导论

本发明涉及内燃机。

就环境保护而言，柴油是大大优于汽油的。在理论上讲，对完全 相同的速度来说，两冲程发动机可以产生四冲程发动机的两倍的输出 功率，因此两冲程发动机很自然地大大优于四冲程发动机。但由于许 多原因的影响，实际情况明显不是这样，并且两冲程发动机在环境保 护上是不可接受的，因为它们是主要的污染源。据估算，用来润滑发 动机的润滑油/燃油混合物的大约40％没有燃烧就排到排气中了。在 许多国家日益严格的排放标准实际上禁止使用常规的两冲程发动 机。

许多发动机的进一步问题是它们是处于腐蚀或其他不适当的环 境下工作。人们注意到压缩点火发动机比其他类型的内燃机更有效， 特别是在上述情况下。它们也特别适用于连续运行。低功率输出的压 缩点火发动机的一个问题是它们通常太重。例如一台产生大约6马力 功率的常规压缩点火发动机其重量超过136kg(300磅)，这是公知的。 除了固定使用外，一台这样的发动机的用途通常受到限制。此外，由 于它很重，所有它的制造非常贵，使用相当多的材料并不便于运输。 因此柴油机因其固有特性的原因不便于在许多情况下应用，诸如不便 于用在例如除草机，海上用舷外发动机，便携式发电机和手动工具之 类的小型的机械中。

总而言之，如果这种低转速压缩点火发动机可以比以前的发动机 轻得多的话，则采用一低转速压缩点火发动机具有相当大的优越性。

此外，最好具有一个有效的润滑系统，特别是对没有本文上述系 统的缺点的两冲程发动机而言是如此，目前系统采用一种润滑油和燃 油的结合，这并不能有效地润滑，它在节流阀关闭的怠速工况期间不 能工作，并且是一种主要的污染源。

理想地，任何这些内燃机，如果其重量降低都必须使用一种有效 的空气进气系统，如果可能的话应该具有一个有效的增压器。不幸的 是，常规的增压器非常贵，并且相当浪费输入的功率。此外在许多情 况下，发动机需要会导致污染增加的润滑。人们很久前就注意到了， 采用潜埋泵泵入空气是很有效的，这种方式通常称之为曲轴箱扫气， 但是由于油底壳的总体尺寸等原因，这种方式并不是特别有效的。

人们长久以来还注意到采用一喷射器，例如爱尔兰专利69966中 所述并要求保护的以发明人的名字命名的Rynhart气动喷射器是一种 非常有效的将柴油输送给一压缩点火发动机的方法，并且对低功率发 动机是特别有效的，原因是该气动喷射器相对一常规的泵和喷射系统 来说，其省去的重量是显著的。因此对一发动机来说存在一个有效使 用该Rynhart气动喷射器的需要。

在一压缩点火发动机，特别是在一台使用一种诸如Rynhart气动 喷射器之类的气动喷射器的压缩点火发动机中，采用一增压器的问题 是精确度控制发动机中压缩力，以便有效燃烧。

已经注意到：在具有常规结构的飞轮时存在的问题在于当活塞卡 住时，因飞轮产生剪切并引起损伤而产生相当大的损失。

此外，公知的是所有内燃机的主要问题之一是采用液体静压力轴 承增加了该发动机的成本，并且需要高压润滑系统。任何可以消除对 这种液体静压力轴承的需要并且例如可允许采用无摩擦轴承的措施 都是有利的。

本发明的目的是为了提供一种可克服现有发动机结构中存在的 一些缺陷的内燃机，具体目的是为了提供一种有效的压缩点火两冲程 发动机，该发动机比相同重量但转速高得多的四冲程发动机可产生更 多的功率输出。

本发明的概述

根据本发明，其提供一种这样的内燃机，该内燃机包括：

一个活塞，该活塞具有装纳在一气缸体中的一气缸孔中的一活塞 头和活塞裙；

该活塞由连杆连接到一曲轴上，所述连杆具有相应的小头和大 头，该活塞在下死点(BDC)和上死点(TDC)之间在该气缸孔中作往 复运动；

发动机各部分用的各个轴承；

一个处于气缸孔中空气输送口；

一个处于该气缸孔中并连接到排气管上的排气口；

一个储存润滑油的油底壳；

一个装纳该活塞，连杆和曲轴部分的曲轴箱；

一个由部分气缸孔和部分曲轴箱形成的空气充气腔；

一个用于将空气输送到该充气腔中的空气进气管；

在该充气腔和空气输送气口之间的空气输送气口装置；

其特征在于：该空气进气管由一个变容式增压器提供，该增压器 具有一个将空气输送给该发动机的工作冲程和一个将空气吸入该增 压器中的回流冲程。

此外，本发明提供一种这样的内燃机，即该内燃机包括：

一个装纳在一气缸体中的一气缸孔中的活塞；

该活塞由连杆连接到一曲轴上，所述连杆具有相应的小头和大头 及相关的轴承，该活塞在下死点(BDC)和上死点(TDC)之间在该气 缸孔中作往复运动；

发动机各部分用的各个轴承；

该活塞具有各个隔开的上下活塞环；

一个处于该气缸孔中并连接到排气管上的排气口；及

一个储存润滑油的油底壳；

其特征在于：具有一个润滑油分配组件，该组件包括：

用于将润滑油从油底壳输送出来的装置；

用于在活塞和气缸壁之间以离散的时间间隔喷射润滑油的装 置；及用于清除活塞和气缸壁上的润滑油，并通过油道将该润滑油回 流到油底壳中的扫气装置。

另外，本发明提供一种这样的内燃机，即该内燃机包括：

一个活塞，该活塞具有装纳在一气缸体中的一气缸孔中的一活塞 头和活塞裙；

该活塞由连杆连接到一曲轴上，所述连杆具有相应的小头和大 头，该活塞在下死点(BDC)和上死点(TDC)之间在该气缸孔中作往 复运动；

发动机各部分用的各个轴承；

一个处于气缸孔中空气输送口；

一个处于该气缸孔中并连接到排气管上的排气口；

一个储存润滑油的油底壳；

一个装纳该活塞，连杆和曲轴部分的曲轴箱；

一个由部分气缸孔和部分曲轴箱形成的空气充气腔；

一个用于将空气输送到该充气腔中的空气进气管；

在该充气腔和空气输送气口之间的空气输送气口；

其特征在于：在该曲轴箱中和装纳在其中的发动机的局部上设置 一插入件，以便降低充气腔的体积。

还提供一种增压内燃机，其特征在于：该增压器是变容型的，具 有一个用于将空气输送给发动机燃烧室的工作冲程，和一个将空气吸 入该增压器的回流冲程。

在一进一步的实施例中，其提供一种这种类型的内燃机用的飞 轮，该内燃机包括：

一个装纳在一个具有一气缸孔的气缸体中的活塞，并且在该气缸 孔中，该活塞由一连杆连接到一曲轴上，所述连杆分别具有小头和大 头及相关的轴承；

其特征在于：该飞轮由该曲轴驱动并以该曲轴速度的两倍的速度 旋转。

在本发明的另一个实施例中，其提供了一种用于这种内燃机的排 气阀，该内燃机包括：

一装纳在一气缸体的气缸孔中并支承在一曲轴上的活塞；

一个在该气缸孔中连接到一排气管上的排气口；

其特征在于：设置一个两部分排气阀，该排气阀具有一个落座于 排气口的外部分和一个主体内部分，该外部分和该内部分可相互结 合，以便撤离该排气口。

此外，提供一种这样的内燃机，该内燃机具有：

一个装纳在一个具有一个由气缸盖密封的气缸孔的气缸体内的 活塞；

其特征在于：该气缸盖是一个分体式气缸盖，其包括：一个装纳 在一同心外部分内的内部分，各部分之间形成一个空心圆周腔，以便 有选择地装纳吸声材料。

本发明的详细说明

从一些实施例的下列说明中同时参考各附图可以更清楚地理解 本发明，这些实施例只作为示例方式给出。其中：

图1是体现本发明的两冲程压缩点火发动机的剖视图；

图2是该发动机的曲轴箱组件的剖视图；

图3是通过活塞剖开的细节图；

图4是该活塞的一仰视平面图；

图5是图3和4的活塞的局部放大剖视图；

图6是通过增压器组件的剖视图，该增压器组件构成本发明的一 部分，其中一壳体被移去；

图7是图6未示出的壳体的剖视图；

图8是图6所示的增压器组件的分解图；

图9是圆柱状凸轮的剖视图，该凸轮构成该增压器组件的一部 分；

图10是构成该增压器的一部分的活塞的透视图；

图11是图10的活塞的剖视图；

图12是一个两部分排气阀和该气缸体部分的放大剖视图；

图13是用在该发动机中的配重的剖视图；

图14是该飞轮的透视图；

图15(a)-(h)是表示该发动机的运行的示意图；

图16是根据本发明类似于图1所述发动机的替换结构的剖视 图。

参见各附图，首先参见图1-13，其提供了一种两冲程压缩点火 发动机，该发动机整体由标号1表示。该发动机的主要部分是一个基 本上是间接型的气缸2，该气缸具有一个整体上由标号3表示的气缸 头，在该气缸头上通常安装一个Rynhart型喷射器，不过图中没有示 出。该气缸2装纳一个由连杆5连接到一曲轴6上的活塞4，该曲轴 局部安装在一油底壳7中。应该注意到连杆5没有安装在该油底壳7 中，与之是分离的。该发动机1包括一个整体上由标号8表示的增压 器，一个整体上由标号9表示的排气阀组件，并且还设置一排气箱10 及飞轮11。在该排气阀组件9中设置有空气输送口12和废气输送口 13。一曲轴箱14与油底壳7分离并形成在活塞4下面形成一空气充 气腔15。由于图中所示活塞处于下死点(BDC)处，因此图1中只示 出了该充气腔15的非常小的部分。

阅读该说明书时可清楚地知道这种发动机可具有许多新的和革 新的特征，它们之中的许多可广泛用于各类内燃机中，并不仅仅用于 如该实施例所述的曲轴箱吸气、增压的两冲程压缩点火发动机。此 外，应该注意到：该发动机具有大量常规结构中使用的零部件，并且 这些零部件只有在为了理解本发明是必要的并使用到该发动机中且 对本发明的革新特征和新特征是必要的时才对其进行说明。因此，为 了清楚起见在一些附图中，一些标号已经被省略了，并且有些细节表 示在其他的附图中。

现在参见图2-5，该活塞4具有圆周方向的各活塞环槽20和一 下环槽21。活塞4的许多细节可在图1和2中看出，但许多部分只能 从图3-5中看出。只表示在图5中刮油环22安装在该下槽21中。 一组圆周方向设置的排油槽28形成于该槽21的上表面中，从而提供 可越过该刮油环22顶部的另外润滑油通道或流道。该活塞4具有用 于装纳一空心活塞销24的销孔23。该销孔23的两端由塞25塞住。 该连杆5用一小头轴承26安装在该活塞4中，用一大头轴承27安装 在曲轴6上，两轴承都是辊针轴承。活塞4具有一个在活塞销24和 环槽21之间连通的垂直布置的流道30。活塞销24又由另外的流道 31与小头轴承26连通，且连杆5中具有一流道32，与大头轴承27 连通，后由流道33和34与曲轴6中的一流道35连通。该大头也用 起密封作用并降低体积的端塞密封住。在曲轴6中形成另外的流道36 和37，其作用在下面说明。有些流道只是简单的孔，而另外的流道如 图所示是通孔。一轴向设置的槽40形成于活塞4中并与圆周方向的 槽21连通，并且如图1所示，与气缸2中另外流道38和39连通， 该流道38和39又通过一管42与安装在该油底壳7中的润滑油泵43 连通。在图1中只可看出该管42的一部分。因此可以看出在泵43和 圆周方向的槽21之间存在一清晰的通道，然后通过其他流道与该曲 轴6的内部和一些其他轴承连通。

活塞4下面构成充气腔15的空间由空气输送口(未示出)连接 到气缸中的空气输送口12上。

参见图6-11，该增压器8包括一个具有一前罩50和一后罩51 壳体，一设置在一柱塞53上的膜片52夹在该前罩和后罩之间，该膜 片有效地将该壳体分成一前传递腔54和一后腔55。应该注意到该前 传递腔54在图1中是以最小的尺寸示出的。该前罩50具有一个出口 57(参见图1和7)。

现在参见图10和11，可以看出：柱塞53具有一组孔56，这些 孔带有由该膜片52的延伸部分形成的簧片阀52a。该前罩50和前传 递腔54由带有一管58的出口57在曲轴箱14中通过一个阀59(参见 图1和7)与空气充气腔15连通。该阀59由一摇臂60和一个利用连 接键连接到该曲轴6上的凸轮61控制。

具体参见图6和8，该后罩51具有各个使该后腔55直接与大气 连通的孔。安装在柱塞53后部的是一个安装在一对凸轮从动件71之 间的圆筒形凸轮70。一曲轴延伸壳体72由螺栓连接到该后罩51上， 并具有一后润滑油腔73和一前润滑油腔74，该两腔由一个安装在凸 轮70上的旋转斜盘75隔开。该旋转斜盘75具有在图8中清楚地示 出的由一簧片阀77覆盖的各个孔76。该曲轴延伸壳体72具有一出口 78和进口79。

现在参见图1，该出口78由回流管80连接到油底壳70上，而该 进口79利用供给管82并通过一单向阀81连接到该油底壳7上。应 该注意到：在图1所示位置，流道37与后润滑油腔73连通。

现在再具体参见图1和12，图中示出排气阀9安装在常规的排气 口13中，并包括一个装纳一安装在一阀杆92上的管形阀头91的内 阀导向凸缘90。该阀头91具有一对环形密封面，即一个用于与该排 气阀13匹配的朝前环形密封面93和一个用于与该内阀导向凸缘90 匹配的朝后密封面94。因此，在该内阀导向凸缘90和阀头91之间具 有一空间，该空间由标号95标出，并且在某些实施例中可连接到该 增压器上。在阀杆92上的一弹簧96(参见图1)使该阀头91抵靠在 该排气口13上。该阀杆92由一个与曲轴6上的凸轮98啮合的滑动 的蹄式摇臂97控制。

参见图1和13，该发动机1还包括一配重99，该配重具有一个 在图13中详细示出的外缘99a，该配重中填装有与该外缘99a平齐的 结构泡沫(未示出)。该结构泡沫130表示在图1和2中。

参见图1，气缸头3是一个由两部分构成的气缸头，其包括：一 个具有一分隔式燃烧室101的内芯100，该内芯100装纳在一薄外罩 102中并与该外罩隔开，因此在该内芯100和外罩102之间具有一空 间103。该空间103中可以填满任何合适的吸声材料。也可使用任何 具有良好的传热性能的化合物或流体。

现在参见图1和13，其中示出了飞轮11，该飞轮包括一组空气 冷却用的叶片48。

参见图1，在油底壳7中安装一个向上延伸的圆筒形导向件110， 在该实施例中该导向件由一塞子111密封住。如下面将要参见本发明 的其他实施例进行说明那样，该圆筒形导向件110可用来为各动力附 件或类似物提供一泄出。该圆筒形导向件110的优点是：在任何密封 都失败的情况下，可在油底壳中一直保持有足够的润滑油，这实际上 形成了一围堰作用。

滑轮120安装在一惰轮轴121上，低于该圆筒形导向件110的顶 部，并低于该油底壳中由倒三角形表示的润滑油的水平面。该滑轮 120由一带齿的皮带122连接到一个固定在该曲轴7上的滑轮123 上。该带齿的皮带122的作用为了在油底壳7中润滑油水平面上提供 一雾状润滑油，从而润滑诸如摇臂97之类的各运动部件。

为了理解该发动机的各零部件的运行，最容易的方法是首先考虑 该发动机的工作情况而不参考该发动机工作循环中的特定时间，然后 考虑该发动机在特定时间时相对该发动机的循环的工作情况。

首先，涉及该变容式增压器8的工作，当增压器活塞53在凸轮 70的作用下从左边运动到右边时，如图1所示，空气在该前传递腔 54中压缩，并且在阀59打开时，空气在压力作用下输送到空气充气 腔1 5中，然后如果活塞4使空气输送口12露出，则空气被直接输送 到该气缸2中。在返回或随动冲程中，活塞53中的簧片阀52a打开， 并且空气将通过孔62和56吸入该前传递腔54中。如果假设该阀59 在该增压器的大部分工作冲程期间都是打开的，则该增压器实际上相 对该发动机不是都在工作的。

关于该润滑剂分配组件，泵43基本上是通过管42将润滑油输送 到流道39和38中，在此再将润滑油输送到轴向布置的槽中，并从此 输送到圆周槽21中，在此再输送到活塞壁上，并利用下面说明的扫 气装置并通过流道30，31，32，33，34和35输送到流道37中。

该润滑油分配组件用的扫气装置由增压器8提供，因此有必要再 考虑该增压器的工作情况。由于当旋转斜盘75利用凸轮70作用朝该 前润滑油腔74运动时，它在曲轴延伸部分的壳体72中往复运动，并 在其后面产生一真空，并首先暴露出进气口79，然后暴露单向阀81， 以致于润滑油通过供给管82吸入后润滑油腔73中。随着工作冲程的 进一步进行，最终使流道37暴露，因此此时真空作用在所有流道上， 从而将润滑油从该圆周槽21中抽走。然后，在朝后润滑油腔73的回 程中，润滑油通过簧片阀77输送入该前润滑油腔74中，用于润滑凸 轮。任何过量的润滑油都在重力作用下和/或下一个冲程旋转斜盘95 的作用下通过管80从出口78排出输送返回入油底壳7中。

应该注意到：取决于各流道所处的位置，有些轴承没有由该系统 润滑。可以看出：例如在一具体实施例中，各大端和小端如发动机的 一些其他轴承那样被润滑。

也有必要将排气阀9的运行作为应该独立的问题来考虑。大致上 说，由于在一个两部分排气阀中，如果在活塞上的燃烧室中存在过大 的压力，该弹簧96将停止使阀头91朝内阀导向凸缘90运动，因此 将有空气漏过该阀头91。这将使燃烧室处于理想的燃烧压力下，直到 活塞4上升靠近该排气口13为止。因此本发明的排气阀可确保一恒 定的压缩比。此外，当该排气阀9打开时，由于其处于全缩回位置的 结构，在排气点从该气缸2中冲出的空气将直接流过用于冷却该阀的 阀头91。此外，该特定的套筒式结构由于处于缩回位置，因此可保证 该阀只有一小部分暴露在非常高温度的排气中，其余部分似被隐藏起 来。

具体参见图15(a)-(h)，以更详细地说明发动机的工作。参见 图15(a)，点火发生在上死点(TDC)处。阀59关闭，并且增压器8 与该发动机的其余部分隔开。在上死点处，由于活塞4处于最上的位 置，因此在活塞4下方的空气充气腔15中形成的体积最大。该增压 器8仍在继续通过柱塞53导入空气并导入该前传递腔54中。在滞后 于活塞4大约60°的返回冲程中，该增压器8仍在导入空气。

当活塞4下降时，参见图15(a)所示，该增压器8已经到达其 返回冲程的端部并开始反转。可以看出在这个阶段，凸轮70已经关 闭了流道37。现在簧片阀52a关闭，并且在该前传递腔54中开始形 成一正压力，并在该后润滑油腔73中开始产生一真空。同时，该旋 转斜盘75推压其前部的润滑油，一些润滑油将通过回流管80输送到 油底壳7中。此时当空气从右边运动到左边时其可由增压器8压缩。 最终使流道37暴露出来，然后真空作用在它和活塞4之间的所有流 道上。因此，对润滑油分配组件进行扫气。排气阀9已经打开，而活 塞4还没有使该排气口13露出。空气在膜片52后面引入该后腔55 中。

现在参见图15(c)，排气口13由活塞4打开，废气输送到该废 气箱10中。

现在参见图15(d)，当增压器柱塞53到达其冲程的端部时，阀 59打开，活塞4和输送口12暴露出来，并且开始进行扫气。参见图 15(e)，当活塞4下降时，流道37暴露给该后腔73以便对润滑油进 行扫气。

一般说来，泵43不会在发动机的每一个循环工作，但将简单地 提供所需要的足够油量。取决于从流道38中输送出来的油量，实际 上该油是一种极稀薄的由油和空气形成的油雾，或仅仅是油，在借助 于施加到该圆周槽21上的真空的作用而进行扫气时，该油然后可变 成一油雾。阀59关闭(参见图15(f))，并且当该增压器反转时，簧 片阀52(a)处于关闭状态，直到如图15(g)所示的活塞52两端的 压力保持平衡为止。图15(h)表示点火状态。

现在参见图16，与前面各附图所述的各零部件相似的各零部件由 相同的标号表示，并且一般来说，为了避免造成混淆，最小数量的零 部件标号是相同的。在该油底壳7中的圆筒形导向件110中安装有一 伞齿轮200，该伞齿轮构成一伞齿轮链，并且与其他伞齿轮201啮合， 该伞齿轮201又由该驱动轴6上的其他伞齿轮202驱动。该伞齿轮200 和201每一个都分别具有动力牵引套203和204。从而提供垂直的和 水平的动力牵引。在带有该润滑系统的发动机中，这一点是特别重要 的，它不可能允许该发动机完全处于侧置状态。

在该实施例中，一个基本上与前述实施例的飞轮结构相同(但其 重量是前者的一半)的飞轮210由一轴211和支承架212支承在该气 缸2上，并且由一滑轮213和从固定在该曲轴6上的另外滑轮215来 的V型皮带214驱动。

可以想象活塞中轴向槽可以不要，而是在该气缸壁中设置一孔用 于将润滑油喷射到该刮油环上，从而喷射到活塞上，可采用一组沿圆 周方向隔开的孔。还可以想象：由于发动机运行速度非常低，因此没 有必要一定采用分隔式气缸。

应该注意到构成本发明的一部分的润滑油分配组件的基本特征 是将润滑油从储油油底壳中输送出来，并且以离散的时间间隔，用某 些装置将润滑油喷射或输送到该活塞和气缸壁之间，然后某些扫气装 置用来将润滑油从该活塞和气缸壁上清除，并通过某些形式的润滑油 流道使过量的润滑油返回到该油底壳中。重要的是压力油的输送之后 是一真空型扫气。理想地，压力油的输送可按规定的时间间隔进行， 并且这种润滑油输送应该与活塞速度存在一定的比例关系。一种可用 的典型系统可以是任何形式的齿轮类缩减变容式泵。一种具有一泄压 阀的蓄压器也是合适的，该泄压阀应该这样预设的，以致于按规定的 时间间隔喷射一定量的润滑油。实际上，可以想象：一个这样的系统 的润滑油供给可由增压器润滑油腔或任何其他合适形式的装置实 现。例如如果提供电力，那么可使一电磁线圈驱动的泵进行定时，从 而按规定的时间间隔喷射润滑油。同时合适的是利用一电磁阀取代一 泄压阀。应该注意到：如不采用上述增压器提供真空，则用上述一个 泵装置，以及借助于在各流道上施加一真空，提供一有效排量的润滑 油或将润滑油喷射入该发动机中，也可对发动机进行扫气。

变容式增压器，特别是一变容式膜片增压器的主要优点是可以使 气缸头压力保持恒定。一另外的优点是具有非常少的拖动功或废功。 由于气阀在在下死点处打开，并且还有大约60％的增压工作冲程要完 成，因此该增压器不能浪费太多的能量，在这种意义上说，该增压器 不是克服一气阀之类的阻力工作的，例如在现有技术中增压器就存在 相当大的阀阻力，在这种意义上说，该增压器要克服自身的阻力进行 工作。通常来说，该增压器滞后于活塞大约60°。

在正常的两冲程发动机中，当其上升时，吸入大气中的空气，然 后当下降时，可将该空气压缩。在本发明中，排气冲程是在该增压器 进气阀打开的时间内完成的。

由于空气需要一定的时间流到排气阀，因此在下死点处，该增压 器可能需要提前2-3°，而不会有损失。因此，该排气阀可在某种程 度上滞后关闭。本发明的最大优点是：对低转速发动机来说，由于该 输送口打开非常长的时间，因此该发动机实际上具有面积非常大的输 送口。在下死点处，当该增压器打开时，压力大约是两个大气压，即 高于测量值1巴。

当该增压器活塞处于返回冲程时，增压器阀(此时已经关闭)和 膜片之间的腔室中的残余压力可帮助使该增压器组件回位，因此使作 用在该系统上的应力缓解。由于该增压器进气阀关闭，与该增压器的 返回冲程一致，则空气不会从曲轴箱回流。因此该曲轴箱可以保持以 前的进气充量的压力，该压力的大小额外高于常规两冲程发动机一个 大气压(其必须利用活塞每个朝上的冲程产生的真空吸入新鲜充 量)。这一特性具有两个主要优点。第一，当该增压器进气阀在做功 冲程期间关闭时，曲轴箱中的增压压力当与常规两冲程发动的进行比 较时没有倍增，因此由于存在更多的用于燃烧的氧气，气缸的压比增 加，结果是使功率增加。第二，在所有时间曲轴箱都具有一正压力， 该压力可帮助润滑油分布到活塞销，连杆大头和各主要轴承的内侧， 从而降低摩擦。在一常规两冲程发动机中，载荷总是作用在相同的方 向，因此会减少润滑油在各轴承内侧的分布，这将导致摩擦增加。

由于歧管中残余压力的原因，单缸发动机的情况存在一些困难。 要获得一高效的低转速发动机是困难的。对高速发动机来说，由于活 塞通过输送口的时间非常短，各输送口的面积需要调节，因此有效的 是使活塞面积大大降低，例如10000转相对于1000转的装置来说只 有十分之一的时间，因此需要非常大的输送口。本发明可允许使用非 常小的具有各种优点的输送口。本发明可将两倍的空气和燃料输送入 发动机中。氧气比正常的高大约22％，因此在获得最佳的燃烧的同 时，可使用许多其他的燃烧技术，例如涡流，延迟喷射，滞后点火等 等。

如上所述，可以想象该润滑系统也可用发动机的其他运动部件有 效地形成一泵。理想地，本发明的润滑系统可用于其他轴承并且实际 上可用于各辅助设备的润滑。

该润滑系统的另一个优点是可以免除在该发动机中使用液压静 压轴承，它减少了发动机的阻力。使用根据本发明的润滑系统的发动 机可使用无摩擦轴承，该轴承对降低阻力是非常好的。由于噪声会增 加，则可提供其他装置来降低高噪声，并且在任何情况下，产生的噪 声不是显著的。

该系统的一个特殊优点是：如果制造出来的发动机采用该系统， 则润滑油储存于一密封环境中，而没有稀释并且沿一规定的路径运 动。这样就可以排除普通的污物、灰尘等的污染，所以可以想象的是 该发动机的寿命和品质都可以大大改善。

常规的两冲程发动机的问题之一是所有的轴承是开放的。在不利 的环境下，例如在船舶发动机遇到的含盐的环境下，这会导致特别严 重的问题。轴承通常对产生腐蚀作用的盐是很敏感的，然而无摩擦轴 承要求没有压力润滑系统，它能保证长的寿命。利用无摩擦轴承可以 用空气混合气或油雾中润滑油体积的大约2％对各轴承进行润滑。在 空气混合气中只需要非常少的体积的润滑油的优点是不需要太多的 动力就可获得这种润滑。实际上，重要的是不能使无摩擦轴承具有过 多的润滑油。

必须注意的另一点是在正常的两冲程发动机中，润滑油由燃料稀 释，所以人们实际上对其进行了降解处理。然而，在本发明中，不存 在将润滑油与燃料混合而使其稀释的问题，但可直接将它卷吸走或使 它携带于空气中而输送到具体的零部件，例如活塞，气缸或一轴承 中，所以在这些零部件处的润滑剂是高度稀释的润滑油。这就意味着 润滑剂的优化程度可进行选择，而不存在考虑由该燃料对该润滑油进 行稀释的稀释效果的任何问题。

相对小的体积的润滑油卷吸在绕该系统输送的空气中的另一个 优点是该系统两端的压差必然是小的。

可以想象的是泵压作用可由该发动机的各零部件之一完成，即增 压器的凸轮几乎就如一旋转斜盘泵那样工作。因此，该增压器可获得 一双重作用。

本发明的润滑系统的另一优点是：当在该活塞中切出一个润滑剂 用的槽时，使最需要冷却的活塞存在一额外冷却。因此，润滑油/空 气薄雾用作一冷却剂。并且额外的优点是：当该活塞处于其最热的状 态时，具有一最大量的润滑剂传递给该活塞。在该润滑系统在循环期 间被断开时，有足够的润滑剂油雾卷吸在该槽中。

应该注意到对该两冲程发动机来说，存在一特殊的优点，即当在 怠速工况下的常规发动机中，节流是关闭的，因此没有润滑油/空气 燃料混合气输送到该发动机中，因此该发动机没有被润滑。然而，对 本发明来说，只要活塞运动，发动机总可以得到润滑。

可以想象：借助于一真空系统，总可以将润滑油/空气薄雾润滑 剂从各零部件中抽出来，这就可保证与更常规的压力润滑系统相比， 不会存在过渡润滑。设想所需要的只是大约0.3巴(大约5psi)的压 差。

最后，本发明的润滑系统不仅仅是一个比这之前已经提供的，特 别是用于两冲程发动机的润滑系统更有效的润滑系统，而且还提出了 将用于润滑的润滑油/空气油雾或混合气隔开的概念，而不采用常规 两冲程发动机中润滑油/燃料混合物，从而排出满足严格的排放标准 的环保清洁废气。

由于在泵压作用下的空气充量在不带增压时进行工作并具有许 多优点，因此特别有利的是采用增压和空气充量的结合。双重功能的 优点是在泵压作用下的空气可用来使废气朝下死点扫气，并且当与一 排气阀结合使用时，该排气阀关闭，而增压器进气阀可打开。进气阀 后和增压器中的空气充量是一种预压缩的增压空气，该增压空气提供 传递口传递到该气缸和曲轴箱中。然后该增压器运行直到空气输送口 被活塞裙或活塞头关闭为止。

可以想象：除变容式增压器外可采用各种增压器，在使用一变容 式增压器时具有许多实际上的优点。大部分增压器的制造是非常昂贵 的，但除滑动叶片式外，并且除不合适的离心式增压器外，所有这些 增压器需要润滑，因此使用一种上述的变容式增压器的优点之一是在 空气流中没有卷入润滑油，因此与可能产生污染且使用被润滑的增压 器相比，污染保持在更低的水平上。

当使用上述润滑系统时，对油底壳隔离是特别有利的。

为使带有增压器的本发明能有效地工作，一排气阀是必须的。

该变容式增压器的一具体优点是可采用更低的速度。当使用一膜 片时，对低速特别有利的，并且如上所述，该膜片型增压器的一具体 优点是它不需要润滑。

具有一泄压排气阀或任何泄压装置的优点之一是可以在气缸中 活塞上保持-恒定的压力，这样可保证该气动Rynhart型喷射器在喷 射点有效地工作。

重要的是应该注意到：除非采取某些形式的压力控制，这一气动 喷射器将不能满意地与一增压器一起工作。明显地，如果没有一增压 器，由于捕获在气缸中空气的体积总是相同的，因此没有必要需要压 力控制。

在该系统中使用一增压器的另一个优点是：利用一变容式增压器 和阀，不会损失增压空气，因此输入给增压器的功率降低。

重要的是应明白：由于剩余空气输送给气缸，因此根据本发明的 泵压作用和增压器的结合可以形成一个比从前的发动机的洁净得多 的燃烧发动机的工作环境。

常规的两冲程发动机的主要问题是：在活塞下降时，气缸工作容 积大约25％被排出，并且未燃烧的燃料/润滑油/空气混合气的大约 40％排出废气中。这就是两冲程发动机为什么燃料利用率如此低并且 对环境如此不利的原因之一。

借助于收集上述充量并用增压器对其增压，本发明不仅能超过四 冲程发动机的效率，而且它可以产生几乎两倍的同转速的发动机的输 出功。还发现：有选择地输送增压器空气对控制发动机是特别合适 的。这就意味着只有一半时间是该增压器工作，并且这个时间是唯一 需要的时间。增压器功率输入要求比常规系统的低得多。

一巨大的优点是：相对一相同的有效排量的四冲程发动机而言， 利用本发明可获得一功率重量比高的低转速的发动机。

设置一个按曲轴转速的双倍进行旋转的飞轮无疑具有一些大的 优点，该飞轮连接到该曲轴上。第一，它可降低该发动机的整体重量； 第二，在遥控失败的情况下，从该发动机上脱开飞轮比加倍重量的发 动机具有更小的危险性。另一个优点是：它可以设计为在发动机失败 时，保证在飞轮脱离其轴产生损坏之前可以切断其驱动。

在该飞轮中设置一鼓风机的优点是可以提供对气缸和气缸头的 直接冷却。

借助于在一两冲程发动机中使用一排气阀，可利用冲出气体的动 力学效果免除使用某些形式的调节排气的必要。

本发明使它很容易收集气体充量，因此可使用一种非常简单的消 声器结构，这又反过来可导致降低重量，并且可对废气进行更有效的 处理。

排气口中的排气阀及阀座的结构是这样的，它可由推力或拉力关 闭。前者具有降低作用在凸轮上的负载的优点，所需的弹簧其刚度低 于拉力用的。应该注意到：被推向关闭的排气阀总是作用在气缸压力 上。同时，如大部分发动机中的拉力控制阀那样，该拉力控制阀具有 更复杂结构，和较小气体动力学校正轮廓以及绕该输送口具有较大死 点体积。

采用结构泡沫的优点之一是获得比正常的曲轴箱压缩更高的压 缩压力，原因是死点体积降低了。这样也可在使用一增压器时不必采 用期望的大增压器，从而帮助曲轴箱的体积降低。同样，这也有助于 低压泵送。基本地，借助于利用结构泡沫，其体积降低，并可获得比 正常发动机中更高的输送压缩。

聚胺酯是一种特别合适的材料，它不透柴油，汽油，润滑油，并 且能承受远超过正常曲轴箱所遇到的任何热量。使用聚胺酯的另一优 点是它可以直接使用并且可相当容易地安装就位。聚胺酯的另一优点 是它的密度可变化，并且由于封闭的多孔状内表面，可获得坚硬耐磨 的表面。

使用Ryhart喷射器而不是一常规的泵和喷射器的优点是：如果 在一分隔式燃烧室中使用一常规的泵喷射器，则用于在气缸内产生涡 流的装置是必要的，以便促进并帮助燃烧。

应该注意到：利用一分隔式燃烧室和上述一结构，即一个两部分 气缸头，将可以降低燃烧的爆燃。

使用Rynhart型气动喷射器的巨大优点是：由于在该分隔式燃烧 室中保持的污染量，一个按两冲程工作运行的分隔式燃烧室的常规喷 射器效率是较低的。然而，该Rynhart型气动喷射器可将一空气充量 输送到燃烧室中，在将主要的废气从气缸中排出的位置，该燃烧室可 帮助该分隔式燃烧室进行扫气。

应该注意到的是：尽管在本发明说明书中公开的的各个特征可分 离成一系列发明，重要的是要认识到它并不仅仅是一个分离的、新的 润滑系统或特定形式的燃烧室飞轮或增压器，而是它们所有结合对节 省重量并提供对环境有效的发动机这一总体想法作出贡献的，特别是 可使两冲程发动机在基本上相同的功率重量比时在一特定的范围内 具有接近四冲程发动机的输出功率。

实际上，一种原型机已经生产出来，该原型机显示出：在功率为 6马力范围内的两冲程柴油机具有与相应的四冲程汽油机相同的输出 功率和重量。为了获得这种效果，利用一两冲程柴油发动机是特别有 利的。这对例如小型海用弦外发动机，除草发动机和市场上的辅助发 动机的情况是特别合适的，特别是需要恒定运行时，更是如此。这样 的一个典型示例是用作发电机。当只考虑海洋休闲市场时，每年几乎 有1300万台发动机出售，就其安全性和寿命特性来考虑，拥有一个 两冲程柴油机而不是汽油机的优点是极其明显的。

本发明的一个主要优点是涉及使用汽油启动。柴油发动机在温度 低于露点时很难启动，并且大部分柴油机将在温度高达8℃时将可“结 腊”。尽管本发明最初设计是以一高达18∶1的压缩比工作，但压缩 比也可非常容易地降低，例如降低到9∶1，这将允许用汽油进行初始 启动，因此可降低启动的努力。

理想地，气缸的余隙容积也可以如此进行计算，使得当考虑质量 密度增加100％时，压缩比等于18∶1，这一点可使用一增压器获得， 因此当该增压器有效地短回路时，压缩比下降到汽油启动时的理想压 缩比。

还应该注意到：在正常的环境温度下不利用汽油柴油机也可有效 地启动。汽油启动的最大优点是它允许在低于-30℃的温度下启动， 并且在该温度下使用时，可以想象该发动机按柴油方式运行足够长的 时间，将会使油箱泵和喷射器中的柴油“解除结腊”。在这一阶段， 可切断汽油供给并且点火系统可按正确的压缩比按柴油方式工作。

必须再一次注意到：本发明的主要成果在于提供一种先进且复杂 的两冲程发动机，但该发动机的制造成本低并且可产生大约6-10匹 马力。目的之一是用低转耐用的两冲程柴油机取代四冲程发动机。根 据本发明生产出的一种具体的原型机重量大约22kg(48磅)的两冲 程柴油机，希望它产生大约6马力的功率。一常规的6马力压缩点火 柴油机的重量通常是其重量的2-3倍。一台这种重量的发动机适合 于用在海用舷外机中或大负荷除草机中。因此本发明已经取得了具有 一低速发动机的加长行程的四冲程汽油机的功率重量比。使用柴油明 显比使用汽油是有利的。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种内燃机，其包括：

一个带有一活塞头和活塞裙并安装在气缸体的气缸孔中的活塞；该 活塞由一连杆连接到一曲轴上，所述连杆分别具有小头和大头，该活塞 在在气缸孔中在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间往复运动；

该发动机各零部件用的轴承；

一个在气缸孔中的空气输送口；

一个连接到一排气管上并处于气缸孔中的排气口；

一储油油底壳；

一个装纳该活塞、连杆和部分曲轴的曲轴箱；

一个由部分气缸孔和曲轴箱形成的空气充气腔；

一个用于将空气输送给该充气腔的空气进气管；及

该充气腔和空气输送口之间的空气输送口装置；

其特征在于：该空气进气管由一变容式增压器供气，该增压器安 装在该空气充气腔的外侧，并具有一个将空气输送给发动机的工作冲 程和一个将空气抽入该增压器的回流冲程。

2.如权利要求1所述内燃机，其特征在于该增压器包括：

一个由膜片分成一前传递腔和一后腔的壳体，该前传递腔通过一 个出口与空气进气管连通，该后腔朝大气敞开；

用于使该膜片在整个腔室朝该出口和离开该出口运动的装置；及

一个与该膜片相连的单向阀，只允许该空气在该膜片离开该出口 的回流冲程期间在该后腔和前腔之间通过。

3.如权利要求2所述内燃机，其特征在于：使该膜片运动的装 置包括：一个由一固定到包围该曲轴的膜片上的一板形成并在一凸轮 作用下可在其上滑动的柱塞，该单向阀结合在该板中。

4.如前述任一权利要求所述内燃机，其特征在于：在该空气进 气管中具有一定时输送阀。

5.如权利要求4所述内燃机，其特征在于：该定时输送阀在该 增压器工作冲程的大部分期间都打开。

6.如权利要求4或5所述内燃机，其特征在于：该定时输送阀

77.如前述权利要求任一所述内燃机，其特征在于：该内燃机是 一台两冲程火花点火发动机。

78.如前述权利要求任一所述内燃机，其特征在于：该内燃机是 一台单缸内燃机。

79.一种增压内燃机，其中的增压器是变容式的，并具有一个用 于将空气输送给该发动机燃烧室的工作冲程和一个将空气通过一空 气进气口抽入该增压器中的回流冲程，其特征在于该增压器包括：

一个由一膜片分成一前传递腔和一后腔的壳体，该前传递腔通过 一出口与该空气进气管连通，该后腔朝大气敞开；用于使该膜片在整 个所述腔朝该出口运动并离开该出口的装置，及一个与该膜片相连从 而允许空气在该膜片离开该出口的回流冲程期间在该前腔和后腔之 间流过的单向阀。

80.如权利要求79所述内燃机，其特征在于：用于使该膜片运 动的装置包括：一个柱塞，该柱塞由一个固定到包围该曲轴的该膜片 上的板构成，并且在一凸轮的作用下可在其上滑动，一单向阀设置在 该板中。

81.如权利要求79-80任一所述增压内燃机，其特征在于：该 增压器间接通过一个具有一出口阀的收集腔供给该发动机，以致于将 一脉冲空气充量传递给该燃烧室。

82.如权利要求81所述增压内燃机，其特征在于：该阀是压力 控制的。

83.如权利要求81或82所述增压内燃机，其特征在于：该阀的 工作是与该发动机的循环同步。