專利名稱：分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。
現(xiàn)有的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，組成一個循環(huán)的進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣等過程都在同一個氣缸內(nèi)進(jìn)行，由于在進(jìn)氣過程中新鮮充量受燃燒室等熱壁面及高溫殘余廢氣的加熱，使進(jìn)氣終了時缸內(nèi)氣體的溫度升高，新鮮充量的密度減小，在氣缸容積一定時，進(jìn)氣量減少，充氣效率降低，造成內(nèi)燃機(jī)平均有效壓力及動力性下降。陶瓷隔熱內(nèi)燃機(jī)由于隔熱后燃燒室溫度大幅度提高，造成充氣效率下降就更加明顯。
本發(fā)明的目的在于提供一種新鮮充量不受熱壁面及殘余廢氣加熱的內(nèi)燃機(jī)，以降低進(jìn)氣與壓縮終了的溫度，提高充氣效率，改善著火及燃燒性能，達(dá)到提高內(nèi)燃機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性的目的。
本發(fā)明的基本內(nèi)容是將組成內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)的進(jìn)氣、壓縮過程與燃燒、作功及排氣過程分置在兩個不同的氣缸內(nèi)進(jìn)行，并通過氣道與氣門將兩個氣缸適時地連通與斷開，使分置在兩個缸內(nèi)的工作即能組成一個完整的循環(huán)，又能互不影響地獨立工作，達(dá)到將燃燒前后冷、熱氣體分缸的目的，使新鮮充量免受高溫壁面及殘余廢氣的加熱。按照本發(fā)明實現(xiàn)的內(nèi)燃機(jī)具有進(jìn)氣與壓縮終了的溫度低、充氣效率高、著火性能好、燃燒速度快等特點，可改善內(nèi)燃機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性與排放性。
由于本發(fā)明是將內(nèi)燃機(jī)一個循環(huán)分置在不同的缸內(nèi)進(jìn)行，因此，稱為分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)。
以下結(jié)合示圖對分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的實施方案作具體說明。
對圖示的說明

圖1是倒氣道側(cè)置結(jié)構(gòu)方案。
圖2是曲柄夾角圖。
圖3是倒氣道上置結(jié)構(gòu)方案。
圖4是集中供氣方案。
1缸(進(jìn)氣--壓縮缸)(1)；1缸活塞(2)；進(jìn)氣道(3)；進(jìn)氣門(4)；倒氣道(5)；倒氣門(6)；密封圈(7)；噴油器(或火花塞)(8)；排氣門(9)；排氣道(10)；2缸活塞(11)；2缸(作功--排氣缸)(12)；單向閥(13)；1、2缸曲柄夾角α；1、2缸活塞位移差L。
分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的氣缸由1缸(1)與2缸(12)組成，如圖1所示。1缸進(jìn)行進(jìn)氣與壓縮過程，因此，也稱1缸為進(jìn)氣--壓縮缸(簡稱壓縮缸)。2缸進(jìn)行燃燒、作功與排氣過程，因此，也稱為作功--排氣缸(簡稱燃燒缸)。1缸缸蓋設(shè)有進(jìn)氣道(3)與進(jìn)氣門(4)。2缸缸蓋設(shè)有倒氣道(5)、倒氣門(6)、密封圈(7)、噴油器(8)、排氣門(9)、排氣道(10)。通過進(jìn)氣門(4)進(jìn)入1缸的新鮮氣體經(jīng)過壓縮后，通過倒氣道(5)與倒氣門(6)倒入2缸，氣體在2缸內(nèi)與噴油器(8)噴入的燃油進(jìn)行混合并燃燒，作功后經(jīng)排氣門(9)排出。具體循環(huán)工作過程如下1缸曲柄與2缸曲柄不在一個平面內(nèi)，二者之間的夾角為α，見圖2。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，兩個缸內(nèi)的活塞位置始終保持L長的差距。在兩個缸的活塞保持L長的位移差同時上行時，1缸進(jìn)行壓縮過程，進(jìn)氣門(4)關(guān)閉，倒氣門(6)也處于關(guān)閉狀態(tài)以密封倒氣道(5)的出口。密封圈(7)起密封作用，以免壓縮氣體從倒氣門桿與其導(dǎo)管之間的間隙漏出；2缸進(jìn)行排氣過程，排氣門(9)處于開起狀態(tài)。當(dāng)2缸活塞(11)上行至排氣上止點時，排氣過程結(jié)束，排氣門(9)關(guān)閉。此時1缸活塞位于壓縮行程距離上止點為L的位置。曲軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，倒氣門(6)打開，倒氣過程開始，1缸活塞繼續(xù)上行壓氣，2缸活塞越過上止點下行吸氣，氣體在1、2缸兩個活塞共同的吸壓作用下，由1缸倒入2缸。至1缸活塞到達(dá)上止點時，倒氣門(6)關(guān)閉，倒氣過程結(jié)束。此時2缸活塞下行至距離上止點為L長的位置。2缸活塞下行所讓出的體積即為燃燒室容積?？刂茋娪推?8)(或火花塞)在倒氣門(6)接近關(guān)閉時提前噴油(或點火)，在倒氣門(6)剛好關(guān)閉的前后混合氣著火，引發(fā)后續(xù)的燃燒過程。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，2缸活塞下行進(jìn)行膨脹作功過程，1缸活塞越過上止點下行，進(jìn)氣門(4)打開，進(jìn)氣過程開始。在進(jìn)氣行程的初始階段，倒氣道(5)內(nèi)及活塞頭周圍間隙內(nèi)的殘余壓縮氣體膨脹，可以減小由于進(jìn)氣門(4)開起初期間隙過小對活塞造成的下行阻力。當(dāng)2缸活塞到達(dá)膨脹行程下止點時，1缸活塞距離進(jìn)氣行程下止點還有L長的距離。曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，排氣門(9)打開，2缸活塞越過下止點上行開始排氣過程(排氣門可有適當(dāng)?shù)脑玳_角)。1缸活塞到達(dá)下止點后，越過下止點上行，進(jìn)氣門(4)關(guān)閉，開始壓縮行程(進(jìn)氣門可有適當(dāng)?shù)倪t閉角)。至此，完成一個循環(huán)工作過程。內(nèi)燃機(jī)的工作就是上述循環(huán)過程的重復(fù)。
倒氣道(5)的出口位于作功--壓縮缸的上部，入口位于進(jìn)氣--壓縮缸的一側(cè)(如圖1所示)或上部(如圖3所示)。
為了提高倒氣效率，避免倒氣道(5)內(nèi)的殘余壓縮氣體在1缸活塞下行時返流回1缸，可在倒氣道入口處設(shè)置單向閥門(13)，見圖3。
還可以采取集中供氣的方案，將進(jìn)氣--壓縮缸的容積增大，用一個進(jìn)氣--壓縮缸同時向一個以上數(shù)量的作功--排氣缸供氣，如圖4所示。這種方案可減小內(nèi)燃機(jī)的縱向尺寸，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的需要，倒氣道(5)、倒氣門(6)與排氣門(9)的數(shù)量可以是1～2個或兩個以上。進(jìn)氣門(4)可以是2～5個或更多。兩個缸的缸徑與行程可以分別相等或不相等。
分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)每一個循環(huán)活塞共往復(fù)四個行程，與往復(fù)四行程發(fā)動機(jī)每循環(huán)的行程數(shù)相等，因此，作功速率與四行程內(nèi)燃機(jī)相等，即分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)兩個缸的作功速率與普通四行程內(nèi)燃機(jī)兩個缸的作功速率相等。
接本發(fā)明實現(xiàn)的分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)具有以下優(yōu)點1、充氣效率提高。由于進(jìn)氣終了的溫度降低及進(jìn)氣門數(shù)量的增多，使充氣效率提高。這對陶瓷隔熱內(nèi)燃機(jī)有更特殊的意義。
2、壓縮終了的溫度降低。由于在進(jìn)氣與壓縮行程中新鮮充量不受熱壁面及高溫殘余廢氣的加熱，可使壓縮終了的溫度大幅度降低，可改善陶瓷隔熱內(nèi)燃機(jī)由于缸內(nèi)溫度過高所導(dǎo)致的滯燃期縮短、預(yù)混合比例下降及由此造成的燃燒惡化及冒黑煙等現(xiàn)象。
3、混合氣燃燒速度提高。由于在倒氣過程中，通過倒氣道與燃燒室的設(shè)計可以組織較強(qiáng)的氣體渦流與紊流，使混合氣擾動增加，可使混合氣形成速度與形成質(zhì)量提高，使燃燒速度加快，有利于1．熱效率提高。2．汽油機(jī)抗爆性提高。3．柴油機(jī)空氣利用率提高，黑煙排量降低。
4、殘余廢氣量減少。分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)在排氣上止點時活塞上方?jīng)]有燃燒室容積，理論上也就沒有殘余廢氣量，可以減小小負(fù)荷時殘余廢氣對燃燒速度的影響，提高小負(fù)荷時的燃燒速度與熱效率。
5、高溫、高壓氣體膨脹及時?，F(xiàn)有的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)混合氣集中在上止點附近燃燒，而由于活塞在上止點時的運(yùn)動速度為零，因此在上止點附近的速度也就較低。這就使燃燒所產(chǎn)生的高溫、高壓氣體不能迅速膨脹，使高溫、高壓相對持續(xù)時間較長。而又因為此時氣缸內(nèi)、外的溫差與壓差最大，使散熱與漏氣損失增加，熱效率降低。分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)在燃燒室容積不增大的情況下，使燃燒室下移，相對遠(yuǎn)離上止點燃燒，在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速相同時，活塞的下行速度較快，使燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體能夠及時迅速膨脹。由此帶來的影響有1．因散熱與漏氣損失減少，使熱效率提高。2．由于高溫持續(xù)時間縮短，有害排放物NOx下降。3．由于膨脹迅速，使壓力升高率下降，燃燒噪音降低。
6、壓縮比與膨脹比分離。由于壓縮與膨脹過程是分缸進(jìn)行的，因此，壓縮比與膨脹比互不影響，可使為保護(hù)環(huán)境而降低壓縮比時，膨脹比不受影響，有利于提高熱效率。
7、使陶瓷隔熱內(nèi)燃機(jī)的熱效率進(jìn)一步提高。擺脫了充氣效率下降、燃燒不良等因素對隔熱度的制約，可進(jìn)一步提高隔熱度，有利于充分開發(fā)并提高陶瓷隔熱內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性與排放性。
8、節(jié)省機(jī)件，成本降低。分缸循環(huán)內(nèi)燃機(jī)由于壓縮缸沒有燃燒部件，因此，可使火花塞、噴油器、噴油泵、隔熱件等機(jī)件的數(shù)量減少近一半，使成本降低。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸和位于氣缸上部的倒氣道與倒氣門，本發(fā)明的特征在于氣缸由兩種不同功能的進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸組成，進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸用倒氣道相連通；倒氣道入口位于進(jìn)氣--壓縮缸，出口位于作功--排氣缸的上部，在倒氣道出口處設(shè)有開、閉倒氣道的倒氣門；在倒氣門桿與其導(dǎo)管處設(shè)有密封二者之間間隙的密封裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于倒氣道的入口位于進(jìn)氣--壓縮缸的側(cè)部。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于倒氣道的入口位于進(jìn)氣--壓縮缸的上部。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于倒氣道的入口處設(shè)有防止壓縮氣體返流回進(jìn)氣--壓縮缸的單向閥。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸相連通的倒氣道的數(shù)量是1個。
6.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸相連通的倒氣道的數(shù)量是1個以上。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于1個進(jìn)氣--壓縮缸具有與1個作功--排氣缸相連通的倒氣道。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于1個進(jìn)氣--壓縮缸具有與1個以上作功--排氣缸相連通的倒氣道。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸的缸徑和行程分別相等。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于進(jìn)氣--壓縮缸與作功--排氣缸的缸徑和行程分別不相等。
全文摘要
一種往復(fù)式內(nèi)燃機(jī),氣缸由進(jìn)氣—壓縮缸與作功—排氣缸組成,此兩個缸通過氣道與氣門適時地連通與斷開,使兩個缸內(nèi)的工作既可以組成一個完整的循環(huán),又能互不影響地獨立工作,達(dá)到使新鮮充量不受熱壁面及高溫殘余廢氣加熱的目的。本發(fā)明可使陶瓷隔熱及現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣與壓縮終了的溫度降低,具有充氣效率高、著火性能好、燃燒速度快等特點,可使內(nèi)燃機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性得到改善。
文檔編號F02B33/02GK1210199SQ9711623
公開日1999年3月10日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月4日
發(fā)明者劉愛詩 申請人:劉愛詩