[发明专利]具有球形燃烧室的二冲程内燃机

说明书

一种内燃式热机，所述热机的一个基本构件“气缸”包括围绕所述热机的Z轴的4个相同的移动耦合装置，所述热机包括分部分的“活塞”(50)，所述“活塞”由曲轴(40)的曲轴销驱动并由在滑槽(60u)中滚动的滚轮(61)引导。平行的且由齿轮机构同步的曲轴每个周期执行一次循环。每个活塞包括滑动表面，该滑动表面几乎接触相邻活塞的气缸面，但是在该滑动表面上滑动部分密封接触。4个凹面形状的重叠面围成体积循环变化的腔室(35)：在最小体积处，具有准球形，在燃烧期间减少壁的热损失；并且在最大体积处，通过旋转板(22s，22i)露出允许经由转换单元(57i)和歧管(20s，20i)进气和排气的端口，面能够更经济地实现米勒‑阿特金森分布。

本发明涉及一种往复式内燃热机的运动构造和布局。

背景技术以及对本发明的改进

大多数内燃机具有燃烧及工作流体室，上述燃烧及工作流体室的体积随气缸中的活塞的往复运动而变化。旋转活塞汪克尔发动机是一种少见的已被工业化证实的例外。

工艺现状公认了其他具有非常规燃烧室的热机的构造，即上述非常规燃烧室不包含在小型气缸和腔室中进行转换的圆柱形活塞，如以下专利所述：

·1991年5月7日的US 5 012 769 A(科廷厄姆布伦特R[美国])(CottinghamBrent R[US])

·1989年2月7日的US 4 802 449 A(杨平[美国])(Yang Ping[US])

·2008年4月17日的US 2008/087237 A1(迪克廷贝尔[美国])(Dick Timber[US])

体积-表面比

/热损失

与球体提供的最小可能几何尺寸相比，传统活塞-气缸布局的燃烧室位于上止点(TDC)时具有更高的室壁表面对燃烧室体积比，换句话说，不考虑会进一步增加上述比的活塞的凹坑或滚动，该比大约为一半。

对于传统内燃发动机，燃烧室和气缸壁的热损失约占燃料的热值的三分之一(大约500 cm³的“汽车”单位汽缸)。因此，其它条件相同，减少上述表面积可以减少壁上的热损失并因此提高发动机的效率。对于这一点，现有技术的最佳工艺状态通过对置活塞(2冲程)柴油机降低燃烧室的表面/体积比来实现。

/压力

传统的活动活塞-连杆-曲柄组件，除了其他方面之外，根据与最大速度相关的惯性力以及受到的最大气缸盖压力确定尺寸。取决于气缸轴线，或同样地，取决于活塞直径的平方，该气缸压力与活塞投影面积成正比。这些惯性力和压力与冲程，在某种程度上与移动组件的质量，且在某种程度上与气缸盖、外壳、气缸、以及底部引擎的质量近似成比。

在其他条件都相同的情况下，这种减小活塞投影面的方式能够减少压力，并因此减少移动组件的质量以及电机极大部分的质量。

本发明所述发动机，通过上止点处的准球形燃烧室来改善以上两个方面。事实上，对于给定体积，腔室壁表面积从上止点及其附近处开始下降，直到约上止点处的一半。

·这减少了在燃烧/爆炸过程和膨胀过程中压缩结束时室壁的热损失，从而提高发动机的效率。

·相比于传统气缸盖和活塞上的压力，这使由室壁上压力形成的合力有所降低。即使腔室由活塞的3面、5面，或者最理想的4面的壁组成，这种降低实际上都会出现。由于与给定活塞体积下的更短移动部件相关，将减少发动机工作结构件的重量，并从而减少整个发动机的重量。

米勒-阿特金森循环分布图