CN1082612C - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机，备有一真空泵(17)，用于在排气冲程过程中将燃烧过的废气排出发动机气缸。泵(17)产生的真空足以在排气过程中将废气排出并提供一个提升活塞的力。因此在排气过程中产生一定量的扭矩。按照类似的方式并且也为达到类似的效果，备有一压气机(18)，在进气冲程中将燃料压入气缸内，同样也产生一定量的正扭矩。

Description

内燃机
本发明涉及一种内燃机。
本发明更具体地说是这种内燃机的排气的控制。在往复式内燃机的常规运转中，在每个压缩冲程之后，通过在排气冲程中活塞沿气缸推动，迫使燃烧过的废气进入排气总管，冲向排气管。
US-A-1 586 778公开了一种四冲程往复活塞式内燃机(7)，具有数个气缸和一个排气室(6)，其中在各气缸顶部相邻安装进气门和排气门，排气室用于汇集内燃机所产生的废气，该内燃机包括一用于排气室的真空泵(B)，当每一气缸的排气门打开时，该真空泵为该气缸产生一真空，将废气吸出气缸。在排气室内建立真空以将废气吸出气缸，同时也主动抽吸该气缸的活塞向气缸顶部运动，因此每一个排气冲程也是一个动力冲程。
为保证有效的换气，尽可能多地排出燃烧废气，在气缸顶部的进气门和排气门的开启与关闭之间必须有一定的相当有效的重叠。而且，换气冲程要吸收一定量的机械能用来将作用于活塞上的力反向，至少导致内燃机不稳定。
本发明的目的是克服或减少这些问题。
根据本发明，提供了一种往复式四冲程内燃机，具有一个或多个气缸和一个排气室，其中在各气缸端部相邻安装进气门和排气门，排气室用于汇集内燃机所产生的废气，该内燃机包括一用于排气室的真空泵和一个用于将燃油-空气混合物供给到各气缸的压气机，该真空泵在每一气缸的排气门打开时，为该气缸产生一真空，将废气从气缸中抽出并主动抽吸该气缸的活塞向气缸端部运动，因此内燃机的每一个排气冲程也是一个动力冲程，其中，压气机用来提供压力使燃油-空气混合物在足够的压力作用下供给到其进气门打开的每个气缸，这样使得每个进气冲程也成为动力冲程，其中，气门的开启与关闭无气门重叠。
真空泵最好经机械连接，由该内燃机驱动。
真空泵和压气机最好安装在同一箱体内。
压气机最好以一种随着内燃机转速自动变化的速度被驱动。
本发明也具有一个用于内燃机的排气总管真空泵，由该内燃机驱动，并且在一相应的排气门打开的任何时候，为内燃机的该气缸或每一个气缸提供真空，以足够的压力主动抽吸上述气缸的活塞向气缸顶部运动，因此使得内燃机的每个排气冲程也成为一动力冲程。
也可以有一机械传动装置，该装置将内燃机连接于该泵上，以等于内燃机转速的速度驱动泵。
下面将借助附图举例说明根据本发明提供的备有一排气系统装置的内燃机。
参照附图，一四缸往复式内燃机有四个活塞10，11，12和13，按常规方式机械连接于曲轴14上。内燃机的每个气缸有一进气门A和一排气门B。进气门通过进气总管15，接收喷油嘴(图中未示)供给的燃油-空气混合物，而各排气门与排气总管16相通。总的来说，至此所述的内燃机完全是传统的，公知的。
在本发明的实施例中，内燃机包括一个排气总管真空泵17，安装该泵用于在排气总管中产生真空。该泵17用与曲轴14耦合的锯齿形带(未示出)连接并驱动。为驱动泵17也可采用其它装置，包括电动马达。
安装压气机18用以提高进气总管15内的压力，从而迫使燃油-空气混合物在气缸相应的进气门A打开时进入气缸。这类似于所谓的“增压器”，但用于所述的内燃机的压力通常较高，这在以后会给以说明。压气机18可用一来自曲轴14的锯齿形带驱动或者其它任何合适的方法。
无论如何，在上述内燃机中，废气从各气缸吸出，使得排气冲程的换气更加有效，而且如传统的内燃机所要求的那种或者任何有效的阀门重叠这里没有必要了。由泵17产生的抽吸本身，为内燃机增加了能量的产生或者说部分地产生了能量。通常在一内燃机中，排气冲程是一无动力冲程，实际上该冲程还消耗或者需要内燃机的一些能量来将燃烧废气推出气缸。进一步说，这种推动在活塞上产生了一种力，该力的方向与通常刚刚前一个动力冲程作用于活塞上的力相反。这样，所有的作用力反作用于内燃机上，导致了某些附加振动或者内燃机的不稳定。换句话说，泵17使燃烧废气的排出更加有效，在实行中为该内燃机提供了一种额外的“动力”冲程，并提高了内燃机的机械稳定性。没有气门重叠，可调节该内燃机更有效地利用其燃料供给。
该内燃机还包括压气机18，该压气机也用来改善内燃机的性能。在常规内燃机的进气冲程中，各气缸当其进气门打开时，燃油-空气混合物通过活塞产生的真空吸进该气缸。为了产生所要求的真空，活塞受到倾向于使活塞减速的力的作用，因此进气冲程也是一个消耗能量的冲程。
用一常规的增压器，至少可以一定程度地迫使燃油-空气混合物进入气缸。在所述的装置中，压气机18提供的压力可使得活塞实际上被迫下降，继而燃油-空气混合物进入到各气缸内。这就是说，进气冲程实际上也成为附加的“动力”冲程。结果是，所述内燃机有一主动力冲程，以及两个附加动力冲程，分别对应于排气冲程和进气冲程。唯一不产生动力的冲程，或者至少是提供一些正扭矩从而准备动力的冲程是压缩冲程。
最好至少在邻近气缸头部的进气室内安装简单的单向阀，以防止产生气体倒流。
对配备泵17和压气机18的任一内燃机要进行一定的相应的修改。必须改变气门的时间控制以充分利用改善后的气流和压差。当然，如果只要活塞的实际位置所需，燃油就能够即刻进入，废气就能够即刻排出，则实际上气门重叠是没有必要的。在以前的内燃机中气门必须重叠是因为，即使活塞已经离开其死点进入一个发动机循环的下一个相应的冲程，也必须有足够的时间用来供给气缸燃油并排出燃烧废气。
应该指出，由于气体在气缸内膨胀时气门不需要打开，内燃机将大大减少噪声。
而且，举例来说，活塞环通常设计成能阻止尤其气体经过活塞侧面进入内燃机的集油槽。在所述的内燃机中，活塞以上的压力降到大气压以下的情况有多次。因此要求活塞环布置能防止气体从集油槽流出进入活塞以上的气缸内。
泵17和压气机18可安装于同一箱体内并由同一锯齿形带驱动，尽管可能要求以实际不同的速度驱动泵17和压气机18，因而可以例如采用一个合适的变速箱。不管怎样，将泵17和压气机18装在一起可以保证内在的中间冷却，从而也可更好地利用产生的热量。
预计所述内燃机将有一个比可比的公知内燃机普遍较低的压缩比，使用即低辛烷值的燃油包括可燃气体和酒精，本发明的实施例可以使用柴油。所述内燃发动机机体可以整体浇铸，也就是气缸头部与内燃机体的其余部分整体形成。还可以预计，气门将不易被磨损和被燃烧，因为实际上被泵17和压气机18迫使的气流将导致更令人满意的气门冷却效果。

Claims (4)

1、一种往复式四冲程内燃机，具有一个或多个气缸和一个排气室(16)，其中在各气缸的端部相邻安装进气门和排气门(A，B)，排气室用于汇集内燃机所产生的废气，该内燃机包括一用于排气室的真空泵(17)和一个用于将燃油-空气混合物供给到各气缸的压气机(18)，该真空泵(17)在每一气缸的排气门(B)打开时，为该气缸产生一真空，将废气从该气缸抽出并主动抽吸该气缸的活塞向气缸端部运动，因此内燃机的每一个排气冲程也是一个动力冲程，其特征在于，压气机(18)用来提供压力使燃油-空气混合物在足够的压力作用下供给到其进气门(A)打开的每个气缸，这样使得每个进气冲程也成为一动力冲程，其中，气门(A，B)的开启与关闭无气门重叠。
2、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述真空泵(17)经机械连接，由该内燃机驱动。
3、根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于，所述真空泵(17)和压气机(18)被安装在同一箱体内。
4、根据权利要求1至3中的任一项所述的内燃机，其特征在于，所述压气机(18)以一种随着所述内燃机的转速自动变化的速度被驱动。
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