CN1177996A - 具有独立燃烧室的循环内燃发动机的消除污染的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

燃烧室(1)独立的循环内燃发动机消除污染的方法和装置,其中压缩室、燃烧室(1)及膨胀室(16)由三个相互独立的部分构成,其特征在于,在低功率运行时,如城市交通中,在燃烧室填充时碳氢燃料喷嘴不再被控制,而燃烧室在每一循环中填充高温压缩空气;在吸入来自发动机压缩机压缩空气后,在燃烧室中引入少量来自外部储气装置(23)的附加空气,储气装置中有环境温度的特高压空气;此少量空气在与燃烧室中已有的热空气接触时被加热,膨胀并增加初始压力,使得在膨胀时使发动机工作。

Description

具有独立燃烧室的循环内燃发动机 的消除污染的方法和装置
本发明涉及一种具有独立燃烧室并且容积恒定的循环内燃发动机的消除污染的方法和装置。
在国家登记号为9501518和9502212的法国专利申请中，作者描述了一种具有独立燃烧室并且容积恒定的循环内燃发动机的方法，其中，压缩室、燃烧室及膨胀室是三个部分并完全独立，因而使得三部分的每一部分可适应其相应的功能，而不相互影响，因此，膨胀控制系统(9502212)可使得膨胀的最大压力与曲轴具有大切向力时的旋转角度相符合，这改善了此类发动机的总效率。
然而，在城市地区应用、尤其是用在汽车上时，发动机依旧使用碳氢燃料，因而尽管污染的成份减到非常小，但它仍然排放污染。
根据本发明的方法就可完全消除这种污染气体的排放，尤其是在城市环境中，而发动机仅需要很少的能量。
本发明的特点是通过应用装置，特别是基于这样一种事实，当运行处于低功率状态时，碳氢燃料喷嘴不再被控制，在这种情况下，在燃烧室中，通过各种适用的装置，基本在吸入来自发动机压缩机的压缩空气(无碳氢燃料)后，引入少量的附加空气，这些空气来自外部的储有高压空气(或各种其它气体)的气体储存装置；这些具有环境温度的少量压缩空气在与燃烧室中大量的热空气接触时被加热、膨胀并且明显地增加燃烧室中的压力，使得在膨胀时能给工作的发动机足够的功率，使其工作在例如城市行驶状态。附加空气吸入量的调节依据需要提供的功率而定。
还可以装备一台空气压缩机马达，它在减速或在高功率运行时被接通，使得压缩空气以很高的压力充入外部储气装置，因而提高了无污染工作的行程。
可以理解，根据本发明的发动机是工作在低功率下的城市地区，不排出污染气体，而瞬时间，根据需要，也可产生与在公路上正常行驶时相匹配的功率，此时碳氢燃料的喷射是受控制的，而附加空气喷射器不再工作。
喷入附加空气的量，喷射装置，压缩空气的存储方式，所使用的气体，储气装置的填充装置(可在减速、刹车或在公路上行驶时接入压缩机工作，和/或在维修站通过特别的泵充入，或者还可以更换储气瓶)可以是各种各样的，但不会改变本发明的原理。
本发明特别适用于容积恒定的、燃烧室独立的循环内燃发动机，尤其用于城市行驶的汽车中，也可用于其它的发动机。它还可用于常规内燃发动机。
通过阅读几个实施例的说明，还可了解本发明其它优点和特点，而本发明并不局限于此，其中的附图为：
-图1是横剖视图，示出了本发明用于容积恒定、燃烧室独立的内燃发动机的一个实施例，此时主活塞在排气冲程后处于上死点的位置。
-图2示出同一台发动机处于膨胀的起始阶段。
-图3示出了在汽车上安装的简图。
图1和图2示出本发明方法在容积恒定、燃烧室独立的循环内燃发动机上的应用，在这里，燃烧室1由压缩空气基本保持恒压的缓冲容器2供给，它也可由压缩机经管道3供给。一个由阀5控制打开和关闭的管道4将缓冲容器2与独立燃烧室1相连，它还有一在进入燃烧室燃烧之前进行空气-碳氢燃料混合的碳氢燃料喷嘴6。
膨胀缸7备有一通过连杆9连于曲轴10轴颈的主活塞，及一相对的次活塞11，它的运动在这里是由凸轮12控制的，凸轮由曲轴10驱动，因而它将在其下降过程中与主活塞8协同工作，以使得膨胀开始时最小容积内的压力，一旦通过阀门15打开连接燃烧室和膨胀室16的通道14时，与曲轴旋转角和连杆的倾角相吻合，使得可获得最佳的平均切向力。
根据本发明，在燃烧室1中插入一附加压缩空气喷嘴22，并通过高压存储的压缩空气(或其它所有可用的气体)瓶，经过一膨胀器而供给。
在低功率工作时，根据本发明，在发动机处于膨胀缸的上死点时(图1)，燃烧室1被隔离，并容纳有大量热的、纯净的、没有碳氢燃料的压缩空气，碳氢燃料喷嘴6不被控制，附加空气喷嘴打开，引入室内少量附加空气，它们来自高压储气瓶23，在相对稍高于燃烧室室压下降压，以便于它的传送；此附加空气在与燃烧室内压缩空气接触时被加热，膨胀及增加初始压力，使得在通道14打开，在膨胀室内膨胀时(图2)作功。为使所示的发动机组有最好的效率，附加空气的量非常小并依据所发出的功率而调节。
燃烧室中附加空气的喷射装置可以各种各样，但不改变本发明的原理，尽管如此，最好使用机电喷嘴，如碳氢燃料喷嘴，它易于由车上安装的电器控制，特别是在流量上。
图3示出了根据本发明的方法用在汽车上的一个简图，在这里，高压附加压缩空气存储装置23A的一部分上有一“通向泵”的充气孔24，及一附加充气孔25，它由一车载小型高压压缩机供给，它通过连接系统27在减速和刹车时工作，因而提供了一种很好的汽车动力制动，并且同样可在公路上高功率行驶时工作。此种设置显著地提高了无污染工作的行程。
不言而喻，贮气装置、空气喷射器、高压压缩机及其连接器、充气阀门及其它的单向阀门的设计可以各种各样，而不会改变本发明的原理。本发明不限于所描述的实施形式，对于本领域的专业人员，可根据应用得出多种变型。

Claims (6)

1.容积恒定、燃烧室独立的循环内燃发动机的消除污染的方法，其中，压缩室、燃烧室和膨胀室分别由三个部分构成，并且完全独立，使得三部分可适应其相应的功能，而不相互影响，燃烧在独立隔离的、且容积恒定的燃烧室中进行，还可安装一膨胀控制系统，以改善发动机的效率，其特征在于，在低功率运行时，如车辆在城区行驶时，对于如此装备的车辆：
-碳氢燃料喷嘴在容积恒定的燃烧室的填充时不再被控制，因而每一循环时燃烧室中充满了纯的高温压缩空气，
-通过各种适当的装置，基本在来自发动机压缩机的压缩空气吸气之后，在燃烧室中引入少量附加空气(或其它可能的气体)，它们来自存有高压空气(或其它可能的气体)的外部储气装置，并具有周围环境的温度，并在稍微高于燃烧室中的压力作用下减压，使得能够传送到燃烧室中，
-此少量空气在与燃烧室中已容纳的热压缩空气的接触时被加热，膨胀并明显地增加燃烧室中的初始压力，使得在膨胀时，释放出足够的发动机功率。
2.根据权利要求1所述的发动机的消除污染的方法，其特征在于，发动机装有一附加高压压缩机，它在车辆减速或刹车时工作，以及在高功率下工作，此时碳氢燃料喷嘴是受控的，这使得可以提高无污染工作的行程。
3.实施权利要求1所述的消除污染的方法的装置，该装置是用于容积恒定、燃烧室独立的循环内燃发动机，其中燃烧室(1)由一压缩空气的缓冲容器(2)供给，以保持压力基本恒定，供给通过通道(4)进行，其开闭由一阀门(5)控制，它还有一碳氢燃料机电喷嘴(6)，用于实现在进入燃烧室前空气-碳氢燃料的混合，膨胀缸(7)有一通过连杆(9)连于曲轴(10)轴颈的主活塞(8)及一与其相对安装的次活塞(11)，它的运动在其下降行程中被控制得与主活塞协同运动，使得膨胀开始时最小容积内的压力，在通过阀门(15)打开连接燃烧室和膨胀室的通道(14)时，与曲轴的旋转角和连杆的倾角相吻合，使得可获得最佳的平均切向力，其特征在于，在燃烧室(1)中插入一机电空气喷嘴(22)，它由一高压压缩空气瓶通过一膨胀器供给；在低功率运行时-例如车辆在城市中行驶时-碳氢燃料喷嘴(6)不再被控制，在燃烧室吸入缓冲器(2)中的热压缩空气后，空气喷嘴(22)工作，以注入少量环境温度的空气，这些空气在与燃烧室中已有的热空气接触时被加热，膨胀并增加压力，使得在打开连接膨胀室与燃烧室(1)的通道时，进入膨胀室使发动机工作。
4.实施权利要求1和3的方法的装置，其特征在于，附加空气储存装置(23或23A)有一带有单向阀门的充填孔，以便对特殊装备的“泵”直接在车辆上重新充填高压压缩空气或其它气体。
5.实施权利要求1至4的方法的装置，其特征在于，储气装置(23，23A)有一辅助充填孔，它由车载特高压压缩机供给，该机通过连接器(27)(或所有可能的装置)，在车辆减速或刹车时运行，因而改善了动力制动性能，也可在公路行驶的高功率状态下运行，以提高无污染工作的行程。
6.权利要求1到5所述的方法和装置在常规内燃机上的应用。
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