专利名称：用煤油起动的煤油内燃机的制作方法
技术领域：
本发明是一种以煤油为燃料的内燃机，更具体地说，是一种可以不借助于汽油，而完全用煤油起动的二冲程内燃机。
煤油和类似燃料的蒸馏温度高于汽油。从目前技术看，煤油发动机必须用汽油起动。起动后，汽油以逐渐变化的量与煤油混合以保持平稳运转，直至发动机达到足够的工作温度，使煤油能够单独汽化并以火花塞点火。在柴油发动机内，燃油空气混合气通过非常高的压缩比提到很高的温度，以至不用火花塞即可点燃。在煤油发动机内，能够用火花塞点燃的燃油空气混合气温度比点燃柴油所需的温度要低得多。
世界上有很多地方喜欢用煤油，因为煤油便宜，而且常常是唯一可供应的燃油。因此，最好能提供一种完全靠烧煤油工作的发动机，使其可以完全不用汽油。柴油点燃的方式要求零部件能承受很高的压缩比，使零部件价格太高，因而不理想。火花塞点燃要求的压缩比较小，零部件所受应力较小，因而这种发动机价格较低。
如需要使火花塞点火的煤油发动机完全不用汽油，其主要问题是发动机的起动。
本发明提供一种火花塞点火式煤油发动机，它不仅用煤油运转，而且用煤油起动，不需借助于汽油。本发明用一种特别简单而有效的方法解决了上述的起动问题。
本发明提供的这种煤油起动和煤油运转内燃机具有在汽缸内作往复运动的活塞，汽缸位于曲轴箱与燃烧室之间;供油附件将煤油空气混合气送入燃烧室;燃烧室内有火花塞，用以点燃煤油空气混合气;排气装置将燃烧产物从燃烧室内排出;在发动机起动时压缩燃烧室容积的装置，用以提高燃烧室内的压缩比，从而提高煤油空气混合气的温度，使其可用火花塞点燃，在发动机起动后运转时，这种装置还可使燃烧室容积增大，以降低燃烧室内的压缩比，这种装置包括一个活动的火花塞机构，火花塞机构移动到第一位置时，可以缩小其与活塞的间隙，移动到第二位置时，可增大其与活塞的间隙;促动器在起动状态下可将带火花塞的汽缸头推动到第一位置，当火花塞机构移动至第二位置时促动器自动返回到运行状态。
煤油空气混合气的温度提高到足以用火花塞点燃的程度。起动时燃烧室容积压缩，暂时提高压缩比，由于压力提高而提高煤油空气混合气的温度。起动时排气口关闭，将混合气封闭在燃烧室内，使活塞的每个压缩进气行程都给混合气增加压缩热，以进一步提高混和气的温度。其余汽缸装有减压阀，使发动机起动时摇转曲柄的力只需克服压缩的燃烧室内的增大的压力，而不是其它燃烧室内的压力。
在本发明的实施例中，有一个简单的手柄可将压缩燃烧室、封闭排气口和泄压的部件推动到各自的起动位置上，在燃烧室增大时可自动返回到运转状态，打开排气口，关闭泄压阀。
图1是本发明的二冲程煤油内燃机的剖面图;
图2是图1中的2-2剖面图;
图3是图1中部分结构的侧视图;
图4是图1中结构的俯视图;
图5是图3中的5-5剖面图;
图6是图1中部分结构的放大图;
图7是图4中部分结构的轴测图。
图1是一种二冲程内燃机2，它有活塞4，活塞通过连杆6与汽缸体10内的曲轴8连接。活塞4在汽缸12内轴向往复运动，汽缸12位于曲轴14与燃烧室16之间。煤油与空气通过汽化器18、节流控制阀20和单向簧片阀22输入曲轴箱14。在曲轴箱14和燃烧室内的混合气入口26之间有一个煤油空气混合气输送通道24。燃烧室内的火花塞28点燃煤油空气混和气。燃烧室内的排 0排放煤油空气混合气的燃烧产物。
按一般规律，活塞4的压缩行程为向上移动，压缩燃烧室16内的燃油空气混合气并在曲轴箱14内造成真空。在向上的行程中，煤油空气混合气通过单向簧片阀22吸入曲轴箱14。活塞4在上行冲程中还关闭入口26和出口30，这样就将混和气封闭在燃烧室16内并将其压缩。混合气被火花塞28点燃，在燃烧室16内燃烧，推动活塞向下运动，完成工作冲程。活塞4向下运动时压缩曲轴箱14，使煤油空气混合气从曲轴箱14通过输送通道24流入入口26，以进行下一次循环。燃烧后的废气通过排气口30排出。当活塞4向下运动并经过此排气口时，排气口打开。以上所述的结构和工作程序是目前已知的、标准的结构和工作程序。
在多汽缸发动机内，发动机内还有其它活塞，如图2中的活塞32，它在汽缸34内轴向往复运动，汽缸34在相应的一段曲轴箱和相应的燃烧室36之间，有一个相应的火花塞38。每个汽缸皆有其燃油空气混合气入口和与曲轴箱连通的输送通道，以及排气口。每个汽缸和相应的曲轴箱段皆有其汽化器，也可由一个或几个汽化器向几个汽缸供混合气。此外，也可采用喷射法供油。排气口可单独排气，也可通过排气总管排气。上述多汽缸发动机是现在已知的标准型的发动机。
本发明中提供一种活动火花塞，它装在一个活动的汽缸头40上，汽缸头40在汽缸12内轴向往复运动，其行程范围在图1中点划线所示第一下端位置和实线所示第二上端位置之间。图6中用实线表示活动汽缸头40在下端位置，用虚线44表示其上端位置。在下端位置时，活动汽缸头40压缩燃烧室16，提高燃烧室内的压缩比，使煤油空气混合气温度升高，让火花塞28能够将其点燃。在上端位置时，活动汽缸头40使燃烧室16增大，降低压缩比，使其适合于在起动后的正常运转时用煤油运转。如图1和图6所示，汽缸头40移至下端位置42时减小其与活塞4之间的间隙。汽缸头40移至上端位置44时增大其与活塞4之间的间隙。在一种实施例中，起动时压缩比增大到约为18∶1，运转时压缩比减小到约为8∶1。
一根起动杆或手柄46装在发动机上的枢轴销48上，可以转动。图1内手柄的右端50握在操作工手中，操作者将其向上抬起时，杆46绕销48逆时针方向转动，使手柄左端52向下压。如图4和图7所示，手柄左端为半圆形，其直径约与下面的汽缸12直径相同。在半圆体52的两端是两个向下的弯头54和56，压紧活动汽缸头40。汽缸体上有一对套环58、60，从汽缸口内缘相对径向伸出。两个套环内各有一个孔62和64，弯头54和56穿过此二孔压在下面的活动汽缸头40上。套环58和60还具有止动块的作用，可以限制汽缸头40的向上运动。
手柄46逆时针方向转动时(参看图1)，弯头54和56将活动汽缸头40压到图6所示的下端位置。一对弹簧加压的滚珠66和68与汽缸12壁内的槽70和72配合，在发动机起动时以可松开的方式将手柄弯头54和56以及汽缸头40保持在下端位置。滚珠66装在弯头54上的横向孔74内，孔的左外端有稍向内弯的边76，用以将滚珠保持在孔内，孔右端拧入一个螺塞78，将加压弹簧80与滚珠66压紧。滚珠66被压入汽缸壁上的槽70内，这个槽可以是一个环形沟，与槽72连成一体。滚珠68的止动原理相同。止动珠66和68的机械力足以承受起动时燃烧室16内的压缩压力，但不能承受煤油空气混合气被火花塞28点燃后在燃烧室16内产生的燃烧压力。止动珠在起动时可将活动汽缸头40保持在下端位置，但在火花塞28点燃煤油空气混合气使发动机起动后运转时，止动珠松开汽缸头，使其向上运动，由套环58和60限制在上端位置。汽缸头40上的环82和84压在汽缸12的壁上，密封住可能泄漏的燃气。汽缸12壁内的O环压紧活动汽缸头40，起到补充密封的作用。
汽缸头40向上运动，使手柄弯头54和56向上转动，从而使手柄46顺时针转动，手柄端50向下转动到运转位置 参看图1。手柄是自动转动到运转位置的，不需操作工干预。
排气口30内有一封闭阀88，在发动机运转时处于开启位置，使排气口30能够通过废气，在发动机起动时处于关闭位置，可以封闭排气通道，防止燃烧室16内的压缩混合气泄漏。阀88为板状，与枢轴销90铰接，用连杆92和94与手柄46的左延伸臂96连接。当手柄46绕枢轴48逆时针转动到起动位置时，左延伸臂96向下移动(参看图1)，关闭阀88。燃烧室16内的煤油空气混合气被阀88封闭在燃烧室16内后，由于活塞4每一个压缩行程增加的压力而进一步加热。在活塞每一个压缩行程中由于顾跎率够旌掀芄槐换鸹ㄈ 8点燃。煤油空气混合气的温度被暂时增大的压缩比和活塞每一次压缩行程重复加到混合气上的压力所升高。在点火时时，如上所述，汽缸头40向上运动，手柄46绕枢轴48顺时针转动，因而使左延伸臂96向上转动，开启阀88，使废气通过排气口30排出。手柄46自动返回运转位置时自动打开封闭阀88。
其余的汽缸，如汽缸34(图2)，有一个泄压阀98(图5)，在发动机起动时打开，在活塞32的压缩行程时泄压。发动机起动时转动手柄的力必须克服汽缸12的燃烧室16压缩时产生的压力，但不是汽缸34的燃烧室36内的压力。
燃烧室36内的燃烧产物通过排气口100(图5)排出。在排气口100上方的第二排气口102内有一个阀98，此阀通过通道104与排气口100连通，通道104由阀98启闭。排气口100由活塞32向下或向上滑动来开或关。活塞32向上作压缩行程时上排气口102保持开启状态。发动机运转时，阀98在上端关闭位置，如图5中实线所示。发动机起动时，阀98在下端开放位置，如图5中点划线所示，这样可以通过上排气口102、开启的阀98和通道104使燃烧室36泄压。
阀98通常由压力弹簧106关闭，弹簧106位于发动机和销108之间，销108穿在阀98的阀杆110内的一个横向孔内。阀杆110上端与手柄46的另一个左延伸臂112接触。手柄46逆时针转到起动位置时，左延伸臂112向下转，压阀杆110，向下推动阀98到开启位置，如图5中点划线所示。这就完成了上述的泄压过程，而操作工在转动曲柄时并不需要克服其余汽缸内的压力，只需克服汽缸12内的增大压力即可。一经点火，活动汽缸头40向上运动，如上所述，使手柄46绕枢轴48顺时针方向转动，左延伸臂12向上转动，将阀98关闭。这样汽缸34内燃烧室36的压力即上升。
在另一个实施例中，在输送通道24装设一个电阻加热器，补充加热煤油空气混合气，其电源由发动机上的交流发电机116供给。这种补充加热可升高煤油空气混合气的温度，以便点火。
为了保证在起动时将煤油空气混和气封闭在汽缸内以供燃烧，最好采用下述的起动程序。先将手柄46顺时针方向转动到运转位置，产生一般煤油空气混合气流，使其通过发动机进入燃烧室16。然后逆时针方向转动手柄46，达到起动位置，直到发动机起动。另一种方法是用注油器先将煤油注入燃烧室。
本发明者认为，各种等效的，代替的和改进的方案皆可能包括在后面的权利要求范围内。
权利要求
1.一种煤油起动和煤油运转的内燃机，它包括在汽缸内往复运动的活塞，汽缸在曲轴箱和燃烧室之间；供油附件将煤油空气混合气送入燃烧室；燃烧室内有火花塞，用以点燃煤油空气混合气；排气装置从燃烧室内将燃烧产物排出；在发动机起动时压缩燃烧室的装置，可增大燃烧室内的压缩比，从而升高煤油空气混合气的温度以便于用火花塞点火，发动机起动后运转时此装置还可使燃烧室增大，以减小燃烧室内的压缩比，这一装置包括一个活动的火花塞机构，位于汽缸之内，可移动至第一位置以缩小其与活塞之间的间隙，可移动至第二位置以增大其与活塞之间的间隙；一个促动器可移动到起动位置，使上述火花塞装置移动至上述第一位置，当火花塞装置移动至第二位置时，此促动器可自动返回运行位置。
2.权利要求1所述之发动机，在排气装置中有一封闭机构，此封闭机构在发动机起动时关闭，以防止煤油空气混合气从燃烧室中泄漏，这样就可使混合气受到活塞的重复压缩，使混合气温度升高，能够被火花塞点燃;还有在发动机起动后运转时开启封闭机构的装置，封闭机构开启后可使燃烧室内的燃烧产物排出。
3.权利要求2所述之发动机，其促动器被操作工转到起动位置后关闭上述封闭机构，当上述火花塞机构移至上述第二位置时，促动器自动返回运行位置，开启封闭机构。
4.一种煤油起动和煤油运转二冲程内燃机，它包括在汽缸内轴向往复运动的活塞，汽缸位于曲轴箱和燃烧室之间;向曲轴箱供油和空气的附件;在燃烧室内的煤油空气混合气入口装置;在曲轴箱和燃烧室的煤油空气混合气入口装置之间的煤油空气混合气输屯ǖ雷爸 燃烧室内用于点燃煤油空气混合气的火花塞;燃烧室内用于排出燃烧产物的排气口装置;活塞，其轴向压缩行程压缩燃烧室内的煤油空气混合气并在曲轴箱内制造真空，由于混合气燃烧产生的工作行程推动活塞向相反方向运动，压缩曲轴箱，使煤油空气混合气从曲轴箱通过输送通道和混合气入口进入燃烧室，以重复这种循环，废气则通过排气口装置排出;活动汽缸头在汽缸内在第一和第二位置之间作轴向往复运动，此汽缸头向上述活塞移动，达到第一位置，在发动机起动时压缩燃烧室，以增大燃烧室内的压缩比，提高煤油空气混合气的温度，使其能用火花塞点燃，在发动机起动后运转时，此汽缸头即背离活塞而移动，到达第二位置，使燃烧室膨胀，降低燃烧室内的压缩比，火花塞安装在此活动汽缸头上，随其作轴向往复运动;发动机起动时，止动装置将汽缸头保持在第一位置，在发动机靠火花塞点燃煤油空气混合气起动后运转时，止动装置松开汽缸头，使其移动至第二位置，止动装置施加的机械力足以承受起动时燃烧室内的压缩压力，但不能承受煤油空气混合气点燃后燃烧室内产生的燃烧压力。
5.权利要求4所述之发动机，其手柄安装在发动机上，由操作工转动，压住并推动汽缸头向活塞方向运动，达到第一位置;止动装置安装在发动机上，当汽缸头背离活塞而移动到第二位置时，即使其停止移动。
6.权利要求5所述之发动机，其手柄有一起动位置和一运转位置，手柄转动到起动位置时将汽缸头推动到第一位置，当汽缸头移到第二位置时，汽缸头将手柄推动到其运转位置。
7.权利要求6所述之发动机，其止动装置与手柄配合动作并将手柄保持在起动位置，从而将汽缸头保持在第一位置，直到火花塞将煤油空气混合气点燃，将汽缸头推动到第二位置，克服止动装置的力，将手柄推动到运转位置。
8.权利要求7所述之发动机，其止动装置有一弹簧加压的滚珠，在起动位置时位于手柄和汽缸壁之间。
9.权利要求8所述之发动机，其手柄延伸入汽缸内，弹簧加压滚珠装在手柄上，在起动位置时嵌入汽缸壁上的槽内。
10.一种煤油起动和煤油运转的二冲程内燃机，它包括在汽缸内轴向往复运动的活塞，汽缸位于曲轴箱和燃烧室之间;向曲轴箱供应煤油和空气的附件;燃烧室内的煤油空气混合气入口装置;煤油空气混合气通道装置，位于曲轴箱和上述燃烧室内的煤油空气入口装置之间;燃烧室内的火花塞，用于点燃煤油空气混合气;燃烧室内的排气口装置，用以排出煤油空气混合气的燃烧产物;活塞，其轴向压缩行程压缩燃烧室内的煤油空气混合气并在曲轴箱内造成真空，其工作行程在混合气燃烧时推动活塞向相反方向移动，压缩曲轴箱，使煤油空气混合气从曲轴箱通过输送通道进入燃烧室的煤油空气混合气入口，以重复循环，废气通过排气口装置排出;排气口内的封闭阀，发动机起动时处于关闭位置，封闭通往排气口的通道，防止燃烧室内的压缩混合气泄漏，在开启位置时可使废气通过排气口;在发动机起动时压缩燃烧室的装置，可提高燃烧室内的压缩比，升高煤油空气混合气的温度，使火花塞能点燃混合气，起动时由于排气口的封闭阀关闭使混合气封闭在燃烧室内，活塞的每个压缩行程都将混合气进一步加热，上述活动火花塞机构在发动机起动后运转时可使燃烧室增大，降低燃烧室内的压缩比。
11.权利要求10所述之发动机，发动机上安装一个手柄，由操作工转动到起动位置，压住并推动火花塞机构，压缩燃烧室，还推动并关闭封闭阀，上述火花塞机构的运动可使燃烧室增大，将手柄推动到运转位置，从而将封闭阀置于开启位置。
12.权利要求11所述的发动机，其手柄通过枢轴安装在发动机上，有与活动火花塞机构连接的第一臂和与封闭阀连接的第二臂，这就使一个手柄既能带动活动火花塞机构，又能带动封闭阀。
13.权利要求10或11所述之发动机，在其煤油空气混合气输送通道内有一电阻加热器，用以加热煤油空气混合气;混合气温度在起动时由于燃烧室压缩提高压缩比而升高，或混合气温度在封闭阀关闭的情况下由活塞的压缩行程重复压缩而升高，还可由输送通道内的电阻加热器升高。
14.一种煤油起动和煤油运转的二冲程内燃机，它包括一组活塞，在各自的汽缸内作轴向往复运动，汽缸在相应的曲轴箱段和相应的燃烧室之间;向各曲轴箱部分供给煤油和空气的附件;各燃烧室内的煤油空气入口装置;各曲轴箱部分和相应燃烧室内的煤油空气入口装置之间的煤油空气输送通道;一组火花塞，每个燃烧室内一个，用以点燃煤油空气混合气;每个燃烧室内一个排气口装置，用于从各燃烧室排出煤油空气混合气的燃烧产物;每个活塞沿轴向作压缩行程，压缩相应的燃烧室内的煤油空气混合气，在相应的曲轴箱段造成真空，在混合气燃烧推动下的工作行程使活塞沿相反方向运动，压缩相应的曲轴箱部分，使煤油空气混合气从相应的曲轴箱部分通过输送通道进入相应燃烧室内的煤油空气入口，以重复循环，废气通过排气口排出;其中一个汽缸的火花塞机构，在发动机起动时用以压缩相应的燃烧室，提高燃烧室内的压缩比，升高煤油空气混和气的温度，使其可用火花塞点燃，还可在发动机起动后运转时使相应的燃烧室增大，以降低此燃烧室内的压缩比;其余的汽缸有泄压装置，在发动机起动时启动，在活塞作压缩行程时泄压，这样在发动机起动时转动曲柄的力必须能克服汽缸中压缩的燃烧室内的增大压力，但不是其它汽缸内燃烧室的压力。
15.权利要求14所述之发动机，其手柄安装在发动机上，由操作工摇动到起动位置，压住并推动火花塞机构，压缩燃烧室，还可启动其余汽缸的泄压装置，此手柄还由于火花塞机构移动使燃烧室增大而转到运转位置，手柄转到运转位置即关闭其余汽缸内的泄压阀装置，使其在各自活塞的压缩行程中能使燃烧室内的压力升高，这样，一个手柄即可操作火花塞机构和泄压装置，而火花塞机构的运动在使燃烧室增大时自动通过手柄关闭泄压阀装置。
16.权利要求14或15所述之发动机，其排气口由活塞在压缩行程时关闭，其泄压装置在其余汽缸的燃烧室内有第二个排气口装置，与上述第一个排气口装置相隔一段距离，在压缩行程中由活塞保持开启状态，在每个第二排气口装置中有一个泄压阀，它在发动机运转时将排气口关闭，在发动机起动时打开，这样，在发动机起动时，其余汽缸燃烧室可通过第二排气口和打开的泄压阀泄压。
17.权利要求16所述之发动机，其第二排气口装置包括与上述第一排气口装置连通的通道，其泄压阀关闭和开启上述通道。
18.煤油起动和煤油运转二冲程内燃机，它包括一组活塞，在一组汽缸内作往复运动，汽证位于相应的曲轴箱段和相应的燃烧室之间;向各曲轴箱部分供给煤油和空气的附件;每个燃烧室内的煤油空气入口装置;在每个曲轴箱部分和相应的燃烧室内的煤油空气进气口之间的煤油空气输送通道装置;一组火花塞，各自位于相应的燃烧室内，用于点燃煤油空气混合气;每个燃烧室内的排气口装置，用以从相应的燃烧室内排出煤油空气混合气的燃烧产物;活动火花塞机构，在发动机起动时可压缩一个汽缸的燃烧室，提高燃烧室内的压缩比，升高煤油空气混合气的温度，使其能用火花塞点燃，在发动机起动后运转时可使一个燃烧室增大，降低该燃烧室内的压缩比;封闭阀装置，位于燃烧室排气口装置内，在发动机起动时处于关闭位置，以防止煤油空气混合气从燃烧室泄漏，这样，被封闭在燃烧室内的煤油空气混合气在活塞的每个压缩行程中被增加的压力进一步加热，使混合气更易于被火花塞点燃，封闭阀在发动机运转时处于开启位置，使废气通过排气口排出;其余汽缸燃烧室内的泄压阀装置，在发动机起动时处于开启位置，使其余的燃烧室能够泄压，这样，发动机起动时转动曲柄的力必须克服上述一个燃烧室内增大的压缩压力，但不是其余燃烧室的压力，在发动机运转时泄压阀装置处于关闭位置，这样在发动机运转时其余燃烧室内的压缩压力将升高。
19.权利要求18所述之发动机，其手柄安装在发动机上，由操作工转动到起动位置，压住并推动上述活动火花塞机构，压缩一个燃烧室，连接并推动封闭阀到关闭位置，还连接并推动泄压阀到开启位置，这样，一个手柄就可以操作火花塞机构、泄压阀装置和封闭阀装置。
20.权利要求1、8或19所述之发动机，其手柄由于火花塞机构的运动使一个燃烧室增大而转到运转位置，手柄转到运转位置时将封闭阀装置推到开启位置，并将泄压阀装置置于关闭位置。
全文摘要
一种二冲程煤油内燃机，其煤油空气混合温度提高到可用火花塞点燃起动，起动时燃烧室由活动汽缸头短时压缩，提高压缩比，混合气因压力升高而使温度升高，此时封闭阀将排气口关闭，使混合气封闭在燃烧室内，这样活塞的每个压缩行程皆可给混合气加热。在曲轴箱和燃烧室入口之间的混合气通道内装有电阻加热器，补充加热混合气以便于点燃。其余每个汽缸皆有一泄压阀，发动机起动时只需克服压缩燃烧室内增大的压力。
文档编号F02N19/00GK1032214SQ8810659
公开日1989年4月5日 申请日期1988年9月12日 优先权日1987年9月14日
发明者尼尔·A·纽曼 申请人:布伦斯维克公司