一種稀燃發動機的製作方法

2023-08-03 07:43:06 1

專利名稱：一種稀燃發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種節能發動機，通過稀薄燃燒來節約汽車對汽油的消耗，從而達到省油和減少有害氣體的排放，極大的減緩了人類對能源的消耗和減少對環境的汙染。
背景技術：
能源是人類活動的物質基礎。在某種意義上講，人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的使用。在當今世界，能源的發展，能源和環境，是全世界、全人類共同關心的問題。根據經濟學家和科學家的普遍估計，到本世紀中葉，也即2050年左右，石油資源將會開採殆盡，其價格升到很高，不適於大眾化普及應用的時候，如果新的能源體系尚未建立，能源危機將席捲全球，尤以歐美極大依賴於石油資源的發達國家受害為重。最嚴重的狀態，莫過於エ業大幅度萎縮，或甚至因為搶佔剰餘的石油資源而引發戰爭。隨著能源危機日益臨近，各國都在調整能源結構，大力實施節能減排，以延緩對能源消耗和減少對環境的汙染。其中主要體現在汽車方面，汽車作為交通工具，已經成為人們日常生活中不可或缺的重要組成部分。汽車的普遍使用，將改變經濟社會結構，形成一整套新的經濟、文化、生活體系，改善人的生活質量，推進社會進步，促進了經濟發展。但汽車要消耗的不可再生能源就讓地球資源幾近枯竭，汽車的快速發展付出了資源和環境的代價。為此各國都在著力研究節能或替代能源的發動機，有些汽車公司已經研製出了稀燃發動機，可以大大節省汽車對汽油的消耗。 稀燃，就是發動機混合氣中的汽油含量低，汽油與空氣之比可達I : 25以上。要了解稀薄燃燒，就先要了解發動機的空燃比。空燃比是指在發動機進氣衝程中吸入氣缸的空氣與燃油(汽油)重量之比，也就是說，混合氣中的空氣與燃油的比例稱為空燃比。汽油與空氣混合燃燒時，空氣量過多或者過少都不能有效進行燃燒。汽油完全燃燒所必需的空氣比例，可以根據理論計算得到，並稱之為理論空燃比。具體地講，ー份汽油對14. 7份空氣。因此理論空燃比為14. 7。必須根據發動機的エ況改變空燃比。在帶有三效催化轉化器的發動機中，發動機必須調整到理論空燃比，14. 7 I。在部分帶節氣門開啟時，一般發動機以較稀薄的混合氣，即空燃比在15-16 I範圍內運轉，但在稀薄燃燒發動機中，將以更為稀薄的混合氣，即空燃比大於18。稀薄燃燒技術的最大特點就是燃燒效率高，經濟、環保，同時還可以提升發動機的功率輸出。因為在稀薄燃燒的條件下，由於混合氣點火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發生，因此可以採用較高的壓縮比設計提高熱能轉換效率，再加上汽油能在過量的空氣裡充分燃燒，所以在這些條件的支持下能搾取每滴汽油的所有能量。比較著名的三菱缸內噴注汽油機(⑶I)，可令混合比達到40 I。它採用立式吸氣ロ方式，從氣缸蓋的上方吸氣的獨特方式產生強大的下沉氣流。這種下沉氣流在彎曲頂面活塞附近得到加強並在氣缸內形成縱向渦旋轉流。在高壓旋轉噴注器的作用下，壓縮過程後期被直接噴注進氣缸內的燃料形成濃密的噴霧，噴霧在彎曲頂面活塞的頂面空間中不是擴散而是氣化。大眾的直噴汽油發動機(FSI)，則是採用了ー個高壓泵，汽油通過ー個分流軌道(共軌)到達電磁控制的高壓噴射氣門。它的特點是在進氣道中已經產生可變渦流，使進氣流形成最佳的渦流形態進入燃燒室內，以分層填充的方式推動，使混合氣體集中在位於燃燒室中央的火花塞周圍。本田最新的VTEC發動機也將採用稀燃技術。這款取名為VTEC-i 2. 0升發動機將比一般本田發動機省油20%，其特點是將VTEC技術與稀燃技術相結合，也是當低轉速時令其中一組進氣門關閉，在燃燒室內形成一道稀薄的混合氣體渦流，層狀分布集結在火花塞周圍作點燃引爆，從而起到稀薄燃燒作用。隨著空燃比的増加，發動機油耗明顯下降，這主要來自幾個方面的原因首先是採 用稀薄混合氣燃燒時循環熱效率提高。汽油機的實際循環接近於定容加熱循環，定容加熱循環的指示熱效率與壓縮比和絕熱指數的關係可以看到，提高工質的絕熱指數和壓縮比有利於指示熱效率的提高。隨著空燃比的提高，空氣所佔的量増加，因此エ質的絕熱指數逐漸接近於空氣的絕熱指數，理論上，在空燃比達到無限大時，熱效率達到最大值。另外，由於稀燃混合氣燃燒溫度低，燃燒產物的離解損失減小，並且降低了與氣缸壁面的傳熱，也使熱效率得以提高。由於稀燃發動機一般不受到高負荷時的爆燃極限的限制，可以採用較高壓縮比，有利於熱效率的提高。當採用稀薄混合氣燃燒吋，由於進入缸內空氣的量増加，減小了泵吸損失，這對汽油機部分負荷經濟性的改善是很明顯的，同時也可以採用變質調節，不用節氣門或是小節流，會大大較小泵吸損失，特別有利於改進部分負荷性能。不過，隨著空燃比的増加，由於採用稀的混合氣使燃燒溫度降低，NOx的排放明顯減少，同時燃燒產物中的氧成分有利於HC和CO的氧化，因此，HC和CO的排放也減小，然而，隨著空燃比増加到一定程度，由於燃燒速度的降低可能會使燃燒不完全，HC的排放會迅速増加。如果能合理地設計緊湊的燃燒室，並組織好空氣運動使燃燒在短時間內完成，那麼三種排放都可以大大減少。另外，稀燃發動機由於噴射器的加入導致了對設計和製造的要求都相當的高，如果布置不合理、製造精度達不到要求導致剛度不足甚至漏氣只能得不償失，所以還不能成為主流產品投放到市場上廣範應用。

發明內容
本發明採用的技術方案如圖1-1，1-2所示將進入發動機氣缸的氣體在進氣管內未經混合燃料前進行分流，使部份氣體不能充分與燃料混合，並由ー個氣缸閥門同時控制兩個或兩個以上的進氣分流通道的開啟和關閉，使進入氣缸的氣體在氣缸內形成對流，氣缸內各個部位氣體的燃料濃度都不一樣，靠近火花塞一側的進氣通道進入氣缸的氣流是經過混合燃料的氣體，這些在進入氣缸後會集結在火花塞附近，易於在火花塞點火時著火燃燒；靠近活塞一側的進氣通道所進入氣缸的氣流未經過混合燃料的氣體，由活塞運動產生的吸引力引導氣流流向，空氣和混合氣的氣流在衝擊活塞時會形成各自的回流，這些進入氣缸的空氣會分布填充在氣缸壁周圍和活塞附近，從而整體上提高了氣缸內空氣和汽油的比例，最終達到稀薄燃燒的目的。目前各廠家研製的稀燃發動機，都採用缸內直噴供油方式，這種發動機對設計和製造エ藝的要求相當高，而且會増加製造和維護的成本，本發明的有益效果是採用以往傳統的噴油方式，可實現對進入氣缸的氣流進行分流和導向，控制氣體在氣缸內的動向，讓達到理論空燃比的混合氣體集結在火花塞周圍，使燃燒能在短時間內完成，減少有害氣體的產生，達到環保和省油的目的，而且密閉性好，實用性強。


下面結合附圖對本發明做進ー步說明圖1-1、1_2是本發明的原理1-3是進氣閥門的功能原理圖
圖1-1中I、進氣ロ 2、噴油管3、閥門連杆4、彈簧5、排氣ロ 6、火花塞7、混合氣體8、活塞9、氣缸閥門10、空氣11、氣缸壁12、節氣閥13、混合氣歧管14、空氣歧管圖1-2中I、火花塞2、噴油嘴3、分隔擋板或隔斷4、進氣管5、節氣閥6、油箱
7、節氣閥8、控制系統9、活塞10、燃燒室圖1-3中I、閥門連杆2、分流板3、氣缸閥門
具體實施例方式在圖1-1中進氣ロ(I)將進入氣缸的空氣進行分流，在經過進氣通道(13)的空氣經過噴油管(2)時，與噴出的燃料發生混合形成燃料混合氣流，從靠近火花塞一側進入氣缸；另外經過進氣通道(14)的空氣沒有與燃料發生混合，在氣缸內和燃料混合氣流形成對流，由活塞運動產生的吸引力引導氣流流向，兩種氣流在衝擊活塞時會形成各自的回流，燃料混合氣體流集結在火花塞(6)周圍，易於點火燃燒，從而保證燃料混合氣體能在短時間內點火燃燒；氣體進入氣缸的流量可以通過節氣閥(12)來進行調節改變氣缸內空氣和混合氣體的比例，從整體上最大限度提高氣缸內氣體的空燃比，最終實現節能省油和環保的目的。在圖1-2中分隔擋板或隔斷(3)在噴油嘴⑵前的位置(以進氣方向為前)將進氣管分隔成兩個或兩個以上的區域，直至氣缸閥門處。其作用是把空氣在與燃料進行混合前將其進分流，使進入氣缸的部份空氣不能充分與燃料混合，這樣氣缸內各個部位氣體的燃料濃度都不一樣，在離火花塞(I)附近氣體的燃料濃度相對較高，易於著火，引發分層燃燒，從而達到稀薄燃燒的目的。在圖1-3中在氣體進入氣缸時，隔流板(2)起著分隔和引導氣體流向的作用。
權利要求
1.ー種稀燃發動機，可對進入氣缸的氣體進行分流，並控制氣流的流向，其特徵是一個氣缸閥門同時控制著兩個或兩個以上進氣孔的開啟和關閉。
2.根據權利要求I所述的稀燃發動機，其特徵是氣缸的進氣管內設有分隔擋板或隔斷。
3.根據權利要求I所述的稀燃發動機，其特徵是氣缸的進氣管區分經混合燃料的氣體氣通道和未經混合燃料的氣體通道，並共用一個氣缸閥門控制它們的進氣。
4.根據權利要求I所述的稀燃發動機，其特徵是氣缸閥門連杆或連杆平行位置設有分流板，氣缸閥門設有分流槽。
5.根據權利要求I所述的稀燃發動機，其特徵是氣缸內活塞頂部設有氣體分流槽(活塞頂部氣流分水嶺部位稍微突起，向兩邊傾斜形成凹槽，到活塞邊沿再稍微突起形成回 收狀態)。
全文摘要
一種稀燃發動機，是將進入氣缸的氣體進行分流，並控制氣流的流向，使進入氣缸的部份空氣不能充分與燃料混合，氣缸內各個部位氣體的燃料濃度都不一樣，在離火花塞(1)附近氣體的燃料濃度相對較高，易於著火，引發分層燃燒，最終達到稀薄燃燒的目的。
文檔編號F02B23/08GK102758683SQ20111010441
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者毛慶平 申請人:毛慶平