[發(fā)明專利]核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01129330.6
• 申請日: 2001-06-12
• 公開（公告）號: CN1317632A
• 公開（公告）日: 2001-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊長安
• 申請（專利權(quán)）人: 齊長安
• 主分類號: F02B75/00
• 分類號: F02B75/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于四行程活塞式內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)有的往復(fù)式活塞發(fā)動機，都是利用與活塞連接在一起的連桿驅(qū)動曲軸運轉(zhuǎn)的，人們希望燃料在燃燒前能與適量的空氣均勻混合，使燃料燃燒得非常充分。目前廣泛使用的這種發(fā)動機有著加工簡單、密封容易、造價低廉、附屬部件技術(shù)較為完善等多種優(yōu)勢。近年來，雖有以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等突出優(yōu)點的轉(zhuǎn)子發(fā)動機投入實際使用，但由于其加工精度、造價等問題的存在，難以在市場中大范圍推廣。當(dāng)前往復(fù)式活塞發(fā)動機在市場上仍占有絕對優(yōu)勢，尤其是引入電噴技術(shù)后，其性能更有較大幅度的提高。但是傳統(tǒng)氣門開閉換氣方式、燃燒方式和曲軸連桿驅(qū)動方式，勢必因其固定的結(jié)構(gòu)形式制約了發(fā)動機各種性能的提高，也阻礙了發(fā)動機耗油率、排放、造價的降低，而電噴技術(shù)的引入又會使成本有較大幅度的增長。

本發(fā)明之目的是通過徹底改造發(fā)動機的換氣系統(tǒng)和曲軸連桿機構(gòu)，使發(fā)動機的性能得以大幅度的提高，使發(fā)動機的油耗、污染物的排放、以及造價能有較大幅度的降低。

核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機與現(xiàn)有技術(shù)的根本區(qū)別在于組織燃?xì)馊紵姆绞剑瑥慕Y(jié)構(gòu)上主要體現(xiàn)在整個換氣系統(tǒng)和活塞對主軸的驅(qū)動機構(gòu)。核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機的換氣系統(tǒng)有三種氣口：空氣進(jìn)氣口、混合氣進(jìn)氣口和排氣口。以往四行程內(nèi)燃機只有一種進(jìn)氣口，如四行程汽油機無論有幾個進(jìn)氣口，從進(jìn)氣口進(jìn)入的都是混合氣；核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機的進(jìn)氣過程是：先從空氣進(jìn)氣口吸入純空氣，再從混合氣進(jìn)氣口吸入混合氣；在空氣進(jìn)氣機構(gòu)中有能控制氣流流向的裝置，這個裝置可使被吸入的純空氣產(chǎn)生沿氣缸周向的強烈旋轉(zhuǎn)，由于活塞上表面呈凹陷狀和這個氣旋的離心作用，使得先被吸入的純空氣甩向汽缸壁，形成碗狀空氣層，而在汽缸的中心形成相對的低壓區(qū)域；在進(jìn)氣過程中，混合氣進(jìn)氣口的開啟滯后于空氣進(jìn)氣口的開啟，混合氣進(jìn)入汽缸時的運動方向是指向活塞的，在這種狀況下，后被吸入的混合氣只能處在靠近汽缸蓋的核心部位，結(jié)果是混合氣被空氣包在中央，且這種狀態(tài)可保持到排氣行程前。為了保證上述過程的形成，本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)氣閥機構(gòu)，靜氣閥片安裝在汽缸蓋上，動氣閥片安裝在汽缸上端(可與汽缸固定在一起。實際中，如果采用動氣閥片與汽缸固定在一起的方案，則汽缸與動氣閥片共同旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單、密封好，而且還非常有利于汽缸散熱)。在動氣閥片與汽缸蓋之間裝有軸承，以減小動、靜氣閥片之間的摩擦。汽缸蓋上還有一液壓裝置，這個裝置能利用汽缸內(nèi)氣體的壓力自動增減靜、動氣閥片之間的壓力，以保障換氣口處良好的密封。本發(fā)明中的進(jìn)、排氣行程值與壓縮、做功行程值比較可以相等，也可以大；排氣行程時活塞可運行至汽缸物理尺寸的最小容積。核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機無曲軸連桿，取而代之的是如下所述的機構(gòu)：汽缸下部是由兩個相對的圓周凸輪(厚壁圓管端面形成的凸輪機構(gòu))組成的波狀軌道(以下簡稱軌道)，活塞下部沿徑向的銷子能在軌道中靈活運動，軌道的波峰與波谷之間的距離就是活塞的行程。與曲軸連桿式活塞發(fā)動機不同的是，該發(fā)動機在工作時，活塞即作往復(fù)運動又作旋轉(zhuǎn)運動；曲軸連桿式發(fā)動機活塞的起伏只能是按正弦規(guī)律，該發(fā)動機的活塞可以是正弦的，也可以是非正弦的，還可以使不同行程驅(qū)動主軸所轉(zhuǎn)角度不同，不同的行程其行程值也可不同，從而達(dá)到不同設(shè)計要求目的。本發(fā)明的平衡裝置有三種簡單有效的方式：第一種方式是利用配重和波道使配重作與活塞往復(fù)運動相反的運動；第二種方式?jīng)]有單獨的平衡機構(gòu)，將同一發(fā)動機的兩個汽缸相對而置，并保持兩活塞的往復(fù)運動方向總是相反；第三種方式也沒有單獨的平衡機構(gòu)，將同一發(fā)動機的多個汽缸平行放置，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時保障總有相同數(shù)量的活塞的往復(fù)運動方向相反。

核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機的益處是多方面的：

第一它能大幅度地提高熱機效率。以往內(nèi)燃機能量的損失主要是排氣帶走的熱量和散熱器散失的熱量，雖然人們想盡辦法減少這兩種熱量損失，但受傳統(tǒng)燃燒方式的局限，當(dāng)前內(nèi)燃機的效率已趨于極限。核心燃燒型活塞式內(nèi)燃機工作時，燃?xì)馀c燃燒室之間被空氣隔離，這使得汽缸壁與活塞所接受的熱量減少很多，自然散熱器散失的熱量也會減少很多。由于本機的吸氣行程是先吸入空氣，所以發(fā)動機吸入的總體成分是超稀的混合氣，相對較少的燃料當(dāng)然不會產(chǎn)生過多的熱量而使溫度過高，這將使排氣過程的熱量損失減少很多。爆燃、爆振和熱面點火現(xiàn)象是阻礙增大壓縮比的主要原因，在本發(fā)明中，發(fā)動機在工作時所吸入混合氣氣團(tuán)的最大直徑比活塞的直徑要小，其差值是二倍的空氣層厚度，空氣的隔離作用使燃料與汽缸壁和活塞上表面幾乎沒有接觸，這就有效地預(yù)防和阻止了爆燃等現(xiàn)象的發(fā)生，達(dá)到增大壓縮比、提高熱機效率的目的。