[发明专利]分置循环空气混合动力V型发动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月1日提交的美国临时专利申请号61/388,716的优先权的权益，其全部内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及分置循环发动机(split-cycle engine)，尤其是具有V形配置的分置循环空气混合动力发动机。

背景技术

为了清楚起见，在本申请中使用的术语“传统的发动机”是指发动机的每个活塞/汽缸的组合包含公知的奥托循环的全部四冲程(即，进气、压缩、膨胀和排气冲程)的内燃机。此外，为清楚起见，作为可应用到在现有技术中公开的发动机中的以及在本申请中涉及的术语“分置循环发动机”的定义提供如下。

本文涉及的一种分置循环发动机包括：

围绕曲轴轴线转动的曲轴；

压缩活塞，其可滑动地容纳在压缩汽缸中以及可操作地连接到曲轴，使得压缩活塞通过在曲轴的一个单一旋转中的进气冲程和压缩冲程往复运动；

膨胀(做功)活塞，其可滑动地容纳在膨胀汽缸内以及可操作地连接到曲轴，使得膨胀活塞通过在曲轴的一个单一旋转中的膨胀冲程和排气冲程往复运动；

使压缩汽缸和膨胀汽缸互连的交叉通道(端口)，该交叉通道包括至少一个设置在其中的交叉膨胀(XovrE)阀，但更优选包括交叉压缩(XovrC)阀和交叉膨胀(XovrE)阀，限定其间的压力室。

2003年4月8日授予Scuderi的美国专利6,543,225和2005年10月11日授予Branyon等人的美国专利6,952,923都通过引用并入本文，其均包含了关于分置循环和类似型的发动机的广泛的讨论。此外，这些专利公开了以前版本的发动机的细节，本申请披露了其进一步发展的细节。

分置循环空气混合动力发动机将分置循环发动机与储汽缸及各种控件相结合。这种结合使分置循环空气混合动力发动机能够将能量以压缩空气的形式储存在储汽缸中。储存在储汽缸中的压缩空气随后在膨胀汽缸中用于为曲轴提供动力。

这里所述的分置循环空气混合动力发动机包括：

围绕曲轴轴线转动的曲轴；

压缩活塞，其可滑动地容纳在压缩汽缸中以及可操作地连接到曲轴，使得压缩活塞通过在曲轴的一个单一旋转中的进气冲程和压缩冲程往复运动；

膨胀(作功)活塞，其可滑动地容纳在膨胀汽缸内以及可操作地连接到曲轴，使得膨胀活塞通过在曲轴的一个单一的旋转中的膨胀冲程和排气冲程往复运动；

使压缩汽缸和膨胀汽缸互连的交叉通道(端口)，该交叉通道包括至少一个设置在其中的交叉膨胀(XovrE)阀，但更优选包括交叉压缩(XovrC)阀和交叉膨胀(XovrE)阀，限定其问的压力室；以及

储汽缸，其可操作地连接到交叉通道，并有选择地，可操作用于从压缩汽缸中存储压缩空气和向膨胀汽缸提供压缩的空气。

2008年4月8日授予Scuderi等人的美国专利7,353,786，在此通过参考并入本文，包含关于分置循环空气混合动力和类似型发动机的广泛讨论。此外，该专利公开了现有的混合动力系统的细节，本申请披露了其进一步发展的细节。

参考图1，一般由标号10示出一个示例性的现有技术的分置循环空气混合动力发动机。分置循环空气混合动力发动机10采用压缩汽缸12和膨胀汽缸14的组合取代常规发动机的两个相邻的汽缸。奥托循环的四冲程被两个汽缸12和14“分置”，使得压缩汽缸12连同其相关联的压缩活塞20一起执行进气和压缩冲程，膨胀汽缸14和与之相连的膨胀活塞30一起执行膨胀冲程和排气冲程。因此，曲轴16绕曲轴轴线17每旋转一周(大约360度)，在这两个汽缸12，14中完成一次奥托循环。

在进气冲程过程中，进气通过设置在汽缸盖33中的进气口19被吸入到压缩缸12中。向内开口(开口到汽缸内，朝向活塞)的提升吸入阀18控制进气口19和压缩汽缸12之间的流体连通。

在压缩冲程期间，压缩活塞20使空气加压并驱动空气充入交叉通路(或端口)22，交叉通路(或端口)22通常设置在汽缸盖33中。这意味着压缩汽缸12和压缩活塞20是进入交叉通道22的高压气体的源头，交叉通道22作为膨胀汽缸14的进气通路。在一些实施例中，两个或更多个交叉通路22使压缩汽缸12和膨胀汽缸14互连。