[发明专利]压力平衡系统

说明书

相关申请的参照

当前申请要求具有2007年8月13日登记的美国临时专利申请第60/964,525号的权益。

技术领域

本发明涉及用于发动机的压力平衡阀；并且特别地，但不绝对地，涉及在跨接通道与膨胀汽缸之间的分开循环发动机中使用的压力平衡阀。

背景技术

如在本发明中使用的术语“分开循环发动机”对发动机领域技术人员来说还没有公知的固定意义。因此，为了清楚起见，应用到现有技术中所公开的发动机和本申请中所涉及的术语“分开循环发动机”定义如下：

本文涉及的分开循环发动机包括：

可围绕曲柄轴轴线旋转的曲柄轴；

膨胀(动力)活塞，其可滑动地容纳在膨胀汽缸内，并操作性地连接到曲柄轴，使得膨胀活塞通过在曲柄轴的一个旋转期间的膨胀冲程和排气冲程而往复运动；

压缩活塞，所述压缩活塞可滑动地容纳在压缩气缸内并且操作性地连接到曲柄轴，使得压缩活塞通过在曲柄轴的一个旋转期间的进气冲程和压缩冲程而往复运动；和

使膨胀气缸和压缩气缸相互连接的跨接通道，所述跨接通道包括在其间限定压力室的跨接压缩(XovrC)阀和跨接膨胀(XovrE)阀。

参照现有技术，图1显示了分开循环发动机1，其具有通过受压跨接通道4连接的分开的压缩汽缸2和膨胀3(燃烧)汽缸。申请日为2001年7月20日、已授予给本发明的受让人的Scuderi的美国专利6,543,225/225公开了另一实例，其全部内容参照合并于此(专利‘225)。图1(以及专利‘225)显示了用于压缩汽缸入口阀5、XovrE阀6和排放阀7的向内开放的提升阀。XovrC阀8显示为止回阀，但也可以具有其它任何适合的类型，包括与打开时朝向活塞运动的其它阀相似的向内开放提升阀。

发明内容

本发明提供了向外开放的压力平衡阀的多个实施例，其可用于诸如XovrC和XovrE阀以及其它用途的分开循环发动机汽缸的一个或多个位置。当打开时，向外开放的阀运动远离活塞和/或汽缸。在分开循环发动机中，它们可通过减小活塞到头部的间隙量而有助于使压缩与膨胀率最大。在所选实施例中，当跨接通道具有较高压力且压缩或膨胀汽缸具有较低压力时，压力平衡阀提供用于减小致动阀所需的作用力的方式，尤其是阀初始开启时将克服的裂开压力和作用力。

根据本发明，分开循环发动机包括可围绕曲柄轴轴线旋转的曲柄轴。压缩活塞可滑动地容纳在压缩汽缸内并操作性地连接到曲柄轴，使得压缩活塞通过曲柄轴的一次旋转期间的进气冲程和压缩冲程而往复运动。膨胀活塞可滑动地容纳在膨胀汽缸内，并操作性地连接到曲柄轴，使得膨胀活塞通过曲柄轴的一个旋转期间的膨胀冲程和排气冲程而往复运动。跨接通道使膨胀汽缸与压缩汽缸相互连接。该跨接通道包括在其间确定了压力室的跨接压缩(XovrC)阀和跨接膨胀(XovrE)阀。XovrC阀与XovrE阀中的至少一个是平衡阀。流体压力平衡装置偏压阀，用于平衡沿打开和关闭方向相对阀作用的流体压力，减小致动该阀所需的作用力。

在下述公开典型实施例中，本发明包括向外开放的XovrE阀，其控制从跨接通道进入分开循环发动机的膨胀汽缸的填充空气和/或燃料流的时间安排。

参照图2-3，第一典型实施例包括具有安装在阀杆的端部上的圆盘形提升头部的弹簧座提升阀，其由凸缘和摇杆机构致动。该阀头具有上和下表面(面)。该上表面还可被称作内表面，因为其面向跨接通道，并且下表面还可被称作外表面，因为其背对跨接通道并被设置在跨接通道的外部。平衡活塞还被安装在提升阀的阀杆的中间区上，以形成提升阀组件。该平衡活塞可在由定时阀控制的封闭的平衡室内往复运动，以允许跨接通道压力进入到平衡活塞下方的平衡室中，以在阀打开前相对提升阀头部的上表面(面)平衡跨接通道压力。在打开后，该平衡室从跨接通道切断，并且平衡压力排出到大气。然后，当阀打开时，该提升阀通过头部两侧上的相同压力平衡。

参照图4-5，第二典型实施例与第一实施例相类似，除了用重新定位的空气弹簧代替了第一实施例的螺旋弹簧。然而，如果适当的话，其它类型的弹簧或座式设备可用在这些实施例的变型中。