專(zhuān)利名稱(chēng)：簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及的是簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。二背景技術(shù)：
傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率非常低，平均只有25~30%左右，大量的熱量都白白浪費(fèi)了！導(dǎo)致傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率很低的原因是設(shè)計(jì)理 念上的，這是由于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)具有固定的壓縮比，活塞做工結(jié)束后，氣缸內(nèi)還有較高的壓強(qiáng)，這就使得大量該有用做功的能量白白浪費(fèi)掉了，不僅如此，活塞排氣時(shí)還要克服較高的壓強(qiáng)做負(fù)功，這就進(jìn)一步降低了熱效率。傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)要想提高熱效率最有效的方法就是提高壓縮比，其實(shí)這也就是為了充分利用膨脹做功，但是，提高壓縮比受到很大的限制，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比太高，容易引起爆燃，這就使得傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)提高熱效率陷入瓶頸。三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，這種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)用于解決傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率低的問(wèn)題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是這種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)安裝活塞，氣缸的上部為燃燒室，燃燒室內(nèi)有火花塞和進(jìn)氣門(mén)，燃燒室有排氣門(mén)；氣缸容積是燃燒室容積的15-40倍。本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型把吸氣壓縮和膨脹做功完全分離開(kāi)來(lái)，這既保障了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，又能充分利用了膨脹過(guò)程做功，也避免了活塞壓縮排氣過(guò)程中能量的損失，這就使得發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率大幅度提聞。四
圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-圖6是本實(shí)用新型工作原理圖；圖7是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖；圖8是本實(shí)用新型配氣相位圖；圖9是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣過(guò)程的曲線圖；圖10是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣后壓縮過(guò)程的曲線圖；圖11是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功過(guò)程的曲線圖；圖12是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣做功過(guò)程的曲線圖；圖13是本實(shí)用新型吸氣過(guò)程的曲線圖；圖14是本實(shí)用新型燃燒做功過(guò)程的曲線圖；圖15是本實(shí)用新型排氣做功過(guò)程的曲線圖。I.氣缸2.活塞3.燃燒室4.火花塞5.進(jìn)氣門(mén)6.排氣門(mén)7.上止點(diǎn)8.下止點(diǎn) 9.吸氣終止線。五具體實(shí)施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述如圖I所示，這種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸I內(nèi)安裝活塞2，氣缸I的上部為燃燒室3，燃燒室3內(nèi)有火花塞4和進(jìn)氣門(mén)5，燃燒室3有排氣門(mén)6。氣缸I容積是燃燒室3容積的15-40倍。燃燒室3是氣缸I內(nèi)上止點(diǎn)7到氣缸I頂之間的腔體。本實(shí)用新型工作原理如下如圖2所示，活塞2到達(dá)到上止點(diǎn)7后下移，排氣門(mén)6關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)5打開(kāi)，吸入燃?xì)? 如圖3所示，活塞2下移到吸氣終止線9，進(jìn)氣門(mén)5關(guān)閉；如圖4所示，活塞2繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)下止點(diǎn)8后返回向下運(yùn)動(dòng)；如圖5所示,活塞2向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)上止點(diǎn)7,完成對(duì)氣體的壓縮,火花塞4點(diǎn)火,接下來(lái)就是燃?xì)馀蛎涀龉?；如圖I所示，燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞2下移，充分對(duì)外做功；如圖6所不，做功結(jié)束后，排氣門(mén)6打開(kāi),活塞2上移排氣。其中圖2、圖3是吸氣過(guò)程，傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)總是期望在進(jìn)氣過(guò)程吸入更多的可燃混合氣，而我們恰恰相反，讓可燃混合氣吸入一定量時(shí)進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，這樣確保壓縮后與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉅顟B(tài)相同，不會(huì)爆燃；又能充分利用絕熱膨脹過(guò)程實(shí)現(xiàn)更多地對(duì)外做功。假如，壓縮比為6，膨脹比為25，進(jìn)氣時(shí)，當(dāng)缸體容積增加到燃燒室6倍時(shí)(V = SV0
)，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，接著在封閉狀態(tài)下，氣缸容積由增加至25V0 .在氣缸容積由增加至25Vd過(guò)程(圖3過(guò)程)，由于內(nèi)部壓強(qiáng)小于一個(gè)大氣壓，
系統(tǒng)克服大氣壓做負(fù)功；在氣缸容積由25 壓縮至SV0過(guò)程(圖5過(guò)程的前大部分)，大氣
壓對(duì)系統(tǒng)作正功，這兩個(gè)過(guò)程正負(fù)功抵消了。圖5所示的過(guò)程的最后部分是壓縮過(guò)程。圖I所示的過(guò)程是膨脹做功過(guò)程?！獋鹘y(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的下止點(diǎn)剛好位于我們改造后吸氣終止線位置，大量的膨脹做功的能量被消耗了 ；不僅如此發(fā)動(dòng)機(jī)還要在高壓下排氣，本來(lái)應(yīng)該利用的能量還要克服它做負(fù)功。改造后的發(fā)動(dòng)機(jī)不僅充分利用燃燒膨脹做功，而且是在接近一個(gè)大氣壓下自然排氣，參閱圖6。 這個(gè)方案極容易實(shí)現(xiàn)，我們只需在增大膨脹比的同時(shí)，調(diào)整控制進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)凸輪軸的開(kāi)啟角度。對(duì)于傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，理論上講進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣各占180°，也就是說(shuō)進(jìn)、排氣門(mén)都是在上、下止點(diǎn)開(kāi)閉，延續(xù)時(shí)間都是曲軸轉(zhuǎn)角180°。但是傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)為了更好地進(jìn)氣、更好地排氣，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)都早開(kāi)啟、晚關(guān)閉。實(shí)際進(jìn)氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間在排氣行程接近終了時(shí)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)前，進(jìn)氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，進(jìn)氣提前角α —般為10° 30° ;進(jìn)氣行程直到活塞越過(guò)下止點(diǎn)后β時(shí)，進(jìn)氣門(mén)才關(guān)閉，進(jìn)氣延遲角β —般為40° 80° ;整個(gè)進(jìn)氣過(guò)程延續(xù)時(shí)間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角
180 ° + α + β ο[0045]所以進(jìn)氣過(guò)程曲軸轉(zhuǎn)角為230° 290°。 實(shí)際排氣時(shí)刻和延續(xù)時(shí)間同樣，做功行程接近終了時(shí)，活塞在下止點(diǎn)前，排氣門(mén)便開(kāi)始開(kāi)啟，排氣提前角Y —般為40° 80° ;排氣行程直到活塞越過(guò)上止點(diǎn)后δ角排氣門(mén)才關(guān)閉，排氣延遲角δ 一般為10° 30°，整個(gè)排氣過(guò)程相當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角180° +γ + δ。所以排氣過(guò)程曲軸轉(zhuǎn)角為230° 290°。如圖7所示,這是傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖。如圖8，這是簡(jiǎn)單改造后發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位圖，發(fā)動(dòng)機(jī)改造后，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)最大容積與燃燒室容積比值大大增加，但是我們調(diào)整控制進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟角度，提早關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)，仍能保證原來(lái)的壓縮比，使壓縮后的燃?xì)庥辛己玫娜紵隣顟B(tài)。為確保壓縮后的燃?xì)庥辛己玫娜紵隣顟B(tài)，進(jìn)氣門(mén)很早關(guān)閉；為了充分做功，而且做功終了時(shí)氣缸內(nèi)氣壓略高于大氣壓,排氣門(mén)在下止點(diǎn)處打開(kāi)。需要說(shuō)明的是，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉后，活塞仍向下止點(diǎn)大幅運(yùn)動(dòng)，此時(shí)氣缸內(nèi)的氣壓低于大氣壓，進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)的彈簧一定要有足夠的彈力，以確保氣缸的密閉。六、傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率以汽油機(jī)為例來(lái)計(jì)算一下傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，后面會(huì)對(duì)比計(jì)算簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，并分析發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率巨大差別的因素。首先了解一下常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置的熱效率表一、熱效率表
權(quán)利要求1.一種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于這種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸(I)內(nèi)安裝活塞(2)，氣缸(I)的上部為燃燒室(3)，燃燒室(3)內(nèi)有火花塞(4)和進(jìn)氣門(mén)(5)，燃燒室(3)有排氣門(mén)(6);氣缸⑴容積是燃燒室(3)容積的15-40倍。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及的是簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，這種簡(jiǎn)單改造型高效活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)安裝活塞，氣缸的上部為燃燒室，燃燒室內(nèi)有火花塞和進(jìn)氣門(mén)，燃燒室有排氣門(mén)，氣缸容積是燃燒室容積的15-40倍。本實(shí)用新型把吸氣壓縮和膨脹做功完全分離開(kāi)來(lái)，這既保障了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，又能充分利用了膨脹過(guò)程做功，也避免了活塞壓縮排氣過(guò)程中能量的損失，這就使得發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率大幅度提高。
文檔編號(hào)F02D13/02GK202381170SQ201120565359
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者姜寅令, 楊旭, 齊績(jī) 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)