專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機。
內(nèi)燃機系統(tǒng)可分成許多相互的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)成一體就可產(chǎn)生有關速度、輸出功率、燃油耗率及發(fā)動機系統(tǒng)之排放的理想性能。這些子系統(tǒng)是(a)點火裝置，(b)燃油輸入控制，(c)發(fā)動機氣缸和燃燒室內(nèi)氣流的控制，另外，對柴油發(fā)動機系統(tǒng)而言，還包括下列子系統(tǒng)(d)分離機構，(e)燃燒室中燃油與空氣的混合。
分離這一術語是用來描述在燃燒室中配置有連續(xù)操作的點火裝置時在發(fā)動機進氣壓縮沖程期間為防止過早點火將燃油從發(fā)動機的燃燒室中排出的技術措施。由于下列原因，分離會使內(nèi)燃機的燃油經(jīng)濟性帶來很大的好處(ⅰ)由于可防止壓縮自燃，故在選擇發(fā)動機壓縮比時可無需考慮所用燃油的種類;
(ⅱ)部分負荷時，可減少燃油輸入，而無需相應減少空氣的輸入。這就使得發(fā)動機處于“過稀燃燒”狀態(tài)下工作;
(ⅲ)部分負荷時，也不需要在進氣過程中對氣流作任何的機械式干涉，如不必用導致泵送損失的節(jié)流閥影響氣流。
柴油發(fā)動機是現(xiàn)行唯一的在其工作時采用分離的內(nèi)燃機。工作時，空氣吸進發(fā)動機氣缸并壓縮到高的容積壓縮比(14∶1到25∶1)，由于這個結果，空氣之溫度提高到300℃和400℃之間。燃油直到壓縮終了時才噴入氣缸，由于高的空氣溫度，燃油就會自燃。然而，燃燒不是直接發(fā)生在燃油噴射階段，燃油以液滴形式噴入氣缸，在氣缸中直接與空氣混合并在點火燃燒之前蒸發(fā)。這種特有的燃燒滯后使燃燒過程表現(xiàn)為一個相當慢的過程，從而限制了柴油機的有效運行速度就相當?shù)?。上面所提到的分離在柴油機中是借助噴射泵機械方式實現(xiàn)的，該燃油噴射泵的噴油器針閥在噴射之前機械方式將燃油與氣缸或燃燒室分離。
本發(fā)明是探求提供一種經(jīng)改進的內(nèi)燃機。
因此，本發(fā)明提供的內(nèi)燃機包括有至少一對將其與燃燒室連通的第一和第二氣缸，第一氣缸的工作容積大于第二氣缸的工作容積;
將大量的空氣充量充入第一氣缸中的第一裝置;
將液態(tài)燃料充量充入第二氣缸中的第二裝置;
在各氣缸中可運動的第一和第二活塞;
在燃燒室中可連續(xù)點火的點火裝置;
第二活塞在第一位置和第二位置之間運動期間控制第二裝置將燃油充量充入第二氣缸的并且在第二活塞到達第三位置時停止燃油充量充入的控制裝置，在所述第一位置時第二活塞處于其進氣沖程之始端，在所述第二位置時第二活塞處于其壓縮沖程之終點開始運動的角度少于10度處，所述第三位置的時刻是不晚于所述活塞在壓縮沖程終端之內(nèi)死點位置的時刻;
在第二活塞達到第四位置之前阻止燃油空氣混合氣從第二氣缸向燃燒室運動的裝置和在第一氣缸充入燃燒室的空氣中產(chǎn)生渦旋運動以輔助從第二氣缸來的燃油空氣混合氣與在燃燒期間從第一氣缸來的空氣在燃燒室中迅速混合的裝置，在所述的第四位置時第二活塞處于其至少完成了壓縮沖程80%處。
本發(fā)明還提供了一種壓縮點火發(fā)動機，該壓縮點火發(fā)動機包括有至少一對將其與燃燒室連通的第一和第二氣缸，第一氣缸的工作容積比第二氣缸的工作容積大;
將大量的空氣充量充入第一氣缸的第一裝置;
將液態(tài)燃料充量充入第二氣缸的第二裝置;
在各氣缸中可運動的第一和第二活塞;
第二活塞在第一位置和第二位置之間運動期間控制第二裝置將燃油充量充入第二氣缸并在第二活塞到達第三位置時停止燃油充量充入的控制裝置，在所述的第一位置時第二活塞處于其進氣沖程之始端，在所述第二位置時第二活塞處于從其壓縮沖程之終點開始運動的角度不少于10度處，所述第三位置的時刻是不晚于所述活塞在壓縮沖程終端之內(nèi)死點位置的時刻;
在第二活塞達到第四位置之前阻止燃油空氣混合氣從第二氣缸向所述燃燒室運動的裝置和在第一氣缸充入燃燒室的空氣中產(chǎn)生渦旋運動以輔助從第二氣缸來的燃油空氣混合氣與在燃燒期間第一氣缸來的空氣在燃燒室中迅速混合的裝置，在所述第四位置時所述第二活塞處于其至少完成了壓縮沖程80%處。
本發(fā)明的內(nèi)燃機依靠兩個不相等工作容積氣缸間的氣體運動促使分離的，這兩個不相等工作容積的氣缸是由在其中產(chǎn)生點火的共同的燃燒室相互連接起來。當該發(fā)動機的兩個活塞朝它們的內(nèi)死點運動時，在大部分壓縮沖程期間氣體從大氣缸通過燃燒室流入小氣缸。在小氣缸吸氣沖程期間和/或在壓縮沖程的第一階段到氣流反向流動和小氣缸中的充量進入燃燒室時的活塞位置這一期間燃油被導入小氣缸。液體燃料能在第二氣缸的活塞從進氣沖程開始的第二活塞的內(nèi)死點到壓縮沖程終點內(nèi)死點位置前不少于10%的這一段的全部沖程運動或部分沖程運動內(nèi)的任何時刻或在從全負荷到怠速需加油的所有工況時開始噴入小氣缸，并且不晚于壓縮沖程之內(nèi)死點時結束供油。
液態(tài)燃料在點火前在循環(huán)的預置區(qū)間導入小氣缸使燃油有時間在小氣缸中蒸發(fā)成氣態(tài)，致使當其進入燃燒室點火時，隨后之燃燒過程與氣態(tài)燃料相關，且比起柴油發(fā)動機的燃燒過程要快得多。這就使本發(fā)明的發(fā)動機能有效地以比柴油發(fā)動機可能達到的轉(zhuǎn)速高得多的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。實際上，本發(fā)明的發(fā)動機兼有作為一種分離式發(fā)動機的柴油發(fā)動機的效率和汽油發(fā)動機的高速的性能。
本發(fā)明最佳機型的許多特性得歸功于有效的分離，這些有效的分離措施是(a)只充有空氣(或帶有少量燃油使其不會由置于燃燒室中的點火裝置而點燃，且燃油/空氣混合氣的比例上限處于這種混合氣稀著火極限之下)的大工作容積的大氣缸和燃油導入其中的小工作容積的氣缸相組合，這兩個氣缸是通過共同的燃燒室相互連接的。
(b)以液態(tài)形式導入小氣缸的燃油借助于蒸發(fā)冷卻小氣缸中的氣體，從而降低其中的壓力，該壓力與在壓縮沖程到壓縮沖程終了期間在任何給定的活塞位置處的大氣缸中的壓力相關，從而有效地加快氣流從大氣缸經(jīng)燃燒室向小氣缸中的流動。
(c)一個可任意選擇的特點在于大氣缸和小氣缸中的活塞位置間的相位差可有選擇地調(diào)整曲柄轉(zhuǎn)動角，使小氣缸中的充量進入燃燒室開始點火和燃燒過程在該曲柄轉(zhuǎn)動角條件下進行。
(d)燃燒室借助于在吸氣沖程期間限制氣流向小氣缸內(nèi)流動的孔道與小氣缸連通，這樣，使小氣缸內(nèi)的壓力在壓縮沖程開始時起作用以便小氣缸內(nèi)的壓力值比大氣缸中的壓力值小。
下面通過實施例并參照附圖對本發(fā)明進一步予以說明。


圖1是通過本發(fā)明內(nèi)燃機的第一個實施例的一部分氣道的局部剖視圖。
圖2是本發(fā)明內(nèi)燃機的第二個實施例相似于圖1的視圖。
圖3是本發(fā)明內(nèi)燃機的第三個實施例與圖1和圖2類似的視圖。
圖4是本發(fā)明內(nèi)燃機改進型燃燒室的剖面圖。
首先參照圖1，這是本發(fā)明內(nèi)燃機最佳形式的一部分氣道的剖視圖。為了更好了解和全面描述該發(fā)動機及其運行，可參見現(xiàn)有的英國專利說明書2155546和2186913。本附圖中與英國專利說明書中相同件的標號是相同的。
圖1的發(fā)動機有一對或多對協(xié)同工作的分別配有第一和第二活塞16、18的第一和第二氣缸12、14，氣缸12、14由發(fā)動機缸頭中的燃燒室20相互連通的。這兩氣缸由大氣缸12構成，大氣缸12的圓筒形延伸部分構成小氣缸14。大氣缸的工作容積比小氣缸大，兩個氣缸的軸線相互平行，且盡管圖中示出氣缸14相對氣缸12的中心偏置，但它可置于任何位置，包括氣缸的中心線。大氣缸12配置有第一活塞16，該活塞16在其頭部也帶有一圓柱形延伸體伸入小氣缸14并構成小氣缸的活塞18。第一活塞16沖程要使第二活塞18即使是在其外死點位置還能伸入氣缸14中。
氣缸12、14均通過各自的孔道40、44與燃燒室連通，該燃燒室盡管可采用其它合適的形狀，但最好是球形的并配有在下面所述那樣的合適的點火裝置。燃油借助于由控制裝置37控制的燃油噴射器36噴入小氣缸14中，而空氣通過入口25吸入大氣缸中。導入大氣缸中的空氣最好是未經(jīng)節(jié)流的，即不受公知的汽油機中的蝶形閥那樣的裝置控制的。在小氣缸14中配置有一個排氣口27，作為一種替代方案，廢氣和空氣進口27′、25′也可如圖中虛線所示那樣開在大氣缸12中。氣口之開閉可由各種閥如提升閥來實現(xiàn)，或當氣口開在氣缸側壁時可由活塞本身來實現(xiàn)。發(fā)動機的起動可借助于舉如火花塞或電極棒52那樣的合適裝置，火花塞或電極棒52可產(chǎn)生連續(xù)的火花束或電弧，或者利用熱表面如熾熱塞，或燃燒室中的預熱表面以助起動。
圖2是類似于圖1的視圖，它示出一種改進型的發(fā)動機。
在這個實施例中，燃燒室20實際上是在第二活塞18內(nèi)部形成的。第二活塞18不需活塞環(huán)就可工作，因為當兩個氣缸之間存在小的壓差時空氣只會從大氣缸12向小氣缸14泄漏。
小氣缸14的端壁上還設有一個伸突部100并在內(nèi)死點或近內(nèi)死點時占居孔道40的大部分體積。該突出部的位置在活塞18快到內(nèi)死點時能伸入孔道40中。這在下面較詳細地予以說明。
在圖3所示的改進型發(fā)動機中，氣缸12、14的頭部是通過燃燒室20連續(xù)相通的。
這兩個氣缸內(nèi)的活塞是用機械方法聯(lián)接一起的，活塞可同相位聯(lián)接并協(xié)調(diào)運動，即它們同時到達內(nèi)死點和外死點，但發(fā)動機在第二活塞18稍稍落后或稍稍超前于第一活塞16時也可工作。最好是當發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升或下降時兩個活塞的相位差不變。
進空氣的氣缸12分別與進、排氣管的進、排氣道相通(排氣道28在附圖中已示出)。
活塞18的頂部設有一伸突體100′，當活塞18處于或靠近內(nèi)死點時，該伸突體占居孔道40的大部分體積。
每個實施例所述的燃燒室都有一個連續(xù)的點火裝置，即可連續(xù)操作的點火裝置。這里相對于點火裝置所用的“可連續(xù)操作”這一概念是表示一種類型的點火裝置，該種類型的點火裝置具有在發(fā)動機整個循環(huán)期間或在整個預置的時間范圍內(nèi)隨時有效觸發(fā)的，預置的時間范圍占該發(fā)動機完成一個循環(huán)所需時間的大部分(如大于25%)。下列形式的點火裝置是可以采用的。
(1)燃燒室部分的或全部的壁可用陶瓷材料或用陶瓷材料覆蓋，這種陶瓷材料是一種絕熱體，可在發(fā)動機工作期間達到非常高的溫度，以形成熱表面點火裝置。燃油/空氣混合氣在與熱的陶瓷表面接觸時點燃。
(2)作為陶瓷材料的一種替代物，燃燒室部分的或全部的壁可以是金屬壁，這種金屬壁在發(fā)動機工作期間也能達到適于點火的溫度。
(3)點火裝置可以是催化劑形式，典型的有鉑和/或鈀，最好是以薄膜或涂層的形式附著于燃燒室的部分或全部內(nèi)壁或所有壁上。
(4)可以采用上述任何裝置之間的組合。
(5)借助于或不借助于上述之點火裝置的壓縮點火，充入燃燒室中的熱氣體在壓縮沖程終端時使燃油自燃。
在吸氣沖程，空氣通過進氣口吸入大氣缸12，并且部分吸入的空氣通過燃燒室充入小氣缸14，燃油也在預先置定的活塞運動角度(長度)期間噴入或?qū)霘飧?4。燃油是在壓縮沖程終端的內(nèi)死點前足夠的時間內(nèi)噴入小氣缸，使大部分燃油能在第二活塞到達內(nèi)死點前蒸發(fā)。第二活塞運動的范圍是從活塞在進氣沖程始端的內(nèi)死點到壓縮沖程終端的內(nèi)死點前大約10°的運動角范圍，燃油在這一范圍內(nèi)開始噴射。燃油開始噴射的最佳范圍是從進氣沖程始端的內(nèi)死點到活塞完成其壓縮沖程長度90%的范圍(相當于144°的運動角度)。燃油噴射結束不晚于壓縮沖程終端的內(nèi)死點。燃油噴射可在預先置定的角度范圍內(nèi)的任何時刻，但最好的噴射是盡可能早到在吸氣沖程開始，使燃油有足夠的時間蒸發(fā)。本發(fā)明的最佳方式是在進氣沖程開始后立即噴射燃油。
當?shù)竭_外死點后，兩個活塞都開始壓縮沖程。在壓縮沖程期間，空氣由活塞16被壓入燃燒室20，并在燃燒室內(nèi)被迫形成渦旋運動。
盡管附圖示出的孔道40和44都是切向通向燃燒室以產(chǎn)生渦流的，但作為一種替換措施也可以是只有孔道44切向通向燃燒室。這里所用的“切向”這一術語并非是數(shù)學上那么嚴格的方向，而是包括這樣的布置，即孔道沿具有很大切向分量的方向通向燃燒室?？諝庖擦飨驓飧?4，與氣缸14中的燃油/空氣混合氣混合。
在壓縮沖程期間，活塞16和18都將其氣體壓入燃燒室20，對活塞18來說，它是朝壓縮沖程的終端壓氣的。最好的是通過合適的裝置和前面提到的專利說明書中所述的裝置的快速混合使?jié)馊加?空氣混合氣隨之進入燃燒室。
在采用催化劑或熱表面作為點火裝置時，燃燒是在燃油/空氣混合氣與表面接觸時在催化的或熱的表面開始的。當點火裝置為壓縮點火時，燃燒室中燃油/空氣混合氣是自燃的。小氣缸中的燃油/空氣混合氣在與大氣缸內(nèi)的空氣混合之前因過濃(或過稀)的原因是不會點燃的。由于燃油/空氣混合氣從小氣缸14出來強迫壓入燃燒室中，是部分地或全部地被蒸發(fā)，故不存在柴油機那樣燃燒之前在內(nèi)死點以油滴形式噴入之后，首先必須與燃燒室內(nèi)的空氣混合，然后加熱蒸發(fā)所引起的滯燃期。
在本發(fā)明中，盡管燃油是以集中的方式(眾所周知的分層方法)被導入燃燒室的，但由于燃油已事先被導入小氣缸中，故當將其導入燃燒室時至少一部分是被蒸發(fā)了，這樣就減少了滯燃期。燃燒使溫度升高并有利于剩余氣體的點燃。一旦開始燃燒，發(fā)生的化學反應能繼續(xù)進行就需要額外的氧，這就導致更強的混合運動。用催化的或熱的表面點火時，燃油是燃燒室表面點著的，而燒著的燃油引起氣體膨脹并朝徑向向內(nèi)運動，在燃燒室中氣流的強烈相互作用產(chǎn)生了一種強有力的混合作用。
在燃燒室中的這種渦旋運動在點火期間是連續(xù)的，且確保在促進迅速和完全燃燒的時期內(nèi)氣體與催化劑或熱表面有較長的接觸時間。接著，驅(qū)動兩個活塞離開內(nèi)死點使燃氣膨脹并通過活塞向發(fā)動機的單個曲軸或多個曲軸輸出功。
分別設置在活塞18和氣缸壁(圖2和3)上的伸突體100、100′保證當活塞18朝內(nèi)死點運動時將小氣缸14中的燃油/空氣混合氣傳送到燃燒室20中。當活塞18接近內(nèi)死點時，伸突體進入孔道40，以便使在活塞18頭部和氣缸14端壁之間被封住的燃油/空氣混合氣被迫通過孔道40的狹窄通道流入燃燒室，并且還增加了燃油/空氣混合氣的速度和加強燃燒室中的混合。
伸突體100、100′的形狀要能在伸突體和孔道40的側壁之間留一間隙102讓封在活塞18頭部和氣缸14端壁之間的氣體流入燃燒室。該間隙102可沿伸突體100的整個周邊或部分周邊延伸。
伸突體100的橫截面形狀可相應于孔道40的橫截面形狀，或者是沿該伸突體長寬方向可變化的不同的截面形狀。在后一種情況，將會使間隙102隨活塞18朝內(nèi)死點運動而變化。
孔道40可以是任何截面形狀，例如長方形，舉如圓形或橢圓形或不規(guī)則的形狀，像伸突體100那樣的橫截面形狀。
伸突體100的長度可以大于、等于或小于孔道40的長度。
如前面所述的專利說明書中所敘述的那樣，在活塞16頭部也可形成一個類似的伸突體，在圖3中所示的伸突體66是在活塞16頭部形成的，位于活塞一邊附近。這樣就允許在與氣缸12相連接的缸頭上配置大的進氣道和排氣道。
使用第二活塞的伸突體保證了幾乎所有的燃油/空氣混合氣進入燃燒室。當兩個活塞都采用伸突體時，就加長了近似等容積燃燒的時期，發(fā)動機可由快速燃燒過程加速近似等容燃燒，且在吸氣沖程期間能用更大的孔道以加速從進氣閥來的空氣之傳送，和通過燃燒室進入小氣缸14。
現(xiàn)在參照圖4，它示出了燃燒室20最佳形式的剖面。在該燃燒室中，燃燒室橫截面的總體形狀是半徑為R1的圓形(盡管可用其它有效的曲線型)。進氣孔道40和44均切向通向燃燒室，使氣體在發(fā)動機壓縮沖程期間在燃燒室中產(chǎn)生渦旋運動。然而，在孔道40和44前緊接的外圍部分(氣體在燃燒室中的運動方向)，該燃燒室的曲率半徑是減小的。在孔道40和44前緊接的曲率半徑分別為R3和R2，該半徑R2和R3可以是相同的或不一樣的。
當然，人們會意識到半徑R2和R3均與半徑R1不同，或僅其中之一與半徑R1不同。
這種曲率變化的作用在于將燃燒室中相對于通過孔道40和44進入該燃燒室的氣流的氣體環(huán)流移開。這就能改善氣體的混合和減少燃燒室中氣體環(huán)流的趨勢，以阻礙氣體通過孔道40和44進入燃燒室。
上述的分離式發(fā)動機具體實例較分離式柴油發(fā)動機的主要優(yōu)點在于，液態(tài)燃料可非常早地噴入小氣缸14中，比如說可以在從吸氣沖程開始到壓縮沖程終端的內(nèi)死點前10°度之間的任何時刻噴入。這樣就使得燃油在被壓入燃燒室之前有充分的時間蒸發(fā)。氣態(tài)燃料的點火和燃燒比液態(tài)燃料更快，消除了著火滯燃期和加長了柴油機的燃燒時間，從而使本發(fā)明的發(fā)動機具有能有效的高速工況運行的能力。
和柴油發(fā)動機相比，在吸氣沖程期間噴射的液態(tài)燃料能在相當?shù)偷膲毫l件下來噴射。不易揮發(fā)的液態(tài)燃料還可先預熱，例如用與發(fā)動機冷卻水或廢氣的熱交換預熱。這種不易揮發(fā)的液態(tài)燃料也可采用高壓噴射以達到燃油更細的霧化，以助于蒸發(fā)。
發(fā)動機可使用氣態(tài)燃燒是以燃料競爭為條件的。大量的液態(tài)燃料噴入小氣缸14時小量的氣態(tài)燃料能與大氣缸12空氣進口中的空氣相混合(這種混合氣處于稀著火極限之下)。大量空氣中的小量氣態(tài)燃料能留在大氣缸內(nèi)而不受燃燒室中的點火裝置影響。本技術領域的技術人員會意識到，在圖1和圖2中公開的實施例可在發(fā)動機中單獨使用或結合使用，且可和在前面所述的專利說明書中公開的任一實施例相組合。
盡管上述的每個燃燒室都具有曲面或彎曲的橫截面形狀，但人們會意識到“曲面”這一術語包括由眾多直線或曲線部分或二者結合構成的面，如多面體形式的燃燒室。
第一活塞16的頭部或其部分可帶有陶瓷材料或由陶瓷材料制成，該陶瓷材料在發(fā)動機運行期間形成熱表面并輔助燃燒。這種陶瓷材料最好是涂覆有催化材料。
如果對這種類型的多缸發(fā)動機加各種規(guī)格的燃料，一種在低負荷狀態(tài)可能實現(xiàn)的條件是小氣缸中混合氣的燃油/空氣的比例處在著火極限之內(nèi)，通過壓縮點火使小氣缸中的混合氣引燃。由控制噴射的燃油量能避免這種情況，例如，混合氣的燃油/空氣的比例處于濃著火極限以上的某一預定值時，噴入某些氣缸中的燃油被增加保持混合氣在濃著火極限以上的預定量，而噴入其它氣缸中的燃油緊接著減小，使其混合氣的燃油/空氣的比例處于稀著火極限以下。這就能確保發(fā)動機在要求的負荷情況下連續(xù)運行而不產(chǎn)生在發(fā)動機循環(huán)期間不希望引燃的危險。一旦發(fā)動機的燃油使在每個氣缸中混合氣的燃油/空氣的比例低于稀著火極限時，則噴入每個氣缸中的燃油量就被調(diào)節(jié)到使每個氣缸中的燃油/空氣比例處在要求值的噴油量。人們會意識到該反向工作過程是發(fā)生在每個氣缸中混合氣的燃油/空氣比例的增加處于低于稀著火極限以下的某一預定值范圍之內(nèi)的時刻。上述方法可應用于使用催化點火裝置，它能夠點著低于稀著火極限的混合氣。
權利要求
1.一種內(nèi)燃機，它包括至少一對與燃燒室(20)連通的第一和第二氣缸(12、14)，第一氣缸(12)的工作容積大于第二氣缸(14)的工作容積；將大量的空氣充量充入第一氣缸(12)的第一裝置(25、25′)；將液態(tài)燃料充量充入第二氣缸(14)的第二裝置(36)；分別在所述氣缸(12、14)中運動的第一和第二活塞(16、18)；置于所述燃燒室中的連續(xù)操作的點火裝置(22)；第二活塞(18)在第一位置和第二位置之間運動期間控制所述第二裝置(36)將燃油充量充入第二氣缸(14)并且在第二活塞(18)到達第三位置時停止所述燃油充量充入的控制裝置(37)，在所述的第一位置時第二活塞(18)處于從其進氣沖程的始端，在所述第二位置時第二活塞(18)處于從其壓縮沖程之終點開始運動的角度不少于10度處，所述第三位置的時刻是不晚于所述活塞在壓縮沖程終端之內(nèi)死點位置的時刻；在第二活塞(18)到達第四位置之前阻止燃油/空氣混合氣從第二氣缸(14)向所述燃燒室(20)運動的裝置和在所述第一氣缸(12)充入所述燃燒室(20)的空氣中產(chǎn)生渦旋運動以輔助從所述第二氣缸(14)來的燃油/空氣混合氣與在燃燒期間從所述第一氣缸(12)來的空氣在所述燃燒室(20)中迅速混合的裝置，在所述的第四位置時所述的第二活塞(18)處于其至少完成了壓縮沖程80%處。
2.一種壓縮點火發(fā)動機，它包括至少一對與燃燒室(20)連通的第一和第二氣缸(12、14)，第一氣缸(12)的工作容積大于第二氣缸(14)的工作容積;將大量的空氣充量充入第一氣缸(12)的第一裝置(25、25′);將液態(tài)燃料充量充入第二氣缸(14)的第二裝置(36);在各自氣缸(12、14)中可運動的第一和第二活塞(16、18);第二活塞(18)在第一位置和第二位置之間運動期間控制所述第二裝置(36)將燃油充量充入第二氣缸(14)并在第二活塞(18)到達第三位置時停止所述燃油充量充入的控制裝置(37)，在所述第一位置時第二活塞(18)處于其進氣沖程之始端，在所述第二位置時所述第二活塞(18)處于從其壓縮沖程之終點開始運動的角度不少于10度處，所述第三位置的時刻是不晚于所述活塞(18)在壓縮沖程終端之內(nèi)死點位置的時刻;在第二活塞(18)達到第四位置之前阻止燃油/空氣混合氣從第二氣缸(14)向所述燃燒室(20)運動的裝置和在所述第一氣缸(12)充入所述燃燒室(20)的空氣中產(chǎn)生渦旋運動以輔助從所述第二氣缸(14)來的燃油/空氣混合氣與在燃燒期間所述第一氣缸(12)來的空氣在所述燃燒室(20)中迅速混合的裝置，在所述第四位置時所述第二活塞(18)處于其至少完成了壓縮沖程80%處。
3.一種如權利要求2所述的發(fā)動機，還包括置于所述燃燒室(20)中的連續(xù)操作的點火裝置(22)。
4.一種如權利要求1或2或3所述的發(fā)動機，其中所述活塞(18)在其已完成不大于壓縮沖程90%時達到第二位置。
5.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中所述活塞(16、18)在至少發(fā)動機循環(huán)的每個沖程長度的70%范圍內(nèi)一起朝內(nèi)死點運動或離開內(nèi)死點。
6.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中所述的控制裝置(37)在所述第二活塞(18)的進氣沖程期間可控制地引起第二裝置(36)開始將所述燃油充量充入所述第二氣缸(14)。
7.一種如權利要求6所述的發(fā)動機，其中所述的控制裝置(37)在所述第二活塞(18)的進氣沖程開始后可控制地引起第二裝置(36)直接開始將所述燃油充量充入所述第二氣缸(14)。
8.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中第一活塞(16)的頂部至少部分是用陶瓷材料制成的。
9.一種如權利要求8所述的發(fā)動機，其中陶瓷材料上具有催化材料。
10.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中第一裝置(25)可控地將未節(jié)流的空氣充量充入所述第一氣缸(12)。
11.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中第一裝置(25)可控地將燃油/空氣混合氣充量充入所述第一氣缸(12)，該混合氣處于稀著火極限以下。
12.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中點火裝置是一種熱表面點火裝置。
13.一種如權利要求12所述的發(fā)動機，其中所述的熱表面點火裝置至少燃燒室的部分壁是陶瓷材料制成的。
14.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中點火裝置為催化材料。
15.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中所述第二氣缸(14)是第一氣缸(12)的延伸部分，第二活塞(18)是第一活塞(16)頭部的伸突體，第一活塞的沖程要求能使第二活塞在外死點時伸入所述的第二氣缸中。
16.一種如權利要求15所述的發(fā)動機，其中所述的燃燒室(20)設置于所述第二活塞(18)中，且分別有朝向所述第一和第二氣缸使空氣和燃油/空氣混合氣從所述氣缸向所述燃燒室(20)流動的第一和第二孔道裝置(18)。
17.一種如權利要求16所述的發(fā)動機，其中第二氣缸在其端壁上有一伸突體(100)，該伸突體布置成當所述第二活塞接近內(nèi)死點時伸進所述第二孔道(40)以幫助將空氣/燃油混合氣進入燃燒室(20)。
18.一種如權利要求1至15所述的任一權利要求所述的發(fā)動機，其中所述第二活塞上有一伸突體(100′)，該伸突體(100′)布置成當所述第二活塞接近內(nèi)死點時伸進將所燃燒室(20)與所述第二氣缸(14)連通的孔道(40)中以幫助將空氣/燃油混合氣進入所述燃燒室。
19.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，其中燃燒室(20)橫截面基本上是曲面，且具有第一和第二進口孔道(44、40)，分別用于空氣和燃油/空氣混合氣的進入，燃燒室橫截面的曲率半徑在所述燃燒室中氣體環(huán)流方向至少在其中一個孔道之前緊接的圓周部分是減小的。
20.一種如上述任一權利要求所述的發(fā)動機，具有多個第一和第二氣缸(12、14)以及多個第一和第二活塞(16、18)所述的控制裝置(37)可控地監(jiān)視每個所述第二氣缸(14)中的燃油/空氣的比例和在第二氣缸中的燃油/空氣混合氣的比例處在濃著火極限以上的某一預定值范圍內(nèi)調(diào)節(jié)噴入至少其中一個第二氣缸(14)中的燃油量以保持第二氣缸(14)內(nèi)的燃油/空氣的比例以及調(diào)節(jié)噴入所述的其余第二氣缸(14)中的燃油量以使其中的燃油/空氣混合氣的比例低于燃油的稀著火極限從而防止發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間發(fā)生不希望的點火。
21.一種如權利要求20所述的發(fā)動機，其中在所述的第二氣缸中的燃油/空氣混合氣的比例升到稀著火極限以下的某一預定值范圍內(nèi)時，所述的控制裝置(37)能可控地調(diào)節(jié)噴入至少其中一個第二氣缸(14)中的燃油量以使該第二氣缸(14)中的燃油/空氣的比例高于濃著火極限和調(diào)節(jié)噴入所述的其余第二氣缸(14)中的燃油量以保持其中的燃油/空氣混合氣的比例低于燃油稀著火極限從而防止發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間發(fā)生不希望的點火。
全文摘要
一種有一對與燃燒室20連通的第一和第二氣缸12、14且第一氣缸比第二氣缸的工作容積大的內(nèi)燃機，第一和第二活塞16、18設置在氣缸中，第一氣缸的進氣口將未經(jīng)節(jié)流的燃油充量充入，控制裝置37控制噴油器36將燃油充量在第二活塞進氣沖程開始之后盡可能早地噴入第二氣缸14，直到第二活塞18處于或接近內(nèi)死點時阻止燃油/空氣混合氣從第二氣缸14向燃燒室20的運動，第二活塞18可由第一活塞頭部的伸突體構成，第二氣缸14是第一氣缸12的延伸部分。
文檔編號F02B19/08GK1038685SQ89104298
公開日1990年1月10日 申請日期1989年5月6日 優(yōu)先權日1988年5月7日
發(fā)明者丹·梅里特 申請人:丹·梅里特, 考文垂理工高等教育公司