CN1299439A - 多种燃料引擎 - Google Patents

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Abstract

一种能够燃用包括汽油、基于酒精的燃料及重油(诸如柴油、JP5、JP8、Jet－A、基于煤油的燃料)之内的多种不同燃料的发动机。该发动机(10)包括设置在一端的具有压缩室(26)的主汽缸(25)和一个能够沿汽缸(25)长度方向运动并联接发动机(10)曲轴(23)的活塞(31)。一个燃油传输系统(72)将可燃油气混合气通过一个燃油传输阀(73)以音速传输入燃烧室(26)从而燃油可以充分雾化在传输至燃烧室(26)中的可燃混合气中的空气中。可燃混合气由燃烧室(26)中的点燃器(160)点燃以推动活塞(31)沿汽缸运动以驱动发动机(10)的曲轴(23)。

Description

多种燃料引擎
本发明与内燃机有关，尤其与涉及多种与可以燃用包括汽油、基于酒精的燃料及重油(诸如柴油、JP5、JP8、Jet-A、基于煤油的燃料)之内的多种燃料的轻型内燃机有关。
内燃机可以燃用包括汽油、基于酒精的燃料及重油(诸如柴油、JP5、JP8、Jet-A、基于煤油的燃料)之内的多种燃料。典型地，汽油动力发动机在压缩比大约为10∶1甚至低至5∶1的情况下工作，而柴油和其它重油发动机通常要求高得多的压缩比，一般为17∶1或20∶1。这一压缩比的差异是由于汽油动力发动机和重油动力发动机所采用的燃烧系统不同所引起的。
例如，汽油由于它具有相对较低的沸点(在海平面上大约为135°F)因而易于在大气压力下在空气中汽化，这种汽油发动机一般可以火花点燃并在理想配比的空燃比下工作。相对而言，由于重油具有较高的沸点(对柴油而言，在海平面上大约为350°F)，因而诸如柴油之类的重油不易于在环境温度条件下汽化，使得采用火花点燃系统点燃重油比较困难。因此，重油一般用于压燃发动机，即燃油在很高的压力或压缩载荷下喷射入发动机以产生足够的压缩热量以将发动机汽缸中的空气温度提升至重油的燃点以上。然后燃油在汽缸里被加热的空气中汽化并燃烧以驱动发动机。重油较高的沸点使得它们不容易挥发，因此这些燃油在环境温度下不易汽化，使得这些燃油不能应用于典型的火花点燃发动机。例如与煤油类似的燃料有时也用于火花点燃发动机，但仅限于在发动机由汽油启动并运转以提升发动机温度至煤油能够汽化的程度之后。
由重油燃烧所产生的较高压缩载荷对发动机部件产生相当大的应力，这样就要求这些发动机部件由更厚、更重的材料制造以承受这些较高的压缩载荷。因为汽油不要求会产生较高压缩载荷的较高压缩比，与产生相当马力但要求采用重得多、大得多的发动机部件以承受点燃重油所一般要求的高压缩比的重油发动机相比，汽油发动机一般可以更小、更轻便。
因此，大多数重油动力装置为用于卡车之类的大型车辆的大而重的压燃发动机。更小更轻的汽油发动机一般用于较小的设备以易于携带和使用，如发电机和风扇、吹风机及类似设备。例如，军队在发电机、风扇、吹风机、泵(包括用于灭火系统的泵)以及诸如M17便携式战场净化单元此类的设备上使用许多不同型号的小而轻的汽油发动机。迄今为止，由干柴油和其它重油发动机具有更大的体积和重量，将它们应用于这些要求便携性和易于存储性的战场设备是不现实的。
然而汽油动力发动机的问题是，汽油在较低大气压下和环境温度空气中易于汽化的能力使其易于被点燃但同时也使其非常易于挥发，使得处理和使用汽油非常危险，因为一点偶然散逸的火花甚至过高的热量都能够点燃汽油蒸汽。此外，在许多诸如建筑和军事之类的野外应用中，柴油和其它重油具有易用性并被使用于诸如重型卡车、推土机之类的车辆，而汽油却必须被装于容器中以运至现场并作为危险品存储。
例如，海军舰船的发动机和大多数重型泵或涡轮系统由柴油驱动，而在这些舰船上汽油一般只用于灭火系统，因为要求它重量轻且体积小以易于通过门并到达全船的各个位置。但是，汽油是舰船上最危险、最易爆的材料之一。此外，军队通过其更愿意使用价格更低、使用和处理更为安全的重油(如JP8或柴油)而避免在不同的设备上使用不同的燃料(特别是避免使用汽油，因为其具有挥发性及战场使用的处理要求)的行动表达了其将使用于所有设备的燃料标准化的愿望。但是，用于诸如泵和净化单元之类设备的发动机仍要求具有重量轻并易于携带的性质。
人们作出了进一步的努力以发展一种能够充分产生在不要求常规重油发动机所产生的典型高压缩比和压缩载荷的情况下足够点燃重油的燃烧热量的点燃器。例如，美国专利Nos4,977,873，5,109,817，5,297,518和5,421,299公开了催化点燃器，其具有缠绕在一般被加热至1200℃的点燃器杆棒上的催化材料。这种点火器存在可靠性的问题，因为在发动机工作时点火器杆需承受振动且电流需通过缠绕在其上的催化剂线，这将引起该棒的断裂或破碎从而导致点火器失效。此外，仍然需要将柴油显著地压缩以尽量形成易于被该点火器点燃的油汽。
因此，人们需要一种价格较低的能够使用包括诸如JP5、JP8、Jet A、柴油和基于煤油的燃油之类的具有较低挥发性的重油在内的多种不同燃料的内燃机，它能够在低于常规重油发动机所需压缩比的条件下燃用这些重油，因此其可以由重量更轻的部件构造从而在不显著损失输出功率的前提下具有更好的便携性。
简要地讲，本发明包括一种能够在相对较低压缩比的条件下燃用包括汽油、基于酒精的燃料和重油(包括JP5、JP8、JetA、柴油和煤油)在内的多种不同燃料的内燃机。因此，本发明所述的多燃料发动机可以由更小、更轻的部件制造从而具有更好的便携性并能够在不显著影响输出功率的前提下使用多种不同燃料。
典型地，本发明所述的多燃料发动机包括一个具有一系列一个或更多汽缸的发动机体、一个发动机空气进口和发动机排气装置。
一个或多个集合管或汽缸盖装置于发动机机体上，一个装置于发动机机体低端的曲轴箱。一根穿过整个曲轴箱的曲轴，发动机驱动曲轴并由其联接至诸如泵和驱动器之类的设备。
在本发明的第一个实例中，发动机机体包括至少一个界定汽缸室的汽缸，汽缸室具有开启上端且上、下端与发动机空气进口和发动机排气口联通。一个活塞容纳在汽缸室并沿其长度方向移动。该活塞包括一个具有头部和裙部的活塞体。一个联接杆将活塞杆和曲轴联接起来，从而当活塞沿汽缸室运动时，活塞和联接杆的往复运动驱动发动机的曲轴。
集合管或活塞头被装置于发动机体之上并界定了一个燃烧室，燃烧室通向发动机机体汽缸室，并与汽缸室连通。燃烧室一般包括一个圆形或半球型的上部，以及一个能够让气体通至汽缸室的开启低端，并使气体通道通向汽缸室。在发动机运转的过程中，油气的可燃混合气在燃烧室中被点燃，驱动活塞沿发动机汽缸运动。
为了吸入并混合燃油和空气以形成能够在燃烧室中被点燃的油气混合物，一个包括一个燃油流量计的燃油传输系统被装置于集合管之上。可燃混合气由压缩汽缸组合件通过燃油流量计吸入并加以压缩且引导入燃油传输阀。压缩汽缸组合件包括一个汽缸室(可燃混合气正是被吸入其中)，一个具有头部和裙部的辅助活塞，以及一个联接至辅助曲轴的联接杆，辅助曲轴与主曲轴的旋转运动是不相关的，它辅助活塞。当活塞沿汽缸室运动时，可燃混合气在压缩汽缸中被压缩，以与音速相当的速度且具有足够打开燃油传输阀的开启压力的条件下被引导通过燃油传输阀。
燃油传输阀被装置于集合管之内，即压缩汽缸组合件和燃烧室圆形上端之间，沿着阀的通路布置。燃油传输阀包括一个具有上端和下端的阀体并形成了一个延伸出去的具有开口端的通路。一个阀件或提升阀芯容纳于阀体的通道内，其具有一个由阀件上端的进口延伸至一个中间点的气/油通道。该阀件同时具有一个直径与阀体的阀通道内部直径大致相同并具有向外凸扩展的低端以密封阀体的开口低端。
在阀体上邻近其上端处设置一凹槽，在其中设置一系列弹簧垫圈。该弹簧垫圈向上偏高阀件以达到一封闭位置，利用弹簧的数量和大小设定需打开阀所要求的开启或裂化压力。一个固定垫圈被置于阀件上端周围的位置，在弹簧垫圈的上方以用来作为挡块以限制阀体的阀开口大小。该固定垫圈的大小可以根据当阀件运动至开启位置时在阀件低端和阀体间产生的阀开口的大小变化，以使或多或少的可燃混合气从中通过。
一般地，燃油传输阀的开启压力被设定为一个大气压或更大以使之打开，可燃混合气以音速被导入经过阀的气/油通道。因此，包括重油在内的可燃混合气内的燃油可以充分雾化于空气中，增加了暴露于空气中的燃油面积使得燃油更易于形成油汽而被点燃。
点燃系统最好包括一个催化点燃器，其具有一个一般由黄铜或钢制成的点燃器体，该点燃器体具有第一喷口端及在其中设置了一系列点燃器口的第二封闭端。一个一般由诸如陶瓷材料之类的绝缘材料制成的点燃器杆被容纳在点燃器体内，它包括第一正触点端和在点燃器体第二端内构成的基座内容纳在点燃器体第二端内的第二负触点端。因此，点燃器杆的两端均被支撑于点燃器体内。
诸如铂金线和其上印有铂金墨水的带子之类的催化材料被沿长度方向应用于点燃器杆，且在点燃器杆的两端有增加该催化材料的厚度的区域。由在长度方向上接近点燃器杆第二端的某一中间点上集中的催化材料形成一个加热区。电流通过催化材料沿点燃器杆流向其装置于点燃器体内基座上的第二端，从而点燃器体起到接地作用。这使得催化材料在加热区被加热至大约900℃至1800℃。
一部分被传输至燃烧室的可燃混合气通过点燃器，开口流进点燃器并与点燃器的加热区接触，导致可燃混合气被点燃。可燃混合气的点燃使燃烧室内产生一次爆炸，从而驱动活塞沿汽缸的长度方向运动以驱动曲轴。以常规火花塞代替催化点燃装置也是可以理解的。
一个燃油喷射系统装置在压缩汽缸组合件的辅助曲轴箱和发动机主汽缸空气进口之间。该燃油喷射系统包括一个联接辅助曲轴箱的燃油喷射管路，具有一个伸入发动机空气进口的止回阀和喷嘴。随着辅助活塞的驱动，油和气由一个燃油泵吸入压缩汽缸曲轴箱以润滑压缩汽缸组合件。而后迫使这些油和气沿燃油喷射线路进入发动机空气进口通道，在此，与进口空气一起被吸入主汽缸曲轴箱以润滑主机组合件。
本发明的另一个实例包括一个3汽缸、2冲程发动机，其具有一个发动机机体、曲轴箱和汽缸盖。每一个汽缸包括一个主汽缸室，一个级形汽缸部件和一个空气进口通过其将周围空气吸入发动机曲轴箱。每一个汽缸内装置有一个级形活塞，包括头部、裙部和在裙部下端形成的梯级。
在每个汽缸的发动机体邻近设置有一个级形通道和一个空气喷射通道，并延伸入到缸盖或集合管。一个辅助空气进口与级形通道相联，从而当级形活塞在沿级形汽缸部分运动时能够形成空气负压将空气吸入级形通道。其后，当级形活塞在上行冲程运动时，活塞的梯级将空气由级形通道沿空气喷射通道驱入燃油流量装置以与燃油混合形成可燃混合气。也可以打开与曲轴箱相联的空气喷射通道将曲轴箱中的空气吸入空气喷射通道。
燃油计量模块和燃油传输阀也可装置于燃烧室周围的不同位置并以相当于声音的速度传输可燃油气混合物以使燃油微粒充分雾化于被传输至燃烧室和每个主汽缸室的可燃混合气中的空气中。一般在汽缸燃烧室装置一系列一个或多个点燃器以点燃可燃混合气。
通过阅读以下详细说明及附图，本发明的目的、特点和优势对本领域的熟练技术人员而言是显而易见的。
图1是本发明一多燃料发动机的的第一个实例的横剖面端视图。
图2是图1中的实例内的汽缸头的横剖面端视图。
图3是图1中的实例的压缩汽缸组合件和辅助曲轴的俯视横剖面图。
图4A和4B分别表示本发明中的燃料传输阀在关闭和开启状态下的侧视横剖面图。
图5是本发明—多燃料发动机的接触式点燃器的透视图。
图6A是接触式点燃器的横剖面侧视图。
图6B是接触式点燃器的点燃杆的横剖面侧视图。
图6C是图6B中的点燃杆之上覆盖的加有催化剂的陶瓷带的俯视图。
图7是图5中第二个实例的接触式点燃器的局部横剖面侧视图。
图8是本项发明的第二个实例的多燃料发动机的的横剖面端视图。
图9是本项发明的第二个实例的多燃料发动机的的侧视图。
图10是图8和图9中的多燃料发动机的燃料流量系统的横剖面端视图。
图11是关于图8中的实例的示意图，表明火花塞和辅助空气进口如何工作。
图12是表明辅助空气进口的应用方式和燃料输送阀的各种位置的横剖面端视图。
图13是将图8-12所示多燃料发动机装置在于一个喷水驱动系统上的侧视图。
更详细地参见图中由几个不同视角用数字指示的各部件，图1图解说明了本发明的第一实施例的多燃料发动机(10)，设计成能使用多种不同类型的燃料，包括汽油、基于汽油和酒精的燃油及主要的重油，例如柴油、JP5、JP8、Jet-A和煤油等，而不要求通常所必需的高压缩比或负荷来点燃和燃烧重油。因此，本发明的发动机可以由更小、更轻的部件制成从而更轻便、更易于使用和存储，并能够更安全使用、不易挥发、更易于处理的重油而不必牺牲发动机的动力输出。
如第一个实例所示，这种多燃料发动机10是一种单缸发动机，包括一个通常由铝或类似轻材料制造的，并具有一连串散热片12和凹槽13的发动机，凹槽划定散热片之间的界定，以使在发动机体内的形成的空气能在一连串散热片12之间穿过，用来作为发动机体的热交换和冷却。一集合管或汽缸盖通常也由铝或类似轻材料、耐磨材料制成并包括一连串散热片17和用来冷却集合管的凹槽18，凹槽18用来划定散热片之间的界限。
如图1所示，曲轴箱21装配在发动机体较低的一端，曲轴箱通常由铝制造，包括一个沿着其长度方向延伸的圆柱形或管形的室22。在曲轴箱室内装有沿着其长度方向延伸的曲轴23，曲轴末端与驱动机构相连，例如，驱动泵或把发动机产生的动力传递到所需要的用途。
如图1所示，发动机体11包括一个位于机体内近中心的发动机汽缸25，并划定了具有一个由开口的上端27及与曲轴箱室22相通的开口下端28的主汽缸室26的界限。容纳在汽缸室内的汽缸套29沿着汽缸室长度方向延伸，汽缸套一般由铸铁或其它耐磨高强度合金材料制造。
在汽缸室26内的主活塞31沿着汽缸室26的长度方向往复运动。活塞包括一个一般由铝制造的活塞体，其具有一头部33和一从头部向后延伸的裙部34，并划定了一个开口端空腔36。活塞体具有与汽缸室几乎相等的直径或宽度，这样主活塞的裙部就与汽缸套接触并沿着汽缸套滑动。形成在活塞头部33附近的槽37，用于容纳密封环(图中未示)，密封环与汽缸套接触并相对汽缸套滑动以在活塞和汽缸套之间形成充分的气密封。如图1所示，主活塞还包括一个一般由钢制造的连杆38，连杆包含容纳在空腔36内与活塞体32相连的第一端39，和一个延伸到曲轴箱21内并与曲轴23一端相连的第二端41。因为主活塞沿着发动机汽缸26的长度方向按照箭头42和42’的方向运动，曲轴相应的按照箭头43的方向转动。
如图1所示，发动机进气道46沿着机体的一个侧面安装在发动机体11上且划定经由发动机缸进入曲轴箱室26的进气道界限，这样当活塞运动到如箭头42所示的汽缸顶部的上升位置时，吸入的空气进入曲轴箱室26和曲轴箱21(如箭头47所示)。排气道位于同发动机进气道相对侧的发动机体内。发动机排气道是如箭头49所示当活塞通过其下冲程移动并返回上升位置时，排出来自汽缸的燃烧过的气体和废气的排气道。
一般，发动机排气道连接着一个消音器51，消音器包括一个具有穿孔内壁53和一个出口54组成的消音器室52。排气通过排气口48进入消音器，并通过穿孔壁和出口，最终，例如，被送到一个M17废气净化单元的锅炉。因为排出废气一般包含相当大部分的热量，加热的空气可以用来预热流体，这样保留了热量并减少了加热锅炉内的空气和水所需要的能量。
如图1中虚线56所示，在汽缸25内形成的输气孔通过输气通道(图中未示)与曲轴箱21相连。当活塞在汽缸内通过下冲程移动到达其最低位置时，活塞压缩从发动机进气道吸入汽缸和曲轴箱内的空气并迫使空气通过输气孔。通过输气孔迂回空气的扫除并强制燃烧过的气体和燃烧傅产物进从汽缸室内进入消音器以清洁汽缸体。
如图1和图2所示，集合管或汽缸盖被装配在发动机体的顶部，包括一个从集合管底部凸出的底部61，底部61适宜与汽缸26的开口端27啮合，汽缸26的开口端27通常具有一位于集合管和发动机机体及一顶部62之间的垫片和密封环。如图1所示，燃烧室63位于集合管底部并与汽缸开口的上端相连。燃烧室包括一个大体上是半圆柱形或圆顶形的上部64和一个向外张开的位于汽缸25的开口的上端27上的下部66。
因主活塞沿着汽缸按照箭头42和42’的方向往复运动的驱动，燃烧室内燃油和空气可燃混合气形成并被点燃。如前面所述，形成燃烧混合物的可使用燃油可以是不同类型的燃油，包括汽油、醇基燃料，及包括柴油、JP5、JP8、Jet-A和煤油等重油。作为首选，使用柴油等重油，具有操作安全和低成本的特性。
燃油供给系统70被装配在集合管的上部，用来形成燃油和空气的可燃混合气并通过集合管将可燃混合气输送到燃烧室63。目前的发明的第一个实例的燃油供给系统一般包括一个燃油流量装置，一个压缩汽缸组合件72和一个燃油输送阀73。
如图1和图2所示，燃油流量装置一般是一个汽化器，燃油喷射系统或其它类型的常规所知的被技术上熟练人士所认可燃油流量装置。所示的燃油流量装置一般包括一具有吸油口77的汽化器浮子室76，它与燃油供给源(图中未示)相通。燃油喷射或输送管78从汽化器浮子室向上延伸到位于燃油流量装置中心内的混合室79。带有滤器的空气进口81是位于燃油流量装置的上端用于使吸入的空气流进入燃油流量装置和混合室79，在混合室内，空气和燃油混合并形成可燃混合气。所形成的可燃混合气通过压缩汽缸组合件72，从燃油流量装置的混合室流经壳体83沿着燃油通道82被抽出。
压缩汽缸组合件的壳体83一般由铝或钢制造并装配在集合管上。压缩汽缸组合件包括一个由第一和第二端86和87组成的汽缸室85的压缩汽缸84。汽缸套88位于汽缸室85内，并在其长度方向延伸。燃油/空气进口89位于压缩汽缸内，并与燃油通道82相连，使得流入的可燃混合气沿着燃油通道被吸进汽缸室。燃油入口91也位于压缩汽缸84和缸套88内并靠近燃油/空气进口89。燃油入口91与油泵(图中未示)以及燃油流量装置的空气入口81连接的油管相通，这样燃油和空气混合在一起并经过燃油入口吸入到压缩汽缸曲轴箱来润滑压缩汽缸组合件。
如图2所示，辅助或压缩活塞95可滑动地被容纳于压缩室85内，并在其中按照箭头96和96’方向运动。辅助活塞包括一个一般由铝制造的活塞体，其具有头部98和裙部99，并形成了一个开口的端部空腔102。一个一般由钢制造的连杆103，其第一端104位于空腔102内并与活塞体97相连接，第二端通过压缩汽缸的第一端87，并延伸到辅助曲轴箱107内。
辅助曲轴箱一般包括一个具有开孔109的室108开口通向压缩汽缸84的汽缸室85并与之相通的。如图1所示，一般由钢制造的辅助曲轴111经由辅助曲轴箱而延伸，辅助曲轴包含第一端112和位于辅助曲轴箱107内的第二端113。辅助曲轴112的第一端通过轴套或连接器114与连杆103的第二端106相连。一曲柄销116的一端连接轴套114，且穿过连杆第二端延伸出去与曲轴相连，活塞95的连杆以偏心方式装配，这样当曲轴旋转时，活塞95沿着压缩汽缸室如箭头96、96方向被牵引或推动。曲柄销116在其相对端与油泵(图中未示)驱动轴117相连以驱动油泵将油泵入进油口。
如图3所示，在辅助曲轴111的第二端上是一个定时轮118，装在定时轮上的是一滑轮适配器119，并有许多经向凸齿121。如虚线122所示，一个齿状定时带或驱动带位于定时轮118上，定时带的齿驱动定时轮的齿121。定时带在主曲轴23(图1未示)的末端周围延伸，这样主曲轴转动时，辅助曲轴111同样转动以驱动辅助活塞和油泵。辅助曲轴一般设置在主曲轴之前70°～90°的位置并且按主轴1∶1比率的转速被驱动。
如图1和2所示，在压缩汽缸室84的壳体83中形成一个阀的通道125，并从汽缸室85的一端86延伸至燃油输送阀73。在压缩汽缸的辅助活塞的运行过程中，正如箭头126所示，可燃混合气被吸入压缩汽缸84的汽缸室85中，如箭头96的方向所示被活塞95的前进运动所压缩，通过阀的通道125压向燃油输送阀73。被压缩的可燃混合气的压力大于燃油输送阀的开启或启跳压力时，将打开燃油输送阀并使可燃混合气通过。
如图2和4A-4B所示，燃油输送阀73包括一个通常由钢或类似材料制成的阀体127和一个上端128、下端129及一个形成一开放沟槽或通道132的近似圆柱形的侧壁131，该通道几乎穿过阀体中心。如图4A、4B所示，129阀体的侧壁131在其下端包括一向外张开的部分133。约在阀体上端128的位置有一个环形凸耳或边缘134，它包括一与集合管相配并密封的向外突出台阶136，集合管的开孔或凹槽137内部具有燃油输送阀，并在阀体的环形台阶136与集合管之间具有垫片或密封环138。
阀的部件或提动阀芯140位于阀体内并在其中沿着通道132运动。阀芯一般由钢制造，包括一个稍微延伸到阀体之上的上端141，具有向外扩张部分143的下端142，该向外扩张部分143与在阀体侧壁内形成的向外扩张部分133充分相匹配。如图4A、4B所示，阀件140的上端和下端之间有凹槽144。
阀件内的空气/燃油通道146，从形成在阀件上端141内的进口延伸，经由阀件进入到处于阀件凹槽部分144的阀体通道132。在阀杆的向外伸展部分143与阀体的133之间有一道密封带，这样当阀杆处于如图4A所示的闭合位置时在两者之间形成充分的气封。当阀杆运动到如图4B所示的开口位置时，在阀件和阀体的下端之间就形成了一个开口149，使得被压缩的可燃混合气从燃油输送阀中排出并进入压缩室。
在靠近阀体127环形边缘的阀体上端内的凹槽152内容纳和堆叠着一组弹簧垫片151。一般的，使用一个或几个弹簧垫圈势必将阀件向上推动到其关闭位置。许多各种类型的弹簧被熟练的技术人员所认同，例如压缩弹簧或其它偏心装置通常可以用来替换弹簧垫圈。此外，弹簧的大小或数量取决于所需的偏心力，以设定需求的开启或启跳压力，如图4B所示，在此开启压力下可克服弹簧作用力，使阀件移动到其开启位置，这样，使得可燃混合气得以通过。
一般开启压力设定为一个大气压力或更高。为此，要开启燃油输送阀，并使得可燃混合气得以通过，可燃混合气必须被压缩到一个大气压力或更高的开启压力，使得可燃混合气以音速通过阀输送到燃烧室。结果是，空气和燃油的可燃混合气中的包括例如柴油类的重油油滴在可燃混合气的空气中被充分雾化。这样就形成了好的油雾，使得燃油油滴暴露在空气中的面积大大提高，在不需要采用高的压缩负荷的情况下，提高了燃油的易蒸发性，使燃油更易点燃。
在阀件140的上端有一个弹簧垫圈153，它被一扣环或定位环固定就位，定位环容纳在阀件上端内形成的凹槽156内，使得弹簧垫圈沿着阀件被固定就位。弹簧垫圈一般起上挡块作用并与阀体上端啮合以限制阀件在阀体内的运动，这样也就限制了当阀杆在如图4B所示的开启位置时阀的开度。可以选择一系列宽度和厚度的弹簧垫圈来设定阀的开度，以调节发动机一个循环中进入燃烧室的可燃混合气的量。
如图1和2所示，位于燃烧室内的点燃系统160用于点燃可燃混合气。点燃系统160优先选用催化点火器，当然也可以采用传统的火花塞或类似的火花点火装置来点燃可燃混合气。关于催化点火器更详细的见图2，5，和6A。
催化点火器一般包括一个通常由黄铜或钢制造的点火器体162，并有喷嘴或前端163和尾端164。点火器喷嘴端周围形成有一个螺旋状螺纹，使得点火器能够拧入和安装于集合管内的螺纹镗孔167(如图2所示)内，与传统的火花塞类似，如图2所示点火器的前端延伸至燃烧室内。如图5所示，喷嘴上有很多喷孔。喷油孔使得可燃混合气的蒸汽流入点火器来点燃可燃混合气。
如图6A所示，催化点火器体也包括一个内镗孔或室169，它沿着点火器体162长度从喷嘴延伸到后端164。在点火器本体一端164的镗孔169内有螺旋状螺纹。在点火器本体开口端内部有一个杆夹持件172，带有螺纹174的锁紧螺母173与孔169的螺纹配合，保证杆夹持件在点火器本体内。杆夹持件还包括一个一般由陶瓷或类似绝缘材料制成的绝缘套176。电接头177一般被埋入在绝缘套176内，通常由类似于钢、黄铜或青铜等的导电金属材料制成。电接头包括一个开口端的空腔或凹槽178，在里面有加以定位的一组弹簧触点179和一个从绝缘套176向外延伸的螺纹电接头181，如图5和6A所示，用来连接电源，例如12V直流电池或类似的电源组(图中未示)。
如图6A所示，点火器杆182位于催化点火器的内镗孔169中，并沿着点火器本体长度方向延伸。点火器杆一般由象高纯度的氧化铝陶瓷或类似的陶瓷材料制成，这样就能承受高达1800℃，甚至更高的温度。一般的杆是实体的，也可以是空心管状的。在电接头177的空腔或凹槽178内有第一或正触点端183，它由弹簧触点179加以啮合和保持，及第二负触点端184。如图6A所示，第二负触点端位于点火器阀体162的喷嘴端163内部形成的座186上。这样点火器杆由两端支撑，使得点火器杆有更大的稳定性和更高的强度，减少了对杆的冲击和振动，也就减小了杆的应力和潜在的故障。
如点火器杆187所示，催化剂材料施加在点火器杆周围。催化剂材料一般是铂金，当然，也可使用其它的能够吸收和保持高热量的类似的金属催化剂材料。催化剂材料一般采用如图案188要求的铂金墨印形式，即在陶瓷带上的盘旋状图案(如图6C所示)。陶瓷带缠绕在点火器杆的周围，之后加热陶瓷带和点火杆以把陶瓷带粘合到点火器杆上。如图6A和6B所示，催化剂材料集中在点火器杆的第一和第二端183和184，形成了点火器杆每端的两个电接头191。加热区也位于沿着近点火器杆方向且邻近其负极端的中点的催化剂材料集中区。
通过电接头177，施加在点火器杆的电流一般是1～2.5amps或更大。沿着点火器杆的长度方向流经催化剂材料的电流，按箭头方向从点火器杆的第一正触点端流入嵌入并固定在点火器杆的座186上的第二负触点端。这样点火器体便作为点火器杆的接地端，使电流沿着杆的长度方向仅按照一个方向流动。
因为电流流过加热区192上的催化剂材料，催化剂材料的温度升高到900～1800℃，首选的是1100～1200℃。加热区催化剂材料的温度如有必要改变的话可将其升高到高于可燃混合物中燃油和空气蒸汽燃点的所需的温度。当这些蒸汽与加热区接触时，蒸汽被点燃，产生的火舌或火焰卷流通过喷油嘴口向外扩展射入燃烧室内并点燃可燃混合气，形成爆炸，驱动主活塞沿着汽缸长度方向按照箭头42方向向下运动。
本发明的多燃料发动机使用的催化点火器161’的进一步具体描述见图7。在此实施例中，举例来说催化剂材料196缠绕在点火器杆周围铂丝197上，铂丝紧紧缠绕在点火器杆的两端183’和184’周围和加热区192’周围，该加热区是沿着点火器杆的中间部分形成的。电触点例如加到火器杆两端的采用铜帽，与铂丝啮合以将电流传到点火器杆的第一端，之后，在点火器杆的第二端将电流从铂丝传导到点火器体。另外，在电接头177’的空腔178’内有一压缩弹簧199，如图7所示，使其对着点火器体喷嘴端的座推动点火器杆，保证点火器杆与点火器体内两端的紧密接合和支撑。
如图1所示，燃油喷射管路205从压缩汽缸组合件84的辅助曲轴箱107延伸到发动机进气道46。燃油喷射管路包括一个从压缩汽缸组合件的曲轴箱向下延伸的装置206，管路207的一端连接在管接头206的一端，另一端是止回阀208和喷嘴209。如图1所示，喷嘴209凸出伸入发动机进气道。辅助活塞95向曲轴箱运动，迫使曲轴箱内的空气排出曲轴箱，并通过燃油喷射管路，和来自压缩汽缸和含有空气的燃油一起从油泵进入曲轴箱。燃油和空气的混合物通过止回阀和喷嘴被喷射到吸自发动机主汽缸的进入空气中，用来润滑沿着缸套滑动的主活塞。
在本发明的首个实例的运行中，燃油和空气被吸入燃油流量装置71，例如汽化器，并混合形成油气可燃混合物。可燃混合气沿着燃油/空气通道82通过由压缩汽缸组合件72产生的辅助压力被吸入。当辅助活塞95按照箭头96’的方向朝着汽缸室85的一端87移动时，可燃混合气通过进气口89被吸入压缩汽缸室。
然后，当辅助活塞95按照箭头96的方向在其返回冲程移动到汽缸室85的一端86时，压缩和推动可燃混合气进入阀的通道125，使可燃混合气被进一步压缩。当可燃混合气被压缩达到开启压差或足够高的阀开启压力时，克服燃油输送阀73的弹簧垫圈151的偏心弹簧弹力，这样使阀件或提动阀芯140向下运动，形成如图4B所示的阀的开口149。
通过设定燃油输送阀使用的弹簧的大小和数目，阀的开启或启跳压力一般按照开启阀所需弹簧弹力设定为一个大气压力或更高。因此，可燃混合气一般以音速被输送到燃烧室62中(如图2所示)。通过以大体上音速的流动率将可燃混合气输送到燃烧室，导致可燃混合气中的燃油在可燃混合气中的空气中雾化，使得暴露在空气中的燃油面积大大提高，这样就在燃烧室内形成了可燃混合气中燃油和空气的细油雾。雾化燃油的油雾包括重油和空气，易于在燃烧室中形成容易被点燃的空气蒸汽。
可燃混合气的一部分油雾或蒸汽通过喷嘴口168被吸入催化点火器161。当可燃混合气的蒸汽接触加热区192的加热燃催化材料时，随着电流通过加热区而加热到约900-1800摄氏度，蒸汽被点燃，产生的火花或火焰卷流通过喷油嘴口喷入燃烧室。火焰点燃燃烧室内的可燃混合气，产生的燃烧迫使主活塞31按照箭头42’的方向向下运动。作为响应，导致主曲轴21(如图1所示)按照箭头43的方向转动，接着也使得辅助曲轴111转动并驱动压缩汽缸室组合件72的辅助活塞95。
当主活塞朝着曲轴箱向下运动时，使已吸入主汽缸室26和曲轴箱室22的空气通过发动机进气道被驱动通道(图中未示)并通过输送口56返回主汽缸室。通过输送口的空气流导致来自主汽缸和燃烧室的燃烧过的油气和其他燃烧副产物被扫除或纯化，并按照箭头49所示方向进入发动机排气管48。然后，当主活塞朝着主汽缸和压缩室的顶端按照箭头42所示方向在其返回冲程时，主汽缸室和曲轴箱下端产生了负压。空气负压使得大气按照箭头47所示方向通过发动机进气道46进入主汽缸室和曲轴箱下端。
结果，本发明的多燃料发动机能够使用大气扫除来自发动机汽缸的燃烧废气和燃烧副产物，而不需要使用一部分可燃混合气来扫除燃烧废气和其他燃烧副产物，这样不牺牲性能而节约了燃油。另外，本实例中的单缸多燃料发动机一般仅重35磅而能产生大约20马力以上的动力。这种发动机与传统的类似燃用重油的发动机，例如重达150磅以上而仅能提供大约8马力动力的军用M17净化单元相比，其更小，更轻，更易携带且能够输出更大动力。
本发明中的多燃料发动机的另外一个实例及其部件如图8-12所示。在这个实例中，多燃料发动机300包括一个一般由铝或类似轻重量、高强度材料制造的发动机机体301，在其中有一组三个汽缸302-304。如图9所示，一般也由铝或类似轻重量、高强度材料制造的集合总管或汽缸盖306装配在发动机体顶部。在集合总管内形成的一组燃烧室307-309，它们位于汽缸302-304上并排成一行。
曲轴箱310装配在发动机体底部。一般由钢制造的曲轴311如图9所示沿着曲轴箱的长度方向延伸，包括从曲轴箱向外凸出的第一端312，用来连接一个驱动装置，例如叶轮或传动带(图中未示)，第二端313装配有一个钟形外壳连接器314，用来将曲轴连接到交流发电机和油泵(图中未示)以驱动交流发电机和引擎的油泵。曲轴箱310内有一组空腔316-318，近似和汽缸302-304排成一行，在里面有一组连接器319装配在曲轴311上。
如图9所示，每一个汽缸302-304包括一个顶部321，开口的底部322并具有一个一般由铸铁制造的缸套323，缸套沿着长度方向上形成一侧壁324。每一个汽缸302-304包括一个主汽缸326，一个开口的主汽缸室327，并通向和连通每一个汽缸的汽缸盖306内的燃烧室307，及一个阶梯形汽缸部分328。
如图8所示，发动机进气道331位于发动机体的一侧，并通过空气通道(图中未示)与曲轴箱连通。发动机进气道包括一个进气增压器和总管332并通过它们吸入环境空气，一个通气管或管333，从集合管延伸到装配在发动机体侧面的止回阀334，如图8所示。这里所示的止回阀是一个簧片阀336，其具有两个簧片338，簧片一般是偏向且处于关闭位置，一直到空气通过阀被吸入时，使簧片向外运动并开启阀。
当发动机运行时，大气被吸入集合总管并按照箭头339的方向通过阀进入曲轴箱310。然后进入的空气沿着通道从曲轴箱送到一组输气口341而通向主汽缸室327，如图8所示，每一个汽缸侧壁内形成有一个发动机排气道342，并与排气集合管相连排到如前所述的消音器和/或锅炉。当从进气道吸入的大气通过输气口341并进入主汽缸室时，通过排气管扫除或清洁主汽缸室内的燃烧废气和其它燃烧副付产物。
如图8和9所示，每一个汽缸包括一个位于其中的并沿着汽缸长度方向运动的级形(阶梯形)活塞。每一个级形活塞包括一个一般由铝或类似材料制造的活塞体351，有头部352、裙部353及在裙部下端的台阶354。每一个级形活塞还包括一个一般由钢制造的连杆356，具有第一端357位于活塞体内，并用一活塞腕销连接活塞体，第二端359向下凸入曲轴箱310，如图9所示延伸到曲轴箱的空腔之一316-318中。每一个连杆的端部359与装配在曲轴311周围的连接器319相连，使得级形活塞与曲轴的连接是一种偏心装配。当级形活塞沿着每一个汽缸302-304的长度方向按照箭头361和361’方向运动时，导致曲轴按照箭头362所示方向转动。一般活塞依序大约按120°调节隔距驱动曲轴。
一般由橡胶或类似密封材料制造的O形圈或密封垫片(图中未示)位于每一个级形活塞体内的凹槽364内(如图8所示)，当级形活塞沿着汽缸运动时，每一个级形活塞体与每一个缸套323之间形成充足的气封。当每一个级形活塞按照箭头361所示方向向上运动时，在汽缸302-304内形成负压或真空，导致大气按照箭头339所示方向通过发动机进气道被吸入并进入曲轴箱。然后当每一个级形活塞按照箭头361’所示方向沿着返回冲程向下运动时，曲轴箱内的空气被压缩，导致进气道的止回阀关闭和密封，以防止空气从发动机进气道逸出，并迫使曲轴箱内的空气流经输气通道(图中未示)和通过输气口341流入主汽缸室。
如图8，11，12所示，发动机体311内形成有一个辅助进气道366，并与级形通道367相连。如图8所示，形成的辅助进气道通道366从曲轴箱310通过发动机体侧壁并进入级形通道367。这样可以使通过发动机进气道331吸入的部分空气进入级形通道。作为选择，如图11和12所示，在级形通道367的顶端的发动机体侧壁内有进气道366’和366”。在这种布置里，辅助进气道一般和发动机进气道331的集合管332相连(如图11所示)，使通过发动机进气道吸入的部分空气通过辅助进气道进入级形通道。另外，一个止回阀，比如簧片阀(图中未示)，一般安装在辅助进气道内，如图11和12实施例所示，允许空气流经由辅助进气通道进入级形通道，而防止空气通过辅助进气道倒流。
如图8，11，12所示，级形通道367沿着每一个汽缸内向上延伸，其下端由形成在每一个级形活塞350的活塞体351内的台阶354所限定，其上端由每一个汽缸缸套323限定。级形通道367通向和连通空气喷射通道372，向上通过机体延伸到燃油输送系统375。当每一个级形活塞350沿着汽缸302-304(如图9所示)运动时，通过如图8所示压缩和推动空气从曲轴箱排出，或是如图11所示通过发动机进气集合管将空气吸入辅助进气道将空气吸入级形通道。然后，当每一个级形活塞按照箭头361所示方向沿着其上升冲程运动时，台阶354和级形汽缸部分328间形成的充分气封，使得级形通道内的空气沿着空气喷射通道按照箭头376所示方向被压入，这样在压力下，空气被输送或喷进装配在集合管上的燃油输送系统380内，并与供给的燃油混合形成燃油空气可燃混合气。
如前面讨论的本发明的多燃料发动机的第一个实例，燃油输送系统一般包括一个燃油流量装置381和一个燃油输送阀382。燃油流量装置可以是传统的多种类型，包括上面讨论的化油器，或如图10所示的燃油喷射系统383。
燃油喷射系统383(如图10所示)一般包括一体或外壳384，其中，容纳一燃油活塞386。燃油活塞包括一个从活塞向外凸出的喷油嘴387并与燃油供给系统相连(图中所示)。燃油通道388贯穿喷油嘴和燃油活塞，沿着该通道接纳来自燃油泵(如图所示)和燃油供给系统的燃油。进油止回阀389位于喷油嘴和燃油活塞间的燃油通道388内，用来调节通过喷油嘴和燃油活塞的燃油进入流量。
如图10所示，燃油流量室391位于燃油活塞386底部392下面的计量单元外壳内。燃油流量室的大小一般由外壳内的燃油活塞行程的油量所设定。燃油活塞的行程通过使用一个伸入外壳内并靠近外壳顶部的计量体体导销393来调节，导销包括一个位于如图10所示的燃油活塞386内形成的螺旋槽396内的末端394。当燃油活塞顺时针或逆时针转动时，活塞在外壳内上升或下降由于螺旋槽396和导销393的啮合，这样就改变了燃油计量活塞的冲程和计量泵容积。一个活塞弹簧安装在一个发兰398且环绕燃油活塞392的下端，并在压缩冲程结束后，压力下降时重新设定燃油活塞，用来开启进油止回阀，使燃油能够流过通道进入流量室391。
一个出口止回阀399安装在燃油流量室391下面的燃油通道388内，用来调节在压力下进入燃油出口401的燃油流量。一个空气活塞402位于外壳内并与一个出口止回阀啮合，偏置出口止回阀并使之关闭，当燃油从流量室中由于燃油活塞产生的相当高的压力被加压时，克服空气活塞阻力使得出口止回阀开启，并使燃油从中流出。如图10所示，燃油以大约400-600psi甚至更高的压力通过燃油排出口401被输入压缩空气喷射流。这样排出的高压燃油很容易通过空气喷射通道与压缩喷射的压缩空气混合以形成燃油和空气的可燃混合气。
如图8-10所示，燃油输送阀382位于燃油流量计381的燃油出口401下面，用来接纳燃油空气可燃混合气。燃油输送阀382具有如前面所讨论的结构，包括一个带有提动阀芯或阀件404的外壳403。阀件由如图10所示的密封的关闭的位置沿着外壳运动并进入开启位置，使得可燃混合物能够通过阀流出。一组弹簧407装配在外壳和阀杆之间用来使阀杆处于如图10所示的关闭位置。
一般地，能够克服弹簧阻力并使阀杆向下运动达到开启位置的阀开启压力被设定为一个大气压力或更高。这样，燃油空气可燃混合气以至少一个大气压的压力输送到燃油输送阀，开启阀并使得可燃混合气从中通过。由此，如上面所讨论得，包括重油油滴可在可燃混合物的空气中被充分雾化，使得油滴暴露在空气中的面积大大提高，并使得当可燃混合物进入燃烧室时，可燃混合物在其中很容易形成蒸汽。
每一个汽缸的一个点燃系统410装配在每一个汽缸的集合管上，如图8，9，12所示，一般包括至少一个点火器411，例如如图5-7所示的前面讨论的化油器。每一个点火器411包括一个具有一个喷油嘴端413的点火器体412，喷油嘴端伸入汽缸燃烧室，一个从集合管或汽缸盖向外凸出的末端414。点火器杆416沿着点火器体方向并在其内部延伸，并且该点火器杆两端支撑在点火器体内。一个电接头417与点火器杆的末端相连，并贯穿点火器体上端，且与12V的直流电池相连。由电接触供给大约2.5amps的电流，并沿着杆的长度方向流过采用一所需图案的催化剂材料418。加热区419为位于靠近点火器杆下端的中点的催化剂材料集中区。
如图8所示，点火器411的喷油嘴端413还包括一组孔421，使得可燃混合气的一部分能够流入点火器体并与加热区接触。当可燃混合气与加热区接触时，点燃了可燃混合气，使得火花和火焰卷流从喷油嘴孔孔逸出，进入燃烧室，导致剩余的可燃混合气燃烧。
如图9所示，多点火器，这里示出一对点火器，在每一个汽缸内使用作为系统的备用设施和保证按要求将可燃混合物完全点燃。另外，如图11所示，也可以使用传统的火花塞425代替如图8，9，12所示的催化点火器。此外，如图11，12所示，燃油输送系统设置有燃烧室和主活塞的附加装置或位置，使得可以改变发动机的配置来满足所需的应用。
本实例的发动机是一个紧凑的、重量轻的发动机，其轴马力约为60马力、高约为14英寸，长约为20英寸，宽约为15英寸，重约为85磅。应用上，本发明的第二个实例多燃料发动机300用来驱动小型的船舶或飞机，例如用来驱动如图13所示的水喷射泵。多燃料发动机一般通过例如钟状外壳的连接器432和水喷射的叶轮驱动设备431连接。
启动多燃料发动机时，一个或多个级形活塞，例如如图9所示的302和304，按照箭头361’所示方向向下推动，使得曲轴311转动。随着曲轴的转动，至少一个其它的级形活塞，例如级形活塞303，按照箭头361所示方向朝着燃烧室向上推动。当级形活塞303沿着上行冲程朝向燃烧室移动时，在主汽缸内形成了负压和真空，使得空气通过发动机进气道331的止回阀336进入汽缸和曲轴箱。同时，汽缸内的级形通道367内的空气向上推动并沿着级形通道通过级形活塞350的台阶354进入空气喷射通道。空气流被压缩并沿着空气喷射通道按照箭头376所示方向加压进入燃油流量计(或装置)381。同时，设定量的燃油被燃油流量装置在大约400-600psi，或更大的压力下分配并与来自空气喷射通道的压缩空气形成可燃混合气。
可燃混合气一般在约为1个大气压或更高的压力下输送到燃油输送阀382，阀382把可燃混合气分配给燃烧室。由此，可燃混合气中的油滴在混合物中的空气里被充分雾化，形成充分雾化的燃油和空气细油雾进入燃烧室，并很容易形成燃油/空气蒸汽。该蒸汽进入点火器411的喷油嘴孔喷出，并与在点火器杆416上形成催化剂材料418加热区419接触，使之点燃。该点燃使得火花或火焰卷流从喷油嘴孔喷出，并进入燃烧室使得剩余的可燃混合气燃烧。
产生的爆炸力迫使汽缸的级形活塞向下动并沿着汽缸按照箭头361’所示方向运动，然后驱动曲轴带动水喷射泵发动机的叶轮或类似的用途。曲轴的转动也迫使其它的级形活塞沿着它们的上升冲程被压缩来继续循环操作。
当级形活塞向下从动时，压缩以前从发动机进气道进入曲轴箱的空气，使得空气被加压通过输气通道(图中未示)并从输气口341进入汽缸室。这样大气对燃气和燃烧副产物加压，气体逸出主汽缸并进入发动机排气道342。由此，不需要用浪费燃油的部分可燃混合气来排出发动机产生的燃烧废气和燃烧副产物，主汽缸的废气和燃烧副产物基本已被排除和净化。
另外，当每一个级形活塞沿着其汽缸长度方向向下运动时，如图8所示，通过曲轴箱或通过由级形活塞运动产生的负压，空气通过辅助进气道被吸入级形通道，而辅助进气道从如图11，12所示的发动机进气道吸入空气。在级形活塞的上升冲程的运动时，在级形通道内的再补充空气被喷入燃油计量单元。
可以被技术上的专业人士认同的是本发明的原理可以应用在一个汽缸或多个汽缸的发动机，而不仅限于单缸机或三缸机。另外，通过燃油输送阀以近似音速输送燃油和空气混合气，可燃混合气中的油滴在可燃混合气中的空气里被充分雾化。这使得即使燃用重油的可燃混合气也很容易形成燃油/空气蒸汽，蒸汽也很容易被点火器加热的催化剂材料点燃。由此，与教大尺寸的重油发动机比较，本发明的多燃料发动机可以小、轻、更易携带和操作，而可以燃用包括汽油、基于汽油和酒精的燃油及柴油、JP5、JP8、Jet-A和煤油等重油的很多种不同类型的燃油。
另外，可以被技术上的专业人士认同的是本发明通过首选实例被公布，但不需要脱离本发明的精神和范围可以进行大量的更改、变化和增加，这将在以后论述。

Claims (21)

1．一种发动机，其特征在于能够燃用包括重油(如柴油、JP5、JetA、JP8、煤油)、汽油和基于酒精的燃料在内的多种燃油，所述发动机包括：
一个发动机机体，其至少具有一个定义汽缸室的汽缸；
一个装置于所述汽缸之上并定义一个燃烧室的汽缸盖，容纳在所述汽缸室内的并能沿其运动的至少一个活塞，所述活塞联接至曲轴以驱动该曲轴；
一个用于将可燃油气混合气传输至所述燃烧室的燃油传输系统，该可燃混合气以音速流动率传输以将燃油雾化于空气中从而增加其可燃性；以及
至少一个装置于燃烧室附近的点燃器，并具有一个可在其中点燃可燃混合气的点燃区，在此点燃该可燃混合气，导致可燃混合气在所述燃烧室中燃烧以驱动所述活塞。
2．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于所述燃油传输系统包括一个燃油传输阀，该阀包括一个定义阀的通路的阀体，阀体具有进口端和定义阀开口的出口端，一个装置在阀体内并沿所述第一通道运动的阀件，所述阀件具有一个形成在其中的空气通道，当所述阀件沿所述处于开启和闭合位置之间的通道运动时，该空气通道联接阀的开口，且偏压装置将所述阀件保持在其闭合位置，直到可燃混合气在足够克服所述偏压装置并打开所述阀的开口的开启差压下被导入所述空气通道，从而使可燃混合物流以音速率通过所述燃油传输阀。
3．如权利要求2所述的发动机，其特征还在于其中所述偏压装置包括一系列将所述阀件啮合并紧压向其闭合位置的弹簧垫圈。
4．如权利要求3所述的发动机，其特征还在于其中所述燃油传输阀还包括一个位于所述弹簧垫圈附近并限制所述阀件沿所述阀通道运动的固定垫圈，以及一个将所述固定垫圈和弹簧垫圈固定于所述阀体上的定位环。
5．如权利要求2所述的发动机，其特征还在于其中所述燃油传输系统包括一个燃油流量装置，在其中燃油被接纳与空气混合以形成供给于所述燃油传输阀的可燃混合气。
6．如权利要求5所述的发动机，其特征还在于其中所述燃油计量装置还包括一个燃油喷射器。
7．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于其中所述点燃器包括具有第一端和第二端的点燃器体，一个容纳在所述点燃器体内并沿点燃器件延伸的点燃器杆，该点燃器杆具有第一端与电气联接器接合并支撑于所述点燃器体的所述第一端，以及由所述点燃器体第二端支撑的点燃器杆的第二端，催化材料沿所述点燃器棒的长度方向作用于其上，电流通过点燃器杆并加热所述催化材料以点燃可燃材料。
8．如权利要求7所述的发动机，其特征还在于其中所述点燃器杆由绝缘材料构成且所述催化材料包括铂金。
9．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于其中所述燃油传输系统还包括一个燃油计量装置，以传输燃油供给源与空气混合形成可燃混合气，一个以音速将可燃混合气传输至所述燃烧室的燃油传输阀，一个位于所述燃油测量装置和燃油传输阀之间并包括一个压缩汽缸的压缩汽缸组合件，一个沿所述压缩汽缸运动以将可燃混合物吸至所述压缩汽缸，并以音速将可燃混合物导入所述燃油传输阀以产生充分的开启压力差，打开所述阀，使可燃混合物以音速从其中通过的活塞。
10．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于其中所述的至少一个活塞包括一个具有头部、裙部和在所述裙部，一端的级形部分的级形活塞，以及一个将所述活塞联接至发动机曲轴的联接杆。
11．如权利要求10所述的发动机，其特征还在于其中所述至少一个汽缸包括一个主汽缸室、一个与辅助空气进口相通的级形汽缸室，以及一个用于燃油传输系统的空气喷射通道，在其中，所述活塞沿所述汽缸室运动，空气被吸入所述级形室，而后随着所述活塞的反向运动空气，沿所述空气喷射通道被强制进入所述燃油传输系统。
12．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于其中所述点燃器包括一个火花塞。
13．如权利要求11所述的发动机，其特征还在于其中所述燃油传输系统包括一个燃油传输阀，它具有一个邻近所述空气喷射通道的进口端，和一个伸入所述燃烧室的排出口端，其中，发动机还包括一个邻近并联通所述空气喷射通道的燃油流量装置，以将燃油和从所述空气喷射通道进入的空气混合起来，形成由所述燃油传输阀传输至所述燃烧室的可燃气油混合气。
14．如权利要求1所述的发动机，其特征还在于其还包括一个第二和一个第三汽缸，它们均定义了至少一个汽缸室，在该汽缸室中有一个活塞。
15．如权利要求7所述的发动机，其特征还在于其中所述点燃器体的所述第二端包括一个基座，其中装置容纳箱固定所述点燃器杆的所述第二端，第二端与所述催化材料接触以使所述催化材料接地。
16．如权利要求7所述的发动机，其特征还在于其还包括一个置于所述点燃器体第一端的绝缘体，所述电气联结器装置于其中，且所述电气联结器包括一个可释放的接合并支持所述点燃器棒的第一端的触点。
17．如权利要求7所述的发动机，其特征还在于其中所述催化材料被印刷在用于所述导体杆周围的带子上，并形成一加热区，在加热区内的所述催化材料被加热至足够点燃可燃混合物的温度。
18．一种操作发动机的方法，其特征在于运行能够燃用多种不同的，包括重油(如柴油、JP5、JetA、JP8、煤油)、汽油和基于酒精的燃料在内的多种燃油的发动机，所述方法包括：将燃油和空气吸入燃油流量装置以形成油气可燃混合物；以足以形成打开燃油传输阀的充分压力差的流速，将可燃混合气传输至燃油传输阀，并使可燃混合气以声速率流过燃油传输阀，从而使可燃混合气中的燃油充分地雾化在可燃混合气中；将可燃混合气分配入发动机的燃烧室；利用加热后的点燃器将点燃可燃混合气导致可燃混合气的燃烧；以及响应可燃混合气的燃烧，活塞沿发动机汽缸作往复循环运动以驱动发动机的曲轴。
19．如权利要求18所述的方法，其特征还在于其中所述传输可燃混合气包括驱动一个辅助活塞，以将可燃混合气吸入辅助汽缸，以相当于音速的速度迫使来自辅助气缸的可燃混合气打开燃油传输阀，和进入燃油传输阀，使燃油充分雾化于可燃混合气的空气中。
20．如权利要求18所述的方法，其特征还在于其中所述点燃可燃混合气包括加热点燃器内的催化材料至足以点燃可燃混合气的温度，并将传送部分可燃混合气，使其与加热后的催化材料接触以点燃可燃混合气。
21．如权利要求18所述的方法，其特征还在于其中所述将燃油和空气吸入燃油流量装置包括随着活塞沿第一冲程运动，将空气通过辅助进气口吸入级形汽缸，以及随着活塞沿返回冲程运动，通过一个空气喷射通道迫使级形室内的空气进入燃油计量装置，并将燃油吸入燃油量装置。
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