專利名稱：高效內(nèi)燃機(jī)及其燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)及其燃燒方法，特別為一種高效內(nèi)燃機(jī)及其燃燒方法。
背景技術(shù)：
目前內(nèi)燃機(jī)整體的配比和燃燒室的形狀均不是很合理，燃燒室或渦流室氣油混合不好、燃燒不完全，使其燃油耗高，排放高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)啟動(dòng)性能也不如人意，發(fā)動(dòng)較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷而提供一種高效內(nèi)燃機(jī)及其燃燒方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)解決方案來實(shí)現(xiàn)。
一種高效內(nèi)燃機(jī)，它包括有機(jī)體、曲軸總成、連桿活塞總成、配氣機(jī)構(gòu)、缸蓋總成、空濾器總成、消音器總成、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)中燃燒室內(nèi)設(shè)有燃燒室夾角α，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，渦流式，渦流室下鑲塊上設(shè)有起動(dòng)孔和主噴孔，主噴孔縱軸線與活塞中心線的水平垂線的平行線成燃燒室夾角α；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，預(yù)燃式，噴頭的大噴孔或噴頭整體園心線與活塞中心線成燃燒室夾角α；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為直噴式時(shí)，燃燒室里活塞的頭部至少設(shè)有一個(gè)渦流室，室內(nèi)設(shè)有錐體，錐體和渦流室的中心線與活塞的中心線偏心或同心，它們的共同軸線與活塞的中心線成燃燒室夾角α；或者燃燒室里活塞的頭部為凸形面，在凸形的中部設(shè)有渦流室，渦流室內(nèi)設(shè)有錐體，錐體和渦流室的中心線與活塞的中心線偏心或同心，渦流室兩側(cè)凸起頂端為尖角，對(duì)應(yīng)于活塞頭部的凸形面缸蓋的對(duì)應(yīng)配合燃燒室面形狀為弧面或直線或尖角，其直線或者弧面或尖角與活塞的中心線成燃燒室夾角α。
一種高效內(nèi)燃機(jī)的燃燒方法，它依序包括有均勻混合步驟(一種均勻混合方法)；或者著火步驟(一種增加啟動(dòng)性能的方法)；或者均勻混合燃燒步驟(一種均勻混合燃燒方法)；或者均勻混合步驟、均勻混合燃燒步驟；或者均勻混合步驟、著火步驟、均勻混合燃燒步驟，其特征在于a當(dāng)為渦流式或預(yù)燃式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，其均勻混合步驟是潔凈空氣進(jìn)入氣缸、壓縮后氣體通過主噴孔燃燒室夾角α進(jìn)入渦流室噴射、旋轉(zhuǎn)均勻混合或旋轉(zhuǎn)多維立體均勻混合；或空氣進(jìn)入空濾器濾芯上與軸線成角度β的相傾斜的折槽通道或旋轉(zhuǎn)至氣缸、壓縮后氣體螺旋通過主噴孔燃燒室夾角α進(jìn)入渦流室噴射、旋轉(zhuǎn)均勻混合或旋轉(zhuǎn)多維立體均勻混合或強(qiáng)力紊流混合或強(qiáng)力紊流多維立體均勻混合；其著火步驟是在壓縮沖程上止點(diǎn)左右有預(yù)燃或助燃或著火；其均勻混合燃燒步驟是混合氣體以自身為軸心的自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心的公轉(zhuǎn)或強(qiáng)力紊流的公轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)均勻混合燃燒，燃盡排出；b當(dāng)為直噴式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，其均勻混合步驟是潔凈空氣通過側(cè)向氣道進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體進(jìn)入渦流室，噴射均勻混合；或潔凈空氣通過側(cè)向氣道進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體在渦流室凹凸物其至少一條凹或凸的條或弧條或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽尖角中旋轉(zhuǎn)，噴射均勻混合；或者潔凈空氣以自身為軸心自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心公轉(zhuǎn)進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體進(jìn)入渦流室，噴射均勻混合；或者潔凈空氣以自身為軸心自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心公轉(zhuǎn)進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體經(jīng)過凹凸物其至少一條凹或凸的條或弧條或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽進(jìn)入渦流室步驟，噴射均勻混合；其著火步驟為在壓縮沖程上止點(diǎn)左右有預(yù)燃或助燃或著火；其均勻混合燃燒步驟為交叉立體旋轉(zhuǎn)混合燃燒或自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)均勻混合燃燒或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散均勻混合燃燒或擴(kuò)散繞著缸套軸線旋轉(zhuǎn)均勻混合燃燒，燃盡排出。
本發(fā)明的目的還可通過以下技術(shù)解決措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的燃燒室為燃燒室為部分或全部的分體結(jié)構(gòu)，在燃燒室內(nèi)或內(nèi)表面設(shè)有凹凸物；或者凹凸物上均設(shè)有棱角或棱角上設(shè)有尖角；或者凹凸物具有聚溫快或聚溫度高；或者凹凸物散熱快或散溫度低的形狀；或者凹凸物的材料具有聚溫快或聚溫度高或散熱快或散溫度低的作用。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的活塞的頂部與缸蓋的燃燒室面為凹凸配合；或凹凸物配合或二邊以上形體，或至少一個(gè)平面或弧面的形體，正方體或長(zhǎng)方體，梯形體，棱形體，錐體，齒輪形體，或它們分別組成的凹凸物的凹凸配合；或者凹凸物或凹凸物上均設(shè)有棱角或棱角上設(shè)有尖角。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的凹凸物其為凹凸物其為至少一處的至少一個(gè)的凹槽或凸條形體的絲或柱或平面或弧面或二邊以上形體或園形體或橢圓形體或凸圈體或錐體或直線形體或齒輪形體或弧形體或花瓣形體或扁柱形體的縱截面體或月亮形體或它們分別組成的形體；或者放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽；或者它們上設(shè)有凹凸物或光滑面，凸圈為一整圈或?yàn)殚g斷的環(huán)形圈，或在凹凸物內(nèi)設(shè)有孔或通孔，或在凹凸物上設(shè)有孔或連孔。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的內(nèi)燃機(jī)燃燒室活塞的頂端至少設(shè)有一個(gè)槽口向上的環(huán)形槽或弧形凹凸物或鼻卷胡型凹槽或馬蹄型槽。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的內(nèi)燃機(jī)燃燒室活塞的裙部的底面內(nèi)設(shè)有集油凹槽，活塞的底面為內(nèi)高外低中間水平狀，拍打面的尾部為一角或弧，或在活塞裙部外周設(shè)有凹槽或克讓坑形成的槽，集油凹槽與凹槽之間設(shè)有油孔連通。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的空濾器總成包括有殼體、進(jìn)氣管、濾芯，濾芯設(shè)在殼體內(nèi)，濾芯上設(shè)有與軸線成角度β的相傾斜的折槽通道，進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)螺旋形氣道，或者進(jìn)氣管或殼體設(shè)有隔熱層或隔熱的材料制成；在殼體上側(cè)面設(shè)有與濾芯的中心線成角度γ的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與內(nèi)燃機(jī)縱水平軸線呈0-180度或0-360度，進(jìn)氣口與濾芯相連通；或在運(yùn)動(dòng)中的進(jìn)氣口與運(yùn)動(dòng)方向一致或成喇叭口樣式；空濾器殼體上的進(jìn)氣口為葉片式進(jìn)氣口或螺旋喇叭口式、通道，在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)的殼體上設(shè)有通氣孔與濾芯相通。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的配氣機(jī)構(gòu)凸輪為偏心凸輪，偏心凸輪的行線由基線、開行線、關(guān)行線和深程線組成，基線為一半園弧線，在基線的兩端光滑過渡連接有開行線和關(guān)行線的一端，開行線、關(guān)行線為直線或者弧線，深程線為弧線，開行線、關(guān)行線的另一端分別與深程線的兩端光滑連接，開行線與關(guān)行線同基弧的對(duì)稱軸偏心分布。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的油泵的柱塞上設(shè)有螺旋形回油槽，柱塞的回油槽上設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上回油孔，在柱塞套對(duì)應(yīng)于柱塞上螺旋形回油槽位置處對(duì)應(yīng)設(shè)有解壓槽，柱塞回油口的頂部為倒喇叭口狀。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的在自然吸氣的狀況下，配氣機(jī)構(gòu)其配氣相位為進(jìn)氣門開上止點(diǎn)前2-10°，進(jìn)氣門關(guān)下止點(diǎn)后10-38°，排氣門開下止點(diǎn)前25-45°，排氣門關(guān)上止點(diǎn)后2-10°。
前述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其中所述的油路系統(tǒng)中的調(diào)速機(jī)構(gòu)包括有拉桿、彈簧、調(diào)速操縱手柄部件，在拉桿與調(diào)速操縱手柄部件間，間隔設(shè)有兩根長(zhǎng)短和拉力不同的彈簧。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是適合大中小缸經(jīng)的，單缸多缸的，水風(fēng)冷的內(nèi)燃機(jī)，自然吸氣(增壓中冷更好)充分燃燒增大動(dòng)力，低油耗248～180g/kw·h，低排放歐1～4，低噪聲、低振動(dòng)、低怠速、低成本、長(zhǎng)壽命、好起動(dòng)(-20～5℃不帶輔助)、可靠性好，與同型號(hào)同油耗、排放標(biāo)準(zhǔn)比生產(chǎn)和使用成本下降一半；是更新?lián)Q代的動(dòng)力強(qiáng)勁的節(jié)油、環(huán)保的用于轎車動(dòng)力的最理想的內(nèi)燃機(jī)及各種配套動(dòng)力，性能達(dá)超世界先進(jìn)水平。如一臺(tái)165型柴油機(jī)自然吸氣，標(biāo)定功率2.21/kw/2600r/min，燃油耗率248g/kw·h，與同型號(hào)現(xiàn)有國標(biāo)優(yōu)等品燃油耗率301.9g/kw·h比較，每年可節(jié)約燃油費(fèi)1043.48元/年2.21/kw臺(tái)。
本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)、和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)先實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋，這些實(shí)施例是參照附圖僅作為例子給出的。


圖1為本發(fā)明的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的側(cè)視局剖結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明圖3的左視圖。
圖5為本發(fā)明空濾器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的俯視圖。
圖7為本發(fā)明空濾器結(jié)構(gòu)又一示意圖。
圖8為本發(fā)明空濾器濾心結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明空濾器進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)時(shí)，燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為圖10的側(cè)視圖。
圖12為本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)時(shí)，燃燒室結(jié)構(gòu)又一示意圖。
圖13為本發(fā)明活塞結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為圖13的側(cè)視圖。
圖15是本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)時(shí)活塞頭部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)時(shí)活塞頭部結(jié)構(gòu)另一示意圖。
圖17是本發(fā)明為直噴內(nèi)燃機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖18是本發(fā)明為直噴內(nèi)燃機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)又一示意圖。
圖19是本發(fā)明為直噴內(nèi)燃機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)另一示意圖。
圖20是本發(fā)明為直噴內(nèi)燃機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)再一示意21是本發(fā)明燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖22為本發(fā)明缸蓋與活塞凹凸配合局部結(jié)構(gòu)示意23為本發(fā)明調(diào)速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖24為本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)凸輪行線結(jié)構(gòu)示意圖。
圖25為本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)凸輪行線結(jié)構(gòu)又一示意圖。
圖26是為本發(fā)明配氣機(jī)構(gòu)凸輪行線結(jié)構(gòu)再一示意圖。
圖27為本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)燃燒室主噴孔位置示意圖。
圖28為本發(fā)明為渦流內(nèi)燃機(jī)燃燒室主噴孔位置右視示意圖。
圖29是本發(fā)明油泵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖30本發(fā)明油泵偶件結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1-4所示，本發(fā)明它包括有機(jī)體1、曲軸總成2、連桿活塞總成3、配氣機(jī)構(gòu)、缸蓋總成4、空濾器總成5、消音器總成6、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)，其在內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)中燃燒室7內(nèi)設(shè)有燃燒室夾角α。具體是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，渦流式，渦流室13下鑲塊8上設(shè)有起動(dòng)孔9和主噴孔10，主噴孔10縱軸線與活塞12中心線水平垂直線的平行線成一燃燒室夾角α。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，預(yù)燃式時(shí)，噴頭的大噴孔或噴頭整體園心線與活塞中心線成燃燒室7夾角α；或者當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為直噴式時(shí)，燃燒室7里活塞12的頭部至少設(shè)有一個(gè)渦流室13，室內(nèi)設(shè)有錐體14，錐體14和渦流室13的中心線與活塞12的中心線偏心或同心，它們的共同軸線與活塞12的中心線成燃燒室7夾角α；或者燃燒室里活塞的頭部為凸形面，在凸形的中部設(shè)有渦流室13，渦流室13內(nèi)設(shè)有錐體14，錐體14和渦流室的中心線與活塞的中心線偏心或同心，渦流室兩側(cè)凸起頂端為尖角，對(duì)應(yīng)于活塞頭部17的凸形面缸蓋15的對(duì)應(yīng)配合燃燒室面形狀為弧面或直線或尖角，其直線或者弧面或尖角與活塞的中心線成燃燒室夾角α。
如圖17-22所示，其中所述的活塞12的頂部與缸蓋15的燃燒室7面為凹凸配合或凹凸物20配合或二邊以上形體，或至少一個(gè)平面或弧面的形體，正方體或長(zhǎng)方體，梯形體，棱形體，錐體，齒輪形體，或它們分別組成的凹凸物的凹凸配合；或者凹凸物20或凹凸物20上均設(shè)有棱角16或棱角上設(shè)有尖角18；所述的凹凸配合也可為活塞12的頂部與缸蓋15的燃燒室7面為齒輪形配合，或者凹凸物20或凹凸物20棱角16設(shè)有尖角18；或活塞12的頂部與缸蓋15的燃燒室7面為凹凸錐體配合，或者凹凸物20或凹凸物20棱角16設(shè)有尖角18。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為直噴式時(shí)，燃燒室7里活塞的頭部17為凸形面，在凸形的中部設(shè)有渦流室13，渦流室13兩側(cè)凸起頂端為尖角19，渦流室13內(nèi)設(shè)有一錐體14，錐體14和渦流室的中心線與活塞12的中心線偏心或同心，對(duì)應(yīng)于活塞頭部17的凸形面缸蓋15的對(duì)應(yīng)配合面形狀為弧面55或直線56或尖角57。
燃燒室7為部分或全部的分體結(jié)構(gòu)，或者在燃燒室7內(nèi)或其內(nèi)表面設(shè)有凹凸物20。或者凹凸物20上均設(shè)有棱角16或棱角16上設(shè)有尖角18；或者凹凸物20具有聚溫快或聚溫度高；或者凹凸物20散熱快或散溫度低的形狀；或者凹凸物20的材料具有聚溫快或聚溫度高或散熱快或散溫度低的作用。凹凸物20其為至少一處的至少一個(gè)的凹槽或凸條形體的絲或柱或平面或弧面或二邊以上形體或園形體或橢圓形體或凸圈體或錐體或直線形體或齒輪形體或弧形體或花瓣形體或扁柱形體的縱截面體或月亮形體或它們分別組成的形體；凸圈20為一整圈或?yàn)殚g斷的環(huán)形圈，或在凹凸物20內(nèi)設(shè)有孔或通孔，或在凹凸物20上設(shè)有孔或連孔?；蛘甙纪刮?0其為放射形20或八字形20或扭曲八字形20或凸圈的凸條或凹槽，其凸圈20至少為一道的凸圈20，或它們上設(shè)有凹凸物20或光滑面，凸圈20為一整圈或?yàn)殚g斷的環(huán)形圈；或者凹凸物20為放射形或曲八字形的凸條或者凹槽或者孔或連孔，凸條或者凹槽的截面形狀為連孔中間的凸弧形或三角形或弧錐形或多邊形。燃燒室7活塞12的頂端至少設(shè)有一個(gè)槽口向上的環(huán)形槽21或凹凸物20或新鼻卷胡型凹槽或馬蹄型槽21。在鼻卷胡型凹槽內(nèi)設(shè)有交叉凹槽與鼻卷型凹槽連通，馬蹄形凹槽上部?jī)?nèi)弧線的跨度大于蹄下部的兩中心距的距離，其左右弧凹槽底面49在一平面上或不在一平面上，或者槽底面49是兩個(gè)不等的角度或坡度槽，或兩個(gè)不等的弧率槽底面49。內(nèi)燃機(jī)燃燒室7的活塞12的頭部頂端為在平面上或新鼻卷胡凹槽的氣門凹坑與活塞12頂端周邊相交處是弧形尖角或相切處是弧形尖角50，相距是0-4毫米。燃燒室7活塞12的裙部的底面內(nèi)設(shè)有集油凹槽22，活塞12的底面為內(nèi)高外低54中間水平狀53，拍打面23的尾部為一角或弧52，或在活塞12裙部外周設(shè)有凹槽22或克讓坑形成的槽24，集油凹槽22與凹槽24之間設(shè)有油孔25連通。
如圖5-圖9所示，空濾器總成5包括有殼體26、進(jìn)氣管27、濾芯28，濾芯28設(shè)在殼體26內(nèi)，濾芯28上設(shè)有與軸線成角度β的相傾斜的折槽通道29，進(jìn)氣管27內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)螺旋形氣道47，進(jìn)氣管27或殼體設(shè)有隔熱層30或隔熱的材料制成；在殼體26上側(cè)面設(shè)有與濾芯28的中心線成角度γ的進(jìn)氣口31，進(jìn)氣口31與內(nèi)燃機(jī)縱水平軸線呈0-180度或0-360度，進(jìn)氣口31與濾芯28相連通；空濾器殼體26上的進(jìn)氣口31為葉片式或螺旋喇叭口51進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口31內(nèi)側(cè)的殼體上設(shè)有通氣孔32與濾芯28相通。或在運(yùn)動(dòng)中的進(jìn)氣口31與運(yùn)動(dòng)方向一致并且成喇叭口樣式。
如圖24-26所示，配氣機(jī)構(gòu)凸輪33為偏心凸輪33，偏心凸輪33的行線由基線34、開行線35、關(guān)行線36和深程線37組成，基線34為一半園弧線，在基線34的兩端光滑過渡連接有開行線35和關(guān)行線36的一端，開行線35、關(guān)行線36為直線或者弧線，深程線37為弧線，開行線35、關(guān)行線36的另一端分別與深程線37的兩端光滑連接，開行線35與關(guān)行線36同基弧的對(duì)稱軸偏心分布。
如圖29-30所示，供油系統(tǒng)中，油泵38的柱塞39上設(shè)有螺旋形回油槽40，柱塞39的回油槽40上設(shè)有至少兩個(gè)以上回油孔41，在柱塞套42對(duì)應(yīng)于柱塞39上螺旋形回油槽40位置處對(duì)應(yīng)設(shè)有解壓槽，柱塞頭部回油口43的頂部為倒喇叭口狀。
如圖23所示，供油系統(tǒng)中的調(diào)速機(jī)構(gòu)包括有拉桿44、彈簧45、調(diào)速操縱手柄部件46，在拉桿44與調(diào)速操縱手柄部件46間，間隔設(shè)有兩根長(zhǎng)短和拉力不同的彈簧45。
本發(fā)明高效內(nèi)燃機(jī)，其燃燒方法它依序包括有均勻混合步驟(一種均勻混合方法)；或者著火步驟(一種增加啟動(dòng)性能的方法)；或者均勻混合燃燒步驟(一種均勻混合燃燒方法)；或者均勻混合步驟、均勻混合燃燒步驟；或者均勻混合步驟、著火步驟、均勻混合燃燒步驟當(dāng)為渦流式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，所述的均勻混合步驟依序包括有進(jìn)氣步驟、氣體入口旋轉(zhuǎn)步驟、進(jìn)氣道旋轉(zhuǎn)步驟、噴射均勻混合步驟，其中在進(jìn)氣步驟中氣體通過空濾器5的進(jìn)氣口31和通氣孔32進(jìn)入濾芯28，氣體沿濾芯28的折槽29旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣體中的雜質(zhì)通過排雜口排出殼體，旋轉(zhuǎn)的凈氣體進(jìn)入進(jìn)氣管27進(jìn)入進(jìn)氣道旋轉(zhuǎn)步驟，旋轉(zhuǎn)的氣體經(jīng)過壓縮步驟進(jìn)行壓縮，壓縮后的高速氣體通過主噴孔10形成螺旋旋轉(zhuǎn)的氣體的(角度)進(jìn)入渦流室13，在渦流室13導(dǎo)向槽的作用下氣體進(jìn)行多維立體渦流后，此時(shí)噴射器噴射燃料進(jìn)入渦流室13和氣體進(jìn)行噴射均勻混合步驟；所述的渦流式內(nèi)燃機(jī)氣體和燃料在燃燒室13內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)多維立體渦流后由主噴孔10噴出在燃燒室7或內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)或者表面上的凹凸物20或凹凸物20或凹凸物20上棱角16或棱角16上尖角18處著火燃燒。
所述的渦流式內(nèi)燃機(jī)混合燃燒步驟包括自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)混合步驟、燃燒步驟、排氣步驟，氣體和燃料在燃燒室內(nèi)由于主噴孔10的角度和活塞12頂部、缸套的作用形成自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)混合步驟，燃燒完全，燃凈排出。
a當(dāng)為直噴式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，所述的均勻混合步驟依序包括有進(jìn)氣步驟、氣體入口旋轉(zhuǎn)步驟、進(jìn)氣道旋轉(zhuǎn)步驟、自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)步驟、噴射均勻混合步驟，其中在進(jìn)氣步驟中氣體通過空濾器5的進(jìn)氣口31和通氣孔32進(jìn)入濾芯28，氣體沿濾芯28的折槽29旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下氣體中的雜質(zhì)通過排雜口排出殼體26，旋轉(zhuǎn)的凈氣體進(jìn)入進(jìn)氣管27進(jìn)行進(jìn)氣道旋轉(zhuǎn)步驟，旋轉(zhuǎn)的氣體通過側(cè)向進(jìn)氣道形成自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)步驟，自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的氣體經(jīng)過壓縮步驟進(jìn)行壓縮，壓縮后的高速氣體進(jìn)入渦流室13，此時(shí)噴射器48噴射燃料進(jìn)入渦流室13和氣體進(jìn)行噴射均勻混合步驟；b所述直噴式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室著火步驟是噴射混合的氣體在燃燒室7內(nèi)或內(nèi)燃機(jī)燃燒室或表面上的凹凸物20或凹凸物20或凹凸物20上棱角16或棱角上尖角18處著火燃燒。
為本發(fā)明工作時(shí)，空氣經(jīng)過空濾器5進(jìn)入其進(jìn)氣管27。進(jìn)氣管27內(nèi)設(shè)有螺旋形氣道47，空氣沿著螺旋形氣道47上升進(jìn)入葉片管式進(jìn)氣口31，(最好進(jìn)氣口與內(nèi)燃機(jī)水平軸線呈0-180度或0-360度，避開了內(nèi)燃機(jī)對(duì)環(huán)境溫度的影響)，空氣通過濾芯28上的傾斜折槽29通道進(jìn)入濾芯進(jìn)氣道47，由于是傾斜折槽29，加大空氣穿透濾芯28的速度，并將雜質(zhì)排到濾芯28的底部，通過雜質(zhì)出口排出，解決了現(xiàn)有技術(shù)濾芯28因雜質(zhì)需經(jīng)常清洗易損使用成本高、并阻礙了空氣的透過速度，影響了進(jìn)氣量，容易造成空氣溫度升高，燃燒質(zhì)量不高的缺陷。一對(duì)正時(shí)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其上的凸輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，開行線35與挺柱接觸推動(dòng)挺柱，打開氣門，深程弧線37與挺柱接觸，頂柱氣門，不讓其回落，最后氣門沿關(guān)行線36回落，完成一個(gè)進(jìn)排氣過程。在自然吸氣的狀況下，其配氣相位為進(jìn)氣門開上止點(diǎn)前2-10°，進(jìn)氣門關(guān)下止點(diǎn)后10-38°，排氣門開下止點(diǎn)前25-45°，排氣門關(guān)上止點(diǎn)后2-10°，配氣相位的數(shù)值比現(xiàn)有技術(shù)均有所縮小。對(duì)于進(jìn)氣凸輪而言，為了使進(jìn)氣門迅速打開到最大深程37，進(jìn)氣迅速、通暢，所以凸輪要偏心設(shè)置，延長(zhǎng)深程線37的長(zhǎng)度就是為了保持氣門在最大深程的時(shí)間。對(duì)于排氣凸輪而言，為了使排氣門迅速打開到最大深程37，排氣迅速、通暢，加之排氣時(shí)沒有活塞12阻擋，所以排氣凸輪可比進(jìn)氣偏心角大設(shè)置。延長(zhǎng)深程線37的長(zhǎng)度也是為了保持氣門在最大深程的時(shí)間。經(jīng)過濾芯28的空氣通過進(jìn)氣管行至氣門到達(dá)氣缸，進(jìn)氣時(shí)，活塞12從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)行，壓縮時(shí)，活塞12從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)行對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，旋轉(zhuǎn)的氣體以主噴孔10噴α角的軸線方向通過主噴孔10噴向渦流室13的放射形槽20，使氣流交叉回旋，使油氣充分混合，此時(shí)活塞12又從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)行，充分混合的油氣從主噴孔10噴出，通過活塞12與缸套的導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)，使其充分燃燒，在油嘴48噴射時(shí)，活塞12接近于上止點(diǎn)，在內(nèi)燃機(jī)燃燒室各尖角18處溫度急劇升高，點(diǎn)燃混合氣體進(jìn)行燃燒，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)開始工作(增強(qiáng)了內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)性能)。燃燒的氣流通過活塞12頂部形狀的導(dǎo)流構(gòu)成自轉(zhuǎn)，在缸套的導(dǎo)流下形成圍繞缸套的公轉(zhuǎn)。多個(gè)尖角18促進(jìn)充分燃燒，使油耗、排放達(dá)到國際先進(jìn)水平，功率增大，扭矩增大。將消聲器6的儲(chǔ)氣溶積增大，將排放出的氣體通過排氣管快速儲(chǔ)存到消聲器6中，同時(shí)利用另外沒排氣的沖程逐步排出廢氣，降低了嘈音分貝點(diǎn)，減少了噪音，同時(shí)占用現(xiàn)有內(nèi)燃燒機(jī)放廢的空隙，同時(shí)與空氣散熱面積增加，減少了噪音。
活塞12到達(dá)上止點(diǎn)左右，開始噴油，油嘴的噴射壓力為10-300MPa。
本發(fā)明的方法在使用時(shí)，首先將從油箱來的冷油經(jīng)過電加熱或利用冷卻糸統(tǒng)的溫度把油(燃料)加熱，使常溫的冷油成為高于常溫度的熱油或者加熱成熱油或熱油至油氣或油和油氣的混合體，也可以加熱至純油氣狀態(tài)，將加熱后的熱油通過油咀48噴射至燃燒室7或內(nèi)燃機(jī)燃燒室，與燃燒室7內(nèi)空氣進(jìn)行混合或混合燃燒，噴射可采用持續(xù)噴射或一次性噴射。油咀48噴射CA角(時(shí)間)在上止點(diǎn)前35度至上止點(diǎn)后60度；持續(xù)噴射時(shí)，使做功的曲軸11的CA角(時(shí)間)延長(zhǎng)，也就是做功沖程對(duì)活塞的壓力時(shí)間延長(zhǎng)，降低了最高燃燒噪音，增加了功率，同時(shí)極大的降低了排放。燃燒室7或內(nèi)燃機(jī)燃燒室由于在燃燒時(shí)溫度急劇上升，所以在燃燒發(fā)生后即可對(duì)燃燒室7或內(nèi)燃機(jī)燃燒室進(jìn)行控溫增壓，將水噴至燃燒室7內(nèi)，使其溫度下降，由于在噴射水時(shí)，燃燒繼續(xù)進(jìn)行，使水吸收熱量產(chǎn)生物理變化變成蒸汽，對(duì)活塞12頂部產(chǎn)生壓力，使活塞12頂部壓力升高，功率增大，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率提高，從而也使燃油耗率降低。燃燒后的廢氣按常規(guī)技術(shù)排氣。
權(quán)利要求
1.一種高效內(nèi)燃機(jī)，它包括有機(jī)體、曲軸總成、連桿活塞總成、配氣機(jī)構(gòu)、缸蓋總成、空濾器總成、消音器總成、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)中燃燒室內(nèi)設(shè)有燃燒室夾角α，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，渦流式，渦流室下鑲塊上設(shè)有起動(dòng)孔和主噴孔，主噴孔縱軸線與活塞中心線的水平垂線的平行線成燃燒室夾角α；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為非直噴式時(shí)，預(yù)燃式，噴頭的大噴孔或噴頭整體園心線與活塞中心線成燃燒室夾角α；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)為直噴式時(shí)，燃燒室里活塞的頭部至少設(shè)有一個(gè)渦流室，室內(nèi)設(shè)有錐體，錐體和渦流室的中心線與活塞的中心線偏心或同心，它們的共同軸線與活塞的中心線成燃燒室夾角α；或者燃燒室里活塞的頭部為凸形面，在凸形的中部設(shè)有渦流室，渦流室內(nèi)設(shè)有錐體，錐體和渦流室的中心線與活塞的中心線偏心或同心，渦流室兩側(cè)凸起頂端為尖角，對(duì)應(yīng)于活塞頭部的凸形面缸蓋的對(duì)應(yīng)配合燃燒室面形狀為弧面或直線或尖角，其直線或者弧面或尖角與活塞的中心線成燃燒室夾角α
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于燃燒室為部分或全部的分體結(jié)構(gòu)，在燃燒室內(nèi)或內(nèi)表面設(shè)有凹凸物；或者凹凸物上均設(shè)有棱角或棱角上設(shè)有尖角；或者凹凸物具有聚溫快或聚溫度高；或者凹凸物散熱快或散溫度低的形狀；或者凹凸物的材料具有聚溫快或聚溫度高或散熱快或散溫度低的作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞的頂部與缸蓋的燃燒室面為凹凸配合；或凹凸物配合或二邊以上形體，或至少一個(gè)平面或弧面的形體，正方體或長(zhǎng)方體，梯形體，棱形體，錐體，齒輪形體，或它們分別組成的凹凸物的凹凸配合；或者凹凸物或凹凸物上均設(shè)有棱角或棱角上設(shè)有尖角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述的凹凸物其為至少一處的至少一個(gè)的凹槽或凸條形體的絲或柱或平面或弧面或二邊以上形體或園形體或橢圓形體或凸圈體或錐體或直線形體或齒輪形體或弧形體或花瓣形體或扁柱形體的縱截面體或月亮形體或它們分別組成的形體；或者放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽；或者它們上設(shè)有凹凸物或光滑面，凸圈為一整圈或?yàn)殚g斷的環(huán)形圈，或在凹凸物內(nèi)設(shè)有孔或通孔，或在凹凸物上設(shè)有孔或連孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于內(nèi)燃機(jī)燃燒室活塞的頂端至少設(shè)有一個(gè)槽口向上的環(huán)形槽或弧形凹凸物或鼻卷胡型凹槽或馬蹄型槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于內(nèi)燃機(jī)燃燒室活塞的裙部的底面內(nèi)設(shè)有集油凹槽，活塞的底面為內(nèi)高外低中間水平狀，拍打面的尾部為一角或弧，或在活塞裙部外周設(shè)有凹槽或克讓坑形成的槽，集油凹槽與凹槽之間設(shè)有油孔連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于空濾器總成包括有殼體、進(jìn)氣管、濾芯，濾芯設(shè)在殼體內(nèi)，濾芯上設(shè)有與軸線成角度β的相傾斜的折槽通道，進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)螺旋形氣道，或者進(jìn)氣管或殼體設(shè)有隔熱層或隔熱的材料制成；在殼體上側(cè)面設(shè)有與濾芯的中心線成角度γ的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與內(nèi)燃機(jī)縱水平軸線呈0-180度或0-360度，進(jìn)氣口與濾芯相連通；或在運(yùn)動(dòng)中的進(jìn)氣口與運(yùn)動(dòng)方向一致或成喇叭口樣式；空濾器殼體上的進(jìn)氣口為葉片式進(jìn)氣口或螺旋喇叭口式、通道，在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)的殼體上設(shè)有通氣孔與濾芯相通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于配氣機(jī)構(gòu)凸輪為偏心凸輪，偏心凸輪的行線由基線、開行線、關(guān)行線和深程線組成，基線為一半園弧線，在基線的兩端光滑過渡連接有開行線和關(guān)行線的一端，開行線、關(guān)行線為直線或者弧線，深程線為弧線，開行線、關(guān)行線的另一端分別與深程線的兩端光滑連接，開行線與關(guān)行線同基弧的對(duì)稱軸偏心分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在所述的油泵的柱塞上設(shè)有螺旋形回油槽，柱塞的回油槽上設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上回油孔，在柱塞套對(duì)應(yīng)于柱塞上螺旋形回油槽位置處對(duì)應(yīng)設(shè)有解壓槽，或柱塞回油口的頂部為倒喇叭口狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在自然吸氣的狀況下，配氣機(jī)構(gòu)其配氣相位為進(jìn)氣門開上止點(diǎn)前2-10°，進(jìn)氣門關(guān)下止點(diǎn)后10-38°，排氣門開下止點(diǎn)前25-45°，排氣門關(guān)上止點(diǎn)后2-10°。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效內(nèi)燃機(jī)，其特征在于油路系統(tǒng)中的調(diào)速機(jī)構(gòu)包括有拉桿、彈簧、調(diào)速操縱手柄部件，在拉桿與調(diào)速操縱手柄部件間，間隔設(shè)有兩根長(zhǎng)短和拉力不同的彈簧。
12.一種高效內(nèi)燃機(jī)的燃燒方法，它依序包括有均勻混合步驟(一種均勻混合方法)；或者著火步驟(一種增加啟動(dòng)性能的方法或方式)；或者均勻混合燃燒步驟(一種均勻混合燃燒方法)；或者均勻混合步驟、均勻混合燃燒步驟；或者均勻混合步驟、著火步驟、均勻混合燃燒步驟；其特征在于a當(dāng)為渦流式或預(yù)燃式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，其均勻混合步驟是潔凈空氣進(jìn)入氣缸、壓縮后氣體通過主噴孔燃燒室夾角α進(jìn)入渦流室噴射、旋轉(zhuǎn)均勻混合或旋轉(zhuǎn)多維立體均勻混合；或空氣進(jìn)入空濾器濾芯上與軸線成角度β的相傾斜的折槽通道或旋轉(zhuǎn)至氣缸、壓縮后氣體螺旋通過主噴孔燃燒室夾角α進(jìn)入渦流室噴射、旋轉(zhuǎn)均勻混合或旋轉(zhuǎn)多維立體均勻混合或強(qiáng)力紊流或強(qiáng)力紊流多維立體均勻混合；其著火步驟是在壓縮沖程上止點(diǎn)左右有預(yù)燃或助燃或著火；其均勻混合燃燒步驟是混合氣體以自身為軸心的自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心的公轉(zhuǎn)或強(qiáng)力紊流的公轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)均勻混合燃燒，燃盡排出；b當(dāng)為直噴式內(nèi)燃機(jī)時(shí)，其均勻混合步驟是潔凈空氣通過側(cè)向氣道進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體進(jìn)入渦流室，噴射均勻混合；或潔凈空氣通過側(cè)向氣道進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體在渦流室凹凸物其至少一條凹或凸的條或弧條或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽尖角中旋轉(zhuǎn)，噴射均勻混合；或者潔凈空氣以自身為軸心自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心公轉(zhuǎn)進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體進(jìn)入渦流室，噴射均勻混合；或者潔凈空氣以自身為軸心自轉(zhuǎn)、以缸套為軸心公轉(zhuǎn)進(jìn)入氣缸旋轉(zhuǎn)，壓縮后氣體經(jīng)過凹凸物其至少一條凹或凸的條或弧條或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸條或凹槽進(jìn)入渦流室步驟，噴射均勻混合；其著火步驟為在壓縮沖程上止點(diǎn)左右有預(yù)燃或助燃或著火；其均勻混合燃燒步驟為交叉立體旋轉(zhuǎn)混合燃燒或自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)均勻混合燃燒或旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散均勻混合燃燒或擴(kuò)散繞著缸套軸線旋轉(zhuǎn)均勻混合燃燒，燃盡排出。
全文摘要
本發(fā)明在IPC分類F01～F04；B60～B64，是中國星火計(jì)劃和火炬計(jì)劃項(xiàng)目，涉及一種高效內(nèi)燃機(jī)及其燃燒方法，是內(nèi)燃機(jī)為不同形式時(shí)，壓縮空氣通過燃燒室夾角α進(jìn)入渦流室噴射旋轉(zhuǎn)混合或旋轉(zhuǎn)多維立體均勻混合，混合氣體以相應(yīng)的軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)均勻混合燃燒；本發(fā)明系優(yōu)點(diǎn)是適合大中小缸經(jīng)的，單缸多缸的，水風(fēng)冷的內(nèi)燃機(jī)，自然吸氣(增壓中冷更好)充分燃燒增大動(dòng)力，低油耗248～180g/kw.h，低排放歐1～4，低噪聲、低振動(dòng)、低怠速、低成本、長(zhǎng)壽命、好起動(dòng)(－20～5℃不帶輔助)、可靠性好，與同型號(hào)同油耗、排放標(biāo)準(zhǔn)比生產(chǎn)和使用成本下降一半；是更新?lián)Q代的動(dòng)力強(qiáng)勁的節(jié)油、環(huán)保的用于轎車動(dòng)力的最理想的內(nèi)燃機(jī)及各種配套動(dòng)力，性能達(dá)超世界先進(jìn)水平。
文檔編號(hào)F02B19/08GK1661212SQ20041008785
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者周冠杰, 周亮俊 申請(qǐng)人:周亮俊