[發明專利]火花點火式內燃機

在審

• 申請號: 201780068557.0
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN110234854A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: D·梅里特
• 申請（專利權）人: 莫托丹有限公司
• 主分類號: F02B33/44
• 分類號: F02B33/44;F02B75/02;F02B19/08;F02B19/14
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 周積德

如在國際專利公開WO 2007/080366中描述的梅里特發動機類型的火花點火式內燃發動機，其包括多個氣缸，使得至少一個氣缸(102)在使用中在兩沖程循環中運行并且使得至少一個氣缸(104)在四沖程循環中運行，該發動機包括，對于每個氣缸，燃燒室(6)，該燃燒室與相應的氣缸分開但與其連通，在該氣缸中，在運行中，燃燒被起動，發動機包括渦輪增壓器(106)，其在使用中由四沖程氣缸的排氣提供動力，以向兩沖程氣缸提供進氣。

技術領域

本發明涉及火花點火式內燃機。

背景技術

本發明是對國際專利公開WO2005/0523355和WO/2007/080366中描述的梅里特(Merritt)發動機燃燒系統的改進，其可應用于四沖程或兩沖程發動機循環。本發明將梅里特發動機燃燒系統與相互依賴的氣缸的混合組件組合在一個發動機中，一些在兩沖程循環中運行而另一些在四沖程循環中運行。氣缸能夠共用相同的曲軸箱、相同的曲軸和相同的凸輪軸。使用兩沖程氣缸以減少機械摩擦并增加發動機的功率密度。所有氣缸均采用高效的梅里特燃燒系統。梅里特發動機的主要特征是使用形狀像渦流管的燃燒室，該燃燒室與氣缸分離，以便更好地控制其內的氣體運動。這種結構實現了全新的燃燒管理系統，不同于柴油機或奧托(Otto)(傳統的汽油發動機)。通過避免在活塞上方燃燒燃料，對氣體運動的控制非常有限，梅里特發動機在奧托發動機循環和使用火花點火運行的同時在整個操作范圍內實現分層，因此無需節流閥。它使用揮發性燃料，例如汽油和醇，揮發性燃料在空氣存在下燃燒超過提供氧氣以完全燃燒所需的量。梅里特發動機實現了熱效率的顯著提高，從而減少了發動機排氣中的二氧化碳排放。高熱效率源于通過輻射大大減少燃燒氣體火焰的熱損失的能力，因為火焰氣體與過量空氣的快速混合降低了溫度和輻射。由于奧托在任何操作條件下都不允許過量空氣，因此燃燒過量空氣使柴油發動機的效率優于奧托。如果需要x克的空氣來燃燒y克的燃料而不在排氣中留下游離的氧氣，則具有2克空氣同時燃燒y克燃料的發動機被稱為以100％過量空氣運行。

梅里特發動機適用于汽車應用，因此需要滿足規定的廢氣排放限制，并能夠可靠起動和空轉。

當在超過100％的過量空氣的部分負荷下運行時，梅里特發動機可以避免形成有害的氮氧化物，柴油和傳統汽油發動機都難以應對該問題。

梅里特發動機可以提供的唯一剩余的效率改進是機械摩擦的大幅減少。這是本發明的目的。這種減少在部分負荷下特別有利，其中摩擦損失開始不利地影響效率。實現這種減少摩擦的最佳方式是在兩沖程呼吸循環中操作發動機。本發明進一步將梅里特發動機的熱效率提高到熱力學第二定律所施加的極限。當在典型的城市旅程中進行平均時，低摩擦與過量空氣和非常快速燃燒的組合可以將根據本發明的發動機的效率提高到幾乎兩倍于現有奧托發動機的效率，為減輕全球變暖做出了重大貢獻。

發明概述

本發明為內燃火花發動機提供了許多優點。這些是通過在一個發動機氣缸組件中組合兩沖程和四沖程氣缸來實現的，其中所有氣缸也使用梅里特發動機燃燒管理系統。這些優點可歸納如下：

1.無節流運行導致汽油車在城市旅程中的CO2排放大幅減少，可能減半。這為實現全球變暖目標做出了貢獻。

2.通過減少在兩沖程循環中運行的氣缸的摩擦來進一步提高效率。

3.重新安排效率分配。在功率輸出的低端放置最高效率。(與奧托發動機的做法形成鮮明對比)。

4.通過在兩沖程循環中操作一些氣缸來增加發動機組件的功率密度。

5.使用增加的功率密度作為選擇，以使足夠過量空氣運行發動機以保持低于NOx排放閾值，并且同時保持相同尺寸的典型四沖程發動機的功率密度。

6.當選擇使用過量空氣運行以確保完全燃燒并因此確保除了CO2之外沒有有害的廢氣排放，無需排放后處理。