[发明专利]单体无阀对立活塞内燃发动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请依靠和要求在2007年11月8日递交的美国临时专利申请号61/002380和在2008年7月12日递交的美国临时专利申请号61/082378的申请日的权益，这二者的全部公开内容在此以引用方式并入。

发明背景。

发明领域

本发明涉及内燃发动机领域。更具体地说，本发明涉及适用于作为汽油发动机和柴油发动机使用的五循环内燃发动机，其拥有改进了的设计，提高了燃料效率和功率产量。

  

相关技术描述

内燃发动机在本技术领域是已知的。例如，各种带有面对面工作的活塞布置或活塞组的内燃发动机在本技术领域是已知的，但是那些内燃发动机中没有一个能优化其操作以获得完全循环的发动机。

例如，在美国专利5133306中所描述的发动机包含两个互相面对的活塞。然而，所述发动机还在其顶部上包括容纳阀和火花塞的附属燃烧室或预室。另外，在那个专利中所描述的发动机主体不是单体发动机主体。除此之外，所述发动机具有三个曲轴，以使得接收爆燃脉冲的两个曲轴不被互相连接，而是通过第三个曲轴进行连接。那个专利中所公开的发动机每隔两次曲轴回转引起一次爆燃，并且阀专门由凸轮轴来驱动。

在美国专利5632255中，描述了一种包含汽缸盖并拥有垂直布置的发动机。所述发动机具有单个曲轴和多孔体蓄热器，每个汽缸一个活塞，所述多孔体蓄热器（porous body regenerator）具有比套筒稍微小点的直径，并通过硬杆来移动。所述发动机在等价于冷操作或热操作的两阶段循环（two-stage cycle）中工作。

在美国专利4520765中所描述的马达包含以下特征：具有口的套筒；由通过不停旋转来传递力的球移动的活塞；点火具体地是通过空气/燃料混合物的压缩所实现的温度产生，且尽管其设法做到了每个汽缸在每次发动机回转中制造爆燃，但是因为活塞行程被锐减，所以其工作时间是短的；可变的开口，其使每个活塞的燃烧室分离，因此在每个汽缸里有两个对立但带有被分开的室的活塞。

美国专利5375567涉及一种两阶段发动机，其具有口和管状设计，没有曲轴，且具有因在环状螺旋线上的滚动运动而被移动的活塞。所述发动机使用空气冷却。

尽管已经有很多关于内燃发动机的设计，但在本技术领域仍存在一种对改进的发动机的需要，以提供较好的燃料效率、较多功率，或二者兼得。

发明概述

本发明提供了一种能够在本技术领域满足需要的内燃发动机。更明确地说，本发明涉及一种以每次曲轴旋转，每个汽缸/活塞组合完成完整循环为特征的内燃发动机。也就是说，在曲轴的单个旋转中，汽缸/活塞组合完成以下：来自汽缸的废气的清洁或冲洗；空气/燃料混合物的引入；压缩；爆燃；及排气。本发明的内燃发动机也可以被描绘为：具有可变压缩率；具有五行程热力学循环（换言之，五个定义明确的阶段）；具有单体汽缸（换言之，汽缸体和头被制造成单体），该单体汽缸具有对立的活塞对，活塞对相互作用以在至少一个曲轴中产生旋转能；具有允许过多装载准入和废气清洁的汽缸；或者这些中的两个或更多的组合。一般来讲，所述发动机的实施方案的对立的活塞对大约在同一时刻到达它们各自的上死顶点（在这里也被参考为顶部死点或上死点），这允许在室中的单爆燃在对立的方向上同时驱动两个活塞。这在相同的间隔，每次旋转产生和发动机所拥有的汽缸数一样多的爆燃。

本发明提供了一种在实施方案中可被描绘为一种被水平地布置的多汽缸单体型发动机的内燃发动机，其在单室中具有对立的活塞对，其中两个活塞共享同一个燃烧室。所述发动机能够实现每次曲轴旋转，内燃发动机所要求的所有阶段。也就是说，所述发动机有能力对于每个曲轴旋转，每个汽缸在相同的间隔完成一次爆燃。在优选的实施方案中，火花塞直接地处在其中一个被称为准入活塞（admission piston）的活塞的上死点处，且每个汽缸包含一个火花塞或每汽缸两个火花塞。在实施方案中，一个或更多个火花塞可能被移除，且火花塞口被用作连接中空室的口，这允许发动机的压缩率可按需被调节或修改，例如，对于不同燃料的需要。