CN1047907A - 内燃机 - Google Patents

Abstract

该内燃机包括一气缸(11)和一装于气缸内作往复运动的活塞(13)。活塞和气缸相互配合构成一燃烧室(35)和一泵吸室(37)，按活塞在气缸中的往复运动，它们各自的容积发生变化。设置一吸气装置(41)以使空气进入泵吸室。在活塞内形成一输送室(47)，适于在泵吸室容积缩小时，容纳自泵吸室经由止回阀(50)控制的输送道(49)吸入的空气。设置一控制装置(54)以控制空气自输送室输入燃烧室，以便对燃烧室扫气并引入燃烧空气。

Description

本发明涉及一种内燃机。

本发明特别是，虽然不只是，为用作按二冲程运转的内燃机而作出的。

就按二冲程循环运转的往复活塞发动机来说，部分的压缩和膨胀冲程用于进、排气目的。用活塞本身来开闭进、排气口是常见的事。在活塞向上移动时，曲轴箱减压，空气充量或可燃混合气经一自动阀进入曲轴箱。在膨胀冲程期间，曲轴箱中的空气充量或可燃混合物受压缩，而在接近该冲程的终点时，排气口打开，使燃烧产物从燃烧室排出。活塞的继续移动使进气口打开，来自曲轴箱的压缩冲量流入燃烧室。进、排气口在一段短的时间周期内同时打开，进入的冲量能有助于把燃烧产物从燃烧室内清除。这一循环由被收集于燃烧室内的充量的压缩和随后的点燃而结束。

二冲程发动机这一常用结构的缺点是从燃烧室内清除燃烧产物和对燃烧室再充气的过程是受限制的，因为用于进、排气的有效时间很短，并且在这一部分时间内，进、排气口二者都是打开的，其结果是某些进气充量随着排出的燃烧产物一起逸出。

本发明当用作二冲程发动机时，试图提供一种比上述普通结构具有改善了从燃烧室中清除燃烧产物过程的发动机。

按照结构形式，本发明属于一种包括一气缸和一个安装于气缸中作往复运动的活塞的内燃机，活塞和气缸相互配合形成一个燃烧室和一个泵吸盖，它们各自根据活塞在气缸中的往复运动而改变容积;该内燃机还包括一个吸入装置，允许流体进入泵吸室;一个在活塞内构成的输送室以接收和容纳来自泵吸室的流体;一个用以控制从输送室进入燃烧室的流体排出控制装置。

最好，该活塞包括一个由一止回阀控制的输送通道以便根据泵吸室容积减少能使流体从泵吸室输送到输送室。

该控制装置可以是任何一种排出通道，它包括一个通向燃烧室的排出口和一个用以控制流体通过排出通道的阀装置。阀装置可以包括一个自动阀或一个在外部控制下能开闭排气口的阀。在阀是自动阀的情况下，它可以，例如，被安排成根据燃烧室和输送室之间的予定压力差来工作;在阀是受外部控制工作的情况下，例如，可设置一控制机构，按照活塞在气缸中的相对位置来操作阀。这样的一个控制机构可包括一个操作阀的推杆，该推杆按操作关系和曲轴上的一凸轮相连，活塞按操作关系和曲轴相连。

在本发明的一个优先结构里：

a，该气缸包括二个气缸部分，一个是气缸工作部分，一个是气缸泵吸部分，气缸泵吸部分的横断面积大于气缸工作部分的横断面积，气缸工作部分在其一端有一壁面，在其另一端通向气缸泵吸部分，另一壁面连接于气缸工作部分和泵吸部分的相邻端;

b，该活塞包括一个活塞工作部分和一个活塞泵吸部分，活塞工作部分安装在气缸工作部分内，而活塞泵吸部分安装在气缸泵吸部分内;

c，活塞工作部分和气缸工作部分相互配合构成所述燃烧室，而所述另一壁，气缸泵吸部分和活塞泵吸与工作部分相互配合构成所述泵吸室。

按照这种结构，泵吸室是环形结构，环形泵吸室的外园周壁是由气缸泵吸部分的园周壁构成的，而环形泵吸室的内园周壁是由活塞工作部分的园周壁构成的。

本发明在用作二冲程发动机的情况下，空气充量从活塞中的输送室被引入燃烧室，完成了燃烧室内的帚气功能。通过任何适当的结构，诸如一个由阀顺序开闭的进气口，可把可燃混合物引入燃烧室，同样，燃烧产物可通过一个也由阀顺序开闭的排气口排出。借助于这种结构，通过把富油可燃混合物经进气口引入燃烧室，可在燃烧室内形成一种分层充量。富油混合物跟经由活塞中的输送室引入的空气混合形成了一种可燃混合物，它在点燃时在点火装置附近是富油的。

在另一进排气结构里，进、排气口可通过活塞来开闭。

在又一种结构里，可燃混合物可从输送室引入燃烧室。这一可燃混合物可以是燃烧室中仅有的可燃混合物，也可以或者由经进气口引入燃烧室的补充混合物或者由喷入的燃料而得到补充。

虽然，本发明被特别设计来用作二冲程发动机，然而它也可用作四冲程发动机。本发明在用作四冲程发动机的情况下，可燃混合物充量或至少用于燃烧的空气充量可从泵吸室经活塞内的输送室引入燃烧室。

参照对于表示在附图中的几个具体实施例的如下叙述，会充分理解本发明，其中：

图1是按照第一实施例的发动机的剖视图;

图2是拆去了顶盖的图1发动机的平面简图;

图3至图7是一系列表示该发动机工作顺序的简要剖视图;

图8至图11是一系列表示按第二实施例的发动机工作顺序的简要剖视图;

图12是按第三实施例的发动机的局部简要剖视图。

表示在图1至7中的实施例是关于一个由具有机体部分3的壳体1、一个气缸盖部分5和一个构成空间9的可拆罩盖17所组成的内燃机。

在壳体内构成若干气缸11，每一气缸装有在其内作往复运动的活塞13。每一活塞13经一刚性连杆17和一旋转斜盘18按操作关系和一驱动轴15相连接。连杆17一端固定在活塞上，而在另一端具有支脚19，支脚19顶在旋转斜盘上的鞋座20内。

气缸11是阶梯形结构，以便包括二个部分，一个是气缸工作部分21，一个是气缸泵吸部分22。如在附图中表示的，气缸泵吸部分22的横断面积比气缸工作部分21的大。气缸工作部分21在其一端有一壁23，在气缸工作部分的另一端，所述二个气缸部分相互连通。在所述二个气缸部分相互连通处，它们由另一壁25相互连接，该壁在气缸11中构成了一台阶。

活塞13也具有阶梯形结构，以便包括二个部分;一个是活塞工作部分31，一个是活塞泵吸部分32。活塞工作部分31安装于气缸工作部分21内，而活塞泵吸部分32安装于气缸泵吸部分22内。

燃烧室35由活塞工作部分31和气缸工作部分21相互配合组成。

一环形泵吸室37由另一壁25、气缸泵吸部分22和活塞工作部分及泵吸部分相互配合组成。

随着活塞13在气缸11中进行往复运动，燃烧室35和泵吸室37的容积发生变化。

设置一吸气装置41，随着泵吸室37容积膨胀，能使空气吸入泵吸室。吸气装置41包括一个通向泵吸室的吸气管43和一个跟吸气管相连的阀45，当泵吸室膨胀时，该阀能使空气沿着吸气管流入泵吸室，及时防止泵吸室容积缩小时的倒流。

设置一输送系统44，以便有选择地把空气从泵吸室37输送到燃烧室35。输送系统44包括一个在活塞13内的输送室47，随着泵吸室容积缩小，从泵吸室37接收并容纳受压空气。输送室47经在活塞11内形成的若干输送通道49从泵吸室接收空气。每一输送通道具有孔的形式，穿过活塞，孔的一端通向泵吸室37，而另一端通向活塞内的输送室47。设置一单向阀50，和输送通道49相联，使空气能沿输送室通道从泵吸室流到输送室，同时防止倒流。单向阀50包括一个阀件51，它能移入或移出在输送室内形成的并紧紧靠近输送通道49的阀座52，和其接合或脱离。阀件51在气阀弹簧53的影响下被迫和气阀座进入密封接合。阀件51设计得在泵吸室37压缩时所产生的空气压力影响下，能挠曲，和阀座52脱离接合，从而能使空气从泵吸室流入输送室。当空气流动结束时，阀件回复到和阀座密封接合，从而防止倒流。

为了控制输送室47内的空气输入燃烧室35，设置了一控制装置54。控制装置54包括在活塞内形成的、并端接于通向燃烧室的输出口57若干排气通道55。控制装置54还包括一个用以开闭输入口的排气阀59。在该实施例中，阀59是一种自动阀，它按照输送室和燃烧室间的某一予定压力差来开闭。为了将输入阀59偏置在关闭输出口57的位置上，可设置一弹簧装置（未示出）。

如在下面将要说明的，自泵吸室37引入燃烧室35的空气起了帚气的作用，并也可用于燃烧。

富油的可燃混合物经供应系统61引入燃烧室，该供应系统包括一进气口83，它通过受安装于空间9内的驱动轴上的凸轮66操作的阀82，按定时顺序开闭。同样，燃烧产物经一适当的排气系统87从燃烧室排出，该排气系统包括一排气口84，它通过一个凸轮操作阀70按定时顺序开闭。

供应系统61还包括一个在泵吸室37影响下，能用压缩空气操作的供应泵63。供应泵63包括一供应气缸65和一个安装成沿气缸作往复运动的供应活塞。该活塞包括一活塞头69和一活塞杆62。活塞头69把气缸65分成一吸入室73和一供应室75。供应活塞67由若干轴向通道77构成，每一轴向通道受一止回阀79控制，如下面将要说明的，能使富油混合物通道自吸入室73通到供应室75。

供应室75经供就通道76和进气口83连通。在该供应通道内装有一单向阀74。

为了把富油混合物引入吸入室73，设置了一个包括输入通道78的输入装置77。为了防止倒流设置了止回阀79。

供应活塞67根据作用于活塞上的流体压力差能沿气缸移动。在这方面，活塞杆62由导向装置80导向并可滑动地支撑。导向装置80构成一导管81，它通向泵吸室37，使供应活塞67受泵吸室中的流体压力作用。采用这一结构，当泵吸室的容积缩小时，在其中建立的流体压力作用于供应活塞上，推动它沿供应气缸移动，结果造成供应室75容积缩小，以便压缩包含在其内的富油混合物。紧接着泵吸室容积膨胀，在供应活塞上的反向压力差作用于供应活塞，使其朝相反方向移动，以使供应室75容积膨胀和吸入室73容积缩小。在吸入室容积缩小时，包含在其内的富油混合物经活塞顶69内的轴向通过流入供应室75。阀79防止在随后的供应室容积缩小时产生的回流。

现在相对于图3至7将叙述按照本实施例的发动机的操作。

在图3中，活塞13已完成了它在气缸11中的下降，并表示它处在下止点位置。在此阶段泵吸室37已膨胀到它最大容积状态。随着泵吸室膨胀到这一状态，阀45打开，空气经输入口43引入泵吸室。同时，作用于供应活塞67上的流体压力使它沿供应气缸移动，引起吸入室73容积缩小。这引起了一些事先进入吸入室73内的富油混合气被输送到供应室。

一当驱动轴15继续转动，活塞13开始在气缸中上升，从而造成泵吸室和燃烧室容积各自逐渐缩小，如图4所示。泵吸室容积逐渐缩小，迫使包含在其内的空气在压力下沿输送通道49输入到输送室47。由于在这一阶段，燃烧室正经历压缩冲程以及在燃烧室内的流力压力阻止了输出阀59打开，空气在输送室内积聚起来。泵吸室37的逐渐缩小，在供应活塞上产生了流体压力，结果使它沿供应气缸移动，引起供应室75容积缩小。在此阶段，进气口83由阀82关闭着，因此富油混合物在供应室和供应道76内受到压缩。

在图5中表示活塞13接近其上止点位置。进气口83打开，将富油混合物在压力下输入燃烧室。富油混合物和予先引入燃烧室并被压缩的燃烧空气混合，以形成一种分层充量。

如在图6中所示，进报导阀然后关闭，在点火装置89（诸如火花塞）的作用下，燃烧室内出现着火，燃烧室中的膨胀燃烧气体从而迫使气缸内的活塞下降。

在活塞下降期间，排气口84打开，以使燃烧产物从燃烧室中排出，如图7所示。

随着燃烧室膨胀和燃烧产物从燃烧室排出，燃烧室内的气体压力下降。所合成的燃烧室内和活塞中输送室内的压力差与惯性效应一起，使输出阀59打开，从而允许在压力下贮存在输送室内的空气进入膨胀着的燃烧室。进入燃烧室的空气对该室进行帚气。随着活塞接近其最低位置，此时排气口84关闭。

在下降期间，泵吸室37经历容积膨胀，因此空气经输入口43被引入泵吸室。然后重复这一循环。

从活塞中的输送室进入燃烧室的空气对燃烧室的帚气是极多有效的。此外，在帚气期间很少有或根本没有燃料损失。因为燃料是在完成或至少几乎完成帚气后单独引入的。

虽然还叙述了关于某种发动机的第一实施例，在该发动机中，活塞通过旋转斜盘机构按操作关系连接于驱动轴，然而应当理解，为此目的发动机可以采用一种传统的曲柄部件。

现在参照附图8和11，按照第二实施例的内燃机除了输出阀59的操作和曲柄部件的应用之外，其它相似于第一实施例的发动机。

在这些实施例中，输出阀59不是像在第一实施例情况中的自动阀，而是受外部控制操作的。尤其是，输出阀59用弹簧91偏置于关闭位置，并由作用于阀的推杆93按定时顺序打开。推杆被安置在连杆17内的通道中，受安装在曲轴15上的凸轮95操作。

正如从这些附图中可以看出，按照第二实施例的发动机以类似于第一实施例的发动机的方式运转。

现在参照附图12，那里表示了另一个实施例，它类似于第一实施例，所不同的是燃烧室35包括一个输入富油混合物的辅助区，因此，在点火时刻，在点火装置89附近，把可燃混合物控制成富油。

应当理解，本发明的范围并不限于所述各实施例的范围。

Claims (13)

1、一种内燃机，它包括气缸和安装于气缸中作往复运动的活塞，活塞和气缸相互配合形成燃烧室和泵吸室，根据活塞在气缸中的往复运动，它们各自的容积发生变化，还包括一个能使流体进入泵吸室的吸入装置；一个在活塞内构成的适于接收和容纳来自泵吸室的流体的输送室以及一个适于控制流体自输送室排入燃烧室的控制装置。

2、按权利要求1所述的一种发动机，其特征在于该活塞包括一个由止向阀控制的根据泵吸室的容积缩小能使流体自泵吸室输送到输送室的输送通道。

3、按权利要求1或2所述的一种发动机，其特征在于该控制装置由一个包括通至燃烧室的输出口的输出通道和一个适于控制流经输出通道的流体流动的阀装置组成。

4、按权利要求3所述的一种发动机，其特征在于阀装置包括一个自动阀。

5、按权利要求4所述的一种发动机，其特征在于该自动阀适于根据燃烧室和输送室间的予定压力差来操作。

6、按权利要求3所述的一种发动机，其特征在于该阀装置包括一个在外部控制下能操作开闭输出口的阀。

7、按前述权利要求中任一项所述的一种发动机，其特征在于该气缸包括二个气缸部分，一部分是气缸工作部分，另一部分是气缸泵吸部分，气缸泵吸部分的横断面积大于气缸工作部分的横断面积，气缸工作部分其一端有一壁，而另一端通至气缸泵吸部分，另一壁连接于气缸工作部分和气缸泵吸部分的邻接端;其中所述活塞包括一个活塞工作部分和一个活塞泵吸部分，活塞工作部分安装在气缸工作部分内，而活塞泵吸部分安装在气缸泵吸部分内。活塞工作部分和气缸工作部分相互配合构成所述燃烧室，所述另一壁，所述气缸泵吸部分和所述活塞泵吸与工作部分相互配合构成所述泵吸室。

8、按权利要求7所述的一种发动机，其特征在于所述输送通道包括一个通至靠近活塞泵吸部分的活塞工作部分侧壁的输进端。

9、按前述权利要求中任一项所述的一种发动机，其特征在于具有若干所述输气通道。

10、按权利要求9所述的一种发动机，其特征在于所述止回阀是所有输送通道所共用的。

11、按前述权利要求中任一项所述的一种发动机，其特征在于包括适于把燃料或可燃混合物引入燃烧室的进气装置，该进气装置包括一个适于被阀顺序开闭的进气口。

12、按权利要求11所述的一种发动机，其特征在于所述进气装置包括一个将燃料或可燃混合物供应到进气口的供应泵，该供应泵在泵吸室的影响下，可通过压缩空气操作。

13、一种基本上按照以附图为基础所描述的发动机。

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