[发明专利]具有可变燃烧室和增加膨胀循环的内燃机

说明书

本发明是关于具有在节流速率变化时使燃气点火压力成为最佳状态的可变化容积燃烧室的，并且有一个延长膨胀冲程来增加效率的内燃机。

众所周知，增加内燃机的压缩比能增加它的热效率。假设作为理想循环使用，一台标准的吸气式发动机，以大气压力充满气缸。在这种情况下，几何容积比（气缸容积加燃烧室容积与燃烧室容积比）被设计成，所给的预燃压力正好低于汽油内燃机中在正常运行的较高温度范围内所推荐燃料的自动点火点的压力。然而，对于这种低于满负荷运行的发动机而言，充满气缸的混合气的压力低于大气压力。因此，当几何容积比保持不变时，压缩比降低了，结果燃烧室中的混合气的压力低于全节流所得到的压力。一种恢复完全预燃压力的途径（得到需要的压力比）是变化燃烧室的容积。达到这种目的方法有许多种，但是实施时大多数设计复杂而不耐用。一些现有技术概括如下：

波汉森（Pehrsson）在美国专利No.741824中叙述了一种四冲程内燃机，该机具有一个操纵排气阀的凸轮和一个操纵进气阀的真空装置，还具有一个主气缸直径辅助活塞，用于手动改变燃烧室的容积以获得混合气的预燃压力。辅助活塞的位置确定了进气阀移动限变。

斯麦得特（Schmidt）在美国专利No.1167023中揭示了一种普通四冲程发动机，在主气缸上面有一个辅助气缸和活塞，用来改变燃烧室的容积。辅助活塞的位置由一个弹簧来控制，由液态压力来吸收燃烧的负载。因此，辅助活塞的位置取决于负载。因为从辅助活塞上面（或它顶部一半）进油或排油的速度，是受到通过油孔油的进、出速率限制的。排出孔有一个阀，它有一个预定压力（可变的）放泄系统。如果燃烧压力超过这个压力，油就被迫排出压力腔并且辅助活塞朝着它最外位置移动，增加了燃烧室的容积。当负载下降时，燃烧压力小于这个值，油不再从出油口排出，但仍然通过进气截止阀进入，结果使活塞朝着主气缸移动并增加预燃压力。

威尔林（Wilson）在美国专利No.1639447中揭示了一种普通四冲程发动机，它有一个辅助气缸和配置在工作活塞上面的复合冠部活塞。辅助活塞的位置是由进气管道中的压力，通过第二辅助活塞，由液压操纵来控制的。当发动机运转时，由一个弹簧移动辅助活塞到它的最外的位置。

温格尔（Wagner）在美国专利No.2142466中，描述了一种普通四冲程压缩点火的发动机，它有一个节流进气系统和一个可变容积的燃烧室。辅助活塞的往复运动由凸轮轴驱动，它与凸轮轴变化的角度同步。

利伍姆（Lysholm）在美国专利No.2344993中揭示了一种普通四冲程火花点火或压缩点火的发动机，它有一个在进气冲程期间关闭的进气阀，实行阿特肯林（Atkinson）循环。在阀关闭期间，由于活塞速度很高，对于高速发动机，发动机容积效率减少。如果进气阀在压缩冲程关闭，在高发动机转速时，则容积效率将增加。在低速时，容积效率减少。在进气冲程较迟地关闭进气阀并在压缩冲程将它打开很短的时间，该专利要求产生一个接近恒定的容积效率，或者对于发动机速度所要求的几乎任何容积效率曲线都适合。对于压缩点火的发动机，在压缩冲程上打开的阀只能是排气阀，因为燃烧到目前为止没有喷射。该专利表明，这最适合于增压式发动机，这样实际上将效率提高到非强迫进气式发动机效率或稍微超过它的程度。

罗森（Rosoen）在美国专利No.2467568中揭示了一种普通四冲程发动机，它有一个可变化容积的燃烧室，它是由液压控制的。辅助活塞是用油充满的。

汉弗尔斯（Humphreys）在美国专利No.2769433中揭示了一种普通两冲程或四冲程发动机，它有辅助气缸和配置在工作活塞上面的辅助活塞。辅助活塞是由发动机的润滑系统供应的液体支持的。如果在燃烧期间，所达到的最大压力超过预定值，油从室内辅助活塞的背面漏出，它是由排泄机构完成的。

西斯林（Heisling）在美国专利No.2883974中揭示了一种普通四冲程发动机，它有一辅助气缸和一个配置在工作活塞上面的辅助活塞，它的目的是提供一个变化容积的燃烧室。辅助活塞的位置是由液压来控制，并且也由液压来驱动。第二实施例利用了一个运动的气缸套。该发明的重点在理想运行的控制装置上。