[發明專利]發動機

有效

• 申請號: 200910010658.X
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101832176A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 隆武強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F02B33/44
• 分類號: F02B33/44;F02B33/02;F02B37/04;B60K6/08
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種空氣噴射增壓著火的發動機，它屬于動力機械技術領域。

背景技術

眾所周知，隨著對經濟性和排放性的要求日益嚴格，人們一方面把大量的電子控制技術和后處理技術應用到內燃機上，使內燃機成本大幅增加，尤其是柴油機的高于200MPa的燃料噴射壓力，使得供油系統的可靠性大為降低。另一方面，走低成本的缸內凈化路線，研發預混合壓燃系統，同時降低氮氧化物(NO_x)和微粒(PM)有害排放物，并使發動機保持較高的效率，由于著火相位的控制問題一直沒有解決，目前還只是在中低工況取得了較好的效果，在高工況尚未能實現預混合燃燒。進入上世紀90年代后，日美歐先后出臺了國家研發計劃，聯合企業、院所和學校開展混合動力汽車的研究，借以大幅提高汽車的經濟性。1997年豐田的Prius混合動力汽車開始進入市場，在日本的10-15城市工況，可以節約燃料一半左右，但添加了發電機、電機、蓄電池和能量回收裝置等，使成本增加了很多，并且，能量轉換次數多，路徑復雜，發動機——發電機——蓄電池(充電/放電)——馬達是混合動力的一條典型路徑。能量每經過一個裝置，就有一個效率損失，可以說，沒有取得混合動力應有的效果。因此，至今還只是在政府的財政支持下，持有少量客戶。因此，發明一種高效清潔低成本發動機變得十分必要

發明內容

為了最大限度地提高發動機的經濟性和排放性，降低發動機的成本，本發明提供一種發動機。該發動機采用一種低壓縮比、高壓升比和高膨脹比的復合循環系統，并把氣缸分成動力缸和壓氣缸。早期將燃料噴入缸內形成均質的一次混合氣，并設置較小的壓縮比以降低壓縮溫度，確保缸內一次混合氣在沒有外部附加熱源的情況下不能著火；在壓縮終點附近向缸內噴射一定量的高壓空氣，與缸內混合氣進行第二次混合，因為高壓空氣的噴入，使得缸內原有的混合氣溫度急劇上升而著火。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種發動機，它主要包括動力缸、進氣系統、排氣系統和包含燃料噴射器的燃油系統，在動力缸中完成進氣、壓縮、噴油、燃燒作功和排氣的工作循環。它還包括一個壓氣缸和一個高壓儲氣罐；所述動力缸至少為一個，每個動力缸設有二個動力缸排氣閥、一個動力缸進氣閥、一個動力缸高壓進氣閥和一個燃料噴射器；所述壓氣缸也至少為一個，設有一個壓氣缸排氣閥、一個高壓儲氣罐充氣閥、一個壓氣缸高壓進氣閥、一個壓氣缸進氣閥和一個燃料噴射器；所述排氣系統的廢氣渦輪增壓器讓一級增壓的空氣經壓氣缸進氣閥進入壓氣缸，在壓氣缸中被二級壓縮變為高壓空氣后經高壓儲氣罐充氣閥進入高壓儲氣罐；所述進氣系統為動力缸設有一個自然吸氣的進氣總管和一個靠高壓儲氣罐向動力缸充氣的管系；所述發動機工作時，壓氣缸向高壓儲氣罐供給二級壓縮的高壓空氣，動力缸經進氣總管進行自然吸氣，燃料噴射器至少在壓縮行程上止點前40°曲軸轉角將所要燃料噴入動力缸，至多在壓縮行程上止點前10°曲軸轉角開啟動力缸高壓進氣閥，讓高壓空氣向動力缸充氣促使油氣混合氣自燃作功；所述壓氣缸也可作為動力缸使用或作為動力缸、壓氣缸交替使用。

所述壓氣缸進行二級壓縮時，壓氣缸排氣閥和壓氣缸高壓進氣閥保持關閉，只有壓氣缸進氣閥和高壓儲氣罐充氣閥進行工作。

所述壓氣缸作為動力缸使用時，高壓儲氣罐充氣閥保持關閉，只有壓氣缸排氣閥和壓氣缸高壓進氣閥、壓氣缸進氣閥和燃料噴射器進行工作，并對壓氣缸高壓進氣閥進行保證低壓縮比的相位調整。

所述發動機采用一種低壓縮比、高壓升比和高膨脹比的復合循環系統；動力缸的有效壓縮比小于使所用的燃料在缸內形成的一次混合氣可以自燃著火的最小壓縮比；采用的氣門正時使動力缸的膨脹比大于壓縮比。

所述高壓儲氣罐直接采用外圍設備充氣。

所述發動機燃燒多種燃料。

通過停止噴油，控制配氣相位，動力缸切換為空氣動力缸或者切換為渦輪增壓器送氣的壓氣缸；給壓氣缸噴油，并調整各氣閥相位，壓氣缸被切換為動力缸。

調整壓氣缸各閥的配氣相位，可以利用來自廢氣渦輪增壓器的壓縮氣體或者由高壓進氣閥噴射高壓空氣推動活塞做功，壓氣缸變成空氣動力缸。

當車船等裝置制動時，可以通過壓氣缸將制動能轉換為高壓空氣充氣到高壓儲氣罐。