頭的處于不同位移的下止點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)。
[0045]燃燒氣缸和壓縮氣缸可以位于中空外圓筒與內(nèi)圓筒或者軸之間，其中，外圓筒和內(nèi)圓筒或者軸適合于相對(duì)于燃燒氣缸和壓縮氣缸旋轉(zhuǎn)，其中，第一活塞布置的軌道提供在外圓筒的內(nèi)表面上。用于驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥、排氣閥和/或輸送閥的凸輪表面和/或軌道可以提供在內(nèi)圓筒或者軸上。優(yōu)選地，第二活塞布置的軌道也提供在外圓筒的內(nèi)表面上。氣缸可以大體上徑向地設(shè)置在外圓筒和內(nèi)圓筒或者軸之間。內(nèi)圓筒可以是中空的，并且其他內(nèi)燃機(jī)組件可以包裹在中空內(nèi)圓筒內(nèi)。
[0046]壓縮氣缸通過(guò)流體連接至燃燒氣缸的輸送氣缸連接至燃燒氣缸，其中，輸送活塞可在輸送氣缸的鉆孔內(nèi)以往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)以打開(kāi)和關(guān)閉將壓縮活塞連接至輸送活塞的輸送口，從而控制進(jìn)入燃燒氣缸的壓縮后的充量流。輸送氣缸可以具有在燃燒氣缸的頭部中打開(kāi)的氣缸筒?？商娲?，輸送活塞可以端口連接至燃燒氣缸，該燃燒氣缸在其頭部或者氣缸筒中具有開(kāi)口。
[0047]本發(fā)明的第五方面提供了一種均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)，該均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)包括燃燒氣缸、流體連接至該燃燒氣缸的壓縮點(diǎn)火氣缸、以及可在壓縮點(diǎn)火氣缸內(nèi)以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式移動(dòng)的壓縮點(diǎn)火活塞;其中，壓縮點(diǎn)火活塞適合于在操作內(nèi)燃機(jī)期間從與壓縮點(diǎn)火氣缸的最大體積對(duì)應(yīng)的下止點(diǎn)位置移動(dòng)到與壓縮點(diǎn)火氣缸的最小體積對(duì)應(yīng)的上止點(diǎn)位置，以在燃燒氣缸內(nèi)創(chuàng)建壓力峰值，從而使燃燒氣缸內(nèi)的燃料/空氣混合物能夠自動(dòng)點(diǎn)火。
[0048]壓縮點(diǎn)火氣缸可以具有在燃燒氣缸的頭部打開(kāi)的氣缸筒。可替代地，壓縮點(diǎn)火氣缸可以通過(guò)端口流體連接至燃燒氣缸，該端口具有在燃燒氣缸的氣缸筒或者頭部的開(kāi)口。壓縮點(diǎn)火活塞可以由根據(jù)本發(fā)明的第一方面的軌道系統(tǒng)操作，或者可替代地，由凸輪或者從動(dòng)件布置或者其他任何類型的促動(dòng)器操作。操作壓縮點(diǎn)火活塞的凸輪表面或者軌道可以提供在旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)或者圓筒上，該旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)或者圓筒還提供用于驅(qū)動(dòng)其他內(nèi)燃機(jī)組件的一個(gè)或者多個(gè)其他軌道和/或凸輪表面。操作壓縮點(diǎn)火活塞的凸輪表面或者軌道可以相對(duì)于圓盤(pán)或者圓筒移動(dòng)，該凸輪表面或者軌道安裝在該圓盤(pán)或者圓筒上以允許壓縮點(diǎn)火活塞的時(shí)間相對(duì)于燃燒氣缸的活塞變化。因此，可以根據(jù)操作條件和需求在內(nèi)燃機(jī)操作期間改變自動(dòng)點(diǎn)火時(shí)間。壓縮點(diǎn)火氣缸布置可以結(jié)合本發(fā)明的其他方面中的任何方面使用。
[0049]壓縮點(diǎn)火活塞可以適合于從其下止點(diǎn)位置移動(dòng)到其上止點(diǎn)位置，并且在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)燃燒循環(huán)期間回到其下止點(diǎn)位置至少一次。
[0050]單個(gè)的活塞和氣缸布置既可以用作輸送氣缸，又可以用作壓縮點(diǎn)火氣缸。
[0051]本發(fā)明的第六方面提供了一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括燃燒室、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和三通閥，該進(jìn)氣系統(tǒng)、該排氣系統(tǒng)和該三通閥經(jīng)由端口流體連接至燃燒室并且該三通閥進(jìn)一步流體連接至進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其中，三通閥具有:第一位置，在該第一位置中，大體上阻止流體經(jīng)由三通閥流入或者流出燃燒氣缸;第二位置，在該第二位置中，進(jìn)氣系統(tǒng)流體連接至燃燒室，從而可以經(jīng)由三通閥，通過(guò)端口將充量引入燃燒室；以及第三位置，在該第三位置中，進(jìn)氣排氣系統(tǒng)流體連接至燃燒室，從而可以經(jīng)由所述三通閥，通過(guò)所述端口將燒過(guò)的充量從燃燒室排出。
[0052]技術(shù)人員將明白，本發(fā)明的各個(gè)方面可以單獨(dú)使用或者彼此結(jié)合使用。在附圖中示出了不同實(shí)施例的幾個(gè)示例并且對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是技術(shù)人員將明白，還存在其他形式的組合。
【附圖說(shuō)明】
[0053]現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0054]圖1示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的橫截面；
[0055]圖2更詳細(xì)地示出了針對(duì)圖1的軌道接口的連桿；
[0056]圖3a和圖3b示出了來(lái)自圖1所示的內(nèi)燃機(jī)的軌道的圖示；
[0057]圖4a至圖4f示出了圖1的內(nèi)燃機(jī)的操作循環(huán)的示意圖；
[0058]圖5a至圖5e示出了針對(duì)軌道聯(lián)接布置的交替的連桿；
[0059]圖6a至圖6c示出了用于本發(fā)明的可選實(shí)施例的三通閥；
[°06°]圖7a和圖7b不出了用于本發(fā)明的可選實(shí)施例的輸送活塞布置的不意圖；
[0061]圖8和圖9a至圖9f不出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)；
[0062]圖10和圖11a至圖lie示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)；以及
[0063]圖12a和圖12b不出了可變長(zhǎng)度連桿布置。
【具體實(shí)施方式】
[0064]圖1示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)而截取的橫截面。該內(nèi)燃機(jī)包括:燃燒氣缸1，該燃燒氣缸1具有在燃燒氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的主活塞2;以及壓縮氣缸3，該壓縮氣缸3具有在壓縮氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的壓縮活塞4。壓縮氣缸3通過(guò)輸送管道5流體連接至燃燒氣缸1，該輸送管道5由輸送閥6操作，以打開(kāi)和關(guān)閉輸送管道。
[0065]內(nèi)燃機(jī)進(jìn)一步包括具有HCCI壓縮點(diǎn)火活塞的HCCI壓縮點(diǎn)火氣缸7，該HCCI壓縮點(diǎn)火活塞在HCCI壓縮點(diǎn)火氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)ACCI壓縮點(diǎn)火氣缸7具有開(kāi)口端，該開(kāi)口端在燃燒氣缸1的頭壁或者上壁中打開(kāi)。內(nèi)燃機(jī)進(jìn)一步包括適合于通過(guò)頭壁將水和/或蒸汽注入燃燒氣缸中的水和/或蒸汽注射器裝置9、以及在排氣閥所操作的燃燒氣缸的氣缸筒中形成的排氣口 10。
[0066]上面提及的組件和系統(tǒng)均位于中心軸11與中空外圓筒12之間。軸11和圓筒12通過(guò)連接壁1 la相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)固定，但是適合于繞內(nèi)燃機(jī)的中心軸線13相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)氣缸旋轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)可以包括任何數(shù)量的相似的活塞布置，該任何數(shù)量的相似的活塞布置徑向設(shè)置在傳動(dòng)軸11和圓筒之間，并在中心軸線13的周圍周向間隔開(kāi)。為了清楚起見(jiàn)，在附圖中僅僅示出了一個(gè)布置，并且對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
[0067]主活塞2連接至滑動(dòng)容納在固定套筒23中的連桿14，該固定套筒23對(duì)連桿進(jìn)行約束以使其在沒(méi)有相對(duì)于主活塞2顯著旋轉(zhuǎn)的情況下，僅僅大體上在與燃燒氣缸軸線對(duì)齊的方向上移動(dòng)。如在圖2中更加詳細(xì)地示出的，連桿在其相對(duì)端處聯(lián)接至轉(zhuǎn)向架15，該轉(zhuǎn)向架15支承在其第一側(cè)的作為輪16a、16b的第一對(duì)軸承以及支撐在其第二側(cè)的作為輪17a、17b的第二對(duì)軸承。上輪16a、17a安裝在第一軸18上，并且下輪16b、17b安裝在第二軸19上。應(yīng)該注意，術(shù)語(yǔ)“上”和“下”僅僅用于說(shuō)明，并且輪的實(shí)際空間位置將根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的定向改變。連桿14在第一軸18處連接至轉(zhuǎn)向架15，并且轉(zhuǎn)向架可相對(duì)于連桿關(guān)于第一軸18的軸線旋轉(zhuǎn)。
[0068]轉(zhuǎn)向架15和其輪16a、16b、17a、17b容納在軌道20中，該軌道20安裝至圓筒12的內(nèi)表面并且以連續(xù)閉合環(huán)在圓筒的圓周周圍延伸。軌道20包括:支承突出部分21的第一臂，該突出部分21在第一對(duì)輪16a、16b之間延伸；以及支撐突出部分22的第二臂，該突出部分22在第二對(duì)輪17&、1713之間延伸。突出部分21、22嚙合上輪16&、17&，從而使軌道可以在旋轉(zhuǎn)軌道的作用下，在遠(yuǎn)離軌道延伸的方向上推動(dòng)活塞，并且活塞可以推動(dòng)軌道，從而使軌道在朝軌道移動(dòng)的往復(fù)式活塞的作用下旋轉(zhuǎn)。相似地，突出部分21、22嚙合下輪16b、17b，從而使軌道可以在旋轉(zhuǎn)軌道的作用下，在朝軌道延伸的方向上拉動(dòng)活塞，并且活塞可以推動(dòng)軌道，從而使軌道在遠(yuǎn)離軌道移動(dòng)的往復(fù)式活塞的作用下旋轉(zhuǎn)。需要上輪傳輸比下輪更多的負(fù)載，并且因此更大更強(qiáng)。
[0069]突出部分在遠(yuǎn)離圓筒12的內(nèi)表面延伸的方向上具有高度H，該高度Η在軌道的圓周周圍變化，從而在圓筒旋轉(zhuǎn)以使軌道相對(duì)于燃燒氣缸1移動(dòng)時(shí)，使主活塞2依照軌道的可變高度Η沿其軸線在燃燒氣缸內(nèi)以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式移動(dòng)。軌道20的高度Η具有相對(duì)于圓筒12的旋轉(zhuǎn)角度的非正弦形狀，如此，主活塞2不會(huì)遵循相對(duì)于軌道的旋轉(zhuǎn)角度的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
[0070]在圖3a和圖3b中示出了軌道的大概路徑。已經(jīng)使軌道的大小增大并且已經(jīng)在這些圖中省略了其他組件以更加清楚地圖示了與不同的內(nèi)燃機(jī)周期階段相對(duì)應(yīng)的軌道的路徑的高度的變化。實(shí)際軌道在其最內(nèi)點(diǎn)的內(nèi)側(cè)留出了足夠的空間以允許將圖1所示的活塞布置中的一個(gè)或者多個(gè)徑向設(shè)置在軌道的邊界內(nèi)。圖3a示出了軌道20的形狀，如同在從與內(nèi)燃機(jī)軸線13對(duì)齊的方向上看時(shí)出現(xiàn)的那樣，并且圖3b示出了如果軌道從其曲線形狀解開(kāi)，那么軌道的形狀將如何出現(xiàn)以更加清楚地圖示軌道路徑。基于下面描述的內(nèi)燃機(jī)操作循環(huán)，軌道被形成的原因?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。圖3a所示的軌道具有連續(xù)路徑形狀，該連續(xù)路徑形狀與針對(duì)軌道的每一整轉(zhuǎn)的單個(gè)內(nèi)燃機(jī)循環(huán)對(duì)應(yīng)。在其他實(shí)施例中，軌道可以具有與針對(duì)軌道的每一轉(zhuǎn)的多個(gè)循環(huán)對(duì)應(yīng)的路徑形狀。應(yīng)該注意，由于輪16a、16b、17a、17b安裝在旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架上，突出部分可以在軌道的圓周周圍具有恒定的(或者近似恒定的)厚度T。
[0071]壓縮活塞4經(jīng)由連桿24聯(lián)接至第二軌道25，該第二軌道25還提供在圓筒12的內(nèi)表面上。輸送閥6、HCCI壓縮點(diǎn)火活塞8和排氣閥經(jīng)由相應(yīng)連桿26、28、30分別聯(lián)接至提供在軸11的外表面上的相應(yīng)軌道27、29、31。壓縮活塞4、輸送閥6、!10:1壓縮點(diǎn)火活塞8和排氣閥的聯(lián)接布置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與關(guān)于主活塞2而描述的聯(lián)接布置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相似，并且因此未被詳細(xì)而單獨(dú)地示出或者描述。
[0072]HCCI壓縮點(diǎn)火活塞布置的軌道27設(shè)置為使用時(shí)在軸11上旋轉(zhuǎn)以相對(duì)于其他軌道20、25、29、31改變HCCI壓縮點(diǎn)火活塞軌道的位置。例如，HCCI壓縮點(diǎn)火活塞軌道可以于內(nèi)燃機(jī)操作的第一周期期間在第一位置中保持靜止，然后關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)所需的度數(shù)以將HCCI壓縮點(diǎn)火活塞的操作提前或者延遲一定量，并且第二操作周期于其新的位置保持靜止。這允許HCCI壓縮點(diǎn)火活塞8的定時(shí)與其他活塞比較有所改變，從而可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的操作條件來(lái)改變點(diǎn)火時(shí)間。軌道的運(yùn)動(dòng)可以由任何合適的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制，例如，齒條與齒輪系統(tǒng)。下面闡釋了 HCCI壓縮點(diǎn)火活塞的操作。
[0073]內(nèi)燃機(jī)根據(jù)以下操作循環(huán)來(lái)運(yùn)行:
[0074]a)充量階段，在該充量階段中，當(dāng)主活塞2處于或者接近上止點(diǎn)位置或者TDC位置時(shí)，經(jīng)由輸送管道5將充量從壓縮氣缸3輸送到燃燒氣缸1中(圖4a至圖4b);
[0075]b)動(dòng)力階段，在該動(dòng)力階段中，充量燃燒，并且主活塞2朝下止點(diǎn)位置或者BDC位置移動(dòng)并且提取功(圖4b至圖4c);
[0076]c)排氣階段，在該排氣階段中，主活塞2朝TDC位置移回，從而經(jīng)由排氣口 10將燒過(guò)的充量從燃燒氣缸排出(圖4c至圖4d);
[0077]d)二次蒸汽動(dòng)力階段，在該二次蒸汽動(dòng)力階段中，通過(guò)注射器裝置9將蒸汽和/或水注入燃燒氣缸中，并且將主活塞1朝BDC位置移動(dòng)并且使其提取功(圖4d至圖4e);以及
[0078]e)蒸汽回收階段，在該蒸汽回收階段中，主活塞2朝TDC位置移回，從而將膨脹的蒸汽從燃燒氣缸排出回到蒸汽注射器裝置9，該蒸汽注射器裝置9使蒸汽再循環(huán)以用于下一個(gè)蒸汽循環(huán)(圖4e至圖4f)。
[0079]在充量階段期間，輸送閥6打開(kāi)，主活塞2在先前的蒸汽回收階段完成之后保持處于TDC或者接近TDC，并且壓縮活塞4正在接近已經(jīng)對(duì)燃料和空氣混合均勻的均質(zhì)充量進(jìn)行了壓縮的TDC。主活塞布置和壓縮活塞布置的軌道20和25分別具有與操作循環(huán)的該階段對(duì)應(yīng)的低梯度或者零梯度的延長(zhǎng)部分，從而使主要活塞2和壓縮活塞4分別經(jīng)歷較長(zhǎng)的停留時(shí)間周期，從而允許將壓縮后的充量更加完全地輸送到燃燒氣缸1中。