专利名称：预混料压缩点燃发动机和具有相同特性的往复发电机的制作方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及预混料压缩点燃(PCCI)发动机，更具体地说，涉及一种具有下述特点的PCCI发动机，其在进气歧管中具有一个燃油喷射器，以提供燃油和空气的预混料，并在不使用独立电点火器的情况下使预混料在高温、高压的燃油室中自然点燃；其具有一个在结构上进行了改进的连杆，此连杆带有弹簧，其与PCCI发动机的其它组件有机地组合在一起工作。本发明还涉及一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与PCCI发动机组合在一起，从而使此发电机的工作效率得以提高。
背景技术：
通常，在传统汽油发动机中，将燃油和空气进行预混合以准备预混料，然后在燃油室中对其进行电点火，以产生所希望的动力。在压缩冲程期间，当以较高的压缩比压缩燃油和空气的预混料时，预混料的温度升高到高于该预混料自然点燃点的水平。因此，汽油发动机中的预混料在活塞到达燃烧室中的上冲程死点之前的多个点处被提前、自然、重复点燃，这样，预混料在活塞到达上冲程死点之前几乎瞬间点燃。汽油发动机中预混料的提前自然点燃不合乎要求地产生由于发动机爆震所导致的噪声，降低发动机性能，而且还会导致发动机损坏。因此，为了解决上述问题，传统汽油发动机必须限制压缩比的最大水平，压缩比是将下冲程死点时的燃烧室容积除以上冲程死点时的燃烧室容积所得到的数值。也就是说，传统汽油发动机必须限制汽缸中上冲程死点的高度。
与传统汽油发动机不同，柴油发动机在压缩冲程期间只压缩空气，然后向压缩空气喷射燃油，从而使燃油自然点燃。因为在压缩冲程期间只压缩空气，所以柴油发动机不会在压缩冲程期间导致燃油的任何自然点燃。因此，可以将柴油发动机设计成在12-24的较高压缩比下工作，这远高于汽油发动机的压缩比。传统柴油发动机通过一个燃油喷射器向燃烧室中喷射燃油，从活塞自上冲程死点开始运动起，所喷射的燃油在一段很长的时间内持续点燃。但是，由于传统柴油发动机燃烧室中的燃油与压缩空气仅接触一段较短的时间(这一点与传统汽油发动机不同)，所以柴油发动机因为燃油不能与压缩空气充分混合而存在问题。
在努力解决传统汽油发动机和传统柴油发动机中所存在的问题的过程中，已经提出并应用了一种预混料压缩点燃发动机(PCCI发动机)。PCCI发动机是将汽油发动机和柴油发动机的优点结合起来而得到的，从而使燃油贫燃，以便降低单位行驶里程的燃油消耗量，并提高发动机输出功率。
PCCI发动机将燃油与空气预先混合，以提供预混料，并使该预混料自然点燃而产生动力。已经提出了多种类型的传统PCCI发动机。下面将参照图1、图2和图3说明传统PCCI发动机的几个示例(图1、图2和图3中所示参考编号的使用仅限于这些附图中所示的实施例)。
图1和图2说明韩国专利申请号1996-063089中所公开的一种传统PCCI发动机。如图1和图2所示，此传统PCCI发动机包括一个具有进气歧管3和排气歧管4的汽缸盖1。在进气歧管3的进口处有一个空气过滤器10。
PCCI发动机进一步包括节流阀体7、加热器8和温度传感器9。节流阀体7安装在进气歧管3的中间位置，以控制进入的燃烧空气量。加热器8在进气歧管3上节流阀体7之前的一个位置。温度传感器9在进气歧管3上节流阀体7之后的一个位置。加热器8和温度传感器9分别有通过电线连接到发动机控制单元6的电路。
具有上述结构的PCCI在高温、高压下对燃油和空气的预混料进行绝热压缩，并点燃经过压缩的预混料以燃烧该预混料。在传统PCCI发动机中，点燃质量和贫燃空气/燃油比均随着引入燃烧室2的进入燃烧空气的温度而变化。详细地说，随着进入燃烧空气温度的升高，点燃质量得以提高，贫燃空气/燃油比与此温度的升高成比例。在图1和图2中，参考编号5表示燃油喷射器。
图3说明韩国专利申请号1999-0067615中所公开的一种传统汽油PCCI发动机。如图3所示，此汽油PCCI发动机包括一个燃烧室1，其限定于汽缸盖2和活塞3之间。进气口4和排气口6均在燃烧室1的上端。进气口4将来自进气歧管8的进入空气引入燃烧室1，而排气口6将废气从燃烧室1排放到发动机外。
进气口4具有一个用于控制进气口4的进气阀5，以便将燃油和空气的预混料引入燃烧室1。排气口6具有一个用于控制排气口6的排气阀5，以便在预混料燃烧之后将燃烧气体从燃烧室1排放到发动机外。
在传统汽油PCCI发动机中，在进气歧管8中安装了一个第一喷射器9，以将预定量的汽油喷射到流过进气歧管8的进入空气。因而，汽油在进气歧管8中与进入空气预先混合在一起，所以在进气歧管8中准备了汽油和空气的超贫预混料。在将燃油(汽油)喷射到进气歧管8中的进入空气时，燃油在被引入燃烧室1之前以一种与进入空气预先混合的状态流向进气口4。因此，燃油与空气被均匀混合，从而提供均质预混料。
此汽油PCCI发动机进一步包括一个直接喷射型的第二喷射器10，它安装在燃烧室1的上端，以在排气冲程的最后阶段向燃烧室1中喷射预定量的燃油。在上述状态中，将燃油从第二喷射器10直接喷射到一个安装在活塞3上端的流减压器11。因而，燃油在流入燃烧室1的同时进行翻滚，以使燃油与空气均匀混合。
上述提出PCCI发动机的传统技术仅公开了传统PCCI发动机的基本构造，而没有说明提高压缩比的任何技术细节，是提高上冲程死点的高度，还是防止燃油在活塞到达上冲程死点之前自然点燃。特别地，图3中的传统汽油PCCI发动机有第二点火器，所以汽油PCCI发动机和传统柴油发动机在构造或工作效果上没有实质差别。
发明内容
相应地，本发明已经考虑了在现有技术中存在的上述问题，本发明的一个目的是，提供一种PCCI发动机，该发动机在活塞的压缩冲程期间从一个冷却喷嘴向燃油和空气的热预混料中喷射一种冷却液，因而降低燃烧室中预混料的温度，以阻止预混料的自然点燃，从而实现大约30的更高压缩比。
本发明的另一目的是，提供一种结构上进行了改进、带有弹簧的连杆，该连杆可以用于具有冷却喷嘴的PCCI发动机，使活塞即将到达上冲程死点之前施加在活塞上的推力作为恢复力储存在弹簧中，接着在活塞通过上冲程死点之后，将弹簧的恢复力施加到连杆上，从而减少此PCCI发动机的能量损失。
本发明的又一目的是，提供一种多PCCI发动机，其中，两个PCCI发动机相互面对面地对称放置，从而使得两个PCCI发动机的两个活塞往复运动期间的振动最小，且通过减少发动机的热传导面积而降低热损耗。
本发明还有一个目的，就是提供一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与PCCI发动机组合在一起，其中，曲轴安装在发电机单元的后部，代替曲轴在发电机单元和活塞之间的传统位置，从而减少了往复发电机单元和活塞之间的中间位置处的能量损失。
一方面，本发明提供一种PCCI发动机，以在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使预混料自然点燃，此PCCI发动机包括一个进气口，具有一个进气阀；一个排气口，具有一个排气阀；一个进气歧管，用于与进气口相通，且具有一个喷射器，从而将其中的燃油和空气均匀混合以提供预混料；一个冷却喷嘴，在汽缸燃烧室的上端；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；以及一个储存箱，在其中储存冷却液，这样，在汽缸中活塞的压缩冲程期间，冷却喷嘴可以将冷却液在高压下喷射到燃烧室，以提供高压缩比，从而使预混料自然点燃。
此PCCI发动机进一步包括一个连杆，其包括两端分别连接到活塞和第一支撑板的第一连杆部件；两端分别连接到曲轴和第二支撑板的第二连杆部件；以及多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的弹簧。
此PCCI电动机可以进一步包括一个电点火器，该电点火器在燃烧室上部。另一方面，本发明提供一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机与PCCI发动机组合在一起发电。
在此PCCI往复发电机中，往复发电机单元可以在其第一端连接到与活塞相连接的第一连杆部件，在其第二端连接到一个与曲轴相连接的第二连杆部件，所以活塞所做的功可以传递给往复发电机单元，而不会因曲轴处的损失而减少。
在此PCCI往复发电机中，代替将往复发电机单元直接连接到第二连杆部件，可以将往复发电机单元连接到第一支撑板，将第二连杆部件连接到第二支撑板，而且还有多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的弹簧。
此PCCI往复发电机可以进一步包括燃烧室上部的电点火器。
另一方面，本发明提供一种PCCI发动机，以在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使预混料自然点燃，此PCCI发动机包括一个燃烧室，其侧壁上有一个带进气阀的进气口和一个带排气阀的排气口；一个进气歧管，连接到进气口，而且其中有一个喷射器；以及第一、第二活塞，它们相互面对面地分别放置在燃烧室的下部和上部，使得第一活塞和第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
此PCCI发动机可以进一步包括一个冷却喷嘴，在燃烧室侧壁；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；一个储存箱，在其中储存冷却液；一个温度传感器，用于检测燃烧室的温度；以及一个控制器，用于控制该发电机，使得当由温度传感器检测的燃烧室中的温度不低于一个预定参考点时，冷却喷嘴将冷却液喷射到燃烧室中。
此PCCI发动机可以进一步包括分别通过机械方式连接到第一、第二活塞的第一、第二曲轴；分别连接到第一、第二曲轴的第一、第二皮带轮；以及一根皮带，缠绕在第一、第二皮带轮上，使得第一、第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
此PCCI往复发电机可以进一步包括两端分别连接到第一活塞和第一支撑板的第一连杆部件；两端分别连接到第一曲轴和第二支撑板的第二连杆部件；多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的第一弹簧；两端分别连接到第二活塞和第三支撑板的第三连杆部件；两端分别连接到第二曲轴和第四支撑板的第四连杆部件；以及多个支撑第三、第四支撑板并将其相互连接在一起的第二弹簧。
另一方面，本发明提供一种PCCI往复发电机，其具有PCCI发动机结构，以在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使预混料自然点燃，此PCCI往复发电机包括一个燃烧室，其侧壁上有一个带进气阀的进气口和一个带排气阀的排气口；一个进气歧管，连接到进气口，而且其中有一个喷射器；第一、第二活塞，它们相互面对面地分别放置在燃烧室的下部和上部，使得第一活塞和第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动；以及第一、第二往复发电机单元，以分别利用第一、第二活塞的往复运动作用力发电。
此PCCI往复发电机可以进一步包括一个冷却喷嘴，在燃烧室侧壁；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；一个储存箱，在其中储存冷却液；一个温度传感器，用于检测燃烧室的温度；以及一个控制器，用于控制该发电机，使得当由温度传感器检测的燃烧室中的温度不低于一个预定参考点时，冷却喷嘴将冷却液喷射到燃烧室中。
此PCCI往复发电机可以进一步包括分别通过机械方式连接到第一、第二活塞的第一、第二曲轴；分别连接到第一、第二曲轴的第一、第二皮带轮；以及一根皮带，缠绕在第一、第二皮带轮上，使得第一、第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
在此PCCI往复发电机中，第一往复发电机单元可以在其第一端连接到一个与第一活塞相连接的第一连杆部件，在其第二端连接到一个与第一曲轴相连接的第二连杆部件，第二往复发电机单元可以在其第一端连接到一个与第二活塞相连接的第三连杆部件，在其第二端连接到一个与第二曲轴相连接的第四连杆部件。
此PCCI往复发电机可以进一步包括连接到第一往复发电机单元第二端的第一支撑板；连接到第二连杆部件的第二支撑板；多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的第一弹簧；连接到第二往复发电机单元第二端的第三支撑板；连接到第四连杆部件的第四支撑板；以及多个支撑第三、第四支撑板并将其连接在一起的第二弹簧。
本发明的上述目的、其它目的、特点以及优点，可以从对所附图形的如下描述中，更清楚地理解。所附图形包括图1和图2是在韩国专利申请号1996-063089中所公开的一种传统PCCI发动机的视图；图3是在韩国专利申请号1999-0067615中所公开的传统汽油PCCI发动机的剖视图；图4中的剖视图演示了传统PCCI发动机的运转。
图5中的剖视图演示了根据本发明的一个实施例的具有一个冷却喷嘴的PCCI发动机的运转；图6中的剖视图显示了一种根据本发明的另一实施例的PCCI发动机，该发动机具有第一、第二支撑板和多个弹簧，以及冷却喷嘴；图7是一种根据本发明的又一实施例的PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与图6中的PCCI发动机组合在一起；图8是一种根据本发明的又一实施例的多PCCI发动机，在制造此发动机时，将图6中的两个PCCI发动机组合在一起，使这两个PCCI发动机相互面对面地放置；图9是根据本发明的又一实施例的多PCCI往复发电机的剖视图，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与图8中的多PCCI发动机组合在一起。
具体实施例方式
现在应参照附图，其中，始终用相同的参考编号表示不同附图中相同或相似的组件。
图4中的剖视图演示了传统PCCI发动机的运转。如图4所示，在传统PCCI发动机运转期间，通过进气歧管8将进入空气引入发动机。在进气歧管8中，将进入空气与从喷射器6中喷射的高压燃油混合。在将燃油引入燃烧室20之前，在进气歧管8中将燃油与空气进行混合，这就是相关技术中所说的“预混”，上述状态中经过预先混合的燃油和空气就是所谓的“预混料”。
当进气口2打开时，将预混料引入燃烧室20。在燃烧室20中，将预混料高度加热和高度压缩，从而使其具有高温、高压。当活塞40到达汽缸的上冲程死点A时，预混料自然点燃。在传统PCCI发动机中，活塞40的冲程间隔随着上冲程死点的高度变得更高、下冲程死点的高度变得更低而增加。换句话说，传统PCCI发动机中冲程间隔的增加与压缩比成比例。传统PCCI发动机在压缩冲程之后执行爆燃冲程，因而活塞40向下运动。在上述状态中，排气阀10打开，通过排气口12将燃烧气体从燃烧室20排放到发动机外。当传统PCCI发动机中的活塞40完全到达上冲程死点A时，预混料的温度升高到高于其自然点燃点。因此，预混料在燃烧室中自然点燃，所以活塞不可能运动到上冲程死点A之上。
在图4中，参考编号42表示连杆。
图5中的剖视图演示了根据本发明的一个实施例的具有一个冷却喷嘴22的PCCI发动机的运转。
如图5所示，冷却喷嘴22连接到冷却液储存箱28，其中存放有冷却液。储存箱28上有一个冷却液泵30，用于在高压下将冷却液从储存箱28馈送到冷却喷嘴22，从而将该冷却液从冷却喷嘴22喷射到燃烧室20。在本发明中，优选地以水作为冷却液。
在本发明的PCCI发动机中，冷却液泵30优选地在活塞40的压缩冲程期间将冷却液从储存箱28馈送到燃烧室20。为了将冷却液定时喷射到燃烧室20中，本发明的PCCI发动机优选地在燃烧室20中具有一个温度传感器(未示出)和一个控制器(未示出)，用于根据燃烧室20检测的温度控制发动机。当由温度传感器(未示出)检测的燃烧室20中的温度不低于一个预定参考点(例如，比预混料的自然点燃点低10℃的一点)时，此控制器(未示出)控制该PCCI发动机，使冷却喷嘴22将冷却液喷射到燃烧室20中。
因此，在活塞40的压缩冲程期间，燃烧室20中高温、高压预混料的温度被高压喷射的水降低。因而，即使活塞40进一步压缩燃烧室20中的预混料，燃烧室20中也不会发生预混料的非期望自然点燃。
在本发明的PCCI发动机的运转中，活塞40通过点A(其对应于传统PCCI发动机的上冲程死点)，并到达更高点B，同时压缩燃烧室20中的预混料。换句话说，从冷却喷嘴22喷射到燃烧室20中的水降低了燃烧室20中的温度，从而升高了燃烧室20的压强。因此，汽缸中的活塞40以更高的压缩比压缩燃烧室20中的预混料。压缩比是决定发动机效率的一个重要变量。发动机效率随着压缩比的增加而提高。本发明的PCCI发动机达到大约30的压缩比。
本发明的PCCI发动机在燃烧室20中有一个电点火器24，用于在燃烧室20中的温度被过度降低时点燃预混料。在本发明中，可以优选地使用传统电点火器作为电点火器24。当燃烧室20中的温度相当低(例如在冬季)，以致几乎不可能使预混料自然点燃时，优选地用电点火器24初次点燃预混料。当燃烧室20中的温度在电点火后升高到一个期望点时，预混料将被自然点燃。
图6是在结构上进行了改进的连杆的视图，此连杆具有多个弹簧44，并且用在本发明的PCCI发动机之中。
本发明的连杆分为第一连杆部件42和第二连杆部件46，它们通过第一支撑板43、第二支撑板45及多个弹簧44相互连接在一起。第一连杆部件42在其两端分别连接到活塞40和第一支撑板43。在第一支撑板43与第二支撑板45之间放置多个弹簧44，从而使其支撑第一支撑板43和第二支撑板45，并将其相互连接在一起。
第二支撑板45被连接到第二连杆部件46的第一端。第二连杆部件46还在其第二端被连接到曲轴48，此曲轴将活塞40的往复运动转变成旋转运动。
在具有上述连杆的PCCI发动机工作期间，燃油和空气的预混料被引入燃烧室20，活塞40执行压缩冲程，在此冲程中，活塞40在汽缸中向上朝上冲程死点运动，同时压缩预混料。在活塞40的压缩冲程期间，将冷却液从冷却喷嘴22喷射到燃烧室20，从而降低燃烧室20的温度。由于燃烧室20中的温度降低，所以活塞40可以进一步压缩预混料，以使燃烧室20中的预混料自然点燃。
当预混料在活塞40每次到达上冲程死点附近位置而自然点燃时，向下推动活塞40，同时曲轴48继续向上旋转。在上述状态中，由活塞40和曲轴48所施加的冲击均被第一支撑板43和第二支撑板45吸收，同时这些冲击的动能作为恢复力储存在弹簧44中。因此，活塞40可以在汽缸中上冲程死点附近的某个位置自由而灵活地运动。
当曲轴48开始向下旋转以对应活塞40的向下运动时，弹簧44借助于恢复力弹性地推动曲轴44。因此，本发明的连杆具有第一支撑板43、第二支撑板45和多个弹簧44，它不会损失能量而是可以重复利用能量。
可以在汽缸中上冲程死点附近的某个位置自由而灵活地运动的活塞40即是相关技术中所谓的自由活塞。
图7是一种根据本发明的另一实施例的PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元50与本发明的PCCI发动机组合起来以进行发电。
安装在图7的PCCI往复发电机中的往复发电机单元50将PCCI发动机的活塞40的往复运动转变成电。往复发电机单元50的一个示例请参见韩国专利申请号2001-0012409。
往复发电机单元50包括一个产生磁力的动子(未示出)和一个拥有线圈的定子(未示出)，它与动子协同工作而发电。动子包括多个磁体(未示出)以产生磁力。动子的多个磁体具有励磁绕组来提供电磁力，其产生磁通以提高所发电的电压。动子的励磁绕组连接到励磁绕组终端，通过这些终端将外电从外部电源施加于这些励磁绕组。
PCCI往复发电机的往复发电机单元50通过第一连杆部件42连接到活塞40。
在传统放置方式中，活塞、曲轴和旋转型发动机单元为顺序放置，本发明提供了一种与此不同的放置方式，其中，活塞40、往复发电机单元50和曲轴48顺序放置。传统放置方式有难以解决的问题，因为在将活塞的往复运动传递给旋转型发电机单元之前，此往复运动的一部分可能会在曲轴处损失。因此，传统放置方式会导致能量损失。
但是，在本发明的放置方式中，活塞40、往复发电机单元50和曲轴48顺序放置，活塞40的往复运动主要传递给往复发电机单元50。因此，此放置方式优选地将能量损失降低大约2％。
PCCI往复发电机的活塞40通过第一连杆部件42连接到动子(未示出)。在往复发电机单元50的低端，该发电机单元50的动子(未示出)可以直接连接到第二连杆部件46。
此外，往复发电机单元50的动子(未示出)可以连接到第一支撑板43，而曲轴48可以连接到第二连杆部件46，而该部件又连接到第二支撑板45，如图7所示。在上述状态中，第一支撑板43和第二支撑板45优选地由多个弹簧44支撑和连接。
PCCI往复发电机的运转与对本发明的PCCI发动机所做的说明相同，唯一的不同之处在于往复发电机单元50的运转，发电机单元50介于活塞40和曲轴48之间。
当对根据本发明的PCCI往复发电机的往复发电机单元50停止供电时，发电机单元50不带有任何负载，从而允许用户选择性地将PCCI往复发电机用作PCCI发动机或PCCI发电机，同时控制对发电机单元50的供电。换句话说，当对发电机单元50供电时，此PCCI往复发电机用作PCCI发电机进行发电。但是，在没有对发电机50供电时，此PCCI往复发电机用作PCCI发动机，利用曲轴48的旋转作用力做功。
往复发电机单元50的定子(未示出)安装在发动机机罩中，该机罩支撑往复发电机单元50。
图8是一种根据本发明的又一实施例的多PCCI发动机，在制造此发动机时，将图6中的两个PCCI发动机组合在一起，使这两个PCCI发动机相互面对面地放置。
如图8所示，在根据本发明的另一实施例的多PCCI发动机中，燃烧室20的侧壁上有一个进气口4、一个排气口12、一个冷却喷嘴22和一个电点火器24，这与图5至图7中的实施例不同。在本发明中，优选地将燃烧室20的侧壁上的进气口4、排气口12、冷却喷嘴22和电点火器24安装在第一活塞40a和第二活塞40b的上冲程死点B与B’之间的位置。
第一活塞40a和第二活塞40b相互面对面地分别放置在燃烧室20的下部和上部，使得第一活塞40a和第二活塞40b可以基于燃烧室20以相反方向往复运动。
详细地说，第一活塞40a通过第一连杆部件42a、第一支撑板43a、多个第一弹簧44a、第二支撑板45a和第二连杆部件46a连接到第一曲轴48a，其方式与对图6中的实施例所做的说明相同。类似地，第二活塞40a通过第三连杆部件42b、第三支持板43b、多个第二弹簧44b、第四支撑板45b和第四连杆部件46b连接到第二曲轴48b。
在本发明的多PCCI发动机中，有必要构造此发动机，使得第一活塞40a和第二活塞40b可以在汽缸内按照期望精度基于燃烧室20以相反方向往复运动。换句话说，必须构造此多PCCI发动机，使得第一活塞40a和第二活塞40b同步执行其吸气冲程、压缩冲程、爆燃冲程和排气冲程。为了达到上述目的，本发明的多PCCI发动机具有通过皮带62相互连接在一起的第一皮带轮60a和第二皮带轮60b。
即第一曲轴48a和第二曲轴48b分别连接到第一皮带轮60a和第二皮带轮60b，皮带62缠绕在这两个皮带轮上。于是，第一活塞40a和第二活塞40b可以在汽缸内按照期望精度基于燃烧室20以相反方向往复运动。
因为第一活塞40a和第二活塞40b可以在汽缸内按照期望精度基于燃烧室20以相反方向往复运动，所以有可能降低PCCI发动机运转期间的振动。此外，本发明的多PCCI发动机不需要任何汽缸盖，从而减少了发动机的热传导面积，进而减少了热损失。
与对图5至7中的实施例的说明方式相同，本发明的多PCCI发动机在进气口4中包含一个进气阀2，在排气口12中包含一个排气阀20。具有喷射器6的进气歧管8连接到进气口4。此外，冷却喷嘴22通过一根管子连接到储存冷却液的冷却液储存箱28。储存箱28上有一个冷却液泵30，用于在高压下将冷却液从储存箱28馈送到冷却喷嘴22，从而将冷却液从冷却喷嘴22喷射到燃烧室20。在多PCCI发动机中，优选地以水作为冷却液。
在多PCCI发动机中，优选地运转冷却液泵30，以在第一活塞40a和第二活塞40b的压缩冲程期间将冷却液喷射到燃烧室20。为了达到上述目的，此多PCCI发动机优选地在燃烧室20中具有一个温度传感器(未示出)和一个控制器(未示出)，以根据燃烧室20中的检测温度控制发动机。当由温度传感器(未示出)检测的燃烧室20中的温度不低于一个预定参考点时，此控制器(未示出)控制多PCCI发动机，使冷却喷嘴22向燃烧室20中喷射冷却液。
因此，在第一活塞40a和第二活塞40b的压缩冲程期间，燃烧室20中高温、高压预混料的温度被高压喷射到燃烧室20的水降低。因而，即使第一活塞40a和第二活塞40b进一步压缩燃烧室20中的预混料，燃烧室20中也不会发生预混料的非期望自然点燃。
因此，本发明的多PCCI发动机提高了压缩比，进而提高了发动机效率。图9是根据本发明的又一实施例的多PCCI往复发电机的剖视图，在制造此发电机时，将第一往复发电机单元50a和第二往复发电机50b与图8中的多PCCI发动机组合在一起。
根据本发明的又一实施例的多PCCI往复发电机构造如下。
在此多PCCI往复发电机中，第一往复发电机单元50a的动子(未示出)通过第一支撑板43a、多个第一弹簧44a和第二个支撑板45a，在其第一端连接到第一连杆部件42a，在其第二端连接到第二连杆部件46a。采用相同的方式，第二往复发电机单元50b的动子(未示出)通过第三支撑板43b、多个第二弹簧44b和第四支撑板45b，在其第一端连接到第三连杆部件42b，在其第二端连接到第四连杆部件46b。
此外，第一往复发电机单元50a和第二往复发电机单元50b的定子(未示出)安装在发动机机罩上，从而支撑往复发电机单元50a和50b。
该多PCCI往复发电机的运转与对图8中多PCCI发动机的说明相同，唯一的不同之处在于第一、第二往复发电机单元的运转，它们各介于活塞和曲轴之间。
如上所述，本发明的PCCI发动机具有一个冷却喷嘴，以向燃烧室中的燃油与空气的热预混料喷射冷却液，因而阻止此预混料的自然点燃，以实现更高的压缩比，从而提高发动机效率。
本发明的PCCI发动机具有结构上进行了改进的连杆，其带有多个弹簧。因此，当活塞到达上冲程死点附近的一个位置时，由活塞和曲轴的反向运动所产生的压缩能作为恢复力储存在这些弹簧中。此后，当活塞和曲轴以相同方向运动时，利用这些弹簧的恢复力推动曲轴。因此，带有这些弹簧的连杆减少了PCCI发动机的能量损失。
本发明还提供了一种多PCCI发动机，其中，将两个PCCI发动机面对面地对称放置。因而，此多PCCI发动机使两个PCCI发动机的两个活塞往复运动期间的振动降至最低。因为此PCCI发动机不需要任何汽缸盖，所以有可能通过减少多PCCI发动机的热传导面积而减少热损失。
本发明进一步提供一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与PCCI发动机组合在一起，从而提高此往复发电机的发电效率。
在本发明的PCCI往复发电机中，往复发电机单元连接到PCCI发动机的活塞，此发动机的曲轴安装在往复发电机单元的后部，因而降低了曲轴的能量损失。
本发明的PCCI往复发电机必要时可以选择性地用作PCCI发动机或往复发电机。
如上所述，本发明提供一种PCCI发动机，其在进气歧管中具有一个喷射器，以向进入空气中喷射燃油，从而在此进气歧管中准备燃油和空气的预混料，在此发动机中，预混料在高温、高压的燃烧室中自然点燃，而不需要任何独立的电点火器。本发明还提供一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与PCCI发动机组合在一起。
虽然本发明为了说明的目的公开了优选的实施例，但在不超过本发明的范围及主旨的基础上进行本领域熟知的各种修改、添加和替换仍属于本发明的保护范围，如权利要求书所述。
权利要求
1.一种预混料压缩点燃(PCCI)发动机，其在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使此预混料自然点燃，此PCCI发动机包括一个进气口，具有一个进气阀；一个排气口，具有一个排气阀；一个进气歧管，用于与进气口相通，且具有一个喷射器，从而将其中的燃油和空气均匀混合以提供预混料；一个冷却喷嘴，在汽缸燃烧室的上端；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；以及一个储存箱，在其中储存冷却液，这样，在汽缸中活塞的压缩冲程期间，冷却喷嘴可以将冷却液在高压下喷射到燃烧室，以提供高压缩比，从而使预混料自然点燃。
2.如权利要求1所述的PCCI发动机，进一步包括两端分别连接到活塞和第一支撑板的第一连杆部件；两端分别连接到曲轴和第二支撑板的第二连杆部件；以及多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的弹簧。
3.如权利要求1或2所述的PCCI发动机，进一步包括一个电点火器，该电点火器在燃烧室上部。
4.一种预混料压缩点燃(PCCI)往复发电机，其具有PCCI发动机结构，以在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使此预混料自然点燃，此PCCI往复发电机包括一个进气口，具有一个进气阀；一个排气口，具有一个排气阀；一个进气歧管，用于与进气口相通，且具有一个喷射器，从而将其中的燃油和空气均匀混合以提供预混料；一个冷却喷嘴，在汽缸燃烧室的上端；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；一个储存箱，在其中储存冷却液，这样，在汽缸中活塞的压缩冲程期间，冷却喷嘴可以将冷却液在高压下喷射到燃烧室，以提供高压缩比，从而使预混料自然点燃；以及一个往复发电机单元，用于利用活塞的往复运动作用力发电。
5.如权利要求4所述的PCCI往复发电机，其中，往复发电机单元在其第一端连接到一个与活塞相连接的第一连杆部件，在其第二端连接到一个与曲轴相连接的第二连杆部件，所以活塞所做的功可以传递给往复发电机单元，而不会因曲轴处的损失而减少。
6.如权利要求5所述的PCCI往复发电机，进一步包括在往复发电机单元和第二连杆部件之间的一个位置连接到往复发电机单元的第一支撑板；在往复发电机单元和第二连杆部件之间的一个位置连接到第二连杆部件的第二支撑板；以及多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的弹簧。
7.如权利要求4或5或6所述的PCCI往复发电机，进一步包括燃烧室上部的电点火器。
8.一种预混料压缩点燃(PCCI)发动机，其在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使此预混料自然点燃，此PCCI发动机包括一个燃烧室，其侧壁上有一个带进气阀的进气口和一个带排气阀的排气口；一个进气歧管，连接到进气口，而且其中有一个喷射器；以及第一、第二活塞，它们相互面对面地分别放置在燃烧室的下部和上部，使得第一活塞和第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
9.如权利要求8所述的PCCI发动机，进一步包括一个冷却喷嘴，在燃烧室侧壁；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；一个储存箱，在其中储存冷却液；一个温度传感器，用于检测燃烧室的温度；以及一个控制器，用于控制该发电机，使得当由温度传感器检测的燃烧室中的温度不低于一个预定参考点时，冷却喷嘴将冷却液喷射到燃烧室中。
10.如权利要求8或9所述的PCCI发动机，进一步包括分别通过机械方式连接到第一、第二活塞的第一、第二曲轴；分别连接到第一、第二曲轴的第一、第二皮带轮；以及一根皮带，缠绕在第一、第二皮带轮上，使得第一、第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
11.如权利要求10所述的PCCI发动机，进一步包括两端分别连接到第一活塞和第一支撑板的第一连杆部件；两端分别连接到第一曲轴和第二支撑板的第二连杆部件；多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的第一弹簧；两端分别连接到第二活塞和第三支撑板的第三连杆部件；两端分别连接到第二曲轴和第四支撑板的第四连杆部件；以及多个支撑第三、第四支撑板并将其相互连接在一起的第二弹簧。
12.如权利要求8或9所述的PCCI发动机，进一步包括燃烧室侧壁上的电点火器。
13.一种预混料压缩点燃(PCCI)往复发电机，其具有PCCI发动机结构，以在高温、高压下压缩燃油和空气的预混料，从而使此预混料自然点燃，此PCCI往复发电机包括一个燃烧室，其侧壁上有一个带进气阀的进气口和一个带排气阀的排气口；一个进气歧管，连接到进气口，而且其中有一个喷射器；第一、第二活塞，它们相互面对面地分别放置在燃烧室的下部和上部，使得第一活塞和第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动；以及第一、第二往复发电机单元，以分别利用第一、第二活塞的往复运动作用力发电。
14.如权利要求13所述的PCCI往复发电机，进一步包括一个冷却喷嘴，在燃烧室侧壁；一个液馈送泵，用于在高压下将冷却液馈送到冷却喷嘴；一个储存箱，在其中储存冷却液；一个温度传感器，用于检测燃烧室的温度；以及一个控制器，用于控制该发电机，使得当由温度传感器检测的燃烧室中的温度不低于一个预定参考点时，冷却喷嘴将冷却液喷射到燃烧室中。
15.如权利要求13或14所述的PCCI往复发电机，进一步包括分别通过机械方式连接到第一、第二活塞的第一、第二曲轴；分别连接到第一、第二曲轴的第一、第二皮带轮；以及一根皮带，缠绕在第一、第二皮带轮上，使得第一、第二活塞可以基于燃烧室以相反方向往复运动。
16.如权利要求15所述的PCCI往复发电机，其中第一往复发电机单元在其第一端连接到一个与第一活塞相连接的第一连杆部件，在其第二端连接到一个与第一曲轴相连接的第二连杆部件，第二往复发电机单元可以在其第一端连接到一个与第二活塞相连接的第三连杆部件，在其第二端连接到一个与第二曲轴相连接的第四连杆部件。
17.如权利要求16所述的PCCI往复发电机，进一步包括连接到第一往复发电机单元第二端的第一支撑板；连接到第二连杆部件的第二支撑板；多个支撑第一、第二支撑板并将其相互连接在一起的第一弹簧；连接到第二往复发电机单元第二端的第三支撑板；连接到第四连杆部件的第四支撑板；以及多个支撑第三、第四支撑板并将其连接在一起的第二弹簧。
18.如权利要求13或14所述的PCCI往复发电机，进一步包括燃烧室侧壁上的电点火器。
全文摘要
本发明的目的是提供一种预混料压缩点燃(PCCI)发动机。此PCCI发动机在进气歧管(8)中具有一个燃油喷射器(22)，以准备燃油和空气的预混料，并使预混料在高温、高压的燃烧室(20)中自然点燃。此PCCI发动机进一步包括一种结构上进行了改进的连杆，其带有弹簧，与PCCI发动机的其它构件有机地组合在一起工作。本发明进一步提供一种PCCI往复发电机，在制造此发电机时，将一个往复发电机单元与PCCI发动机组合在一起，从而使此PCCI往复发电机的工作效率得以提高。在本发明中，可以将两个PCCI发动机相互面对面地对称放置，从而提供一种多PCCI发动机。
文档编号F02B1/12GK1774566SQ200480009728
公开日2006年5月17日 申请日期2004年3月23日 优先权日2003年4月11日
发明者李赞宰, 李廷宇, 李尚炫 申请人:李赞宰