[實用新型]低燃油微排放往復式內燃機

無效

• 申請號: 200820047098.6
• 申請日: 2008-04-25
• 公開（公告）號: CN201196113Y
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 王建全
• 申請（專利權）人: 王建全
• 主分類號: F02B1/02
• 分類號: F02B1/02
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司
• 代理人: 劉曾劍

技術領域

本實用新型屬于內燃機領域，具體地說涉及一種低燃油和微排放的往復式內燃機。

背景技術

一、傳統往復式柴油機是一種壓燃式內燃機，其可燃混合氣的形成和燃燒都是直接在燃燒室內進行的。當活塞接近壓縮上止點時，柴油噴入氣缸，與高壓高溫的空氣接觸，混合，經過一系列的物理、化學變化才開始燃燒。燃燒大體分四個階段：1、滯燃期(著火延遲期)；2、速燃期；3、緩燃期；4、后燃期。

1、滯燃期：從開始噴油到開始著火的一段時間。滯燃期噴入缸內的燃油量一般占循環供油量的30％-40％，有些高速柴油機也可能將循環供油量全部噴入，滯燃期越長，其間噴入缸內的燃油量越多，形成可燃混合氣也就越多。噴入氣缸中的柴油并不能馬上著火燃燒，氣缸中的氣體溫度，雖然已高于柴油的自燃溫度，但柴油的溫度不能馬上升高到自燃溫度，要經過一段物理和化學的準備過程。也就是說，柴油在高溫空氣的影響下，吸收熱量，溫度升高，逐層蒸發而形成油氣。隨著柴油溫度升高，少量的柴油分子具備著火條件而著火，形成了火焰中心，為燃燒作好了準備。一旦著火，則下一階段(速燃期)的燃燒急劇，導致缸內壓力迅速升高。

2、速燃期：從燃燒開始到氣缸內出現最高壓力。一般在活塞上止點后10°-15℃A(CA代表曲軸轉角)，火焰迅速形成，在這段時期不但將滯燃期噴入缸內的燃油幾乎全部燃燒，而且還使速燃期噴入缸內而又完成燃燒準備的部分燃油進行燃燒。有些高速柴油機由于在滯燃期將循環供油量的全部噴入缸內，在速燃期燃油燃燒將近結束，由于燃燒是在活塞接近上止點、氣缸工作容積很小的情況下進行的，因此，氣缸內的壓力迅速升高達到最高壓力，溫度升高很快。

3、緩燃期：從出現最高壓力到出現最高溫度，一般在活塞上止點后10°-15℃A至20°-35℃A。燃燒最高溫度的出現一般在活塞上止點后20°-35℃A，溫度達到最高值1700-2000℃，由于氣缸容積增大，所以氣缸內壓力下降，熱效率降低。這一階段某些柴油機繼續噴油，由于燃燒室內的溫度和壓力都高，柴油的物理和化學準備時間很短，幾乎是邊噴射邊燃燒。但因為氣缸中氧氣減少，廢氣增多，燃燒速度逐漸減慢。

4、后燃期：緩燃期以后的燃燒。這一時期，雖然不噴油，但仍有一少部分柴油沒有燃燒完，隨著活塞下行繼續燃燒。后燃期沒有明顯的界限，有時甚至延長到排氣沖程還在燃燒。后燃期放出的熱量不能充分利用來作功，很大一部分熱量將通過缸壁散至冷卻水中，或隨廢氣排出，使發動機過熱，排氣溫度升高，造成發動機動力性下降，經濟性下降。因此，要盡可能地縮短后燃期。

傳統往復式柴油機的最高燃燒溫度約1700℃-2000℃，膨脹終點工質溫度約727℃-927℃。

往復式汽油機是一種點燃式內燃機，在可燃混合氣被壓縮至臨近上止點時，電火花點燃可燃混合氣，形成著火源，該火源以近似球面形狀的火焰鋒面在可燃混合氣中迅速傳播燃燒，直到火焰傳至最終燃燒的末端可燃混合氣為止，汽油機的正常燃燒過程分為三個階段：1、滯燃期(著火延遲期)；2、速燃期；3、后燃期。

1、滯燃期：以電火花點火為起點到形成火焰核心并開始火焰傳播，在此時期內混合氣的活化中心濃度迅速增長，反應速率很快提高，形成高溫單階段著火過程。

2、速燃期：從火焰核心開始出現火焰傳播至火焰遍及幾乎整個燃燒室燃燒完絕大部分燃料，以最高燃燒壓力為終點，最高燃燒壓力一般在活塞上止點后10°-15℃A，由于此階段燃燒的混合氣量很大，放熱量急劇增加，缸內溫度和壓力迅速升高。

3、后燃期：從最高燃燒壓力(即燃燒完絕大部分燃料)至燃料基本燃燒完為止，由于燃料與空氣的混合不完全均勻，及燃燒產物在高溫下發生熱分解，因此在火焰鋒面傳到末端混合氣后，缸內仍有未完全燃燒的燃料存在，致使燃燒在膨脹過程中繼續燃燒。

汽油機的一般最高燃燒溫度約2227℃-2527℃，膨脹終點工質溫度約1027℃-1327℃。

傳統往復式內燃機雖然具有燃燒溫度高、膨脹動力大、壓縮比較大、造價低等優點，但存在以下不足和缺陷：

1、空燃比(空氣與燃油比例)：當空燃比稀薄到一定界限時，就不能燃燒或不能正常燃燒，這限定了最低空燃比，限定了燃油及燃燒產物(廢氣排放)的進一步降低。

2、壓縮比：柴油機壓縮比過大時，燃燒室余隙太小，不利于燃油霧化、燃燒，目前增壓柴油機的壓縮比都比較低，汽油機壓縮比過大時會出現爆燃或早燃等不正常燃燒。壓縮比大，最高燃燒溫度升高，NOx排放升高，熱負荷增加、機械負荷增大。