四衝程內燃機的製作方法
2023-06-06 12:46:16
專利名稱：四衝程內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種四衝程內燃機，它至少有兩個進氣閥和一個進汽流動通路，對每個汽缸而言，該進汽流動通路至少有兩個進汽通道，該兩進汽通道從一個公共進汽管開始分支，並被分別導入進汽閥，其中至少有一個進汽通道是構成充汽流動通道，並且至少有一個進汽通道是用作充汽通道。在進汽流動通路上設有一個節汽裝置以調節充汽。進汽流動通路與燃油供應裝置連接在一起。
從AT402535B可熟知上述提到的這種類型的內燃機。為了在部分負荷下能夠在燃燒室內得到很強的充汽渦旋而又不致於影響到滿負荷時(由於流動係數較差原因)的充汽流動，以及可能使發動機功率惡化，這種熟知的內燃機設有一充汽流動通道和一個充汽通道。其燃油是通過一噴射裝置藉助於設置在兩個進汽通道之間的一個通道隔牆區內的一噴射器，沿進汽孔方向間接地噴射到兩個進汽通道裡。通過一個置於充汽通道之內的節流閥，可以影響到燃燒室內的混合物。由此可以在燃燒室內產生一個充汽層，以便當整個混合物十分稀薄的情況下也能夠在火花塞區形成一種易點燃的、較濃的混合物。從而能夠滿足低耗油情況下的十分嚴格的排汽規範。
因為是通過間接噴射，其進汽通道結構和燃油輸送裝置相對較昂貴，所以這種熟知系流很適合於多車轍的汽車，而在單車轍的機動車上，特別是對小容量的摩託車來說則其噴射系流就不適宜了，因為此時人們期望的是能夠節省一些燃料。此外，噴射系統需要較大量的控制和能量，這對內燃機的結構尺寸、重量以及製造費用都會帶來不利的影響。
本發明的目的在於，為避免這些缺點和儘可能通過簡單的方式來改善上述所提到的這種類型內燃機的排汽質量。同時，使耗油量儘可能低。
按照本發明是這樣來解決其任務的燃油供應裝置由一個用於兩個進汽通道的汽化器形成，最好使該汽化器置於從進汽管的兩個進汽通道的分支區內。通過充汽流支通道、充汽通道以及一個普通的汽化器共同組合而成的燃料供應裝置，既可以通過很簡單的方式以十分小的發射值即可控制燃燒室的燃燒，又可使所消耗燃料非常少。由於在複式進汽通道配置上具有一個充汽通道和一個充汽流動通道，因此在採用通常的汽化器時可以不需要複雜的電汽和電子裝置。這樣就省去了用於噴射燃油及較高能量所需要的昂貴的調節和控制技術裝置。這種汽化器技術可靠性很高，此外還可具有內燃機的結構體積小、重量輕及製造費用低等優點。
為了能夠使燃燒室內的充汽情況根據需要進行，在本發明的另一實施例中，在節汽裝置打開期間首先打開充汽流動通道，此後充汽通道才被打開。
充汽流動通道的任務在於，把一個圍繞著汽缸的衝量充入到燃燒室中，該衝量可以設置成正切通道或螺旋通道。
汽化器可以由一個滑閥式汽化器，一個恆壓汽化器或一轉動的節流活門汽化器構成。在前兩種汽化器時，汽化器的滑閥可以置於兩個進汽通道之間的通道隔壁的開始區，並構成一通道間隔件。由於汽化器滑閥形成了一通道隔離，使當滑閥移動時兩個進汽通道依次被打開。在這種情況下其汽化器滑閥就構成了節汽裝置。但是，節汽裝置也可以在一個或兩個進汽通道內再附加設置節流閥。
如果在分開的兩進汽通道內分別各設一個節流閥，則兩個節流閥最好可以調節地先後依次打開。
如果汽化器是製成轉動的節流活門汽化器，則對每個進汽通道要設有一個節流閥。該兩個節流閥可調節地使兩個進汽通道先後開啟並由此構成了節汽裝置。
為了在滿負荷時達到最大的功率效率，當汽化器設有一個沿著朝充汽通道流動的方向設置的滿負荷動力噴嘴時，就使該滿負荷動力噴嘴的燃料射束大部分進入到充汽通道中時，這將是特別有利的。
本發明的進一步結構是在位於節汽裝置的下遊在兩個進汽通道之間的通道隔壁內，至少設有一個連接兩個進汽通道的、可自動切斷的隔膜閥，在出現壓差情況下該閥從充汽流動通道到充汽通道有利地形成流動連接，從而能夠改善汽缸充汽。
如果在節汽裝置的下遊至少有一個廢汽返回管道與至少一個進汽通道連通，最好與充汽流動通道連通，則這對改善廢氣質量是十分有利的。在這點上，可以通過一個滑閥來啟動廢汽返回，該滑閥最好與節汽裝置的控制系統連接起來。
設計該方案的構思是構成正切或螺旋管道的充汽流動通道要比充汽通道長些。如果充汽流動通道是製成正切式管道，則它只能有一個很小的彎曲度，而且要朝著閥門軸線明顯地傾斜，以及汽流在碰到汽缸壁上能夠產生一個切向流動，並使該汽流在汽缸中會形成一個很強的渦旋流動。充汽通道或，中性管道(Neutralkanal)比起正切通道有一較大的彎曲度，然而，朝著閥門軸線的傾斜度較小。它會產生一個大約朝著汽缸中心的注流，該注流既不會產生一個顯著的渦旋流動，又不會造成渦流運動。
充汽通道的節流能確保從這個通道的充汽流對汽缸室產生一個比正切通道供給的空氣更小的衝量。位於汽缸室的整個流動區皆被非節流的切向通道所控制。充汽流動產生快、穩定及均勻的燃燒。這樣，儘管汽被較強地壓縮，但產生的爆震侵害較小。這就為低耗油內燃機創造了結構上十分輕小的有利條件。同時，對提高廢汽回收率大有好處，能夠顯著地降低Nox的排放量。
為了在燃燒室內產生所述的充汽流動，當至少有兩個進汽通道是被此疊放於汽化器出口區時，並最好使其充汽通道又位於充汽流動通道之上時，則大為有利。
為了使內燃機儘可能製作得儘可能緊湊，汽化器被設製成橫流式汽化器(Querstromvergaser)。在此必須注意進汽能道在汽化器和進汽閥之間設一水平導向裝置，且最好有一坡度。
在本發明的範圍中可以進一步考慮的是至少有一個進汽通道(最好是充汽流動通道)起碼有一個坡口邊。這樣可以避免由於燃料送入而形成的燃料壁膜導入到汽缸壁上。如果坡口邊是處在與汽缸壁相鄰的進汽通道的一側上，則尤為有利。因為燃料壁膜大量地出現在通道彎曲部分的外側上，所以最好使坡口邊置於進汽通道的彎曲段的外側上。
為了在部分負荷時能夠充分利用對汽缸充汽時的進汽通道的諧振效應，則如在進汽通道的一個通道內置有一個通道環，則很有好處。該通道環最好置於充汽流動通道內且為一環狀。為了使充汽能夠以最短的路程送往汽缸，可藉助於在通道環交叉處的一旁通口使該通道環走旁路，此時由一旁路閥根據發動機的負載來控制旁通口。旁路閥以簡單的結構形式製成隔膜閥，隔膜閥對旁通口的打開或關閉，取決於回流進入和流出之間的壓差。
下面藉助草圖來詳細說明本發明，它們是
圖1以橫斷面表示本發明一實施例的內燃機；圖2是按照圖1中「Ⅱ-Ⅱ」線剖取的內燃機剖面圖；圖3是本發明的第二實施例的內燃機；圖4是本發明的第三實施例的內燃機；圖5是按照圖4中「Ⅴ-Ⅴ」線剖取的進汽通道剖面圖；圖6是按照本發明的內燃機斜視圖；圖7和圖8是本發明另一實施例的內燃機的進汽通道的側視及正視圖。
圖1表示按照本發明的內燃機1的垂直於曲軸線7a的一個橫斷面。燃燒室2由一個在汽缸3內來回運動的活塞4以及由汽缸頭5構成的房頂形燃燒室蓋6組成。進汽閥8和9在匯流到燃燒室2時是傾斜於汽缸軸線7的，分別被導向進汽閥8和9的第一和第二汽進通道連通於燃燒室2。在此第一進汽通道是作為充汽流動通道11，第二進汽通道是構成充汽通道12。充汽流動通道11可以是一個切向通道或一個螺旋形通道。標號10代表排汽閥。
充汽流動通道11和充汽通道12由公共進汽管13開始分支，在該公共進汽管中置有用作燃料供應裝置的汽化器14。在圖1和圖2所示的實施例的汽化器14是由一個滑閥式汽化器構成的，並例如設有一個圓柱形的汽化器滑閥15。汽化器滑閥15位於充汽流動通道11和充汽通道12之間的管道隔牆16的開始段，它起到節汽裝置21和兩個進汽管道的管道隔開裝置的作用。
位於充汽流動通道11和充汽通道12之間的通道隔牆16在它的開始區設有一開口17，該開口由一隔膜閥18封住。在充汽流動通道11和充汽通道12之間出現壓差的情況下，則隔膜閥打開，這樣，形成充汽流動通道11至充汽通道12的流通連接。
在汽化器滑閥15的上遊，滿負荷動力噴嘴(Volllastanreicherungsduse)19連通於進汽管道13，並且連接於進汽管13的上半部，使大多數排出的燃料射束進入到充汽通道12中。
由汽化器滑閥15組成的節流裝置21用來調節充汽。在打開運動過程中首先打開充汽流動通道11，然後打開充汽通道12。
廢汽反回管道20至少要與充汽流動通道11連通。設於充汽流動通道11內的坡口邊(Abrisskante)的標號為22，該坡口邊使可能出現的燃料壁膜從通道壁上脫離並阻止汽缸3的壁3a受到侵潤。
圖3為內燃機的一實施例。在該實施例中，位於充汽流動通道11和充汽通道12的初始區設有一個構成恆壓汽化器的汽化器14。汽化器14在通道分開壁16的開始區設有一個汽化器滑閥15。在充汽流動通道11和充汽通道12內設有一個用作節流裝置的節流閥21a和21b。節流閥21a和21b可調節地先後依次開啟，即首先是充汽流動通道11打開，接著是充汽通道11打開。廢汽返回管道20至少與兩個進汽通道中的一個通道連通。廢汽的返回由一個圖中沒有表示出的滑閥來控制，該滑閥通過一個控制分配器與節流閥21a和21b的控制部分連接。因此，在節流閥21a和21b的某些位置能使汽得以返回。
在這個實施例中，在充汽流動通道11和充汽通道12之間在通道隔壁16上設有一開口17。該開口由一隔膜閥18封閉住，並且只有當兩個通道之間有足夠的壓差時方能被開啟。
圖4和圖5是類似於上述諸實施例的另一實施例，此處的汽化器14由一個轉動節流活門汽化器組成。對於每個進汽通道汽化器14皆設有一個轉動節流閥15a,15b，也就是說，為充汽流動通道11設一個，為充汽通道12也設一個。構成節流裝置21的轉動節流閥15a、15b可調節地先後依次打開，即，首先打開充汽流動通道11，然後打開充汽通道12。類似於上述諸實施例，在汽化器14的下遊而在充汽流動通道11和充汽通道12之間的隔壁16上設有一開口17，該開口可由一個隔膜閥18封閉住。當充汽流動通道11和充汽通道12之間有壓差時，則形成流通連接。
圖6為一內燃機的斜視圖，它有一個汽化器14，一個通過內燃機蓋6表示的汽缸3。汽化器14例如可被設置為一恆壓式汽化器。由汽化器14出來是一個彎曲的充汽流動通道11和一個彎曲的充汽通道12，並通過一個置於燃燒室蓋6的進汽閥8,9與燃燒室2連通。在圖6所示的實施例中，每個汽缸3隻設有一個排汽閥10。
圖7和圖8表示一內燃機的另一實施例的充汽流動通道11和充汽通道12。充汽流動通道11設有一通道環23，該充汽可在該環內偏轉大約360°的一角度範圍。為了能夠在局部負荷範圍內利用汽缸充汽的諧振效應，可以延長吸汽路程。環形通道環23可以通過一個置於環交處23c的充汽流動通道11的壁11a上的一旁通口24走旁路。根據發動機負荷通過旁通閥25可以控制流過該旁通口24的流量。在圖7和圖8中旁通閥是製成隔膜閥，當在環進口23a和環出口23b之間出現預定的壓力差時該閥門開啟。因此，在滿負荷時管道環23可以走旁路，以便避免由於流量路程的加長而造成的充汽損失。箭頭26表示通過進汽通道的汽流。
權利要求
1．一種四衝程內燃機，它至少有兩個進汽閥(8,9)和一個進汽流動通道，對每個汽缸(1)而言該進汽流動通路至少有兩個從一個公共進汽管(13)開始分支並被分別導入進汽閥(8,9)的進汽通道，其中至少有一個進汽通道是構成充汽流動通道(11)並且至少有一個進汽通道是用作充汽通道(12)，在進汽流動通道上設有一個節汽裝置(21)以調節充汽，進汽流動通路與燃油供應裝置連接在一起，其特徵在於，該燃油供應裝置由一個為兩個進汽通道共用的汽化器(14)所組成，最好該汽化器(14)設置於從進汽管(13)的諸進汽通道的分支區。
2．按照權利要求1的內燃機，其特徵在於，在節流裝置(21)開啟時，充汽流動通道(11)先打開，接著充汽通道(12)打開。
3．按照權利要求1或2的內燃機，其特徵在於，充汽流動通道(11)設置成一切向通道。
4．按照權利要求1或2要求的內燃機，其特徵在於，充汽流動通道(11)設置成一螺旋通道。
5．按照權利要求1-4中任一項的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)為滑閥式汽化器。
6．按照權利要求1-4中任一項的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)為恆壓汽化器。
7．按照權利要求5或6的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)設有一汽化器滑閥(15)，該滑閥是設於兩個進汽通道之間的一通道隔離壁(16)的開始段，並且構成一個通道隔開機構。
8．按照權利要求7的內燃機，其特徵在於，汽化器滑閥(15)構成一節流裝置(21)。
9．按照權利要求1-4中任一項的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)設置轉動節流閥汽化器，一轉動節流閥(15a,15b)最好位於每個進汽通道中，並且這些轉動節流閥(15a,15b)可調節地先後依次啟動。
10．按照權利要求9要求的內燃機，其特徵在於，轉動節流閥(15a,15b)構成節流裝置(21)。
11．按照權利要求1-10中任一項的內燃機，其特徵在於，節流裝置(21)每個進汽管至少設有一個節流閥(21a,21b)。
12．按照權利要求1-11中任一項的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)設有一滿負荷動力噴嘴(19)，該噴嘴置於朝充汽通道(12)的流動方向，這樣，壓縮噴嘴(19)的油料射速主要進入到充汽通道(12)中。
13．按照權利要求1-12中任一項的內燃機，其特徵在於，在節流裝置(21)的下遊在兩個進汽通道之間的管道隔離壁(16)上，至少設有一個連接兩個進汽通道的、可自動切斷的隔膜閥(18)，該閥在出現壓差時能夠很好地從充汽流動通道(11)到充汽通道(12)形成流通連接。
14．按照權利要求1-13中任一項的內燃機，其特徵在於，在節流裝置(21)的下遊至少有一個廢汽返回管道(20)與至少一個進汽通道連接，最好是與充汽流動通道(11)連接。
15．按照權利要求14要求的內燃機，其特徵在於，廢汽回流可由一個滑閥控制，該滑閥最好與節流裝置(21)的控制部分連接。
16．按照權利要求1-15中任一項的內燃機，其特徵在於，充汽流動通道(11)與充汽通道(12)的長度是不同的，最好充汽流動通道(11)比充汽通道(12)長些。
17．按照權利要求1-16中任一項的內燃機，其特徵在於，至少兩個進汽通道是彼此疊放於汽化器出口區的，最好是充汽通道(12)置於充汽流動通道(11)之上。
18．按照權利要求1-17中任一項的內燃機，其特徵在於，進汽通道在汽化器(14)和進汽閥之間有一坡度。
19．按照權利要求1-18中任一項的內燃機，其特徵在於，汽化器(14)製成橫流汽化器。
20．按照權利要求1-19中任一項的內燃機，其特徵在於，至少有一個進汽通道，最好是充汽流動通道(11)設有至少一個坡口邊(22)。
21．按照權利要求20要求2的內燃機，其特徵在於，坡口邊(22)位於鄰近汽缸(3)的缸壁(3a)的進汽通道的一側上。
22．按照權利要求20或21要求的內燃機，其特徵在於，坡口邊(22)位於進汽通道的彎曲段的外側。
23．按照權利要求1-22中任一項的內燃機，其特徵在於，位於諸進汽通道中的一個通道內有一個通道環(23)。
24．按照權利要求23要求的內燃機，其特徵在於，通道環(23)置於充汽流動通道(11)內。
25．按照權利要求23或24要求的內燃機，其特徵在於，通道環(23)可以根據發動機工作狀態走旁路。
26．按照權利要求25要求的內燃機，其特徵在於，通道環(23)由控制一旁通口(24)的一旁路閥(25)走旁路的。
27．按照權利要求26要求的內燃機，其特徵在於，傍通閥(25)為一個隔膜閥，該閥當通道環(23)的環進口(23a)和出口(23b)之間出現預定的壓差時，則使旁通口(24)打開。
全文摘要
本發明涉及一種四衝程－內燃機,它至少有兩個進汽閥(8,9)和一個進汽流動通路,對每個汽缸(1)而言該進汽流動通路至少有兩個進汽通道,這兩個進汽通道有一公共進汽管(13),然後分支,進到進汽閥(8,9)處分離開來,由進汽閥出來至少有一個進汽通道是作為充汽流動通道(11),另一個為充汽通道(12)。位於進汽流動通道內設有一個節流裝置(21)以調節充汽。進汽流動通路是與供油裝置連接起來的。為了儘可能通過簡單方法在低耗油情況下改善排汽質量,本發明的燃油供給裝置是由一個為兩個進汽通道共用的汽化器(14)所構成的,最好是將汽化器(14)置於進汽管(13)的進汽通道的分支區域內。
文檔編號F02M25/07GK1313463SQ0010899
公開日2001年9月19日 申請日期2000年5月23日 優先權日2000年3月14日
發明者弗朗茨·萊芒伯克 申請人:Avl裡斯脫有限公司