[其他]對兩沖程內燃機的改進及其操縱方法

無效

• 申請號: 87103277
• 申請日: 1987-05-03
• 公開（公告）號: CN87103277A
• 公開（公告）日: 1988-11-23
• 發明（設計）人: 讓·弗萊德里克·梅爾希奧爾
• 申請（專利權）人: 讓·弗萊德里克·梅爾希奧爾
• 主分類號: F02B57/06
• 分類號: F02B57/06;F02D23/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉征

本發明涉及的是內燃機，該機至少包括一個由活塞限定的容積可變的工作室（燃燒室），并至少有一個進氣口和一個排氣口。該機按兩沖程進行工作。

本發明涉及的發動機最好（但并不一定要求）是用渦輪增壓器進行增加。增壓器由兩部分組成：一個由發動機排氣驅動的渦輪和一個與之機械相連的壓縮器，該壓縮器的出口與各個工作室的進氣口相通。

眾所周知，一臺內燃機由至少一個容積可變的燃燒室組成，即一個由一個活動物（如活塞）和一個固定件（如氣缸）限定的燃燒室，該內燃機工作總有兩個明顯的階段，即：

一個封閉階段，在該階段中由于正時機構使進、排氣同時處于關閉狀態，使燃燒室與進、排氣系統隔離。

一個換氣的開放階段，在該階段，燃燒室與進氣和/或排氣系統相通。

在所有這類發動機中，這個開放階段都有一段除去在每個燃燒室中壓力的階段，這個排放期是在封閉階段和膨脹沖程最后，僅將排氣系統由排氣正時元件打開，使燃燒室與之相通。這個排放期在英語中常常被稱作“排氣沖擊”或“排氣脈沖”。由于由燃燒產生熱氣使得燃燒室內壓力大大高于排氣系統內的壓力（其比值在2或3之間），在這期間產生膨脹，開始時可達音速后來為亞音速，在此過程中燃燒室中的大部分氣體都被送入排氣系統。

在四沖程發動機中，在排放期之后，至少有一部分剩余的燃氣被活塞推到排氣系中去，而新鮮空氣則在以后的工作容積增加階段被吸入。另一方面，在一臺兩沖程的發動機中，排氣期過后殘留在工作室中的廢氣則是在掃氣階段，即進排氣元件同時打開時，被高速運動的新鮮空氣逐出燃燒室。掃氣的有效程度是兩沖程發動機的效率和性能的一個決定因素。在這方面已經有各種推薦的掃氣系統，特別是在兩沖程發動機中使用氣門作為進、排氣元件。

然而，要使掃氣取得顯著效果，工作室上游（即進氣系統）的壓力總地來說無論何種發動機在掃氣過程中都要高于下游一側（即排氣系統）的壓力。因此，時至今日所有兩沖程發動機，在上述掃氣過程中，都需要一種加壓手段以保持這一壓力差平均為正值。

這種產生壓力的方法，或是采用移動的活塞作為雙作用零件，例如與在其下部的空室相配合，或與主軸箱體相配合，并與合適的延時元件相連，以保證空氣在進入工作室前的預壓縮，或是采用一個與主軸機械連接的輔助調壓裝置，比如葉輪或壓縮器或ROOTS式壓縮機，或不由主軸驅動而用電動。

從經濟觀點出發，采用這些產生壓力的不同方法，增加發動機附件，影響發動機尺寸及能耗，因而都有缺點。

在增壓兩沖程發動機中，發動機在大功率工作狀態下，掃氣過程中掃氣所必要的燃燒室上游和下游兩端正壓力差自然可以由渦輪增壓器保證。的確，當壓縮機以足夠的壓力比工作時，穩定驅動渦輪增壓器所需的渦輪的膨脹比總是比較小，因為此時增壓器的總效率和在工作室出口處的排氣溫度會較高。因此，對一個現代的渦輪增壓器來說，如果其總效率為60%，其渦輪端進氣溫度為600℃，壓力為4巴，增壓器端則可將20℃的空氣壓力增至5個巴，這樣工作室自然就得到1巴的正壓力差。

然而，當這些增壓兩沖程發動機在低功率工作時，工作室出口處的氣體焓不足以保證增壓渦輪達到使上述壓力差為正的轉速。結果是，如果沒有輔助設備，由于這種反向的壓力差會阻止新鮮空氣進入工作室，而使發動機停止運轉。同樣，要想起動發動機也會極其困難。

這些輔助設備也許是上面提到的產生壓力那類型，也許是一種能夠獨立于發動機的渦輪增壓器，并能夠以防止在工作室上游、下游兩端產生反向壓差的速度運轉。例如，用一個旁通導管將增壓器的出口與渦輪的進口連通，并與一個輔助燃燒室相連，再用一個調速器以防止渦輪增壓器的轉速掉到預定門限值之下。另一種選擇，可以是把渦輪增壓器附加一個渦輪，該渦輪可輸入有壓力的液體，比如一種Pelton式水力渦輪器。

然而，這些已知的輔助設備都較復雜，成本也高，而且當使用時，其結果是油耗增加。

因此本發明的一個目的就是提供一種使用渦輪增壓器，而在起動時和低功率工作時不需要外部掃氣裝置的發動機。

本發明的另一個目的則是當沒有上述附加設備二沖程發動機，特別但不僅僅是增壓發動機在低功率工作和起動時保證新鮮空氣以一種自然的方式進入兩沖程發動機的每個工作室。

本發明的另一個目的是為了有利于吸入新鮮空氣，利用或至少是部分利用在工作室出口處的氣體能量。

本發明的另一個目的是，如使用渦輪增壓器，當排氣正時元件打開時增加在每個工作室出口處的氣體能量，以促使渦輪增壓器轉子的加速。

本發明的另一個目的是改善發動機的扭矩特性曲線。