[實用新型]四沖程內燃發動機的燃氣轉缸輔助做功機構

有效

• 申請號: 201220215416.1
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN202545011U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 黃綿坤
• 申請（專利權）人: 黃綿坤
• 主分類號: F02B41/06
• 分類號: F02B41/06;F02B75/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及內燃機發動機技術領域，具體涉及一種四沖程內燃發動機的燃氣轉缸輔助做功機構。

背景技術

內燃發動機是一種動力機械，它是通過使燃料在機器內部燃燒，并將其放出的熱能直接轉換為動力的熱力發動機。在內燃發動機中，活塞式內燃機的應用最為普遍，活塞式內燃機的氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件構成，該氣缸還設置有進氣閥門和排氣閥門，通常通過凸輪軸驅動凸輪運動從而控制進氣閥門和排氣閥門的通斷。工作時，燃料與空氣混合后在氣缸內燃燒，釋放出的熱能使氣缸內產生高溫高壓的燃氣，燃氣膨脹推動活塞做功，再通過曲柄連桿結構或其他機構將機械功輸出，驅動從動機械工作。

自內燃發動機使用以來，為提高內燃發動機的工作效率，許多人在提高氣缸壓力和增加燃氣膨脹做功體積等方面做了大量的探索并產生了大量的實用新型創造，但在推廣使用上，卻沒有達到預期的效果，究其原因，主要有以下因素：1、結構復雜、生產工藝要求高，生產成本居高不下；2、提高了燃油熱能轉換率，但輸出功率明顯降低，在不增加發動機體積的情況下，不能滿足設備對功率的需要；3、明顯增加了發動機的體積，但受傳統技術的影響，許多設備預留的發動機艙空間有限，在推廣使用的同時，需要改變相關行業現行設計標準，不利于推廣。4、燃油熱能轉換率提高不明顯，同時對發動機的改變在材質和輔助設施等方面有特殊的要求，推廣價值不高。

內燃發動機按照工作循環分為四沖程內燃發動機和二沖程內燃發動機，四沖程內燃發動機使用至今已有一百多年的歷史，它經過了一百多年的優化、改進和提高，但熱能轉換率仍低于30％。四沖程內燃發動機包括進氣沖程、壓縮沖程、燃燒膨脹沖程(做功沖程)和排氣沖程。四沖程內燃發動機主要有汽油機和柴油機。

在四沖程內燃發動機工作的過程中，做功沖程結束時，在氣缸內的高溫高壓的燃氣由排氣沖程直接排放到空氣中，這樣做功沖程結束后馬上進入排氣沖程導致大量能量損失。同時，四沖程內燃發動機設置有用于克服高壓氣體排出引起的空氣爆鳴的減震裝置，該減震裝置對排氣產生的阻力也會消耗大量能量。上述原因使得四沖程內燃發動機的熱能轉換率較低，通常低于30％。

因此，在改進和設計內燃發動機的過程中，鑒于四沖程內燃發動機的市場占有率，主要考慮如何將原四沖程內燃發動機沒有利用的能量利用起來，將原有的阻力消耗的能量降下來，下面就四沖程內燃發動機損失的能量情況分析如下：

現四沖程內燃發動機在膨脹做功時，汽油發動機氣缸內溫度為2200-2800K，做功沖程結束后，氣缸內溫度仍高達1200-1500K；柴油發動機在做功沖程開始溫度為1800-2000K，做功沖程結束后，氣缸內溫度高達1000-1300K。做功沖程結束后，氣缸溫度約在最高溫度與常溫的中間值，即對常溫狀態，此時燃氣的總熱能的50％已轉化為機械能和其他損失的能量，同時即有剩余50％的熱能通過排氣沖程排放到空氣中，以現四沖程內燃發動機最高熱能轉換率為30％計算，則仍有約15％左右的能量通過氣缸的熱傳導交換給冷卻系統，5％克服磨擦消耗，故如何充分利用四沖程內燃發動機排氣沖程損失的能量，在不影響發動機正常工作的情況下減少氣缸熱傳導損失的能量，是提高發動機熱能轉換率的關鍵。

實用新型內容

本實用新型為了克服現有技術存在的不足，提供一種能夠有效提高四沖程內燃發動機熱能轉換率的燃氣轉缸輔助做功機構。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：一種四沖程內燃發動機的燃氣轉缸輔助做功機構，包括兩個氣缸以及通過驅動凸輪控制這兩個氣缸的進氣閥門、排氣閥門通斷的凸輪軸，所述的兩個氣缸之間設置有將這兩個氣缸連通的燃氣轉缸通道，所述燃氣轉缸通道設置有燃氣轉缸閥門，所述燃氣轉缸閥門與所述凸輪軸之間設置有用于控制該燃氣轉缸閥門通斷實現燃氣轉缸輔助做功的凸輪。

本實用新型的有益效果是：本實用新型是將曲軸與凸輪軸的傳動比從原來的1∶2調整為1∶3，在一定工作順序的兩個氣缸之間增設燃氣轉缸通道，該燃氣轉缸通道設置有燃氣轉缸閥門，在上述結構的基礎上，通過凸輪軸凸輪分別驅動控制氣缸的進氣閥門、排氣閥門以及該燃氣轉缸閥門的通斷，合理處理關聯氣缸之間的運轉關系，在原四沖程內燃發動機的基礎上增加一個燃氣轉缸做功沖程和一個燃氣轉缸排氣沖程，使原四沖程內燃發動機成為六沖程內燃發動機。本實用新型可以提高燃氣膨脹做功效率，降低氣缸溫度，減少氣缸熱傳導導致的熱能損耗，同時降低燃氣排放氣壓和溫度，降低爆鳴引起的震動，減少排氣沖程能量消耗，從而達到提高內燃發動機熱能轉換率。