專利名稱：半氣動發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
半氣動發(fā)動機，以傳統(tǒng)內(nèi)燃機為主體結(jié)構(gòu)，將氣動發(fā)動機的部分構(gòu)成原理，移植于往復活 塞的壓縮機構(gòu),使空氣被壓縮后的膨脹力與燃燒動力相融合.據(jù)此，它同屬于內(nèi)燃機領域和壓 縮空氣發(fā)動機領域.
二.
背景技術(shù)：
石油的短缺和價格高漲，通脹壓力和環(huán)境污染逐漸加重，使人類急需找到替代石油的能 源,或?qū)で蟾咝实臀廴镜膭恿C械.空氣動力的出現(xiàn),為此帶來希望.盡管這種動力還不完 善,卻為傳統(tǒng)內(nèi)燃機發(fā)展帶來新的生機.在活塞式內(nèi)燃機的壓縮行程中，具備了將空氣壓縮轉(zhuǎn) 換成部分能量的條件.而由于活塞泵吸能力的局限，一直未能滿足內(nèi)燃機對空氣數(shù)量的需求. 各種增壓技術(shù),多氣門技術(shù)和諸多可變技術(shù)，雖然都有一定的效果，卻均不能擺脫泵吸能力的 限制，更不能克服高溫氣缸的高蒸發(fā)效應對進氣的排斥和阻礙.半氣動發(fā)動機有望解決這些 問題.
三，

發(fā)明內(nèi)容
1. 目的
半氣動發(fā)動機,是為減少內(nèi)燃機對石油或其它燃料的過度依賴、過度消耗和過度的環(huán)境 污染所構(gòu)思，也是為嘗試氣體動力和成熟動力的結(jié)合，促進"可持續(xù)發(fā)展"，使包括汽車動力在 內(nèi)的動力機械或整個動力工業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排,所應亟待做出的探索。
2. 效果
半氣動發(fā)動機,由泵氣缸對過濾并增壓的空氣進行單獨壓縮后,噴入作功缸,在燃料噴入 前完成二次壓縮，從而獲得一部分空氣動力.據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預測,它的綜合節(jié)油能力接近半數(shù).
在高密度進氣，高壓縮比和燃料缸內(nèi)正時直噴條件下所形成的"三集中"燃燒方式，將實現(xiàn)超 稀燃.有數(shù)據(jù)顯示，此燃燒方式可節(jié)省15%的燃料;活塞氣環(huán)的密封技術(shù)，早在1987年就已開 始使用,它除了密封增功、杜絕漏氣竄油、避免氣缸橢圓形和其它不規(guī)則磨損之外，還有一 種奇特功能將發(fā)動機初期運行即磨合后所具有的最低油耗、最低排放和最高功率等最佳 數(shù)值鎖定，在發(fā)動機的整個壽命期內(nèi)，此幾種最佳數(shù)值可長期保持不變.這是令業(yè)界極為瞠目 的功能,僅此^項就可節(jié)油8—10%,使用壽命延長一倍.它為空氣動力移植于內(nèi)燃機提供了 密封環(huán)境，也為使用氣體燃料創(chuàng)造了條件.與油電混合動力相比，半氣動發(fā)動機有相近的節(jié)油 能力,而成本卻大幅降低.
3. 方案
半氣動發(fā)動機，將氣缸分為作功缸(1)和泵氣缸(2)，泵氣缸將過濾并增壓后的空氣進行第 一次壓縮,噴入作功缸，在作功前完成二次壓縮，此種進氣方法，解決了內(nèi)燃機有史以來進氣 不足的難題,滿足了透徹燃燒,獲得了空氣動力,還可采用不間斷廢氣再循環(huán);它可依靠氣缸 底部的補氣口，在發(fā)動機啟動和急加速時補充進氣量，緩解進氣速度的滯后效應，以減少黑煙
排放;圓盤形缸蓋(5)具有升降功能，可采用增減金屬墊片的方法，調(diào)節(jié)燃燒室容積，進而具備了對壓縮比和排量的控制能力.壓縮比和排量直接或間接控制著發(fā)動機的大多數(shù)數(shù)值，僅對 輸出動力一項的調(diào)控，就可增加發(fā)動機的儲備功率，使其與車型及負荷的匹配范圍更寬;依靠 彈簧的伸縮能力和氣壓的高低變化，實現(xiàn)進氣門(18)和導氣門(17)以及噴氣門(16)的自動控 制,取代了凸輪軸配氣系統(tǒng)和傳統(tǒng)缸蓋，簡化了發(fā)動機機構(gòu),加之可采用風冷技術(shù)，發(fā)動機體 積能減少半數(shù)左右，重量也將降低四成,"輕量化"和低成本將獨步一時.壓縮空氣在轉(zhuǎn)化成膨 脹力，替代部分燃料的同時,還能降低燃爆噪聲.充氣效率的提高，氣缸與活塞環(huán)完全密封和 二沖程壓燃等綜合功能，使發(fā)動機燃燒方式得以根本改變,這對解決氧化氮與微粒生成矛盾 和積炭等諸多難題，均有良好預期.
四.


圖一:半氣動發(fā)動機示意圖 圖二:作功缸蓋示意圖 圖三:缸蓋卡環(huán)示意圖 圖四:氣缸墊示意圖
五. 具體實施方法
半氣動發(fā)動機(圖一)的實施,包括活塞式內(nèi)燃機、空氣動力發(fā)動機和氣體壓縮機.以作功 缸(1)在前，泵氣缸(2)在后，呈一對一順序間隔設置.以(圖一)為例:其中(1)缸為作功缸,(2)缸為 泵氣缸;三缸機由中間的氣缸作為泵氣缸，兩側(cè)的兩個氣缸均為作功缸.偶數(shù)缸的作功缸與泵 氣缸的比例為1:1，奇數(shù)缸的作功缸與泵氣缸的比例為2:1、 3:2、 4:3和5:4，依次類推.作功缸 (l)將空氣壓縮轉(zhuǎn)化成膨脹能量,與燃燒能量共同完成二沖程作功.
1 .作功缸(1)工作過程:在燃燒膨脹后期,活塞(3)下行至下止點前10度,曲軸轉(zhuǎn)角在170 度左右，活塞(3)裙邊部位將帶動滑片式氣門(12)向下滑動，使排氣口(13)打開，排出廢氣.隨后 活塞(3)到達下止點,補氣口(15)的滑片式氣門(12)隨之打開,補充空氣后，活塞(3)開始上行，滑 片式氣門(12)依靠回位彈簧，先后關(guān)閉補氣口(15)和排氣口(13),進入壓縮行程.此時，導氣管(8) 內(nèi)的氣體壓力逐漸趨緩，被導入作功缸(1)的空氣經(jīng)活塞(3)上行壓縮，氣壓迅速升高,促使噴 氣門(16)結(jié)束進氣并關(guān)閉在壓縮即將完成時，依靠電控系統(tǒng)的噴射提前角,將燃料正時噴入 缸內(nèi)壓燃作功，并進行下一輪循環(huán).噴氣門(16)菌狀部位適當加大,可增加承壓面積，提高密封 效果.
2. 泵氣缸(2)工作過程:依靠羅茨泵產(chǎn)生的氣體壓力和活塞(4)下行時形成的缸內(nèi)負壓，將 進氣門(18)打開，過濾后的空氣或廢氣，經(jīng)過進氣管(7)和進氣門(18)吸入泵氣缸(2)在活塞(4) 運行到下止點前，依靠活塞(4)裙邊部位，將氣缸下部的滑片氣門(12)打開，使增壓空氣通過補 氣口(14)完成補充進氣.隨后活塞(4)上行,進入壓氣行程，此時缸內(nèi)(2)氣壓上升，促使進氣門 (18)自動關(guān)閉，迅速升高的壓力，使壓氣門(17)開啟,被壓縮氣體經(jīng)導氣管(8)和噴氣門(16)噴 入作功缸(1).泵氣活塞(4)到達上止點,壓氣結(jié)束，進入下一輪循環(huán).
3. 緩壓儲氣缸(19)的作用緩壓儲氣缸(19)可作為備用裝置,是為克服排氣完成前與壓 氣時的相位差，所導致的泵氣活塞(4)負功增加問題而設置.
4. 廢氣導入管的作用:在排氣管上設一分支管，通過管內(nèi)節(jié)氣門控制，將部分廢氣引入增 壓進氣管,與空氣混合后噴入作功缸，實現(xiàn)不間斷廢氣再循環(huán),。
權(quán)利要求
1、一種半氣動發(fā)動機，包括缸體，缸蓋，氣缸，氣門，活塞和噴嘴等，在發(fā)動機外部設置了緩壓儲氣缸和廢氣導入管以及增壓裝置，本發(fā)動機將氣缸分為作功缸和泵氣缸，兩種氣缸呈一對一順序間隔排列，并采用外增壓和內(nèi)增壓進氣方式，每個氣缸上部和下部共設兩個進氣口，形成上部增壓進氣，下部補充進氣方式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:取消了凸輪軸配氣系統(tǒng)和傳統(tǒng)缸蓋,氣缸 頂部的氣門，均由回位彈簧和氣體壓力變化自行控制開啟和關(guān)閉，在氣缸下部的進排氣口,增 設了滑片式氣門，由下行時的活塞裙邊和回位彈簧分別控制開啟與關(guān)閉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:氣缸蓋可采用一機一蓋，也可采用一缸一 蓋或兩缸一蓋,在采用氣缸內(nèi)置式圓盤形缸蓋時,其燃燒室容積可調(diào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:作功缸可設1-2個燃料噴嘴。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:作功活塞頂可設為凹形,泵氣活塞設為平 頂，兩種活塞共用同一曲軸,將兩種活塞頂部的第一道環(huán)槽,朝頂部方向提高并加寬，使第一 道環(huán)槽內(nèi)能安裝兩個活塞氣環(huán),兩個氣環(huán)口相互錯開90度為標準。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:緩壓儲氣缸是為克服排氣前與壓氣的相 位差,所導致的壓氣活塞負功過高問題而設置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述半氣動發(fā)動機特征是:將一定數(shù)量的廢氣,經(jīng)導入管和節(jié)氣門， 引入增壓進氣管，實現(xiàn)不間斷廢氣再循環(huán)。
8、 半氣動發(fā)動機的權(quán)利要求范圍:包括往復活塞式發(fā)動機、氣體發(fā)動機和氣體壓縮機。
全文摘要
半氣動發(fā)動機，將內(nèi)燃機氣缸分為作功缸(1)和泵氣缸(2)，泵氣缸將空氣吸入并壓縮后，向作功缸(1)噴射供氣，在燃料噴入前由作功缸完成二次壓縮，它解決了內(nèi)燃機有史以來進氣不足的難題，滿足了透徹燃燒，獲得了空氣動力，還可采用不間斷廢氣再循環(huán)；它可依靠氣缸底部的補氣口(15)，在發(fā)動機啟動和急加速時補充進氣，緩解進氣速度的滯后效應，以減少黑煙排放；圓盤形缸蓋(5)具有升降功能，可采用增減金屬墊片的方法，調(diào)節(jié)燃燒室容積，進而具備了對壓縮比和排量的控制能力。壓縮比和排量直接或間接控制著發(fā)動機的大多數(shù)數(shù)值，僅對輸出動力一項的調(diào)控，就可增加發(fā)動機的儲備功率，使其與車型及負荷的匹配范圍更寬；依靠彈簧伸縮力的調(diào)整和氣壓的高低變化，實現(xiàn)進氣門(18)和導氣門(17)以及噴氣門(16)的自動控制，取代了凸輪軸配氣系統(tǒng)和傳統(tǒng)缸蓋，簡化了發(fā)動機，加之可采用風冷技術(shù)，其體積能減少半數(shù)左右，重量也將降低四成，“輕量化”和低成本將獨步一時。壓縮空氣在轉(zhuǎn)化成膨脹力，替代部分燃料的同時，還能降低燃爆噪聲。充氣效率的提高，氣缸與活塞環(huán)完全密封和二沖程作功等綜合作用，使傳統(tǒng)的燃燒方式得以根本改變，這對解決氧化氮與微粒生成矛盾和積炭等諸多難題，均有良好預期。
文檔編號F01L9/02GK101319631SQ20081011043
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者瑜 王, 王金忠 申請人:王金忠;王 瑜