[发明专利]分缸循环内燃机

说明书

本发明属于一种往复式内燃机。

现有的往复活塞式内燃机，组成一个循环的进气、压缩、作功、排气等过程都在同一个气缸内进行，由于在进气过程中新鲜充量受燃烧室等热壁面及高温残余废气的加热，使进气终了时缸内气体的温度升高，新鲜充量的密度减小，在气缸容积一定时，进气量减少，充气效率降低，造成内燃机平均有效压力及动力性下降。陶瓷隔热内燃机由于隔热后燃烧室温度大幅度提高，造成充气效率下降就更加明显。

本发明的目的在于提供一种新鲜充量不受热壁面及残余废气加热的内燃机，以降低进气与压缩终了的温度，提高充气效率，改善着火及燃烧性能，达到提高内燃机动力性、经济性及排放性的目的。

本发明的基本内容是将组成内燃机工作循环的进气、压缩过程与燃烧、作功及排气过程分置在两个不同的气缸内进行，并通过气道与气门将两个气缸适时地连通与断开，使分置在两个缸内的工作即能组成一个完整的循环，又能互不影响地独立工作，达到将燃烧前后冷、热气体分缸的目的，使新鲜充量免受高温壁面及残余废气的加热。按照本发明实现的内燃机具有进气与压缩终了的温度低、充气效率高、着火性能好、燃烧速度快等特点，可改善内燃机的动力性、经济性与排放性。

由于本发明是将内燃机一个循环分置在不同的缸内进行，因此，称为分缸循环内燃机。

以下结合示图对分缸循环内燃机的实施方案作具体说明。

对图示的说明：

图1是倒气道侧置结构方案。

图2是曲柄夹角图。

图3是倒气道上置结构方案。

图4是集中供气方案。

1缸(进气--压缩缸)(1)；1缸活塞(2)；进气道(3)；进气门(4)；倒气道(5)；倒气门(6)；密封圈(7)；喷油器(或火花塞)(8)；排气门(9)；排气道(10)；2缸活塞(11)；2缸(作功--排气缸)(12)；单向阀(13)；1、2缸曲柄夹角α；1、2缸活塞位移差L。

分缸循环内燃机的气缸由1缸(1)与2缸(12)组成，如图1所示。1缸进行进气与压缩过程，因此，也称1缸为进气--压缩缸(简称压缩缸)。2缸进行燃烧、作功与排气过程，因此，也称为作功--排气缸(简称燃烧缸)。1缸缸盖设有进气道(3)与进气门(4)。2缸缸盖设有倒气道(5)、倒气门(6)、密封圈(7)、喷油器(8)、排气门(9)、排气道(10)。通过进气门(4)进入1缸的新鲜气体经过压缩后，通过倒气道(5)与倒气门(6)倒入2缸，气体在2缸内与喷油器(8)喷入的燃油进行混合并燃烧，作功后经排气门(9)排出。具体循环工作过程如下：

1缸曲柄与2缸曲柄不在一个平面内，二者之间的夹角为α，见图2。在内燃机运转时，两个缸内的活塞位置始终保持L长的差距。在两个缸的活塞保持L长的位移差同时上行时，1缸进行压缩过程，进气门(4)关闭，倒气门(6)也处于关闭状态以密封倒气道(5)的出口。密封圈(7)起密封作用，以免压缩气体从倒气门杆与其导管之间的间隙漏出；2缸进行排气过程，排气门(9)处于开起状态。当2缸活塞(11)上行至排气上止点时，排气过程结束，排气门(9)关闭。此时1缸活塞位于压缩行程距离上止点为L的位置。曲轴进一步旋转，倒气门(6)打开，倒气过程开始，1缸活塞继续上行压气，2缸活塞越过上止点下行吸气，气体在1、2缸两个活塞共同的吸压作用下，由1缸倒入2缸。至1缸活塞到达上止点时，倒气门(6)关闭，倒气过程结束。此时2缸活塞下行至距离上止点为L长的位置。2缸活塞下行所让出的体积即为燃烧室容积。控制喷油器(8)(或火花塞)在倒气门(6)接近关闭时提前喷油(或点火)，在倒气门(6)刚好关闭的前后混合气着火，引发后续的燃烧过程。曲轴继续旋转，2缸活塞下行进行膨胀作功过程，1缸活塞越过上止点下行，进气门(4)打开，进气过程开始。在进气行程的初始阶段，倒气道(5)内及活塞头周围间隙内的残余压缩气体膨胀，可以减小由于进气门(4)开起初期间隙过小对活塞造成的下行阻力。当2缸活塞到达膨胀行程下止点时，1缸活塞距离进气行程下止点还有L长的距离。曲轴继续旋转，排气门(9)打开，2缸活塞越过下止点上行开始排气过程(排气门可有适当的早开角)。1缸活塞到达下止点后，越过下止点上行，进气门(4)关闭，开始压缩行程(进气门可有适当的迟闭角)。至此，完成一个循环工作过程。内燃机的工作就是上述循环过程的重复。

倒气道(5)的出口位于作功--压缩缸的上部，入口位于进气--压缩缸的一侧(如图1所示)或上部(如图3所示)。

为了提高倒气效率，避免倒气道(5)内的残余压缩气体在1缸活塞下行时返流回1缸，可在倒气道入口处设置单向阀门(13)，见图3。