[发明专利]用于分开式循环发动机的液压机械阀致动系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年8月7日递交的美国临时专利申请 No.60/963,742的优先权。

技术领域

本发明涉及液压机械阀致动系统。更具体地，本发明涉及分开式循环 内燃机，具有用于致动向外打开的交换阀等的液压机械系统。

背景技术

为了清楚的目的，对可能会在现有技术中应用和在本申请中涉及的术 语“分开式循环发动机”提供了如下定义。

在此涉及的分开式循环发动机包括：

曲轴，可以围绕曲轴轴线转动；

压缩活塞，所述压缩活塞可滑动地容纳在压缩汽缸内并且可操作地连 接到曲轴，使得压缩活塞通过在曲轴的单个转动期间通过进气冲程和压缩 冲程而往复运动；

膨胀(动力)活塞，可滑动地容纳在膨胀汽缸内并且可操作地连接到曲 轴，使得膨胀活塞通过在曲轴的单个转动期间的膨胀冲程和排气冲程而往 复运动；和

使膨胀汽缸和压缩汽缸相互连接的交换通道，交换通道包括在其间限 定压力室的交换压缩(XovrC)阀与交换膨胀(XovrE)阀。

2003年4月8日授权给Carmelo J.Scuderi(米卡罗·J·史古德利)的美 国专利No.6,543,225(在此称为Scuderi)包含对分开式循环及类似类型的发 动机所展开的讨论。此外，该专利公开了本发明对其进一步改进的发动机 的现有方案的细节。

参照图1，附图标记10大体上示出在Scuderi中所描述类型的现有的 分开式循环发动机的构思的示例性实施方式。分开式循环发动机10用一 个压缩汽缸12和一个膨胀汽缸14的组合代替传统的四冲程发动机的两个 相邻的汽缸。曲轴16每回转一次，这两个汽缸12、14执行各自的功能一 次。入口空气和燃料进料(fuel charge)通过典型的提升型进气阀18吸入 压缩汽缸12。压缩汽缸活塞20对所述进料进行加压，并驱动所述进料通 过交换通道22，该交换通道22用作膨胀汽缸14的进气口。

交换通道入口处的止回型交换压缩(XovrC)阀24用来防止从交换通道 22反向流入压缩汽缸12中。在交换通道22出口处的交换膨胀(XovrE)阀 26控制加压的进气(intake charge)的流量，使得所述进气在膨胀活塞30 到达它的上止点(TDC)位置之后很短的时间内完全地进入膨胀汽缸14。火 花塞28在所述进气进入膨胀汽缸14不久之后点火，并且所产生的燃烧驱 动膨胀汽缸活塞30向下朝向下止点(BDC)运动。废气通过提升排气阀 32泵出膨胀汽缸。

采用这种分开式循环发动机构思，压缩和膨胀汽缸的几何发动机参数 (即，内径、冲程、连杆长度、压缩比等)通常彼此独立。例如，每个汽缸 的曲柄34、36可能具有不同的半径，并且彼此相位分开，膨胀汽缸活塞 30的上止点(TDC)先于压缩汽缸活塞20的TDC出现。这种独立性使得分 开式循环发动机能够可能实现比典型的四冲程发动机更高的效率水平和 更大的转矩。

然而，与传统的四冲程发动机不同，分开式循环发动机的交换膨胀阀 具有非常小的致动定时窗口(大约30曲柄角度)，在该窗口中打开和释放湍 动的高压空气/燃料进料进入发动机膨胀汽缸，用于在汽缸中点火、燃烧和 膨胀。考虑到所涉及的高压和小的致动定时，为了发动机阀的致动，以及 特别是为了交换膨胀阀的致动，期望替换机械的阀致动。

发明内容

本发明提供了液压机械阀致动系统，其被设计为用于致动高压向外打 开发动机阀，如分开式循环发动机的交换阀，特别是交换膨胀阀，所述交 换膨胀阀必须在湍流的情况下快速地将加压的空气/燃料混合进料推动进 入膨胀汽缸，以确保进料的快速燃烧。

根据本发明的系统可以包括：

液压机械系统，用于致动发动机的向外打开阀，系统包括：

主体，所述主体具有柱塞汽缸，所述柱塞汽缸与阀门汽缸进行液压流 体连通；

柱塞，所述柱塞在所述柱塞汽缸中并且能够往复运动以将液压流体移 动到所述阀门汽缸中；

向外打开发动机阀，所述向外打开发动机阀能够在所述主体中往复运 动，并且与所述阀门汽缸中的阀门活塞连接，所述发动机阀由通过所述柱 塞移动到所述阀门汽缸中并且作用于所述阀门活塞的所述液压流体打开；

致动器，所述致动器用于使所述活塞进行往复运动；和