專利名稱：柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵业闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)燃燒室，特別是一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵遥瑢儆趦?nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的柴油機(jī)約25%的熱能通過廢氣排出，約35%的熱能通過冷卻系統(tǒng)的水帶走， 總計(jì)約近60%的熱能是不能做功的，真正做功的熱能小于40%。世界各國(guó)的研究人員都一直致力于提高柴油機(jī)的工作效率，由于原來的設(shè)計(jì)思路一直局限于讓燃?xì)飧玫乇紒磉_(dá)到充分燃燒的目的，燃?xì)夥肿釉诟左w內(nèi)仍然還是做三維空間作無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，如何大幅度提高熱效率是一個(gè)亟待解決的問題。本發(fā)明針對(duì)柴油機(jī)特性進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有技術(shù)“高壓電等離子陶瓷內(nèi)燃機(jī)，申請(qǐng)?zhí)枮?00910094266. 6”中，氣缸整體采用的是陶瓷，而陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)由于加工工藝難度極大，因而很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵?，可使燃?xì)夥肿釉诟左w內(nèi)由無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)變?yōu)槎ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)，減少燃燒室散熱，從而使得做功效率極大提高， 減少能源消耗。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵?，包括陶瓷燃燒?、陶瓷高壓氣室3、固緊羅紋6、金屬放電環(huán)7、氣體噴射孔8、導(dǎo)電金屬條9、金屬傳導(dǎo)桿 15、高壓柴油噴嘴20、凹形陶瓷片19、高壓靜電發(fā)生器13、燃油噴射及高壓電控板14。陶瓷燃燒室5通過固緊羅紋6嵌入到金屬缸蓋4內(nèi)，陶瓷燃燒室5內(nèi)設(shè)有陶瓷高壓氣室3。陶瓷高壓氣室3為橢球腔體，陶瓷高壓氣室3頂端裝有高壓柴油噴嘴20，金屬缸蓋4本身為負(fù)極搭鐵，高壓柴油噴嘴20與金屬缸蓋4連接，使得高壓柴油噴嘴20本身構(gòu)成負(fù)極搭鐵。陶瓷高壓氣室3底端設(shè)有氣體噴射孔8，氣體噴射孔8對(duì)應(yīng)活塞11的頂部位置鑲嵌有凹形陶瓷片19。氣體噴射孔8外緣鑲嵌有金屬放電環(huán)7，在金屬放電環(huán)7處，柴油噴射面小于金屬放電環(huán)內(nèi)孔7面積(這里柴油噴射面特指柴油噴射流的截面)，金屬放電環(huán)7通過導(dǎo)電金屬條 9與金屬管套17連接。金屬管套17內(nèi)插有金屬傳導(dǎo)桿15，金屬傳導(dǎo)桿上段設(shè)有絕緣陶瓷套16，使得金屬傳導(dǎo)桿與金屬缸蓋保持絕緣。金屬傳導(dǎo)桿15的外端連接有高壓靜電發(fā)生器 13。燃油噴射及高壓電控制板14給出的控制信號(hào)同時(shí)傳輸給高壓柴油噴嘴20的電控閥門和高壓電發(fā)生器13，直流電源12為高壓電發(fā)生器和燃油噴射及高壓電控板14提供電能。本發(fā)明所述高壓靜電發(fā)生器13和高壓點(diǎn)火控制板14均為市售產(chǎn)品。本發(fā)明的工作原理是柴油機(jī)壓縮沖程結(jié)束，到達(dá)點(diǎn)火位置時(shí)，陶瓷高壓氣室3內(nèi)的壓縮空氣溫度及壓力達(dá)到最大值，燃油噴射及高壓電控制板14給出一個(gè)噴射信號(hào)傳輸給高壓柴油噴嘴20的電控閥門和高壓電發(fā)生器13。一方面，高壓柴油噴嘴20的電控閥門打開，高壓柴油噴嘴20噴射燃油，燃油隨高壓空氣直接噴射出來，在噴射的過程中，燃油燃燒。另一方面，高壓靜電發(fā)生器13便發(fā)出多個(gè)連續(xù)直流高壓電脈沖，經(jīng)過金屬傳導(dǎo)桿15傳輸至金屬管套17后再傳輸至金屬放電環(huán)7，金屬放電環(huán)7和陶瓷高壓氣室3頂端的高壓柴油噴嘴20之間的氣體被擊穿，輔助點(diǎn)火，提高燃燒效率，使得陶瓷高壓氣室3內(nèi)的高壓燃?xì)馊紵臉O為均勻，燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體，陶瓷高壓氣室3內(nèi)的燃?xì)鈽?gòu)成低溫等離子體。 與此同時(shí)，點(diǎn)火后，進(jìn)入做功沖程，活塞11開始下行，活塞腔體變大，陶瓷高壓氣室3的燃?xì)鈴臍怏w噴射孔8噴射出，一邊噴射一邊燃燒。由于高溫、高壓的燃?xì)鈬娚涑鰜?，?huì)對(duì)活塞頂部造成燒蝕，在活塞11的頂部的對(duì)應(yīng)位置鑲嵌有凹形陶瓷片19，這樣就避免了活塞頂?shù)母邷負(fù)p傷，同時(shí)有效的承接高壓氣體噴射的壓力，有效的反推活塞。做功過程中，一方面，燃油噴射及高壓電控制板14按程序發(fā)出指令，高壓靜電發(fā)生器13連續(xù)給出高壓脈沖，由于燃?xì)庠谧龉Φ倪^程中，高溫燃?xì)庠谔沾筛邏簹馐?內(nèi)燃燒， 陶瓷構(gòu)成絕熱體，其溫度必然高于金屬燃燒室的溫度，(柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒溫度高于1700°C)， 為低溫等離子氣體，電離度小于1%，但高壓脈沖擊穿高溫氣體所需的電壓比常溫的要低，電能耗較低。被擊穿的燃?xì)夥肿邮请婋x的等離子體，為導(dǎo)體。在導(dǎo)電的過程中，高溫氣體分子沿電場(chǎng)方向做定向運(yùn)動(dòng)，直接推動(dòng)活塞；另一方面，陶瓷高壓氣室3的燃?xì)鈴臍怏w噴射孔8 噴射出，使得大部分氣體沿噴射方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)合上述兩方面因素，宏觀上表現(xiàn)為氣體分子近似作定向運(yùn)動(dòng)。原來的氣體分子在三維空間作無規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在作一維運(yùn)動(dòng)。從物理學(xué)原理上講，做布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子沿三個(gè)維度的壓力是均等的，如果分子做定向運(yùn)動(dòng)，三個(gè)方向的壓力轉(zhuǎn)到一個(gè)方向，壓力變?yōu)樵瓉淼娜?。燃?xì)鈬娚涫沟米龉π蕰?huì)大為提高。在做功的過程中，燃燒室是散熱最大的區(qū)域，采用陶瓷燃燒室大大減緩了散熱效應(yīng)，提高了燃燒室溫度，使得燃?xì)庾龉Φ倪^程由偏向等溫膨脹變?yōu)槠蚪^熱膨脹，提高了熱功效率。本發(fā)明的有益效果是燃?xì)庠谧龉Φ倪^程中，氣體分子作定向運(yùn)動(dòng)。一方面，利用做功沖程中，主要燃燒過程在陶瓷高壓氣室3內(nèi)進(jìn)行，燃?xì)鈴臍怏w噴射孔8噴射出。另一方面，利用低溫等離子氣體在高壓靜電場(chǎng)中，被擊穿的燃?xì)夥肿邮请婋x的等離子體，等離子氣體沿電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。兩方面因素使得氣體分子作定向運(yùn)動(dòng)，氣體分子在三維空間的無規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱硕ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)，直接推動(dòng)活塞，提高了做功效率。采用陶瓷燃燒室大大減緩了散熱效應(yīng)，提高了燃燒室溫度，使得燃?xì)庾龉Φ倪^程由偏向等溫膨脹變?yōu)槠蚪^熱膨脹，提高了熱功效率。采用耐高壓的大電容來吸收高壓脈沖電流，然后放電給電源，可節(jié)省電能。本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷氣缸套改回為金屬氣缸套，和市場(chǎng)上通用的發(fā)動(dòng)機(jī)的一致，僅保留燃燒室采用陶瓷材料，使得燃燒室內(nèi)的溫度可以很高，并且燃燒室采用一個(gè)小橢球燃燒室軸對(duì)稱分布，具有很高的實(shí)用性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的俯視示意圖中各標(biāo)號(hào)為1 排氣門，2 進(jìn)氣門，3 陶瓷高壓氣室，4 金屬缸蓋，5 陶瓷燃燒室， 6 固緊羅紋，7 金屬放電環(huán)，8 氣體噴射孔，9 導(dǎo)電金屬條，10 金屬缸體，11 活塞，12 電源，13 高壓靜電發(fā)生器，14 燃油噴射及高壓電控制板，15 金屬傳導(dǎo)桿，16 絕緣陶瓷套， 17 金屬管套，18 陶瓷高壓氣室金屬放電頂，19 凹形陶瓷片，20 高壓柴油噴嘴。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于所述范圍。實(shí)施例1 一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵?，包括陶瓷燃燒?、陶瓷高壓氣室3、固緊羅紋6、金屬放電環(huán)7、氣體噴射孔8、導(dǎo)電金屬條9、金屬傳導(dǎo)桿15、高壓柴油噴嘴20、凹形陶瓷片19、高壓靜電發(fā)生器13、燃油噴射及高壓電控板14。陶瓷燃燒室5通過固緊羅紋6嵌入到金屬缸蓋4內(nèi)，陶瓷燃燒室5內(nèi)設(shè)有陶瓷高壓氣室3。陶瓷高壓氣室3 為橢球腔體，陶瓷高壓氣室3頂端裝有高壓柴油噴嘴20，金屬缸蓋4本身為負(fù)極搭鐵，高壓柴油噴嘴20與金屬缸蓋4連接，使得高壓柴油噴嘴20本身構(gòu)成負(fù)極搭鐵。陶瓷高壓氣室 3底端設(shè)有氣體噴射孔8，氣體噴射孔8對(duì)應(yīng)活塞11的頂部位置鑲嵌有凹形陶瓷片19。氣體噴射孔8外緣鑲嵌有金屬放電環(huán)7，在金屬放電環(huán)7處，柴油噴射面小于金屬放電環(huán)內(nèi)孔 7面積(這里柴油噴射面特指柴油噴射流的截面)，金屬放電環(huán)7通過導(dǎo)電金屬條9與金屬管套17連接導(dǎo)電。金屬管套17內(nèi)插有金屬傳導(dǎo)桿15，金屬傳導(dǎo)桿上段設(shè)有絕緣陶瓷套16， 使得金屬傳導(dǎo)桿與金屬缸蓋保持絕緣。金屬傳導(dǎo)桿15的外端連接有高壓靜電發(fā)生器13。 燃油噴射及高壓電控制板14給出的控制信號(hào)同時(shí)傳輸給高壓柴油噴嘴20的電控閥門和高壓電發(fā)生器13，直流電源12為高壓電發(fā)生器和燃油噴射及高壓電控板14提供電能。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵遥涮卣髟谟诎ㄌ沾扇紵?5)、陶瓷高壓氣室(3)、固緊羅紋(6)、金屬放電環(huán)(7)、氣體噴射孔(8)、導(dǎo)電金屬條(9)、金屬傳導(dǎo)桿 (15)、高壓柴油噴嘴(20)、凹形陶瓷片(19)；陶瓷燃燒室(5)通過固緊羅紋(6)嵌入到金屬缸蓋(4)內(nèi)，陶瓷燃燒室(5)內(nèi)設(shè)有陶瓷高壓氣室(3)，陶瓷高壓氣室(3)為橢球腔體，陶瓷高壓氣室(3)頂端裝有高壓柴油噴嘴(20)，陶瓷高壓氣室(3)底端設(shè)有氣體噴射孔(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵?，其特征在于氣體噴射孔(8)對(duì)應(yīng)活塞(11)的頂部位置鑲嵌有凹形陶瓷片(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵遥涮卣髟谟跉怏w噴射孔(8)外緣鑲嵌有金屬放電環(huán)(7)，金屬放電環(huán)(7)通過導(dǎo)電金屬條(9)與金屬管套 (17)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)燃燒室，特別是一種柴油機(jī)高壓電燃?xì)鈬娚鋯翁沾扇紵?，屬于?nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括陶瓷燃燒室、陶瓷高壓氣室、固緊羅紋、金屬放電環(huán)、氣體噴射孔、導(dǎo)電金屬條、金屬傳導(dǎo)桿、陶瓷高壓氣室金屬放電頂、凹形陶瓷片、高壓靜電發(fā)生器、高壓點(diǎn)火控制板。本發(fā)明可使得氣體分子作定向運(yùn)動(dòng)，氣體分子在三維空間的無規(guī)則布朗運(yùn)動(dòng)變?yōu)榱硕ㄏ蜻\(yùn)動(dòng)，直接推動(dòng)活塞，提高了做功效率。采用陶瓷燃燒室大大減緩了散熱效應(yīng)，提高了燃燒室溫度，使得燃?xì)庾龉Φ倪^程由偏向等溫膨脹變?yōu)槠蚪^熱膨脹，提高了熱功效率。采用耐高壓的大電容來吸收高壓脈沖電流，然后放電給電源，可節(jié)省電能。
文檔編號(hào)F02B23/08GK102400770SQ20111039505
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者陳蜀喬 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)