[发明专利]二冲程对置活塞发动机及其操作方法和制动方法

说明书

技术领域

本领域涉及内燃发动机。特别地，本领域涉及具有带阀式汽缸(ported cylinder)的二冲程发动机。在更多的具体应用中，本领域涉及用于从带阀式汽缸中释放出压缩空气的结构和方法，该带阀式汽缸装配有对置活塞使能在二冲程对置活塞发动机中实现发动机制动，和/或其他操作。

背景技术

与四冲程发动机相比，带阀式二冲程对置活塞发动机具有公认的特定输出、功率密度和功率重量比的优点。由于这些和其他理由，在近一个世纪的有限使用后，越来越多的关注被放在了对置活塞发动机在现代交通中的广泛应用中。代表性的对置活塞发动机如图1和图2所示。如图1所示，所述对置活塞发动机包括一个或者更多个汽缸10，每个汽缸具有孔12和在其中加工或者形成的纵向布置的排气口和进气口14和16。一个或者更多个燃料喷嘴17中的每个被安装在相应的喷口处，所述喷口通向位于或者接近汽缸的纵向中心的汽缸侧。两个活塞20和22在它们端表面20e、22e互相对置的情况下被置于孔12中。为方便起见，活塞20由于靠近排气口14，被称为排气活塞；在其中形成排气口的汽缸端被称为排气端。类似地，活塞22由于靠近进气口16，被称为进气活塞；相对应的汽缸端被称为进气端。

对置活塞基本原理：具有一个或者更多个汽缸10的对置活塞发动机的操作是很容易理解的。关于这方面，参考图2，响应于端表面20e、22e之间发生的燃烧，对置活塞移动离开相应的上止点(TDC)位置，在所述上止点处两个活塞在汽缸中处于相对于彼此距离最近的位置。当离开上止点时，活塞保持它们相关联的口闭合直到它们达到各自下止点(BDC)位置，在所述下止点处它们在汽缸中处于相对于彼此距离最远的位置。在对置活塞发动机构造的一个有用的但不是必须的方面，相位偏移被引入到活塞绕其BDC位置的运动中，从而产生一个序列，在其中排气口14随着排气活塞20移向BDC而打开，同时进气口16仍然关闭，以便燃烧产生的排气开始从排气口14流出。在二冲程对置活塞发动机中，术语“动力冲程”(有时称为“动力/排气冲程”)表示活塞从TDC移动到BDC的运动，并且包括汽缸中燃烧气体的膨胀且随后排气从汽缸释放。随着活塞继续远离彼此移动，进气口16打开，同时排气口14仍然打开，并且在具有或不具有再循环排气的情况下，加压空气充料(“增压空气”)被驱入汽缸10，并且随着活塞移动向TDC，被压缩在活塞的端面间。在二冲程对置活塞发动机中，术语“压缩冲程”(或者有时被称为“进气/压缩冲程”)表示活塞端面之间增压空气的进入和所述活塞从BDC到TDC以压缩增压空气的运动。进入汽缸的增压空气驱动燃烧产生的排气从排气口14排出。通过排气口排出排气且同时允许增压空气通过进气口被称为“扫气/除气法”。由于进入汽缸的增压空气流动方向与排气(向排气口)流出方向一致，所述扫气过程被称为“单向流动扫气”。

根据图1，假定所述相位偏移如上所述，随着在活塞反向后排气口14关闭，进气口16关闭并且汽缸中的增压空气被压缩在端表面20e和22e之间。典型地，随着在进气口打开的同时增压空气通过进气口16所述增压空气是呈涡流状的，以促进良好的扫气，并且在所述口关闭后，所述增压空气与喷射的燃料混合。典型地，燃料是柴油，其通过位于TDC附近的高压喷射器被喷射到汽缸中。参考图1，作为一个示例，所述涡流状空气(或简称“涡流”)30具有大体螺旋运动，所述螺旋运动在孔内形成漩涡——其绕汽缸的纵轴线循环。如图2所示，随着活塞朝向汽缸孔中其各自的上止点位置前进，燃料40通过喷嘴17被直接喷射到孔12的活塞端表面20e、22e之间的涡流增压空气30中。当活塞20和22在靠近它们各自的上止点位置时，增压空气和燃料的涡流混合物被压缩在端表面20e和22e之间所限定的燃烧室32中。当混合物达到燃点时，燃料在燃烧室内被点燃，从而驱动活塞分开朝它们各自的下止点位置。在二冲程发动机中，通过压缩空气使得喷射到空气中的燃料点燃的过程被称为“压缩点火”。