一種新原理燃燒的電噴柴油發動機的製作方法

2023-05-28 11:03:11

專利名稱：一種新原理燃燒的電噴柴油發動機的製作方法
一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，屬內燃機領域。
目前，柴油發動機排汙和節能是世界各國研究的重要課題，近100年來，柴油發動機燃燒方法沒有變化，仍是柴油噴入汽缸壓縮空氣中自燃，缺點較多，排汙不理想，費油、噪聲大、缸壁殘留油滴，滯後燃燒，稀溥燃燒困難，低溫起動困難，尤其是坦克和大型柴油車起動費油，排汙多，傳統的燃燒方法限制了柴油機的提高和發展。
就目前所知柴油發動機這種燃燒方法沒有改變，包括電控柴油機，也是柴油噴入汽缸內壓縮空氣中自燃的傳統燃燒方式。
本發明的目的在於提供一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，很好的解決了上述問題。
本發明的技術方案如下方案1、一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於包括由汽缸蓋(1)連接汽缸(2)；汽缸蓋(1)與進氣門(3)(可以是二個以上)、排氣門(4)(可以是二個以上)、電控噴燃器(5)(可以是二個以上)連接；進氣門(3)進氣端有節氣門(6)和節氣門位置傳感器(7)；汽缸(2)內置活塞(8)，活塞(8)連接連杆(9)的一端，連杆(9)另一端連接曲軸(10)構成機體；燃料通過燃料接口(11)進入高壓油泵(12)加壓後進入電控噴燃器(5)構成油路，蓄電池(13)通過點火開關(14)連接電腦ECU(15)(以下簡稱ECU)；蓄電池(13)通過起動開關(16)連接起動機(17)；ECU(15)A端分別連接各系統傳感器輸入檢測信號，包括節氣門位置傳感器(7)、曲軸轉角傳感器(18)；ECU(15)B端分別輸出各執行元件的控制信號，包括ECU(15)連接高壓油泵(12)；ECU(15)連接電控噴燃器(5)的組件電磁噴油器(19)；ECU(15)通過連接點火線圈(20)再連接電控噴燃器(5)的組件電控點火器(21)構成電路組成。
2、按方案1所述的一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於包括電控噴燃器(5)是由電磁噴油器(19)連接電控點火器(21)組成。
3、按方案2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於包括電磁噴油器(19)按噴口形式分為二種，一種是由針閥型噴口組成；另一種是由孔型噴口組成，孔型噴口分為單孔型和多孔型。
4、按方案2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於包括電磁噴油器(19)是由1—燃油濾網、2—油道、3—電磁線圈接頭、4—電磁線圈、5—彈簧、6—磁芯、7—針閥(針閥帶有軸針和軸針孔對應為軸針型電磁噴油器；針閥不帶軸針，以端面直對一個或二個以上的噴油孔為孔型電磁噴油器)、8—噴口、9—針閥體、10—殼體組成。
5、按方案2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於包括電控點火器(21)是由相對有一定距離的正負兩個電極構成；還包括電磁噴油器(19)為多孔型出口時，將一個負電極分成幾個負極按一定距離和間距分別在正電極四周或相鄰排列，每一個負電極與中心的或相鄰的正電極構成一個新的電控點火器(21)，使每一個電控點火器(21)分別對應電磁噴油器(19)由一個或二個以上噴油出口構成的「8—噴口」組成；以上所有方案完成一種新原理燃燒的電噴柴油發動機的整體結構。
本發明一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於包括一種新燃燒方法，利用本發明的部分技術特徵結合四行程發動機的工作過程和步驟說明如下假定發動機各系統在工作狀態，電路通電，油路供油，循環的四行程由a·進氣行程，b·壓縮行程，c·做功行程，d·排氣行程組成；工作由a·進氣行程開始，節氣門(6)打開，進氣門(3)打開，排氣門(4)關閉，活塞(8)由上止點下行到下止點，使汽缸(2)吸入空氣，b·壓縮行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，活塞(8)由下止點上行壓縮汽缸(2)內的空氣，活塞(8)到上止點點火位置；c·做功行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，一種新燃燒方法由做功行程實現，此時由點火線圈(20)提供高壓脈衝電流，供電控點火器(21)先點火，正負電極之間產生電火花等離子區，等待噴油；ECU(15)向電磁噴油器(19)輸出脈衝電流，電磁噴油器(19)的組件4—電磁線圈通電產生磁場，在磁場的作用下，6—磁芯克服5—彈簧彈力，帶動與6—磁芯一體的7—針閥(是孔型噴油器)離開閥座升起，高壓燃油由「8—噴口」噴出油束，油束全部穿過電控點火器(21)先點火的電火花等離子區點燃，噴入汽缸(2)燃燒膨脹，噴油結束，電磁噴油器(19)的組件4—電磁線圈脈衝電流切斷，6—磁芯在回位5—彈簧的作用下，帶動7—針閥回位落座，重新封閉由一個或二個以上的噴油孔構成的8—噴口，停止噴油；電控點火器(21)在噴油結束時，切斷脈衝電流，點火結束，膨脹氣體推動活塞(8)下行做功，由連杆(9)和曲軸(10)輸出動力，活塞(8)到達下止點，完成做功行程，上述過程實現了一種新燃燒方法；d·排氣行程，進氣門(3)關閉，排氣門(4)打開，活塞(8)上行到上止點，使汽缸(2)內廢氣排出，完成排氣行程。以上四個行程完成一個循環，下一個循環又從a·進氣行程開始，上述四個步驟實現了一種新燃燒方法，並實現了一種新原理燃燒的電噴柴油發動機的工作過程。本發明與傳統柴油發動機的根本區別在於傳統柴油機是柴油噴入汽缸壓縮空氣中自燃著火燃燒；本發明是利用一種新燃燒方法，先點火，後噴油，油料全部穿過電火花等離子區點燃，實現了等離子點火，點火和噴油由一個電控噴燃器(5)完成，實現了一種新燃燒方法。
本發明的優點在於由於用一種新燃燒方法，利用ECU(15)整機精確控制，可以大幅度提高空燃比，可提高進氣增壓，實現更稀薄燃燒，顯然排汙極微，達到或超過世界最高環保標準，節油25—30％以上。因為簡化了發動機結構，噪聲小；起動一次成功，對軍車和坦克尤為重要。本發明的優點還在於可以使用各種燃料，如汽油、天燃氣等，製造成本極低，有利於市場競爭。
實現本發明的最佳方式實現一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，結合四行程發動機工作過程說明，四行程由a·進氣行程，b·壓縮行程，c·做功行程，d·排氣行程組成；發動機開始起動，先接通點火開關(14)，電路通電，油路供油；接通起動開關(16)，起動機(17)起動(起動成功後關閉起動機)，假定起動機(17)(通過飛輪)帶動曲軸(10)和連杆(9)與活塞(8)，使活塞(8)位於汽缸(2)上止點；工作由a·進氣行程開始，節氣門(6)打開，進氣門(3)打開，排氣門(4)關閉(進氣門、排氣門是由與曲軸(10)連接的凸輪軸驅動)，活塞(8)由上止點下行到下止點，汽缸(2)內吸入空氣；b·壓縮行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，活塞(8)由下止點上行壓縮汽缸(2)內空氣，活塞(8)到達上止點點火位置；c·做功行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，一種新燃燒方法由做功行程實現，ECU(15)A端輸入蓄電池(13)電流電壓信號，由進氣門位置傳感器(7)輸入進氣量信號，曲軸轉角傳感器(18)輸入點火提前角信號(還分別有基準位置傳感器，水溫和轉數傳感器信號)，輸入與點火和噴油相關的信號，ECU(15)將各種輸入信號與內存數據對比，由B端分別向控制元件輸出控制信號，控制高壓油泵(12)輸出(高壓油泵(12)可以是電動高壓油泵，或是利用曲軸(10)直接或間接驅動的高壓油泵，輸出連續穩定的高壓燃油)，確定點火開始時間和噴油時間；ECU(15)將蓄電池(13)的電流變成有一定寬度的脈衝電流，提供給點火線圈(20)，脈衝寬度決定點火時間長短，由點火線圈(20)提供高壓脈衝電流，供電控點火器(21)點火，活塞(8)位於點火位置時，電控點火器(21)先點火，正負電極之間產生電火花等離子區，稱為先點火，等待噴油；同時ECU(15)向電控噴燃器(5)的組件電磁噴油器(19)輸出噴油脈衝電流，電磁噴油器(19)組件4—電磁線圈通電產生磁場，在磁場的作用下，6—磁芯克服5—彈簧彈力，帶動與6—磁芯一體的7—針閥(是孔型噴油器)，離開閥座升起，高壓燃油從「8—噴口」噴出，噴出的油束全部穿過電控點火器(21)先點火的電火花等離子區點燃，形成火焰噴入汽缸(2)燃燒膨脹；噴油結束，電磁噴油器(19)的組件4—電磁線圈脈衝電流切斷，6—磁芯在回位5—彈簧的作用下，帶動7—針閥回位落座，重新封閉由一個或二個以上的噴油孔構成的8—噴口，停止噴油；電控點火器(21)在噴油結束時，切斷脈衝電流，點火結束；膨脹氣體推動活塞(8)下行做功，由連杆(9)和曲軸(10)輸出動力，活塞(8)到達下止點，完成做功行程，實現了一種新燃燒方法；d·排氣行程，進氣門(3)關閉，排氣門(4)打開，活塞(8)上行到上止點，使汽缸(2)內廢氣排出，完成排氣行程。以上四個行程完成一個循環，下一個循環又從a·進氣行程開始，發動機的加減速由節氣門(6)進氣量決定(類似於汽油發動機是由於改變了傳統的柴油機各種噴油方式，去掉了調速系統所致)。上述步驟實現了一種新燃燒方法，並實現了一種新原理燃燒的電噴柴油發動機整體結構和工作過程。
權利要求
1.一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於由汽缸蓋(1)連接汽缸(2)；汽缸蓋(1)與進氣門(3)(可以是二個以上)、排氣門(4)(可以是二個以上)，電控噴燃器(5)(可以是二個以上)連接；進氣門(3)進氣端有節氣門(6)和節氣門位置傳感器(7)；汽缸(2)內置活塞(8)，活塞(8)連接連杆(9)的一端，連杆(9)另一端連接曲軸(10)構成機體；燃料通過燃料接口(11)進入高壓油泵(12)加壓後進入電控噴燃器(5)構成油路，蓄電池(13)通過點火開關(14)連接電腦ECU(15)(以下簡稱ECU)；蓄電池(13)通過起動開關(16)連接起動機(17)；ECU(15)A端分別連接各系統傳感器輸入檢測信號，包括節氣門位置傳感器(7)、曲軸轉角傳感器(18)；ECU(15)B端分別輸出各執行元件的控制信號，包括ECU(15)連接高壓油泵(12)、ECU(15)連接電控噴燃器(5)的組件電磁噴油器(19)；ECU(15)通過連接點火線圈(20)再連接電控噴燃器(5)的組件電控點火器(21)構成電路組成。
2.按權利要求1所述的一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於電控噴燃器(5)是由電磁噴油器(19)連接電控點火器(21)組成。
3.按權利要求2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於電磁噴油器(19)按噴口形式分為二種，一種是由針閥型噴口組成；另一種是由孔型噴口組成，孔型噴口分為單孔型和多孔型。
4.按權利要求2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於電磁噴油器(19)是由1—燃油濾網、2—油道、3—電磁線圈接頭、4—電磁線圈、5—彈簧、6—磁芯、7—針閥(針閥帶有軸針和軸針孔對應，為軸針型電磁噴油器；針閥不帶軸針，以端面直對一個或二個以上的噴油孔為孔型電磁噴油器)、8—噴口、9—針閥體、10—殼體組成。
5.按權利要求2所述的一種電控噴燃器(5)，其特徵在於電控點火器(21)是由相對有一定距離的正負兩個電極構成；還包括電磁噴油器(19)為多孔型出口時，將一個負電極分成幾個負極按一定距離和間距分別在正電極四周或相鄰排列，每一個負電極與中心的或相鄰的正電極構成一個新的電控點火器(21)，使每一個電控點火器(21)分別對應電磁噴油器(19)由一個或二個以上的噴油出口構成的「8—噴口」組成。
6.按權利要求1所述的一種新原理燃燒的電噴柴油發動機，其特徵在於包括一種新燃燒方法，利用本發明的部分技術特徵結合四行程發動機工作過程和步驟說明如下假定發動機各系統在工作狀態，電路通電，油路供油，循環的四行程由a·進氣行程，b·壓縮行程，c·做功行程，d·排氣行程組成；工作由a·進氣行程開始，節氣門(6)打開，進氣門(3)打開，排汽門(4)關閉，活塞(8)由上止點下行到下止點，使汽缸(2)內吸入空氣；b·壓縮行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，活塞(8)由下止點上行壓縮汽缸(2)內的空氣，活塞(8)到上止點點火位置；c·做功行程，進氣門(3)和排氣門(4)關閉，一種新燃燒方法由做功行程實現，此時由點火線圈(20)提供高壓脈衝電流，使電控點火器(21)先點火，正負電極之間產生電火花等離子區，等待噴油；ECU(15)向電磁噴油器(19)輸出脈衝電流，電磁噴油器(19)的組件4—電磁線圈通電產生磁場，在磁場作用下，6—磁芯克服 5—彈簧彈力，帶動與 6—磁芯一體的 7—針閥(是孔型噴油器)離開閥座升起，高壓燃油由 8—噴口噴出油束，油束全部穿過電控點火器(21)的電火花等離子區點燃，噴入汽缸(2)內燃燒膨脹；噴油結束，電磁噴油器(19)的組件4—電磁線圈脈衝電流切斷，6—磁芯在回位5—彈簧作用下，帶動7—針閥回位落座，重新封閉由一個或二個以上的噴油孔構成的8—噴口，停止噴油；電控點火器(21)在噴油結束時，切斷脈衝電流，點火結束，膨脹氣體推動活塞(8)下行做功，由連杆(9)和曲軸(10)輸出動力，活塞(8)到下止點，完成做功行程，上述過程實現了一種新燃燒方法；d·排氣行程，進氣門(3)關閉，排氣門(4)打開，活塞(8)上行到上止點，使汽缸(2)內廢氣排出，完成排氣行程，以上四個行程完成一個循環，下一個循環又從a·進氣行程開始，上述四個步驟實現了一種新燃燒方法，並實現了一種新原理燃燒的電噴柴油發動機及其工作過程。
7.本發明與傳統柴油發動機的根本區別在於傳統柴油機是柴油噴入汽缸壓縮空氣中自燃著火燃燒；本發明是先點火，後噴油，油料全部穿過電火花等離子區點燃，實現了等離子點火，點火和噴油由一種電控噴燃器(5)完成，實現了一種新燃燒方法。
全文摘要
一種新原理燃燒的電噴柴油發動機,屬內燃機領域。主要由:汽缸蓋(1)、汽缸(2)、進氣門(3)、排氣門(4)、電控噴燃器(5)、活塞(8)、連杆(9)、曲軸(10)、ECU(15)組成;包括一種新燃燒方法,根本區別於傳統柴油發動機。
文檔編號F02B3/02GK1280242SQ0012115
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月28日 優先權日2000年7月28日
發明者常寶山 申請人:常寶山