[發明專利]消除活塞發動機爆震的活塞限壓方法及其使用的帶有泄壓功能的活塞

在審

• 申請號: 202010329664.8
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111396198A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張佰力;張玉川
• 申請（專利權）人: 張佰力
• 主分類號: F02D35/02
• 分類號: F02D35/02;F02F3/00
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 宋永麗;曲洋

消除活塞發動機爆震的活塞限壓方法及其使用的帶有泄壓功能的活塞的目的是提供一種消除活塞發動機爆震的活塞限壓方法及其使用的帶有泄壓功能的活塞，它能夠限定活塞式發動機缸內最高燃燒壓力，避免發動機缸內壓力超過設定的安全值，消除活塞式發動機壓縮比提升后可能產生的爆震，使活塞式發動機的熱效率得到顯著提升。本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：消除活塞發動機爆震的活塞限壓方法：在發動機氣缸燃燒室內安裝帶有泄壓功能的活塞，設定氣缸燃燒室內安全壓力值為P1，設定燃燒室內壓力值P小于安全壓力值P1時，活塞的泄壓功能不啟動；設定每當燃燒室內壓力值P大于或等于安全壓力值P1時，活塞的泄壓功能開啟，燃燒室通過活塞向外部泄壓，直至燃燒室內壓力值P降至安全壓力值P1以下后活塞的泄壓功能關閉。

技術領域

本發明涉及活塞式發動機，具體的說是一種消除活塞發動機爆震的活塞限壓方法及其使用的帶有泄壓功能的活塞。

背景技術

往復活塞式發動機是指活塞在汽缸內作往復直線運動，通過曲柄連桿功率傳輸機構，將活塞的直線運動轉變為曲軸旋轉運動的活塞式發動機。活塞的主要作用是承受汽缸中的燃燒壓力、保證發功機工質的可靠密封。往復活塞式發動機通常普遍使用的是汽油機和柴油機。汽油抗爆性差，混合氣容易產生爆燃使機體爆震，故一般使用點燃著火方式，目前公知汽油機的壓縮比普遍在9～12之間，最大可以達到14，正常工作最高燃燒壓力5MPa左右；柴油自燃點低、比汽油抗爆性好，所以柴油機都使用壓燃著火方式。公知柴油機的壓縮比目前普遍為12～22之間，最大可達到25，因設計轉速不同、用途不同正常工作最高燃燒壓力7～23MPa：柴油機的爆震一般稱之為工作粗暴，可由壓縮比改變、供油時間過早、供油量過大、超負荷運轉等引起。

由發動機技術發展的歷史看，發動機從壓縮比為零的煤氣發動機，經過不斷進化，壓縮比逐漸提高，發動機熱效率提高到今天的汽油機熱效率一般為30％-40％，柴油機熱效率一般為40％-50％左右。另一方面，發動機的排放物會造成環境污染，排放的有害物質主要有：硫氧化物(主要為二氧化硫SO₂)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、顆粒物(PM)、臭氣(主要為各種不完全燃燒的產物，如各種醛類)、二氧化碳(CO₂)等，還有噪音污染。

發動機的發展是一個不斷追求提高熱效率的進程，主要手段是提高壓縮比，但帶來了排放污染和有害氮氧化物(NOx)污染物增多，更為嚴重的是較大的壓縮比會導致燃燒更加劇烈，并產生高溫高壓，容易產生爆燃，甚至發生爆轟，從而出現爆缸損害發動機。

汽車爆缸會嚴重損壞引擎，使發動機報廢，行駛中的汽車發生爆缸危害性更大，可引起汽車起火、以及交通事故等造成人員的危害。船用柴油機或發電站的柴油機，特別是二沖程大型柴油機上，負荷輸出較為穩定，壓縮比相對較高，發動機強化程度較大，熱效率是活塞發動機中較高的。過去也曾發生過爆缸損壞和對操作人員的危害。

車用發動機尤其是車用汽油機，在做幾何壓縮比設計時，一般會考慮適用于大負荷輸出時不爆燃且有較高的熱效率。在車輛正常行駛負荷功率不大時，發動機的進氣量小，實際的壓縮比小于幾何壓縮比，故發動機熱效率比設計值更低。