專利名稱：提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)，是對(duì)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，具體地說，是一種在內(nèi)燃機(jī)的氣缸、氣道內(nèi)改善氣流和燃燒狀況的內(nèi)燃機(jī)。
進(jìn)入九十年代末期，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的研究各國爭(zhēng)相投入資金開發(fā)，尋找一種新方法，提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，期望達(dá)到降低排放、降低消耗。但從傳統(tǒng)的方法，無論是汽油機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)帶燃料的混合氣在氣缸內(nèi)部都是在進(jìn)氣過程中自然形成的速度，因而無論采用電噴或者當(dāng)前最先進(jìn)的多點(diǎn)噴射，都沒有改進(jìn)原先進(jìn)入氣缸中的空氣速度，混合氣在氣缸中運(yùn)動(dòng)速度都比較低，火焰?zhèn)鞑ニ俣入y以提高。其次，傳統(tǒng)的混合方式對(duì)于汽油機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣管上都要布置一個(gè)節(jié)氣門，以調(diào)節(jié)空氣與燃料的比例，這樣傳統(tǒng)的方法，空氣在進(jìn)氣過程中都有阻力，限制了進(jìn)入汽缸中空氣速度的提高。另外，傳統(tǒng)的燃燒方式，直至汽油機(jī)中多點(diǎn)電噴，柴油機(jī)中共軛式電子控制供油，混合氣在氣缸中濃度分布呈軸向分層。對(duì)于徑向，在外層混合氣濃度分布偏濃，對(duì)于汽油機(jī)及氣體發(fā)動(dòng)機(jī)無法消除間隙效應(yīng)、冷壁效應(yīng)。對(duì)于柴油機(jī)噴射后期的余跡。而且，多點(diǎn)電噴的汽油機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)都有燃料碰氣道壁現(xiàn)象無法消除。而對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行排放，經(jīng)濟(jì)性提高都帶來困難。
本實(shí)用新型的目的是提供嚴(yán)重一種結(jié)構(gòu)新穎合理、提高氣缸中混合氣相對(duì)未混合的空氣相對(duì)速度、減小燃燒室零件熱負(fù)荷、克服傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽缸中央流及紊流強(qiáng)度低的缺陷的、提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，包括氣缸、燃燒室、氣道和活塞，其與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于在氣道內(nèi)加有氣流發(fā)生器，還有一個(gè)獨(dú)立的外加壓縮空氣源與氣道相連通。
本實(shí)用新型中所述的氣流發(fā)生器為紊流發(fā)生器。紊流發(fā)生器是由噴管組成，噴管數(shù)量為1-3個(gè)；對(duì)于汽油機(jī)紊流發(fā)生器是一個(gè)組合分管，燃料噴管斜插入空氣噴管；對(duì)于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)紊流發(fā)生器即為燃料噴管；對(duì)于柴油機(jī)紊流發(fā)生器為空氣噴管。氣流發(fā)生器還包括零濃度發(fā)生器，零濃度發(fā)生器即為空氣噴管；零濃度發(fā)生器與紊流發(fā)生器的噴射方向和噴射定時(shí)不一致，零濃度發(fā)生器噴管噴向燃燒室周圍，紊流發(fā)生器噴向活塞中央。氣缸中還裝有定時(shí)控制裝置。定時(shí)控制裝置中有一個(gè)閥門，閥門由凸輪軸通過搖臂驅(qū)動(dòng)，或用電磁閥驅(qū)動(dòng)。燃燒室選用“△”收口型燃燒室。發(fā)生器噴口對(duì)準(zhǔn)氣缸中一個(gè)氣門噴射。紊流發(fā)生器包角為50°-200°，零濃度發(fā)生器包角為140°-240°。發(fā)生器工作氣源是一個(gè)外加的壓力空氣源，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)外加氣源可以用燃料氣替代；壓縮空氣流量為0.05-0.25倍的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量，壓縮空氣壓力為0.05-0.4mpa。當(dāng)然，也可以采用其他合適的結(jié)構(gòu)形式。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)作了較大的改進(jìn)，新穎合理。通過引入外加氣源使氣缸內(nèi)混合氣(對(duì)汽油機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)來說)呈亞球狀分層，混合氣濃度隨著離汽缸中心距離加大，濃度變小，并有一個(gè)零濃度區(qū)域存在。借助一個(gè)外加氣源使用汽缸內(nèi)濃度隨著負(fù)荷增加，濃度分布區(qū)域加大、而著火區(qū)域濃度基本不變，因而進(jìn)氣管上不用節(jié)氣門，提高氣缸中混合氣相對(duì)未混合的空氣相對(duì)速度。利用外加氣源使燃料集中噴射，在氣道內(nèi)不發(fā)生擴(kuò)散，在進(jìn)入汽缸初期也不擴(kuò)散，達(dá)到消除間隙效應(yīng)和冷壁效應(yīng)的目的。由于有一個(gè)外加氣源存在，可使氣缸內(nèi)過熱區(qū)域得到特別冷卻，減小燃燒室零件熱負(fù)荷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)熱點(diǎn)產(chǎn)生。對(duì)柴油機(jī)來說，還克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)汽缸中央流及紊流強(qiáng)度低的缺陷，從而提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br> 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明


圖1為本實(shí)用新型的一種提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1的A-A向視圖；圖3為
圖1的B-B向視圖。
圖1、圖2、圖3描述了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例中包括由現(xiàn)有的氣缸8、燃燒室、氣道12和活塞5等組成的內(nèi)燃機(jī)整體，與現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)在于在氣道12內(nèi)加有氣流發(fā)生器，還有一個(gè)獨(dú)立的外加壓縮空氣源1與氣道12相連通。氣流發(fā)生器包括紊流發(fā)生器3和零濃度發(fā)生器4。紊流發(fā)生器3是由噴管組成，噴管數(shù)量為1-3個(gè)；對(duì)于汽油機(jī)紊流發(fā)生器是一個(gè)組合分管，燃料噴管斜插入空氣噴管；對(duì)于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)紊流發(fā)生器即為燃料噴管；對(duì)于柴油機(jī)紊流發(fā)生器為空氣噴管。零濃度發(fā)生器4即為空氣噴管；零濃度發(fā)生器4與紊流發(fā)生器3的噴射方向和噴射定時(shí)不一致，零濃度發(fā)生器4噴管噴向燃燒室周圍，紊流發(fā)生器3噴向活塞5中央。氣缸8中還裝有定時(shí)控制裝置2。定時(shí)控制裝置2中有一個(gè)閥門11，閥門11由凸輪軸9通過搖臂10驅(qū)動(dòng)，或用電磁閥驅(qū)動(dòng)。燃燒室選用“△”收口型燃燒室。發(fā)生器噴口對(duì)準(zhǔn)氣缸中一個(gè)氣門噴射。紊流發(fā)生器3包角為50°-200°，零濃度發(fā)生器4包角為140°-240°。發(fā)生器工作氣源是一個(gè)外加的壓力空氣源1，外加壓力空氣源1是一個(gè)常源(可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以用電瓶電源驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī))。氣體發(fā)動(dòng)機(jī)外加氣源可以用燃料氣替代；壓縮空氣流量為0.05-0.25倍的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量，壓縮空氣壓力為0.05-0.4mpa。定時(shí)系統(tǒng)是有閥門開啟來實(shí)現(xiàn)，閥門由凸輪軸通過搖臂驅(qū)動(dòng)，也可以用電磁閥驅(qū)動(dòng)實(shí)施。紊流發(fā)生器與“△”燃燒室匹配，才有利于紊流形成。圖中7為排氣門。
本實(shí)用新型原理說明在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，每個(gè)工作循環(huán)進(jìn)氣門6打開后，(此時(shí)排氣門7還未關(guān)死)，外加氣源1通過定時(shí)系統(tǒng)2，向零濃度發(fā)生器4送氣。一方面清掃氣缸中殘余廢氣，另外向氣缸中燃燒室余隙充氣。待進(jìn)氣門6開到一定時(shí)間之后，紊流發(fā)生器3通過定時(shí)控制系統(tǒng)2(燃料或預(yù)混合氣、空氣)向氣缸中充氣。對(duì)于汽油機(jī)而言，紊流發(fā)生器3中空氣噴在零濃度發(fā)生器4噴氣后，空氣通過紊流發(fā)生器3噴入氣缸，過了一定時(shí)間后，汽油被定時(shí)閥打開進(jìn)入紊流發(fā)生器3空氣噴管，此時(shí)空氣與汽油同時(shí)噴射。汽油在空氣噴管中預(yù)混合后噴入汽缸。汽油停止噴射后，空氣還持續(xù)噴射一定時(shí)間，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門6已在下死點(diǎn)附近。在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門6越過下死點(diǎn)后一定時(shí)間，紊流發(fā)生器3空氣停止噴射。對(duì)于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)紊流發(fā)生器噴管中沒有空氣，只有燃料，工作持續(xù)時(shí)間同汽油機(jī)中汽油噴射時(shí)間。
對(duì)于柴油機(jī)沒有燃料噴管，只有汽油機(jī)中紊流發(fā)生器的空氣噴管。零濃度發(fā)生器停止噴射在紊流發(fā)生器停止噴射后持續(xù)一定時(shí)間后關(guān)閉。紊流發(fā)生器一定與“△”燃燒室配合在于有別于紊流發(fā)生器噴出氣體在燃燒室內(nèi)運(yùn)動(dòng)減少阻力，促使壓縮終點(diǎn)紊流強(qiáng)度提高。
在著火點(diǎn)附近，混合氣濃度與負(fù)荷無關(guān)。混合氣分布范圍與負(fù)荷有關(guān)，因此對(duì)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)而言，不用節(jié)氣門。濃度呈亞球狀分布。紊流發(fā)生器的噴管方向是順氣道到發(fā)動(dòng)機(jī)氣門口。紊流發(fā)生器與零濃度發(fā)生器與定時(shí)控制配合，是用凸輪傳動(dòng)或電磁閥控制。對(duì)于汽油機(jī)紊流發(fā)生器實(shí)現(xiàn)預(yù)混合過程。燃料噴管與空氣噴管組合而成。燃料噴管斜插入空氣噴管中。凸輪軸傳動(dòng)由曲軸前端通過齒輪傳動(dòng)引出(或發(fā)動(dòng)機(jī)油泵，配合凸輪軸端引出)，凸輪軸及其定時(shí)控制部件安置在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)或進(jìn)氣管旁。
本實(shí)用新型可應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，包括摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求1.一種提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，包括氣缸、燃燒室、氣道和活塞，其特征在于在氣道內(nèi)加有氣流發(fā)生器，還有一個(gè)獨(dú)立的外加壓縮空氣源與氣道相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所速的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于氣流發(fā)生器為紊流發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于紊流發(fā)生器是由噴管組成，噴管數(shù)量為1-3個(gè)；對(duì)于汽油機(jī)紊流發(fā)生器是一個(gè)組合分管，燃料噴管斜插入空氣噴管對(duì)于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)紊流發(fā)生器即為燃料噴管；對(duì)于柴油機(jī)紊流發(fā)生器為空氣噴管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于氣流發(fā)生器還包括零濃度發(fā)生器，零濃度發(fā)生器即為空氣噴管；零濃度發(fā)生器與紊流發(fā)生器的噴射方向和噴射定時(shí)不一致，零濃度發(fā)生器噴管噴向燃燒室周圍，紊流發(fā)生器噴向氣缸中活塞中央。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于氣缸中還裝有定時(shí)控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于定時(shí)控制裝置中有一個(gè)閥門，閥門由凸輪軸通過搖臂驅(qū)動(dòng)，或用電磁閥驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于采用紊流發(fā)生器后，燃燒室選用“△”收口型燃燒室。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于發(fā)生器噴口對(duì)準(zhǔn)氣缸中一個(gè)氣門噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于紊流發(fā)生器包角為50°-200°，零濃度發(fā)生器包角為140°-240°。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所速的提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī)，其特征在于發(fā)生器工作氣源是一個(gè)外加的壓力空氣源，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)外加氣源用燃料氣替代；壓縮空氣流量為0.05-0.25倍的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量，壓縮空氣壓力為0.05-0.4mpa。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種提高燃燒過程火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膬?nèi)燃機(jī),包括氣缸、燃燒室、氣道和活塞,其與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于:在氣道內(nèi)加有氣流發(fā)生器,還有一個(gè)獨(dú)立的外加壓縮空氣源與氣道相連通。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)新穎合理,進(jìn)氣管上不用節(jié)氣門,提高氣缸中混合氣相對(duì)未混合的空氣相對(duì)速度,使氣缸內(nèi)過熱區(qū)域得到特別冷卻,減小燃燒室零件熱負(fù)荷,克服傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽缸中央流及紊流強(qiáng)度低的缺陷,從而提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br> 文檔編號(hào)F02F1/42GK2359471SQ9922736
公開日2000年1月19日 申請(qǐng)日期1999年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月13日
發(fā)明者朱裕豐 申請(qǐng)人:朱裕豐