CN105683527A

CN105683527A - 内燃机

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Publication number: CN105683527A
Application number: CN201480048425.8A
Authority: CN
Inventors: 贝诺瓦·劳伦特·菲利普
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: EP3018321B1; WO2015001157A1; US9976451B2; KR20160027023A; ES2531587A1; JP6410813B2; EP3018321A4; ES2531587B1; CN105683527B; EP3018321A1; CA2917530A1; US20160138441A1; JP2016526635A; MX366114B; MX2016000179A

Abstract

本发明涉及内燃机，其设置有曲轴（4）和一个或多个气缸（1），所述一个或多个气缸（1）在其壁上设置有排气口（2）并且通过设置有进气口（14）的气缸盖（3）在顶部处关闭；每个气缸（1）容纳连接到曲轴（4）的发动机活塞（6）和与发动机活塞（6）相对的同轴辅助活塞（7），从而限定进气室（8）和燃烧室（9）；所述辅助活塞（7）在燃烧室（9）的侧面上轴向确定壳体（10），所述壳体（10）经由传送口（11）与进气室（8）连通，其壳体（10）包括第二活塞（12），第二活塞（12）在后位置和前位置之间以来回运动打开和关闭传送口（11）。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及压缩点火式或火花点火式的内燃机，其具有二冲程循环并且设置有容量泵以协助气缸的清空和填充；其中容量气缸由共享相同气缸、布置成与发动机活塞相对、具有往复运动的辅助活塞组成。

背景技术

具有火花点火式的常规二冲程发动机设置有曲轴和泵以执行剩余燃烧气体的吹扫/排出和新鲜燃料/空气混合物的吸入/传送。这个系统具有缺点：在所述剩余气体和新鲜燃料/空气混合物之间存在有部分混合，从而导致所述新鲜燃料/空气混合物的一部分泄露到排气中，这是该类型发动机的低性能、高消耗和污染排放的决定因子。

专利US779116、US1616064、US4206727以及WO2009/135274A3描述了这样的系统，其基本包括：

-发动机活塞/连接杆/曲轴组件，其常规地使用在新鲜燃料/空气混合物的燃烧和膨胀期间产生的机械能。

-气缸，发动机活塞在气缸中运动，该气缸设置有侧面排气口，该排气口当发动机活塞在其膨胀冲程结束时使该排气口露出时打开。

-在气缸上部关闭气缸的气缸盖，其设置有具有止回阀的多个进气口。

-放置在相同气缸中、在气缸盖和发动机活塞之间、并且与发动机活塞相对的辅助活塞，该辅助活塞设置有具有各自止回阀的多个传送口。

该构造界定：

-在辅助活塞的下面、气缸和发动机活塞的上面之间的燃烧室。

-在气缸盖的下面、气缸和辅助活塞的上面之间的进气室。

辅助活塞由气缸盖的侧面致动，使得其与发动机活塞同步，在发动机活塞的膨胀冲程的主要部分期间抵靠气缸盖在其最高位置中保持不动，并且在发动机的剩余的运行周期期间完成整个往复冲程，同时发动机活塞在膨胀冲程结束时使排气口露出直到其执行压缩冲程。为了实施完整的运行周期，曲轴执行完整的转动（360°）。

在朝下冲程期间，当其运动更靠近发动机活塞时，辅助活塞同时将剩余气体从燃烧室吹扫到排气并且将新鲜燃料/空气混合物吸入到进气室中，从而避免两者混合。

在辅助活塞的朝上冲程期间，在排气口现在关闭的情况下，当其阀打开时燃料/空气混合物从进气室逐渐通过打开的传送口到燃烧室。

在辅助活塞的朝上冲程结束时，进气室包含最小容量，新鲜燃料/空气混合物已经传送到燃烧室；发动机活塞运动更靠近其上死点位置，准备开始燃烧阶段。

尽管具有将新鲜燃料/空气混合物泄漏朝着排气移除的优势，然而具有曲轴和泵以及上述的结构类型的二冲程发动机的特征仍然具有一些缺点，其证明在这些发动机中直至今日对业界的不关注。这些缺点例如是：

-相对于常规二冲程发动机的结构复杂性增加，甚至变得与四冲程发动机的结构复杂性是可比较的，同时在性能方面没有获得相对于四冲程发动机的优势。

-由于始终将气缸盖与燃烧室分开的辅助活塞的存在，所以火花塞或喷射器不能放置在气缸盖中。这是因为火花塞或燃料喷射器侧向地定位在气缸的壁上，这对于伴随着最低水平的污染排放的均匀和完全燃烧是不利的。

发明内容

本发明提出具有满足以下目标的多个结构性解决方案的先前陈述类型的二冲程内燃机：

-将火花塞和/或燃料喷射器定位在气缸盖的中心，以便保证与当前需求一致的燃烧质量。

-执行不对称的冲程运动学，容量膨胀运动大于容量压缩运动，从而执行阿特金森（Atkinson）或米勒（Miller）类型热动力学循环。

-直接调节发动机功率而没有节流进气，从而完全消除在常规火花点火式发动机中存在的部分负荷泵送损失。

-获得取决于发动机负荷而变化的压缩比率，尤其从处于部分负荷时的最大值减少到处于完全负荷时的最小值，从而可以在所有情况下优化热动力性能。

-不管负荷而获得绝对值的恒定膨胀比率，并且作为可变化的压缩比率的结果，膨胀/压缩系数从处于部分负荷时的单位值增加到处于完全负荷时的过度膨胀的大约50%的值。

-优化辅助活塞和其部件的操作机构以完全控制进气、排气和传送冲程，从而使得能够进行在高旋转下的操作。

将火花塞和/或燃料喷射器定位在气缸盖中的目标是通过辅助活塞经由特定负荷传送机构来实现的。

根据本文的先前状态，将负荷从进气室传送到燃烧室通过在辅助活塞中的多个口来执行，该口的打开和关闭经由相似于在四冲程发动机的进气和排气中使用的常规阀来操作。该类型的阀经由弹簧的力保持在抵靠其座位的关闭位置（朝上）中，并且被动地由于在上面和下面之间的压力差从而克服弹簧的保持力，或通过凸轮的机械操作，利用朝下运动而打开。该类型的阀在燃烧期间不能保持在打开位置中，其使得在该类型的发动机中在燃烧阶段中在气缸盖和燃烧室之间不能存在有直接的连通。

根据本发明的第一方面，活塞（此后被称为第二活塞）替代传送阀，该活塞以密封方式装配在位于辅助活塞内侧的圆柱形壳体中，其中可执行相对于所述辅助活塞的往复运动，以此在朝下冲程中该第二活塞阻塞位于辅助活塞中的壳体的侧壁中的多个传送口，并且在朝上冲程中其使所述口露出，从而使得能够进行在进气室和燃烧室之间新鲜燃料/空气混合物的负荷的传送。

第二活塞的运动因此相反于常规阀的运动，由于第二活塞当其打开传送口时在缩回位置中，所以所述第二活塞不冲入到燃烧室中并且，因此在燃烧阶段期间可保持在该位置中，从而使得可以在燃烧气缸盖中将火花塞、燃料喷射器和/或预热塞放置成恰好与传送口中的一个相对，即在相对于燃烧室并且与其相连通的中心位置中。

根据本发明的第二活塞，在进气室和燃烧室之间的密封件，在关闭的传送口的位置中，不能通过如在常规阀中在座位上的接触而实现，而是通过所述第二活塞的直径装配到辅助活塞中的其壳体的直径，或通过将第二活塞设置有一个或若干个适当定位的密封环来实现。

用于打开和关闭传送口的这样新的操作动力学连接到进气室，其死容量在几何构造上等于零，即当辅助活塞在其上死点位置中时，其与气缸盖完全接触而不留下任何剩余的空腔，使得：

-当辅助活塞到达其上死点位置时，全部燃料/空气混合物的新鲜负荷均传送到燃烧室。

-甚至当传送口是打开时，燃烧不能朝着进气室传播。

根据本发明的另外方面，在气缸盖中发现的进气口设置有阀，每个阀由柔性板确定，阀的打开和关闭由在进气收集器和进气室之间的压力差引起。所述板阀具有占用非常小的空间并且具有极其少的惯性的优势。

除了关于定位燃料喷射器的上述可能性之外，使得燃料喷射器直接在与辅助活塞的传送口相关的燃烧室中起作用，在压缩点火式发动机（柴油机）的情况下的基本情况中，还可以在火花点燃式发动机（Otto）的情况下，定位燃料喷射器使得当辅助活塞移动时例如在进气冲程期间燃料在任何时刻喷射到进气室中，从而在新鲜燃料/空气混合物传送到燃烧室之前给予燃料时间汽化。

附图说明

图1示出根据本发明形成的发动机的截面，其功能性组件具有发动机活塞、辅助活塞以及第二活塞。

图2A、2B、2C和2D示出发动机在其运行周期的不同阶段时的连续位置。

图2E是图2C的上部的详细放大图。

图3示出设置有辅助活塞和第二活塞组件的特定操作机构的发动机的截面，其确定这些活塞的恒定冲程。

图4A、4B、4C、4D和4E示出在发动机的操作周期中的进气、吹扫、膨胀和压缩容量，其确定不对称容量的进气、压缩和膨胀排量。

图5示出设置有辅助活塞和第二活塞的致动机构的发动机的截面，其确定这些活塞的可变化冲程。

图5A示出先前图的旋转组件的纵向截面的放大顶视图。

图6A、6B和6C示出在不同操作位置下的在图5中的发动机。

图7是根据本发明的发动机的上部的详细截面，其中火花塞和燃料喷射器布置在发动机的关闭的气缸盖中。

具体实施方式

本发明的目的涉及二冲程内燃机，如在图1中示出的，其由气缸（1）形成，该气缸（1）设置有排气口（2）并且在顶部处由气缸盖（3）关闭，所述气缸（1）的下部容纳曲轴（4），发动机活塞（6）经由连接杆（5）连接到曲轴（4），同时在上部上，借助于滑动架穿过气缸盖，辅助活塞（7）布置成将进气室（8）和燃烧室（9）分开。

辅助活塞（7）轴向确定在燃烧室的侧面上的壳体（10），该壳体（10）经由传送口（11）与进气室（8）连通，在所述壳体（10）、连同一个或多个密封环（12.1）的密封装配中包括第二活塞（12），该第二活塞（12）在安设在止动件（13）上的朝上面向的后位置和在朝下面向的前位置之间以来回运动打开和关闭传送口（11）。在气缸盖（3）中还限定进气口（14），其设置有相应止回板阀（15）。

以此，在运行周期期间发动机的行为如下：

-在燃烧阶段期间，直到排气口（2）由于发动机活塞（6）的运动到其下死点位置而打开，辅助活塞（7）和第二活塞（12）在它们上位置保持不动的，传送口（11）打开并且进气室在那个时刻具有零容量，如在图2A中可看到的，使得火花塞（36）和/或燃料喷射器（36.1）（如果可应用的）可布置成与传送口（11）的一个相对并且与燃烧室（9）相连通，如在图7中可看到的。

-当随着发动机活塞（6）运动更靠近其下死点位置、排气口（2）的打开开始时，第二活塞朝下运动，从而使得传送口（11）关闭，如在图2B中可看到的；并且在这些情况下在辅助活塞（7）开始其朝下冲程之前排气口（2）是打开的。

-当发动机活塞（6）到达其下死点位置、从而留下排气口（2）打开时，辅助活塞（7）朝下运动，同时使得剩余气体从燃烧室（9）朝着排气口（2）吹扫并且通过进气口（14）在进气室（8）中吸入新鲜燃料/空气混合物的新负荷，板阀（15）是打开的，如在图2C中可看到的。在这些情况下，第二活塞（12）在整个排气阶段保持传送口（11）关闭的，同时其跟随辅助活塞（7）的朝下冲程，从而阻止在进气和吹扫状态期间新鲜燃料/空气混合物与剩余气体的短路。

-当辅助活塞（7）在其下位置中时，发动机活塞（6）朝上运动并且使得排气口（2）关闭，使得在发生排气口（2）的关闭后，第二活塞（12）又朝上运动，从而打开传送口（11），如在图2D中可看到的；辅助活塞（7）的朝上运动随后也发生。第二活塞（12）和辅助活塞（7）的朝上冲程伴随着发动机活塞（6）处于压缩阶段而产生，使得随着进气室（8）的容量逐渐减少直到其达到零值，在辅助活塞（7）的冲程结束时，燃料/空气混合物的全部新鲜负荷朝着燃烧室（9）传送。

图3示出根据本发明的发动机，其根据上面已经解释的来运行，设置有由辅助活塞（7）和第二活塞（12）形成的组件的特定致动机构，辅助活塞（7）和第二活塞（12）每个分别包括在其上端部上的杆（16,17），经由杆（16,17）辅助活塞（7）和第二活塞（12）每个分别接合到对应旋转臂（18,19）的一个端部，旋转臂（18,19）的旋转中心（20,21）优选地重合；所述旋转臂（18,19）在另一个端部处连接到具有补充轮廓的连控轨道类型的凸轮（22,22.1）和（23,23.1）的相应组，其引起辅助活塞（7）和第二活塞（12）通过所述旋转臂（18,19）进行竖直往复运动。所述凸轮（22,22.1）和（23,23.1）经由具有1:1比率的已知的传动装置类型（未示出）（链条、齿形带和齿轮）由曲轴（4）致动。由于辅助活塞（7）的显著行进和在高旋转下产生的作为结果的惯性，连控轨道凸轮比常规凸轮和弹簧系统是更合适的。

下面通过调节辅助活塞（7）和第二活塞（12）的几何结构来解释怎样实现不同于膨胀比率的压缩比率。

图4A、4B、4C、4D和4E示出发动机的进气、吹扫、膨胀和压缩容量，其中：

进气容量：V_i=S_ixΠ(D₁ ²-D₂ ²)/4

S_a=辅助活塞冲程。

D₁=辅助活塞（7）的大直径或主要直径，其由于装配到与发动机活塞（6）相同的气缸（1）而与发动机活塞（6）的直径相同。

D₂=辅助活塞（7）的小直径，其通过气缸盖（3），表示辅助活塞（7）暴露到大气（或暴露到在马达的曲轴箱中的普遍压力，与发动机活塞（6）的下部一样）的截面。

吹扫容量：V_s=S_ixΠ(D₁ ²)/4

从其我们可推断出V_i＜V_s，并且辅助活塞（7）的小直径（D₂）越大，进气容量相对于吹扫容量越小。

膨胀容量：V_e=S_exΠ(D₁ ²)/4+V_D

S_e=膨胀冲程或发动机活塞冲程（6）。

V_D=死容量=燃烧室的最小容量，当发动机活塞（6）和辅助活塞（7）两者均在它们上死点位置时。

由于发动机活塞（6）的冲程在膨胀阶段中实施、同时辅助活塞（7）在其高位置处是不动的，所以膨胀容量（V_e）不管辅助活塞（7）的冲程（S_i）的值而总具有恒定值。

因此，膨胀比率是恒定的，并且等于：

ρ_e=V_e/V_D

剩余容量表示不由辅助活塞（7）吹扫的剩余气体的部分，由于辅助活塞（7）的最大冲程通常小于发动机活塞（6）的最大冲程，以及因此在接下来的周期中再循环：

V_R=V_e-V_s

压缩容量：V_c=V_i+V_R

V_c=S_exΠ(D₁ ²)/4-S_ixΠ(D₂ ²)/4+V_D

压缩比率：ρ_c=V_c/V_D

由于压缩容量（V_c）比膨胀容量（V_e）小数量S_ixΠ(D₂ ²)/4，所以可观察到压缩比率（ρ_c）小于膨胀比率（ρ_e）。

因此情况是：

ρ_c/ρ_e=1-[S_axΠ(D₂ ²)/(S_exΠ(D₁ ²)+4V_D)]

换句话说，容量排量是不对称的，因此定义了阿特金森类型热动力循环，意味着已经确定发动机活塞（6）的各自冲程S_e和辅助活塞（7）的冲程S_i（后者总比前者小），膨胀相对于进气由将取决于比率D₁/D₂的因子延长，该比率由D₁/D₂辅助活塞（7）的几何结构给予。在辅助活塞的小直径D₂的显著值在大直径D₁的值的25%和60%之间的情况下，获得在压缩的1.15和1.5倍之间的膨胀因子。

辅助活塞（7）的所述独特几何结构的另一个结果是在压缩冲程期间所述辅助活塞（7）通过由图3中示出的连控轨道凸轮（22,22.1;23,23.1）的组件形成的其致动机构来返回正功。

在压缩冲程期间，不管负荷，发动机活塞（6）需要（负）功等于：

∫_1-2PdV，其中V₁-V₂=S_exΠ(D₁ ²)/4

其间，由于燃烧室（9）和进气室（8）之间压力的平衡，在压缩冲程期间，辅助活塞（7）返回（正）功等于：

∫_1’-2’Pdv,其中V_1’-V_2’=S_ixΠ(D₂ ²)/4

因此，压缩冲程需要的净功是：

∫_1-2PdV-∫_1’-2’Pdv

本发明的另一目的是借助于辅助活塞（7）和第二活塞（12）组件的可变化冲程的致动来完全控制发动机的负荷。因此，由于其可执行正好等于需要的发动机功率所需要的负荷容量的容量进气排量，所以获得下面改进优于常规四冲程发动机（尤其奥托（otto）类型发动机）：

-因为不需要节流阀修改功率，所以完全消除由于处于部分负荷时的泵送的损耗，从而在所述条件下大体改善性能。

-与四冲程火花点火发动机相比—其因为室没有填充到大气压强而呈现处于部分负荷时的有效压缩比率的减小，从而引起与燃烧质量下降相关联的热动力性能的损耗—在根据本发明的具有辅助活塞以及不对称和可变化冲程的发动机中，当活塞执行比最大值低的冲程时，其还相同比例地减少来自先前燃烧的剩余气体的吹扫，但是剩余气体保持在燃烧室中并且通过在接下来的循环中将它们添加到燃料/空气混合物的新鲜负荷来再循环，使得处于部分负荷时没有减少有效压缩比率。还实现的是通过贯穿整个压缩冲程让新鲜燃料/空气混合物逐渐进入，剩余气体的再循环部分和燃料/空气混合物的新鲜部分之间的层化（避免它们混合）。这所有使得在任何条件下可保持高燃烧质量和热动力性能。

此外，通过将不对称容量排量的几何构造和可变化冲程的致动相关联，可以将压缩比率修改为负荷的函数。

将压缩比率和膨胀比率关联的定理，

ρ_c/ρ_e=1-[S_ixΠ(D₂ ²)/(S_exΠ(D₁ ²)+4V_D)]

在该情况下具有与发动机负荷成正比例的变量S_i值。

因此：

当S_i=0时，或换句话说当辅助活塞（7）不泵送任何物体时，ρ_c/ρ_e=1。

如果S_i＞0，或换句话说从常规奥托循环到米勒或阿特金森循环，其中膨胀成比例地长于压缩，压缩比率减少同时进气冲程（S_i）（即负荷）增加，则ρ_c/ρ_e＜1。

以该方式，根据本发明的发动机，可以具有：

-在低负荷时的高压缩比率（ρ_c），其与允许用于发动机的运动部件的机械阻力的最大压力相匹配，并且当其是汽油发动机时还与自动点火极限相匹配，由于该极限不仅由在燃烧室（9）中的压力而且由在燃烧室（9）中的温度确定，其处于部分负荷时明显是更小的。

-随着负荷增加而减小的压缩比率（ρ_c），从而使得可以包含最大燃烧压力和形成热动力循环，其中膨胀大于压缩，换句话说，米勒或阿特金森循环的性能优于常规奥托循环的性能。

同样地可看出，辅助活塞（7）的小直径（D₂）相对于大直径（D₁）越大，与辅助活塞（7）的可变冲程相关联的压缩/膨胀比率的变化越大。因此，根据本发明的发动机的辅助活塞（7）设计，尤其关于在辅助活塞（7）的大直径（D₁）和小直径（D₂）之间的比率的设计，其冲程（S_i）的变化以及死容量（V_D）的值，使得可以调节和优化热动力行为以作为奥托发动机、作为柴油发动机、作为固定发动机和作为具有宽泛负荷范围的汽车发动机等来运行；同样地使得可以减少氮氧化物排放物的水平，尤其在自发点火发动机（柴油机）中。

图5示出也落在本发明的目标内的发动机，其设置有具有可变冲程的辅助活塞（7）和第二活塞（12）的特定致动机构，其实现上述的目的。辅助活塞（7）借助于小连接杆（16）连接到主旋转臂（24）的一个端部，主旋转臂（24）设置有中空圆柱形部分（25），在中空圆柱形部分（25）上存在有能够一直沿着所述中空圆柱形部分（25）执行滑动运动的套管（26）。套管（26）安装在铰接接头（27）上，从而使得所述套管（26）和主旋转臂（24）的组件能够进行振荡运动。其间，套管（26）和铰接接头（27）的组件接合到滑动支撑件（28），当辅助活塞（7）在其上死点位置中时，滑动支撑件（28）可线性地并且平行于主旋转臂（24）的中空圆柱形部分（25）的轴线来运动。这条件对于辅助活塞（7）不管其冲程的值而能够达到相同上死点位置是重要的。

主旋转臂（24）的另一端部借助于铰接接头（29）连接到柱塞（30），该柱塞（30）放置在大约平行于发动机的气缸（1）的位置中，所述柱塞（30）安装在导向件（31）中，使得其可执行由定位成与其端部接触的一组连控轨道凸轮（32,32.1）产生的线性来回运动，并且该一组连控轨道凸轮（32,32.1）由发动机曲轴（4）致动。

柱塞（30）的来回运动通过旋转臂（24）传递到辅助活塞（7），其中可变的减少比率取决于套管（26）和滑动支撑件（28）的位置，从而使得所述辅助活塞（7）执行具有可变范围的冲程。以该方式可以实现例如辅助活塞（7）的最大冲程的10%到100%之间的连续变化。

产生辅助活塞（7）运动的连控轨道凸轮（32,32.1）的组比其他可能机构具有优势：其可在发动机的压缩阶段的冲程期间有效地恢复由所述辅助活塞（7）完成的正功。

此外，第二活塞（12）借助于另一小连接杆（17）连接到第二旋转臂（33）的一个端部，该第二旋转臂（33）位于主旋转臂（24）的中空圆柱形部分（25）的内侧，具有在其中的相应铰接接头（34），该第二旋转臂（33）的另一端部借助于相应铰接接头连接到平行于柱塞（30）的对应柱塞（30.1），并且其又安装在滑动导向件中，从而同样地能够执行由作用在其端部上的一组连控轨道凸轮（35,35.1）致动的来回运动。

由于，其铰接接头（34）在主旋转臂（24）的中空圆柱形部分（25）的内侧，第二旋转臂（33）由凸轮（35,35.1）实施的致动而同时相对于第二活塞（12）将辅助活塞（7）的冲程运动以及其冲程传递到第二活塞（12）。

图5A示出在实践中，为了平衡在旋转臂（24）中产生的应力的目的，柱塞（30）怎样对加倍成相对于第二旋转臂（33）和其对应柱塞（30.1）对称地放置的两个元件。

图6A、6B和6C示出图5的所述发动机，其中辅助活塞（7）分别在发动机中的新鲜燃料/空气混合物的进气负荷的25%、50%和100%处的位置中，和在套管（26）与滑动支撑件（28）的每个情况下的对应位置中。所述位置由发动机的加速器控制器（未示出）确定。

已经设定辅助活塞（7）的大直径（D₁）后，增加所述辅助活塞（7）的小直径（D₂）的事实对于改善贯穿功率范围的性能、即当负荷增加时减少压缩比率并且增加膨胀/压缩系数的特征来说是有利的。然而，其具有减少有效排量、换句话说发动机的具体功率的缺点。为了抵消该缺点，发动机可装备有涡轮增压器，其涡轮连接到排气口（2）以便由排出气体驱动，同时由所述涡轮操作的压缩机连接到进气口（14）。

由于辅助活塞（7），其极佳地将燃烧室（9）与进气室（8）分开，从而避免新鲜燃料/空气混合物负荷朝向排气的任何短路，如果有足够的增压的压力，则由涡轮增压器驱动的全部流体保持在发动机中并且在进气冲程期间执行正功，其相对于半柴油类型的二冲程发动机提供性能改善，其中排气气体的吹扫和新鲜燃料/空气混合物的进气经由外部容量式压缩机或涡轮增压机来执行，从而在排气口和进气口同时是打开的并且是连通的情况下来操作。

为了简洁，附图的先前描述和例示示出具有单个气缸（1）的发动机，但是本发明的特征可同样地适应于具有多个、直列式或V形气缸等的发动机。

Claims

1.一种内燃机，其设置有曲轴（4）和一个或若干个气缸（1），每个气缸（1）设置有发动机活塞（6）、气缸盖（3）、排气口（2）以及同轴辅助活塞（7），所述发动机活塞（6）接合到所述曲轴（4）并且可在所述气缸（1）内侧执行往复运动，所述气缸盖（3）关闭所述气缸（1）的上部并且设置有进气口（14），所述排气口（2）位于所述气缸（1）的壁上，所述同轴辅助活塞（7）与所述发动机活塞（6）相对，其界定在所述辅助活塞（7）、所述气缸（1）和所述发动机活塞（6）之间的燃烧室（9）以及在所述辅助活塞（7）、所述气缸（1）和所述气缸盖（3）之间的进气室（8），所述辅助活塞（7）设置有与所述发动机活塞（6）机械地同步的往复运动以便使得剩余气体通过所述排气口（2）从所述燃烧室（9）排出，并且同时使得通过所述进气口（14）吸入在所述进气室（8）中的燃料/空气混合物的新鲜负荷；其特征在于，所述辅助活塞（7）轴向确定在所述燃烧室（9）的侧面上的壳体（10），所述壳体（10）通过传送口（11）与所述进气室（8）连通，第二活塞（12）被包括在所述壳体（10）中，所述第二活塞（12）分别在朝上的后位置和朝下的前位置之间以来回运动打开和关闭所述传送口（11）。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述第二活塞（12）经由多个密封环（12.1）相对于所述壳体（10）的壁利用密封件调节。

3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，火花塞（36）和/或燃料喷射器（36.1）布置在所述气缸盖（3）中，当所述辅助活塞（7）在最靠近所述气缸盖（3）的其位置中时与所述传送口（11）中的一个相对并且与所述燃烧室（9）连通。

4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述进气口（14）设置有多个止回板阀（15）。

5.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述辅助活塞（7）借助于滑动架通过所述气缸盖（3）。

6.如权利要求1和5所述的内燃机，其特征在于，所述辅助活塞（7）具有装配在所述气缸（1）的内侧的大直径（D₁），和通过所述气缸盖（3）且比所述大直径（D₁）的四分之一更大的小直径（D₂）。

7.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述辅助活塞（7）布置成连接到旋转臂（18）的一个端部，所述旋转臂（18）在另一端部处连接到引起所述旋转臂（18）的旋转运动的连控轨道类型的一组凸轮（22,22.1）；同时所述第二活塞（12）布置成连接到另一个旋转臂（19）的一个端部，所述另一个旋转臂（19）在其另一个端部处连接到又引起该旋转臂（19）的旋转运动的连控轨道类型的相应一组凸轮（23,23.1）。

8.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，与所述发动机活塞（6）机械地同步的所述辅助活塞（7）的往复运动具有可变的范围或冲程。

9.如权利要求1和8所述的内燃机，其特征在于，所述辅助活塞（7）和所述第二活塞（12）布置成连接到能够使得修改其朝上和朝下往复运动的冲程的机构，所述辅助活塞（7）连接到主旋转臂（24）的一个端部，所述主旋转臂（24）在其另一端部处连接到柱塞（30），所述柱塞（30）由一组连控轨道凸轮（32,32.1）以朝上和朝下运动来致动，所述主旋转臂（24）具有中空圆柱形部分（25），在中空圆柱形部分（25）上存在有安装在铰接接头（27）上的套管（26），所述铰接接头（27）接合到滑动支撑件（28），当所述主旋转臂（24）在由最靠近所述气缸盖（3）的所述辅助活塞（7）的位置确定的位置中时，所述滑动支撑件（28）使得能够在平行于所述主旋转臂（24）的所述中空圆柱形部分（25）的轴线的方向上的直线运动；同时所述第二活塞（12）连接到第二旋转臂（33）的一个端部，所述第二旋转臂（33）在其另一端部处连接到平行于所述柱塞（30）的相应柱塞（30.1），并且所述柱塞（30.1）又由相应的一组连控轨道凸轮（35,35.1）以朝上和朝下运动来致动，该第二旋转臂（33）安装在铰接接头（34）上，所述铰接接头（34）位于所述主旋转臂（24）的所述中空圆柱形部分（25）的内侧。

10.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机设置有涡轮增压机，所述涡轮增压机的涡轮连接到所述排气口（2）并且所述涡轮增压机的压缩机连接到所述进气口（14）。