[发明专利]同轴强制换气两冲程动力装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机，特别是具有一个优良的“三工作”循环的内燃机，该“三工作”循环由三个过程，即换气、压缩和做功组成，由两个冲程完成并具有比现有技术中可得到的更高的效率。

背景技术

许多内燃机都以所公知的奥托循环进行工作，奥托循环上溯到1801年即为人所知。不管解释两冲程还是四冲程的发动机，奥托循环都限定了发动机在工作循环中发生的四个基本过程，即进气(吸气)、压缩、做功(或点火)和排气。

在四冲程发动机中，基本上一个冲程(720度循环的180度)用于一个过程。尽管现代高速发动机已经试图几乎同时进行进气和排气，这两个过程仍然需要四冲程发动机中的两个单独冲程。在这种设置中，所有的空气流动都发生在汽缸的顶部，这有助于冷却汽缸头，但不能冷却汽缸体。另外，在这种构形中，做功冲程最多不超过整个工作循环的22％，从而限制了发动机的整体动力输出潜力。

在两冲程发动机中，做功、排气和进气都发生在下行冲程，接着是上行冲程中的另外排气和压缩。所熟悉的两冲程发动机限定了在其工作循环中燃烧汽缸内的四个不同过程。燃料/空气混合物在汽缸内点火开始，压力在汽缸头上方升高从而驱动活塞沿汽缸下行。当活塞沿汽缸下行时，活塞露出排气口以使汽缸内部(处于高压下)暴露于接近大气压，并且汽缸内之前含有的燃烧物迫使自己从排气口排出汽缸外。活塞继续其沿汽缸的向下行程，然后在其到达它的底部死点中心位置之前露出进气口。在返回冲程(或上行冲程)中，活塞首先关闭了进气口。然而，当活塞在其返回行程中继续上行时，排气口至少在一个很短的时期保持打开。因此，一些从进气口进入的空气和部分已混入那些空气中的燃料同样被排出排气口，直到活塞在其返回行程中经过排气口后将其关闭。一旦排气口关闭，就会压缩剩余的空气和燃料混合物。一旦完成压缩，两冲程过程结束，燃料/空气混合物的点火再次发生从而开始新的工作循环。然而，活塞从其底部死点中心位置向排气口的顶部运动期间导致了作为部分燃烧物使用的新鲜空气和燃料的大量损失。

典型的两冲程发动机的另一个特点是，两冲程发动机的曲轴箱提供了进行大量汽化作用的空间体积。这种构形阻碍了在曲轴箱周围使用大量的油飞溅，而这在常规的四冲程发动机中是常用的。因此，在两冲程发动机中，油在其被引入汽缸之前必须与燃料混合，从而给用户造成了额外的负担，他们必须在使用前将燃料和油混合，或者需要更复杂的燃料和油供给系统，同时还产生了不利的环境废气，其包括已燃烧的油和燃烧副产物。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种内燃机，其采用一个“三工作”循环，该“三工作”循环由三个过程，即换气、压缩和做功组成，由两个冲程完成并具有更高的效率以克服现有技术中的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其将较冷的空气引入燃烧汽缸以对燃烧汽缸的整个长度进行冷却。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其无须增加相对于四冲程发动机的复杂性和重量就可以提高已公知两冲程发动机的效率。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其具有传统的四冲程发动机的优点，同时将做功冲程延长至整个工作循环的25-40％或更多。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，与传统的两冲程发动机中已可得到的相比，其增加了可以保持在燃烧汽缸中以参与燃烧过程的进气量。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机，其消除了在传统的两冲程发动机中将油与燃料混合的必要。

本发明的另一个目的是提供一种用于内燃机的改进的进气门，其能够提高性能，并且简化了结构而且制造成本低于已公知的进气门。

根据本发明，上述和其他目的是通过提供一种具有两个平行汽缸即进气汽缸和动力汽缸的内燃机来实现的，由此，在动力汽缸内的做功、换气(包括同时进气和排气)和压缩过程构成了发动机的整个工作循环，其中在进气汽缸中的进气是动力汽缸内的工作循环的辅助和附属功能，因此发动机的冷却和燃料效率都比现有技术的内燃机提高了。在燃烧汽缸内，进气口设置在汽缸的顶部，然后该进气口设置有单向压力响应转换气门，用于当燃烧汽缸的压力下降至低于进气汽缸的压力时允许空气流入燃烧汽缸。