緩沖內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)屬于機(jī)械行業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域,可以應(yīng)用于二沖程及四沖程的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)制造方面,是降低能源消耗,提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的一項(xiàng)新技術(shù)。
背景技術(shù):
發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,驅(qū)動(dòng)汽車及船舶等其他機(jī)械運(yùn)行。
發(fā)動(dòng)機(jī)采用燃料在氣缸內(nèi)燃燒做功的工作方式,稱作內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
以四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為例,一個(gè)工作循環(huán)由第一進(jìn)氣行程開始,活塞下行將空氣吸入氣缸;第二是壓縮行程,活塞上行將空氣壓縮,在壓縮接近終了時(shí)瞬間噴入油霧并且引燃;第三是燃燒做功行程,在高溫高壓作用下,膨脹空氣推動(dòng)活塞下行做功;第四是排氣行程,活塞上行排出氣缸內(nèi)燃燒后的廢氣。以上四個(gè)行程既是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)工作循環(huán)沖程。
以上四個(gè)沖程也是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán),往復(fù)不斷的工作循環(huán),發(fā)動(dòng)機(jī)完成了從化學(xué)熱能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換,并且發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能動(dòng)力也可以不間斷的輸出,驅(qū)動(dòng)汽車及其他需要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)的機(jī)械裝置連續(xù)運(yùn)行,工作。
發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)曲軸旋轉(zhuǎn)兩周(720度),活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)上下二次,稱為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī);完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)曲軸旋轉(zhuǎn)一周(360度),活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)上下一次,稱為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)有的四沖程及二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功行程開始時(shí),燃油霧氣瞬間被活塞壓燃,氣缸內(nèi)突然爆發(fā)產(chǎn)生高溫高壓壓力,推動(dòng)活塞下行運(yùn)動(dòng)做功,在這個(gè)過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)活塞受到的推力沒有被發(fā)動(dòng)機(jī)充分利用,有損耗的現(xiàn)象發(fā)生。
損耗現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于發(fā)動(dòng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)的原因,現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以前沒有解決這一問題。
動(dòng)力損耗現(xiàn)象發(fā)生在燃燒沖程開始時(shí),氣缸內(nèi)瞬間形成高溫高壓狀態(tài),由于氣缸內(nèi)的活塞受到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的影響滯后運(yùn)動(dòng),氣缸內(nèi)瞬間形成的高壓推力作用在靜止的氣缸壁和位置相對固定的活塞上,抵消了部分推力,在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷突然增加時(shí)更加明顯,同時(shí)也容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)爆燃和發(fā)動(dòng)機(jī)死火現(xiàn)象。
針對現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)存在的以上問題,創(chuàng)新發(fā)展了“緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”,該項(xiàng)新技術(shù)可以有效的解決發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力抵消的問題,發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)活塞運(yùn)行速度低于燃料燃燒膨脹需要時(shí)發(fā)生的氣缸內(nèi)爆燃的問題。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)應(yīng)用在大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上節(jié)能效果更加明顯,同時(shí)緩沖技術(shù)還可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷不斷變化時(shí)的工作條件,延長發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
緩沖內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行燃燒做功沖程的過程中,增加和同時(shí)運(yùn)行緩沖和儲(chǔ)能的過程,發(fā)動(dòng)機(jī)可以運(yùn)行的更加平穩(wěn)有力。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的實(shí)施,是在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃料開始燃燒瞬間產(chǎn)生高溫高壓時(shí),自動(dòng)緩沖和儲(chǔ)存部分壓力,在燃燒沖程運(yùn)行中氣缸內(nèi)壓力緩解時(shí),自動(dòng)釋放儲(chǔ)存的壓力,使活塞燃燒做功沖程的推力,開始和末尾趨于平衡,達(dá)到提高動(dòng)力的目的。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)應(yīng)用的同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷突然增大對發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象,也可以由緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)緩沖緩解,降低發(fā)動(dòng)機(jī)對燃料的抗爆要求。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的實(shí)施,由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸,浮動(dòng)的活塞,可以壓縮的彈性連桿及曲軸曲柄組成的機(jī)械機(jī)構(gòu)完成(附圖)。
壓縮彈性連桿的一端連接裝入氣缸的活塞,壓縮彈性連桿的另外一端連接發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲柄,活塞在機(jī)械結(jié)構(gòu)中處于連桿可以壓縮變短的浮動(dòng)狀態(tài),彈性連桿在機(jī)械結(jié)構(gòu)中可以被壓縮縮短,連桿隨活塞承受的壓力變化長度,活塞在氣缸內(nèi)的位置隨氣缸內(nèi)壓力浮動(dòng)。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)其緩沖和儲(chǔ)能過程的開始和結(jié)束,同發(fā)動(dòng)機(jī)原燃燒沖程同時(shí)開始和結(jié)束。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)運(yùn)行的過程由原發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒沖程開始時(shí)同時(shí)運(yùn)行,氣缸內(nèi)燃料燃燒瞬間產(chǎn)生高溫高壓時(shí),推動(dòng)活塞下行,由于活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷作用下運(yùn)動(dòng)滯后,高壓膨脹力作用在活塞頂端,推動(dòng)活塞正常做功移動(dòng)的同時(shí),壓縮彈性連桿收縮,浮動(dòng)活塞額外移動(dòng)部分距離,儲(chǔ)存和緩沖氣缸內(nèi)的高溫高壓,曲軸轉(zhuǎn)過一定角度后,氣缸內(nèi)壓力緩解,被壓縮的彈性連桿隨氣缸內(nèi)壓力降低同步彈出,釋放儲(chǔ)存的推力,緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)一個(gè)過程完成,活塞運(yùn)行到燃燒沖程結(jié)束位置,原發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功沖程也同步完成。
緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)附圖表示的是緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的活塞,彈性連桿,曲軸曲柄連接結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖 1.活塞, 2.氣缸, 3.彈性連桿 4.曲柄。