專(zhuān)利名稱(chēng)：向后噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
向后噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)實(shí)施方案當(dāng)中，內(nèi)燃機(jī)當(dāng)中的活塞被向下推動(dòng)到汽缸的底部，這引起了排氣端口的開(kāi)啟。在燃燒之后排氣管子中的壓力是正壓力7 (圖2)。該壓力以波的形式而被釋放到排氣系統(tǒng)之外。之后正壓力波變成表示流動(dòng)的負(fù)壓力波8(圖幻，其表示已知該流動(dòng)能夠?qū)⑴艢獯┻^(guò)燃燒室而帶回，并且將排氣輸送達(dá)到進(jìn)氣管道(IN)(

圖1)。圖2中的曲線作為例子顯示了用于四沖程提升氣門(mén)(poppet valve)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道壓力映射圖(map) 的實(shí)例。在實(shí)踐中，所述曲線的形狀可能很難預(yù)測(cè)并且該曲線形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。能量波有時(shí)候被描述為是由管子的端部的亞音速風(fēng)琴管效應(yīng)(subsonic organ pipe effect)引起的，該亞音速風(fēng)琴管效應(yīng)基于管子的長(zhǎng)度而使得能量波向后反射到它的初始位置。該反射還可由超聲沖擊波來(lái)進(jìn)行描述，所述超聲沖擊波能夠從排氣氣門(mén)的開(kāi)口的壓力釋放中發(fā)射出來(lái)，并且還從排氣管子的端部朝著排氣氣門(mén)處的初始位置向后反射。排氣管道中的壓力是該排氣管道中的流動(dòng)方向的間接指示，正壓力是從汽缸向外流動(dòng)，負(fù)壓力是流動(dòng)進(jìn)入到汽缸內(nèi)，并且正壓力和負(fù)壓力能夠通過(guò)進(jìn)氣壓力、曲柄軸或凸輪軸位置、汽缸壓力來(lái)進(jìn)行相互校驗(yàn)。在一個(gè)實(shí)施方案當(dāng)中，排氣管道5 (圖1)、燃燒室3 (圖 1)、進(jìn)氣管道6(圖1)中的壓力傳感器將狀況信息傳送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)4(圖1)。 ECU觸發(fā)了排氣端口 1(圖1)中的燃料噴射器。當(dāng)狀況理想或者必要的時(shí)候，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)很涼并且正在啟動(dòng)的時(shí)候，ECU還能夠觸發(fā)常規(guī)的進(jìn)氣一側(cè)上的燃料噴射器2(圖1)。為了簡(jiǎn)化的原因，并未在圖中顯示通常用于燃料噴射器上的其它傳感器，但是將會(huì)利用或者能夠利用例如氧傳感器、爆震傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、進(jìn)氣溫度、汽缸蓋溫度、排氣溫度。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案利用了從進(jìn)氣和排氣端口中傳送的燃料變化來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料與空氣比率的變化，這使得點(diǎn)火的同時(shí)還使得在缺乏高燃燒溫度的情況下(這將導(dǎo)致氮氧化物的形成)進(jìn)行了完全燃燒。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)氣相對(duì)于排氣而利用了不同的燃料，從而更好地實(shí)現(xiàn)上面段落中描述的結(jié)果。在圖3中顯示了將燃料(或者水)的固體粒子流(F)偏轉(zhuǎn)到排氣氣門(mén)的實(shí)施方案，從而實(shí)現(xiàn)燃料的霧化、燃料抵抗氣體流或者通過(guò)氣體流而進(jìn)入到燃燒室、以及實(shí)現(xiàn)氣門(mén)中心主體的冷卻。隨著微滴形成并且變小，速度會(huì)隨著距離更快地減小，因此固體粒子流在抵抗渦流并與氣體流相對(duì)地保持最大速度，從而能夠抵抗并橫穿排氣的氣體流。固體粒子流在提升氣門(mén)上的沖擊產(chǎn)生了不同的流體片角度以及在不同角度和不同形狀的氣門(mén)上的不同沖擊位置下的破碎長(zhǎng)度。再次重申的是，固體粒子流噴嘴在每單位面積上提供了最大的沖擊。穿過(guò)典型為圓形的固體粒子流噴嘴孔的大自由度的通道設(shè)計(jì)減少了堵塞。在一個(gè)實(shí)施方案當(dāng)中，對(duì)著排氣氣門(mén)而進(jìn)行導(dǎo)向的固體粒子流的非噴霧式噴濺物從抵抗氣門(mén)的偏轉(zhuǎn)沖擊和抵抗排氣流動(dòng)的燃料排放流動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了燃料加熱和燃料霧化?？梢允褂靡粋€(gè)以上的噴射器來(lái)在氣門(mén)金屬中產(chǎn)生均勻的熱條件，這將會(huì)減少金屬中由于熱膨脹和熱收縮的差異而導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力。圖4是排氣提升氣門(mén)的俯視圖，其顯示了在氣門(mén)的平均分布的多個(gè)點(diǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的具有三個(gè)固體粒子流燃料(F)的噴射物流。專(zhuān)利4，073，474中陳述了氣門(mén)中的最熱位置。與氣門(mén)座相接觸的提升氣門(mén)周緣的熱被傳導(dǎo)離開(kāi)該提升氣門(mén)。氣門(mén)盤(pán)或者氣門(mén)頭的熱中心對(duì)抗冷卻器(該冷卻器對(duì)與氣門(mén)座接觸的氣門(mén)頭周緣產(chǎn)生了較小的熱消耗)來(lái)使金屬膨脹，從而導(dǎo)致了進(jìn)氣通道內(nèi)的與氣門(mén)座相接觸的氣門(mén)周緣內(nèi)產(chǎn)生了環(huán)向應(yīng)力和裂縫。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案當(dāng)中，從燃料和或水噴濺物中進(jìn)行冷卻最好在氣門(mén)頭的該熱中心上進(jìn)行導(dǎo)向。換句話說(shuō)，固體噴濺物沖擊提升氣門(mén)氣門(mén)桿的起始處和氣門(mén)周緣與汽缸蓋中的氣門(mén)座相接觸的那部分的起始處之間。幸運(yùn)的是，排氣氣門(mén)典型地位于汽缸蓋內(nèi)，該汽缸蓋帶有通往排氣頂蓋(exhaust header)的短出口，從而可以通過(guò)在排氣頂蓋中安裝噴射器來(lái)執(zhí)行現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)變?？梢允褂梅Q(chēng)為皮可(Pico)噴射器的較小噴射器。較小的單一汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)或者具有多個(gè)分離汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)使得從多個(gè)方向更加直接接近到排氣氣門(mén)，因此對(duì)于便宜的轉(zhuǎn)變而言是更好的備選。較小的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)出了較為簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)變。圖5顯示了一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或者非噴霧式燃料噴射器1的噴射物的實(shí)施方案，所述噴射物對(duì)著活塞操作的汽缸排氣氣門(mén)端口的排氣管道邊緣而偏轉(zhuǎn)，并且所述粒子流(F)被偏轉(zhuǎn)到二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃燒室和或汽缸當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種自然吸氣的內(nèi)燃活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有分離的進(jìn)氣氣門(mén)和排氣氣門(mén)和或管子，并且具有引入到燃燒室和汽缸內(nèi)的燃料，以在排氣系統(tǒng)通過(guò)所述排氣氣門(mén)而打開(kāi)到所述燃燒室和或汽缸的排氣循環(huán)期間排氣氣流向后時(shí)，通過(guò)所述燃燒室或汽缸的所述排氣氣門(mén)或管子來(lái)進(jìn)行下一次的燃燒循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著排氣提升氣門(mén)的區(qū)域偏轉(zhuǎn)，該區(qū)域位于所述氣門(mén)的氣門(mén)桿和氣門(mén)閉合時(shí)觸碰到氣門(mén)座的氣門(mén)的那部分之間，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著排氣提升氣門(mén)的區(qū)域偏轉(zhuǎn)，該區(qū)域在所述排氣提升氣門(mén)閉合時(shí)觸碰到排氣提升氣門(mén)座，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器穿過(guò)排氣提升氣門(mén)和氣門(mén)座之間的空隙來(lái)進(jìn)行噴射，并且所述粒子流未偏轉(zhuǎn)地進(jìn)入到所述燃燒室和或汽缸當(dāng)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中噴霧式燃料噴射器朝所述排氣氣門(mén)噴射燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著活塞操作的汽缸排氣氣門(mén)端口的排氣管道邊緣偏轉(zhuǎn)，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器通過(guò)打開(kāi)的活塞操作的汽缸排氣氣門(mén)端口而噴射到所述燃燒室和或汽缸當(dāng)中。
8.一種增壓或者自然吸氣的內(nèi)燃活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有分離的進(jìn)氣氣門(mén)和排氣氣門(mén)和或管子，并且具有引入到燃燒室和汽缸內(nèi)的燃料，以在排氣系統(tǒng)通過(guò)所述排氣氣門(mén)而打開(kāi)到所述燃燒室和或汽缸的排氣循環(huán)期間，通過(guò)所述燃燒室或汽缸的所述排氣氣門(mén)或管子來(lái)進(jìn)行下一次的燃燒循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著排氣提升氣門(mén)的區(qū)域偏轉(zhuǎn)，該區(qū)域位于所述氣門(mén)的氣門(mén)桿和氣門(mén)閉合時(shí)觸碰到氣門(mén)座的氣門(mén)的那部分之間，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著排氣提升氣門(mén)的區(qū)域偏轉(zhuǎn)，該區(qū)域在所述排氣提升氣門(mén)閉合時(shí)觸碰到排氣提升氣門(mén)座，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器穿過(guò)排氣提升氣門(mén)和氣門(mén)座之間的空隙來(lái)進(jìn)行噴射，并且所述粒子流未偏轉(zhuǎn)地進(jìn)入到所述燃燒室和或汽缸當(dāng)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中噴霧式燃料噴射器朝所述排氣氣門(mén)噴射燃料。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器的噴射物對(duì)著活塞操作的汽缸排氣氣門(mén)端口的排氣管道邊緣偏轉(zhuǎn)，并且所述粒子流偏轉(zhuǎn)到所述燃燒室和或所述汽缸中。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)固體粒子流或非噴霧式燃料噴射器通過(guò)打開(kāi)的活塞操作的汽缸排氣氣門(mén)端口而噴射到所述燃燒室和或汽缸當(dāng)中。
15.一種增壓或者自然吸氣的內(nèi)燃活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有分離的進(jìn)氣氣門(mén)和排氣氣門(mén)和或管子，并且具有用來(lái)對(duì)所述排氣氣門(mén)進(jìn)行冷卻同時(shí)對(duì)燃料混合物進(jìn)行加熱的裝置，該同時(shí)進(jìn)行的冷卻和加熱是通過(guò)在排氣循環(huán)期間將燃料穿過(guò)排氣管道而噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室當(dāng)中而實(shí)現(xiàn)的。
16.一種對(duì)燃料的固體粒子流進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的方法，在不進(jìn)行燃燒或者爆炸的情況下在克服相反方向上的熱氣流的同時(shí)，使燃料的固體粒子流偏離排氣氣門(mén)或者端口區(qū)域的部分， 從而將燃料導(dǎo)向并霧化到燃燒室或者汽缸中。
17.—種對(duì)噴射到排氣管道中的噴射物進(jìn)行定時(shí)的方法，其通過(guò)以下步驟而得以實(shí)現(xiàn) 測(cè)量排氣管道壓力來(lái)估測(cè)流動(dòng)方向，從而通過(guò)返回到燃燒室或汽缸中的流動(dòng)而進(jìn)行噴射。
全文摘要
在流動(dòng)與正常預(yù)期的流動(dòng)相反的時(shí)候，燃料被噴射進(jìn)入并穿過(guò)排氣端口并進(jìn)入到活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)能夠進(jìn)行工作，其中它的一部分燃料或者所有燃料都在常規(guī)預(yù)期方向上向后噴射。在另一個(gè)實(shí)施方案當(dāng)中，利用固體粒子流噴射器的噴濺物對(duì)燃料進(jìn)行噴射，所述固體粒子流噴射器的噴濺物被導(dǎo)向成對(duì)著排氣氣門(mén)和端口，并且對(duì)著正常吸氣或者增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)的流動(dòng)而被偏轉(zhuǎn)到活塞汽缸當(dāng)中。本發(fā)明能夠應(yīng)用于汽油或柴油循環(huán)以及四沖程和二沖程類(lèi)型循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02M63/00GK102395778SQ201080016659
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者F·X·金泰爾 申請(qǐng)人:F·X·金泰爾