步地，在每個活塞的往復運動的每個連續循環之間具有一個不存在明顯的遲燃期的過渡期，該期限由各相應的凸輪與所述活塞的接觸和分離之間的時期確定，并且所述各活塞是對布置的，所述每一對活塞利用活塞的往復運動從一個到另一個地泵送流體，從而使每一對活塞的往復運動都保持實質上是不同步的。

這樣的機械在下文中稱之為“對開循環”機械。

美國專利說明書5146880和5279209的內容一并在本文中作為參考。在本發明中，對該旋轉機械的輸出或輸入都是通過該對開循環機械的中心旋轉軸實現的。

本發明公開的內容

本發明將按照一種對開循環內燃機來進行討論，但應該懂得：本發明也可以用來控制一種如WO?96／33343中所述的自由活塞發動機的運行，或用來控制活塞與一個被驅動的對開循環曲柄相互作用產生的泵壓輸出。

在下文中，如在一對開循環機械中使用的那樣，布置在凸輪軸上的各凸輪稱之為“十字輪”，并且如美國專利US?5146880中所考慮的那樣，具體如其中圖5舉例說明的那樣，其形狀和型線可改變。

如美國專利US?5146880中圖5所示，在凸輪軸上形成十字輪的各凸輪的型線可設計得使其可給各活塞提供一種不對稱的往復運動，但不改變每個活塞運動的上死點(TDC)和下死點(BDC)之間的正時。相對于此，本發明提出了一種十字輪布置，其中上下死點之間的正時可借助于改變各十字輪凸輪之間的角位移來改變，從而促進每個發動機沖程(不管是進／排氣沖程還是壓縮／膨脹沖程)的正時時間的改變，以便使一對開循環機械的工作循環的每個部分都可進行最佳的優化。根據本發明，可以設置不等角布置的凸輪，同時與各凸輪的凸蜂和凹谷的徑向尺寸的變化相結合，這種變化是相對一十字輪的軸線進行的，該十字輪如US?5146880中公開的那樣具有不對稱的型線，從而可為該發動機的循環的每個沖程的正時和形狀提供一個更寬的選擇范圍。

可看出本發明既可用于四沖程發動機也可用于二沖程發動機。

在本發明的一個實施例中，膨脹沖程既可在長度上也可在時間上增加，從而使發動機的效率比具有恒定沖程的常規曲柄內燃機的效率增加了。

重要地，相同的對開循環曲柄布置可借助于合適設計的不同十字輪組件的各附件來按規格制成，這可以改變發動機與各使用范圍相匹配的輸出特性。

各附圖的簡要說明

現在參照所附的各附圖對本發明進行示范性地說明，其中：

圖1是一常規的對開循環發動機的一氣口正時示意圖；

圖2是在一常規對開循環發動機中一活塞運動的一曲線圖；

圖3是類似于圖2(虛線所示)的曲線圖，但其中實線表示一理想的最佳的四沖程循環；

圖4是表示兩套十字輪的相互關系的示意圖；

圖5是類似于圖3的曲線圖，但表示本發明的一個實施例；

圖6是一常規內燃機循環的壓力-容積的曲線圖；

圖7是圖5所示實施例的壓力-容積的曲線圖；