[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及内燃机。

内燃机系统通常可分为许多内相关的子系统，它们相互配合工作，产生所需的特性。这些特性与发动机的速度、输出功率、燃油消耗及废气排放相关。这些子系统是：

(a)点火装置；

(b)燃油输入的控制装置；

(c)发动机气缸内及燃烧室内气流的控制；

理想的发动机系统还具有如下特性：

(d)燃烧前将燃油与空气进行分层；

(e)在燃烧期间将燃油与空气在燃烧室里混合。

这里所述的分层是用来描述在发动机的进气和压缩冲程期间，当燃烧室中装设有连续工作的点火装置时，为防止过早点火将燃油排除在发动机燃烧室外部。由于下列原因，分层给内燃机带来了相当可观的经济效益。

(Ⅰ)由于可防止压缩时自发点火，故不需考虑所用的燃油的限制而选择发动机的压缩比。

(Ⅱ)在部分负荷时，可减少燃油的输入量：而不必有意减少空气的输入量。这就导致了发动机在“超贫燃烧”工况下工作。

(Ⅲ)在部分负荷时，也没有必要在进气期间对气流作任何机械干扰，如利用节流阀，这会导致泵气损失。

在现有可用的发动机中，柴油机是唯一可在其运行工况下进行分层处理的内燃机。工作时，空气被吸入发动机的气缸，并被压缩到高的压缩比(14∶1至25∶1)。由于这一结果，空气温度达到300℃至400℃。当压缩冲程终了时，燃油才喷入气缸。由于空气温度高，故喷入到其中的燃油进行自发着火。然而，在燃油喷入时并未立即发生着火。燃油是以液滴的形式进入气缸的。这些油滴在气缸中直接与空气密切混合，并且在开始点火燃烧之前蒸发。这一燃烧时的内在的滞燃期，决定了燃烧过程是一个相当慢的过程，该过程限制了发动机低速运行时的有效工作。上面所述的分层，在柴油机中可由喷油泵机械地实现，其喷油器针阀机械地将燃油与气缸或燃烧室分开，直到喷射发生的时刻为止。

CN-1038685A描述了一种具有多双气缸的内燃机，每双气缸包括一个大气缸和一个以大气缸延伸部形成的小气缸。一个大活塞在大气缸中作往复运动，一个以大活塞的头部突伸体形成的小活塞在小气缸内作往复运动。燃烧室可以做在小活塞上，也可以做在气缸体上。吸气行程一开始，燃油就喷入小气缸中。

为了促进分层，CN-1038685A所述的内燃机依赖于两个气缸之间的气体流动，该两气缸的排量不等，并由一共同的燃烧室进行内连通，而着火发生在该共同的燃烧室中。当发动机的各活塞朝它们的内死点位置运动时，在压缩冲程的大部分阶段，气体从大气缸经燃烧室流入小气缸。燃油在小气缸的吸气冲程和/或压缩冲程的第一阶段引入小气缸，直到气流反向并且小气缸中的充量进入燃烧室的活塞位置为止。在第二气缸的活塞的部分冲程运动或全部冲程运动期间，从吸气冲程开始时第二活塞的内死点(10C)位置，到压缩冲程结束时的内死点位置之前不小于10％的位置开始，将液体燃油引入小气缸。

应该清楚，这里所参照的活塞运动角，实际上是以等价于活塞轴向运动的曲轴转角作为参考的。

在点火前的循环预定阶段将液体燃油引入小气缸，允许燃油有时间在小气缸中蒸发成气体，所以当其进入燃烧室点火时，接着发生的燃烧过程与气态燃油相关，并且该燃烧过程比柴油机中的燃烧过程迅速得多。这就可能使所述发动机比柴油机在更高得多的速度下有效地工作。实际上，所述发动机结合了分层式柴油发动机的高效率和汽油机的高速性两方面特点。

CN-1038685A的发动机的许多特点，都是成为有效的分层的原因。这些特点是：

(a)将只容纳空气(或者是带有极小量的燃油的空气，其在燃烧室中不可能被点火装置点燃，因任何这种燃/空混合比的上限都低于这种混合气所需的下着火极限(贫极限))的大排量气缸与将燃油喷入其中的小排量气缸结合起来。两个气缸是由一共同的燃烧室内连通的。

(b)将燃油以液态形式引入小气缸，由于其蒸发，从而冷却了小气缸中的气体，因此在压缩冲程直至该冲程最后阶段期间，在任意给定的活塞位置上，小气缸中的压力相对于大气缸中的压力都降低了。这就有效地促进了气体经燃烧室从大气缸流入到小气缸。

(c)为了将小气缸中的压力值限制得低于大气缸中的压力值，借助于一通道将燃烧室与小气缸连通。该通道限制了吸气冲程期间进入小气缸的气体流动，从而也影响了压缩冲程开始时小气缸中的压力。

本发明的目的在于提供一种内燃机，其中对燃/空混合气从小气缸进入燃烧室的运动的控制得到改进。

根据本发明的内燃机，包括：