專利名稱：分缸循環(huán)內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種往復式內(nèi)燃機。
現(xiàn)有的往復活塞式內(nèi)燃機，組成一個循環(huán)的進氣、壓縮、作功、排氣等過程都在同一個氣缸內(nèi)進行，由于在進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，進氣量減少，充氣效率降低，造成內(nèi)燃機平均有效壓力及動力性下降。陶瓷隔熱內(nèi)燃機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，以降低進氣與壓縮終了的溫度，提高充氣效率，改善著火及燃燒性能，達到提高內(nèi)燃機動力性、經(jīng)濟性及排放性的目的。
本發(fā)明的基本內(nèi)容是將組成內(nèi)燃機工作循環(huán)的進氣、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)燃機具有進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)燃機的動力性、經(jīng)濟性與排放性。
由于本發(fā)明是將內(nèi)燃機一個循環(huán)分置在不同的缸內(nèi)進行，因此，稱為分缸循環(huán)內(nèi)燃機。
以下結(jié)合示圖對分缸循環(huán)內(nèi)燃機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(進氣--壓縮缸)(1)；1缸活塞(2)；進氣道(3)；進氣門(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)燃機的氣缸由1缸(1)與2缸(12)組成，如圖1所示。1缸進行進氣與壓縮過程，因此，也稱1缸為進氣--壓縮缸(簡稱壓縮缸)。2缸進行燃燒、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)有進氣道(3)與進氣門(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)。通過進氣門(4)進入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)燃機運轉(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缸進行壓縮過程，進氣門(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管之間的間隙漏出；2缸進行排氣過程，排氣門(9)處于開起狀態(tài)。當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。控制噴油器(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缸活塞下行進行膨脹作功過程，1缸活塞越過上止點下行，進氣門(4)打開，進氣過程開始。在進氣行程的初始階段，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，可以減小由于進氣門(4)開起初期間隙過小對活塞造成的下行阻力。當2缸活塞到達膨脹行程下止點時，1缸活塞距離進氣行程下止點還有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?shù)脑玳_角)。1缸活塞到達下止點后，越過下止點上行，進氣門(4)關(guān)閉，開始壓縮行程(進氣門可有適當?shù)倪t閉角)。至此，完成一個循環(huán)工作過程。內(nèi)燃機的工作就是上述循環(huán)過程的重復。
倒氣道(5)的出口位于作功--壓縮缸的上部，入口位于進氣--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，將進氣--壓縮缸的容積增大，用一個進氣--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)燃機每一個循環(huán)活塞共往復四個行程，與往復四行程發(fā)動機每循環(huán)的行程數(shù)相等，因此，作功速率與四行程內(nèi)燃機相等，即分缸循環(huán)內(nèi)燃機兩個缸的作功速率與普通四行程內(nèi)燃機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)燃機具有以下優(yōu)點1、充氣效率提高。由于進氣終了的溫度降低及進氣門數(shù)量的增多，使充氣效率提高。這對陶瓷隔熱內(nèi)燃機有更特殊的意義。
2、壓縮終了的溫度降低。由于在進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)燃機由于缸內(nèi)溫度過高所導致的滯燃期縮短、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．汽油機抗爆性提高。3．柴油機空氣利用率提高，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，可以減小小負荷時殘余廢氣對燃燒速度的影響，提高小負荷時的燃燒速度與熱效率。
5、高溫、高壓氣體膨脹及時?，F(xiàn)有的往復活塞式內(nèi)燃機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)燃機在燃燒室容積不增大的情況下，使燃燒室下移，相對遠離上止點燃燒，在內(nèi)燃機轉(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行的，因此，壓縮比與膨脹比互不影響，可使為保護環(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)燃機的熱效率進一步提高。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)燃機的經(jīng)濟性與排放性。
8、節(jié)省機件，成本降低。分缸循環(huán)內(nèi)燃機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
1.一種往復式內(nèi)燃機，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氣--壓縮缸與作功--排氣缸組成，進氣--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，其特征在于倒氣道的入口位于進氣--壓縮缸的側(cè)部。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于倒氣道的入口位于進氣--壓縮缸的上部。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的內(nèi)燃機，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，其特征在于進氣--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，其特征在于進氣--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，其特征在于1個進氣--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，其特征在于1個進氣--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，其特征在于進氣--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，其特征在于進氣--壓縮缸與作功--排氣缸的缸徑和行程分別不相等。
全文摘要
一種往復式內(nèi)燃機,氣缸由進氣—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)燃機進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)燃機的動力性、經(jīng)濟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