[发明专利]分置循环内燃发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种分置循环（split-cycle）内燃发动机及其用途。

背景技术

在常规的奥托循环内燃发动机中，在每次循环中各气缸完成四个冲程：进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程。结果，为实现每个动力冲程，要求发动机的曲轴旋转两周。

相比之下，分置循环发动机是在至少两个成对的气缸间分配这四个冲程：一个气缸用于进气/压缩冲程，另一个气缸用于动力/排气冲程。在一些分置循环发动机配置中，将压缩空气从压缩气缸经传送通道或跨接通道传送至动力气缸。接着，喷射燃料并在动力气缸中点火，以产生动力冲程。

另外，在一些分置循环发动机中，还设置有膨胀机气缸(expander cylinder)以利用燃烧后排气中所含能量，从而通过允许气体进一步膨胀而产生额外的机械功。在这种情况下，在动力冲程后，将排气从动力气缸经排气口或排气通道而传送至活塞式膨胀机，由此移动膨胀机气缸。

发明内容

本文公开了一种分置循环内燃发动机。该发动机包括：气缸体、以及多个安装在气缸体中的协作的动力活塞和气缸。动力活塞被配置成由燃烧力提供能量。该发动机还包括：安装在气缸体中的压缩机活塞和气缸，所述压缩机活塞和气缸被配置成压缩一定体积的空气并将压缩空气传送至动力活塞。另外，该发动机还包括：安装在气缸体中的膨胀机活塞和气缸，所述膨胀机活塞和气缸被配置成接收来自动力活塞的燃烧产物(即，排气)。此外，该发动机还包括：第一、第二和第三曲轴，这三个曲轴可操作地连接以进行协调的旋转。第一曲轴可操作地连接到动力活塞，并且可旋转地被动力活塞所驱动。第二曲轴可操作地连接到压缩机活塞，并且被配置成可旋转地驱动压缩机活塞。第三曲轴可操作地连接到膨胀机活塞，并且被配置成可旋转地由膨胀机活塞所驱动。

第一、第二和第三曲轴可以并排设置并且彼此相互平行。所述发动机可包括：进气口，其被配置成将压缩空气从压缩机活塞传送至每个协作的动力活塞；和排气口，其被配置成将排气从每个协作的动力活塞传送至膨胀机活塞。进气口和排气口可布置成使得：压缩机活塞位于所述多个协作的动力活塞的一侧，而膨胀机活塞位于所述多个协作的动力活塞的相对侧。

另外，所述发动机还可包括：第一、第二和第三相互连接的齿轮；其中第一齿轮连接到第一曲轴，第二齿轮连接到第二曲轴，第三齿轮连接到第三曲轴。第一、第二和第三齿轮可经由至少一条链而相互连接。第一、第二和第三齿轮可以是相互啮合的，第一齿轮可具有一种旋向的螺旋线；而与第一齿轮的那种旋向的螺旋线相比，第二和第三齿轮具有相反旋向的螺旋线。

所述发动机还可包括：第一、第二和第三皮带轮；其中第一皮带轮连接到第一曲轴，第二皮带轮连接到第二曲轴，第三皮带轮连接到第三曲轴。在这种配置中，第一、第二和第三皮带轮可经由至少一条皮带而可操作地连接。

可将第一、第二和第三曲轴可操作地连接以便进行同步旋转。另外，为了平稳发动机的运行，还可将第二和第三曲轴配置成平衡轴。

本文还公开了采用上述分置循环内燃发动机的车辆。

本发明还涉及以下技术方案。

方案1. 一种分置循环内燃发动机，包括：

气缸体；

多个安装在所述气缸体中的协作的动力活塞和气缸，所述动力活塞被配置成由燃烧力提供能量；

安装在所述气缸体中的压缩机活塞和气缸，被配置成压缩一定体积的空气并将压缩空气传送至所述动力活塞；

安装在所述气缸体中的膨胀机活塞和气缸，被配置成接收来自所述动力活塞的排气；

第一曲轴，可操作地连接到所述动力活塞，并且可旋转地由所述动力活塞所驱动；

第二曲轴，可操作地连接到所述压缩机活塞，并且被配置成可旋转地驱动所述压缩机活塞；以及

第三曲轴，可操作地连接到所述膨胀机活塞，并且被配置成可旋转地由所述膨胀机活塞所驱动；

其中，所述第一、第二和第三曲轴可操作地彼此相互连接以便进行协调的旋转。

方案2. 如方案1所述的发动机，其中，所述第一、第二和第三曲轴并排设置并且彼此相互平行。

方案3. 如方案1所述的发动机，还包括：进气口，其被配置成将所述压缩空气从所述压缩机活塞传送至每个所述协作的动力活塞；以及排气口，其被配置成将排气从每个所述协作的动力活塞传送至所述膨胀机活塞；

所述进气口和所述排气口被布置成使得：所述压缩机活塞位于所述多个协作的动力活塞的一侧，而所述膨胀机活塞位于所述多个协作的动力活塞的相对侧。