分体式循环内燃发动机和分体式循环内燃发动机的操作方法
一种分体式循环内燃发动机，包括：容纳压缩活塞的压缩气缸，该压缩活塞用于提供压缩的工作流体；容纳燃烧活塞的燃烧气缸，其中，该燃烧气缸被连接到压缩气缸，以接收来自压缩气缸的压缩的工作流体，并且其中，燃烧气缸包括：(i)用于控制压缩的工作流体进入燃烧气缸的进气阀，以及(ii)用于控制流体从燃烧气缸排出的出气阀；以及控制器，用于改变发动机循环期间进气阀和/或出气阀打开的位置，以在主动模式和发动机制动模式之间切换发动机的操作，其中，控制器用于控制以下中的至少一个：在发动机制动模式下操作时，进气阀打开的位置比在主动模式下操作时更接近下止点(BDC)；以及在发动机制动模式下操作时，出气阀打开的位置比在主动模式下操作时更接近上止点(TDC)。
发明专利
CN202280074019.3
2022-09-05
CN118414479A
2024-07-29
F02B33/22(2006.01)
多尔芬N2有限公司
安德鲁·阿特金斯;尼克·欧文;科林·班尼特;法布里齐奥·特雷卡里奇
英国萨塞克斯郡
广州三环专利商标代理有限公司
吴君琴
英国;GB
1.一种分体式循环内燃发动机，包括： 压缩气缸，所述压缩气缸容纳压缩活塞，所述压缩活塞用于提供压缩的工作流体； 燃烧气缸，所述燃烧气缸容纳燃烧活塞，其中，所述燃烧气缸被连接到所述压缩气缸，以接收来自所述压缩气缸的压缩的工作流体，并且其中，所述燃烧气缸包括：(i)用于控制压缩的工作流体进入所述燃烧气缸的进气阀，以及(ii)用于控制流体从所述燃烧气缸排出的出气阀；以及 控制器，用于改变发动机循环期间所述进气阀和/或所述出气阀打开的位置，以在主动模式和发动机制动模式之间切换所述发动机的操作，其中，所述控制器用于控制以下中的至少一个： 在所述发动机制动模式下操作时，所述进气阀打开的位置比在所述主动模式下操作时更接近下止点(BDC)；以及 在所述发动机制动模式下操作时，所述出气阀打开的位置比在所述主动模式下操作时更接近上止点(TDC)。 2.根据权利要求1所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于在所述发动机制动模式下控制所述进气阀打开和/或关闭的位置，使得在所述燃烧活塞从所述燃烧活塞的BDC位置到所述燃烧活塞的TDC位置的大部分运动中，进一步在所述燃烧气缸中压缩工作流体。 3.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于在所述发动机制动模式下控制所述出气阀打开和/或关闭的位置，使得从所述燃烧气缸排出进一步压缩的流体。 4.根据权利要求3所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于在所述发动机制动模式下控制所述出气阀在所述TDC位置之前的位置打开。 5.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于在所述主动模式和所述发动机制动模式之间切换操作时，改变所述发动机循环期间所述进气阀和/或所述出气阀关闭的位置，可选地，其中，所述控制器用于在所述主动模式和所述发动机制动模式之间切换时，以相同量改变打开位置和关闭位置。 6.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述发动机还包括燃料存储器，并且用于将用于燃烧的燃料喷射到所述燃烧气缸中；以及 其中，所述控制器用于控制燃料的喷射，使得在所述发动机制动模式下操作时不喷射燃料。 7.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于接收来自所述发动机的针对需求的需求信号；以及 其中，所述控制器用于基于所述需求信号控制所述发动机的操作处于所述主动模式或所述发动机制动模式。 8.根据权利要求7所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于基于所述需求信号控制所述进气阀和所述出气阀中的至少一个的打开位置和/或关闭位置，可选地，其中，所述发动机用于车辆，并且其中，所述需求信号包括以下指示中的至少一个：(i)需要车辆减速，以及(ii)不需要车辆进一步加速。 9.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述压缩气缸经由回热器连接到所述燃烧气缸；以及 其中，所述回热器用于在已经从所述燃烧气缸排出的流体和从所述压缩气缸流向所述燃烧气缸的压缩的工作流体之间提供热交换。 10.根据权利要求9所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述发动机包括回热器旁路通道。 11.根据权利要求10所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于接收指示所述回热器的温度的信号，并基于接收的所述信号控制所述回热器旁路通道的操作，可选地，其中，所述控制器用于根据接收的所述信号控制流过所述回热器的流体的比例，可选地，其中，所述控制器用于控制所述发动机的操作，使得在所述发动机制动模式下操作时，至少一些流体流过所述回热器旁路通道。 12.根据权利要求10或11中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述回热器旁路通道包括以下中的至少一个： 高压旁路通道，所述高压旁路通道用于为从所述压缩气缸到所述燃烧气缸的压缩的流体提供避开所述回热器的流动路径；以及 低压旁路通道，所述低压旁路通道用于为从所述燃烧气缸排出的流体提供避开所述回热器的流动路径。 13.根据权利要求12所述的分体式循环内燃发动机，其中： 所述控制器用于在与所述回热器相关联的温度下降到阈值以下的情况下，控制所述发动机的操作，使得流体流过所述高压旁路通道；以及/或 所述控制器用于在与工作流体相关联的温度和/或压力超过阈值的情况下，控制所述发动机的操作，使得流体流过所述低压旁路通道。 14.根据权利要求9至13中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于接收指示所述回热器的温度的信号，并基于接收的所述信号选择所述发动机循环期间所述出气阀关闭的位置，可选地，其中，所述控制器用于选择更接近BDC而不是TDC的位置，以提高所述回热器的所述温度。 15.根据权利要求9至14中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于控制所述发动机的操作，使得所述回热器的温度超过阈值，可选地，其中，选择所述阈值以在所述回热器中提供催化事件。 16.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述发动机还包括涡轮增压器，所述涡轮增压器具有：(i)用于由从所述燃烧气缸排出的流体驱动的涡轮，以及(ii)用于将额外的压缩的流体压入所述压缩气缸的压缩机。 17.根据权利要求16所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述发动机还包括涡轮旁路通道，所述涡轮旁路通道用于为从所述燃烧气缸排出的流体提供避开所述涡轮的流动路径；以及 其中，所述控制器用于控制所述涡轮旁路通道的操作，以提供提供给所述压缩气缸的选定量的压缩的工作流体。 18.根据权利要求17所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于控制所述发动机的操作，使得在所述发动机制动模式下操作时，至少一些流体流过所述涡轮旁路通道，可选地，其中，所述控制器用于控制流过所述涡轮旁路通道的流体的比例，以在每个发动机循环中提供选定量的发动机制动。 19.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述发动机还包括用于接收所述发动机压缩的气体的压缩气体存储单元。 20.根据权利要求19所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述压缩气体存储单元包括一个或多个存储单元，所述一个或多个存储单元用于接收已经在所述压缩气缸中被压缩的压缩的气体和/或已经在所述燃烧气缸中被进一步压缩的进一步压缩的气体。 21.根据权利要求19或20所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于在所述发动机制动模式下操作时，控制所述发动机的操作，以向压缩的气体存储器提供压缩的气体。 22.根据权利要求19至21中任一项所述的分体式循环内燃发动机，其中，所述控制器用于控制所述压缩的气体存储器的操作，以从所述压缩的气体存储器选择性地释放气体以增加发动机输出，可选地，其中，所述控制器用于响应于从所述发动机制动模式切换到所述主动模式，控制所述压缩的气体存储器的操作，以从所述压缩的气体存储器释放气体以增加发动机输出。 23.根据前述权利要求中任一项所述的分体式循环内燃发动机，还包括一个或多个相变材料，所述相变材料用于在所述发动机制动模式下操作时存储来自所述发动机的过量能量。 24.一种操作分体式循环内燃发动机的方法，其中，所述分体式循环内燃发动机包括： 压缩气缸，所述压缩气缸容纳压缩活塞，所述压缩活塞用于提供压缩的工作流体；以及 (ii)燃烧气缸，所述燃烧气缸容纳燃烧活塞，其中，所述燃烧气缸被连接到所述压缩气缸，以接收来自所述压缩气缸的压缩的工作流体，并且其中，所述燃烧气缸包括：(i)用于控制压缩的工作流体进入所述燃烧气缸的进气阀，以及(ii)用于控制流体从所述燃烧气缸排出的出气阀； 其中，所述方法包括改变发动机循环期间所述进气阀和/或所述出气阀打开的位置，以在主动模式和发动机制动模式之间切换所述发动机的操作，并控制以下中的至少一个： 在所述发动机制动模式下操作时，所述进气阀打开的位置比在所述主动模式下操作时更接近下止点(BDC)；以及 在所述发动机制动模式下操作时，所述出气阀打开的位置比在所述主动模式下操作时更接近上止点(TDC)。 25.一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，所述计算机程序指令用于对处理器进行编程以控制分体式循环内燃发动机的操作，从而执行根据权利要求24所述的方法。