CN101087937B - 以汽油、柴油、燃油或其它传统燃料作为供给的新的二冲程内燃机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以汽油、柴油、燃油或其它传统燃料作为供给的二冲程内燃机，包括活塞(2)-汽缸(1)组件，所述汽缸(1)设有排气口(11)，所述活塞(2)-汽缸(1)组件设有可在所述汽缸(1)内在活塞(2)冲程的上死点和排气口(11)的关闭位置之间滑动的头部(5)，所述可滑动头部(5)设有用于所述活塞(2)-汽缸(1)组件的压缩和爆炸室内的新鲜空气或新鲜空气燃料混合物的输送阀(9)，通过与活塞(2)致动系统协作的致动装置来控制所述可滑动头部(5)在汽缸内滑动，在所述可滑动头部(5)之上设有新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物系统(13、14)以用于在所述可滑动头部(5)在上死点和排气口(11)关闭位置之间的冲程的过程中的抽吸。
Description
技术领域
本发明涉及一种以汽油、柴油、燃油或其它传统燃料作为供给的新的二冲程内燃机。更具体地说，本发明涉及一种研究成能优化发动机的工作、消除二冲程发动机和四冲程发动机的通常缺点的新的发动机。
背景技术
人们从19世纪开始就已经开始对内燃机进行研发，并且一直没有停止过，希望能找到具有始终较高效率同时又较少污染的发动机。二冲程和四冲程发动机的技术特征是公知的，因此下文将不再讨论它们。
然而，二冲程发动机会遇到换气问题，尤其是由于随燃料一起引入燃烧室内的油的喷射而造成的污染，还会遇到发动机可靠性问题，这被认为是值得牢记的。相反地，四冲程发动机有与效率相关的问题；然而，由于其较高的可靠性，它们优于二冲程发动机。
发明内容
在包括现有发动机的框架内，也包含柴油机，申请人建议了一种用于新的和改进的内燃机的创新性解决方式。
根据本发明的解决方式能够实现一种内燃机，该内燃机可根据特殊的设计选择而以汽油或柴油作为供给，从而开发其最大的潜能、供给未混合的燃料以及具有分别润滑，如同在四冲程发动机中一样。
根据本发明的解决方式基于优化发动机循环的需求，尤其是二冲程发动机，从而确保燃烧废气完全排出，同时最大程度地用新鲜空气充填汽缸，而能够不造成燃烧废气和新鲜空气的混合物。
本发明的另一目的是获得一种具有较佳燃烧和较佳膨胀的发动机。
因此，本发明的特定目的是一种以汽油、柴油、燃油或其它传统燃料作为供给的二冲程内燃机，包括活塞-汽缸组件，所述汽缸设有排气口，所述活塞-汽缸组件设有可在所述汽缸内在活塞冲程的上死点和排气口的关闭位置之间滑动的头部，所述可滑动头部设有用于活塞-汽缸组件的压缩和爆炸室内的新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物的输送阀，通过与活塞致动系统协作的致动装置来控制所述可滑动头部在汽缸内滑动，在所述可滑动头部之上设有新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物系统以用于在所述可滑动头部在上死点和排气口关闭位置之间的冲程的过程中的抽吸，可滑动头部的所述致动装置设有曲轴，该曲轴以1∶1的传动比由带齿皮带与输出轴连接在一起，所述凸轮实施成具有特殊的推力曲线，从而尽管它在转动，但仍在所述可滑动头部上作用有延迟，所述凸轮具有直线部分，该直线部分允许通过弹簧的作用以快得多的方式提升所述可滑动头部，从而当活塞关闭排气口时，头部处于上死点处，并且已经实施了经过输送阀来输送新鲜混合物的动作。
较佳地，根据本发明，所述可滑动头部设有由至少一个弹簧来控制的输送阀。
仍然根据本发明，用于可滑动头部的所述致动装置提供从输出轴到可滑动头部的转动轴的传动。
此外，根据本发明，在所述可滑动头部上方设有开口，以接纳新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物，转盘设置在可滑动头部的所述转动轴上，第二开口设置在所述转盘上，所述第二开口与所述第一开口相干涉，从而对应于所述可滑动头部在上死点和排气口关闭位置之间的冲程接纳新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物。
根据本发明，所述可滑动头部可由机械系统、液压或气动系统、或电磁线圈来致动。
仍然根据本发明，通过弹簧的作用来移动所述可滑动头部。
此外，根据本发明，火花塞可安装在发动机头部上，或者可安装在可滑动头部上。
此外，根据本发明，可滑动头部的输送阀可以是舌簧头部、或者确定可滑动头部的内部形状以及尺寸的另一类型的头部。
还是根据本发明，活塞的上表面可设有与所述可滑动头部的形状互补的座。
根据本发明的发动机是以汽油或柴油燃料作为供给的。
此外，可给发动机提供燃料的利用汽化器的标准供给或直接喷射供给。
根据本发明，还可设有用于在可滑动头部上减小爆炸效应的装置。
还是根据本发明，所述可滑动头部可由电线圈、压缩空气或液压机构来致动。
通过根据本发明所提出的解决方式，可获得以下优点：
·使爆炸气体的排放循环和将新鲜空气吸入汽缸内得到优化；
·在汽缸内同时地和分开地交换(爆炸和新鲜)气体，这对于二冲程发动机来说是尤其重要的，目前的二冲程发动机还苦于缺乏或不足以对汽缸进行换气和完全地装入新鲜空气；
·控制可滑动头部的气体燃烧和膨胀；
·它完全避免了对于标准阀及其相关控制和移动系统的需求；
·具有四冲程发动机特征的发动机有优点，即虽然传统的四冲程发动机在整个循环中需要输出轴的两次旋转，但是根据本发明的发动机使得整个循环具有输出轴的一次旋转，就像在传统的二冲程发动机中一样；
·免去了用于从发动机车到汽缸的空气/汽油混合物的输送路径；
·开发了对于四冲程发动机的典型润滑；
·不再使用油/燃料混合物，从而获得显著的环保优点；
·防止了传统二冲程发动机的所有缺点，同时保持了它们的优点；
·尤其对于发动机头部来说，获得了建设性的优点。
附图说明
现在为了说明而不是限制的目的，将根据本发明的较佳实施例、具体参照附图中的各图来描述本发明，在这些附图中：
图1是处于第一工作位置的根据本发明的发动机的第一实施例的剖视图；
图2是处于第二工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图3是处于第三工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图4是处于第四工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图5是处于第五工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图6是处于第六工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图7是处于第七工作位置的图1的发动机的的剖视图；
图8是处于又一工作位置的先前诸图的发动机的的剖视图；
图9是类似于图8的处于不同工作位置的先前诸图的发动机的的剖视图；
图10是处于第一工作位置的根据本发明的发动机的第二实施例的剖视图；
图11是处于第二工作位置的根据本发明的发动机的第二实施例的剖视图；
图12是处于第三工作位置的根据本发明的发动机的第二实施例的剖视图；
图13是处于第一工作位置的根据本发明的发动机的第三实施例的剖视图；
图14是处于第二工作位置的根据本发明的发动机的第三实施例的剖视图；
图15是处于第一工作位置的根据本发明的发动机的第四实施例的剖视图；
图16是处于第二工作位置的根据本发明的发动机的第四实施例的剖视图；以及
图17是处于第三工作位置的根据本发明的发动机的第四实施例的剖视图。
具体实施方式
参见附图中的图1-9，示出了根据本发明的发动机的第一实施例，它包括汽缸1、活塞2、用于移动活塞2的连杆3和曲柄4的系统、通常由参考标号5表示并将在下面更详细描述的可滑动头部、用于移动可滑动头部的连杆6和曲柄7的系统、将在下面更详细描述的空气和/或燃料抽吸系统、以及用于传输移动可滑动头部5的连杆6和曲柄7的系统的运动(具体参见图8和9)的系统，用于传输运动的所述系统通常由参考标号10’表示并将在下面更详细描述。
如同可从附图中注意到的，根据本发明的发动机实施成，在标准二冲程发动机的汽缸1内给盘型圆柱本体(可滑动头部5)设置空气输送阀9，该空气输送阀9具有较大的直径并且由弹簧10来致动。
具有阀9的可滑动头部5是多功能的机构，以实施汽缸的换气，从而由排气口11排出燃烧废气，同时将新鲜空气吸入汽缸1内。
下面将简略描述附图中的图1-9所示的发动机的工作循环。
参见图1，活塞2对应于其上死点(T.D.C.)，在该上死点处通过火花塞12来发生爆炸。必须指出，可以通过任何其它系统来点燃混合物，以及可以抽吸燃料以与新鲜空气混合，或者可以例如通过电喷射来分开喷射。
如同可从图中注意到的，转盘8设置在可滑动头部5上方，该转盘8具有接纳空气或空气燃料混合物的开口13，所述开口与开口14相互作用，该开口14在图1-7中以虚线示出，并且可以在图8和9中看到。
在图1的位置中，开口13不干涉开口14，从而不引入新鲜空气。
在爆炸之后发生膨胀步骤(图2)，从而活塞2到达邻近汽缸上的排气口11的位置。然后(图3和4)，活塞2继续其向下的冲程，打开排气口11以用于排出爆炸气体。现在，通过将用于移动活塞2的连杆3和曲柄4的系统的运动传输至可滑动头部5，可滑动头部5开始向下移动，这将在下面更详细地描述。
如同可从图中注意到的，所述可滑动头部5一直沿着汽缸内腔15的容积运动，此时活塞2覆盖排气口11的空隙。
以此方式实现内腔15的完全换气，从而将包含在其中的所有气体排出。
同时，开口13覆盖开口14的整个延伸部分，从而接纳空气或空气和燃料进入上部内腔16内，接着还在其排空过程中进入下部内腔15内。
一旦到达下死点(B.D.C)，活塞2和可滑动头部5就再次开始上升。
当活塞2完全覆盖排气口11时，可滑动头部5到达其上死点，从而确定将新鲜空气从内腔16经过输送阀9传送到内腔15。实际上，因为开口13和14并不彼此干涉，所以内腔16在此阶段是向外关闭的，在该内腔16内发生抵抗弹簧10的力的压缩，从而使输送阀9打开，直到输送阀9在图6所示的位置中关闭为止。
在此位置，活塞2已经关闭了排气口11，开始压缩阶段，直到达到图7的位置为止。
因此，在本发明的发动机中，当可滑动头部5向下死点移动时(图2和3)，开始给汽缸换气和进入新鲜空气的阶段。
在可滑动头部5朝向下死点的上升阶段过程中，输送阀9是始终打开的，从而允许进入空气从上部的内腔16传送至下部的内腔15，即在可滑动头部5和活塞2之间。
该系统实施成，可滑动头部5从其上死点到其下死点的移动恰好在活塞开始打开排气口11的开口时开始，而在活塞2处于其下死点处时结束(图4)。
当它处于此位置中时，可滑动头部5已经完成了整个冲程，并且对应于其下死点。
活塞2开始向上移动，直到关闭排气口11为止，此时可滑动头部5作出其朝向上死点的向上冲程。
通过通常由参考标号10’表示的传动机构来获得可滑动头部5的移动，该传动机构10’联接至另一输出轴17，并传输可滑动头部5的轴线18的转动。
转动的传输对应于输出轴18转动的设定圆弧而发生，尤其是对应于约104°的圆弧，即对应于排气口开始打开之处和排气口11闭合之处之间的圆弧(在输出轴18沿着该圆弧的转动打开排气口11的过程中，活塞2经过其下死点，开始朝向其上死点的冲程，直到关闭排气口11为止)。如同可被注意到的，活塞2的上部19成形成与可滑动头部5互补。
在图10、11和12所示的解决方式中，其中相同的参考标号用来表示与先前的实施例对应的部件，设置了弹簧20，该弹簧20可伸缩地安装在用于移动可滑动头部5的机构的连杆6内，并且用来缓冲爆炸引起的冲击，从而减小输送阀9的连杆上的压力。
在可滑动头部5上方设置了弹簧21以用于获得同样的结果(没有指出弹簧的较佳数量)。
现在来参见图13和14，其中相同的参考标号用来表示与先前的实施例对应的部件，提供了系统10’的不同实施方式，用于将移动活塞2的连杆3和曲柄4系统的运动传输至可滑动头部5。
所述系统10’设置了具有突起圆弧31的圆盘30，该圆盘30具有约104°的另一输出轴17的圆弧，从而与液压泵33的齿轮32相干涉。一旦致动了液压泵，该液压泵就引起足以致动可滑动头部5的移动的油压。
现在来参见图15-17，其中相同的参考标号用来表示与先前的实施例对应的部件，提供了可滑动头部5的致动系统的不同实施方式。
在这种情况下，设置了由带齿皮带(未示出)而与输出轴18连接在一起的曲轴(凸轮34)，且传动比为1∶1。凸轮34实施成具有特殊的推力曲线，从而虽然它在转动，但在可滑动头部5上仍具有延迟作用。
凸轮的直线部分允许通过弹簧35的作用而使可滑动头部5迅速上升，从而当活塞2关闭排气口11时，可滑动头部5处于上死点，且已经完成了将新鲜混合物输送经过输送阀9。
因此，当活塞打开和关闭排气口11时，可滑动头部5作出了其整个冲程。
此外，所述可滑动头部5可以由电线圈、压缩空气或液压机构(未在图中示出)来致动，前面实施例的相同技术说明仍然保持有效。
为了说明而不是限制的目的，已经根据本发明的较佳实施例来描述了本发明，但是应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的相关范围的前提下，本领域技术人员可以引入修改和/或变化。
Claims (12)
1.以传统燃料作为供给的二冲程内燃机，包括活塞-汽缸组件，所述汽缸设有排气口，所述活塞-汽缸组件设有可在所述汽缸内在所述活塞冲程的上死点和所述排气口的关闭位置之间滑动的头部，所述可滑动头部设有用于所述活塞-汽缸组件的压缩和爆炸室内的新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物的输送阀，通过与活塞致动系统协作的致动装置来控制所述可滑动头部在所述汽缸内滑动，在所述可滑动头部之上设有新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物系统以用于在所述可滑动头部在所述上死点和所述排气口关闭位置之间的冲程的过程中的抽吸，用于所述可滑动头部的所述致动装置提供从输出轴到所述可滑动头部的转动轴的传动，所述可滑动头部的所述致动装置设有凸轮，所述凸轮以1∶1的传动比由带齿皮带与输出轴连接在一起，所述凸轮实施成具有特殊的推力曲线，从而尽管它在转动，但仍在所述可滑动头部上作用有延迟，所述凸轮具有直线部分，所述直线部分允许通过弹簧的作用以快得多的方式提升所述可滑动头部，从而当所述活塞关闭所述排气口时，所述可滑动头部处于所述上死点处，并且已经实施了经过所述输送阀来输送所述新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物的动作。
2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述输送阀是由至少一个弹簧来控制的。
3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，在所述可滑动头部上方设有第一开口，以接纳新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物，在所述可滑动头部的转动轴上设置有转盘，在所述转盘上设置第二开口，所述第二开口与所述第一开口相干涉，从而对应于所述可滑动头部在所述上死点和所述排气口关闭位置之间的冲程接纳新鲜空气或新鲜空气-燃料混合物。
4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述可滑动头部由机械系统、液压或气动系统、或电磁线圈来致动。
5.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，通过弹簧的作用来移动所述可滑动头部。
6.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，火花塞安装在所述可滑动头部上。
7.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述可滑动头部的输送阀是舌簧头部。
8.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述活塞的上表面设有与所述可滑动头部的形状互补的座。
9.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机是以汽油或柴油燃料作为供给的。
10.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，给所述内燃机提供利用汽化器的燃料的标准供给。
11.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，给所述内燃机提供燃料的直接喷射供给。
12.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，设有用于在所述可滑动头部上减小爆炸效应的弹簧。
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