用於內燃發動機的真空度恆壓、混合器的製作方法

2023-07-28 12:28:51 3

專利名稱：用於內燃發動機的真空度恆壓、混合器的製作方法
技術領域：
本發明屬內燃發動機領域。
背景技術：
現有文丘裡式混合器和比例式混合器，沒有進氣恆壓功能，不能在燃料抗爆能力不變的前提下提高發動機的許用壓縮比達到節能目的；另一方面，這兩種混合器的空氣量孔和燃氣量孔的比例始終保持不變，混合氣濃度無法隨發動機各種工況的合理需要變化而變化，發動機高低轉速的動力性和經濟性矛盾突出，造成部份工況燃燒不完全，經濟性差，排放不良，小排量摩託車起動困難，怠速不穩定；文丘裡式混合器為了滿足發動機進氣量需要，空氣量孔不能過小，在怠速工況和起動工況時，混合器喉管處無法產生足夠的真空度有效吸出燃氣量孔內的可燃氣，混合氣濃度很難達到起動工況和怠速工況的要求(特別是小排量摩託車發動機)，造成發動機起動困難，怠速不穩定，排放增加；比例式混合器發動機的起動工況燃氣供給採用正壓供氣，無法根據空氣量孔流入的空氣數量供給合理數量的可燃氣，發動機起動工況的混合氣濃度無法穩定在合理值，造成發動機起動性能的不穩定，怠速排放不良。

發明內容
本發明的目的是在燃料抗爆能力不變的前提下提高發動機的許用壓縮比，提高燃料熱效率，降低燃耗；另一方面，同時滿足燃氣發動機各種工況對混合氣濃度的合理要求，解決現有混合器部份工況混合氣濃度不合理、燃燒不完全的技術問題和小排量摩託車燃氣發動機的起動困難、怠速性能差的技術問題。
本發明以下述方式實現其目的在發動機節氣門與空氣慮清器之間安裝一個「用於內燃發動機的真空度恆壓、混合器」(下述簡稱混合器)，混合器由混合器體、調節開關、恆壓彈簧組成；混合器體內有空氣量孔、燃氣量孔、出氣孔；混合器體是調節開關、恆壓彈簧的載體和配合件；空氣量孔與空氣慮清器連接，燃氣量孔與減壓閥連接，出氣孔與節氣門的進氣道口連接；調節開關安裝在空氣量孔、燃氣量孔、出氣孔之間的混合器體內，把空氣量孔、燃氣量孔、出氣孔分隔開，並且能在混合器體內往復運動；調節開關上部與空氣量孔對應，控制空氣量孔的大小，中部與燃氣量孔配合控制燃氣量孔的大小，上部經空氣慮清器與大氣相通，接受大氣壓力作用，下部與恆壓彈簧連接，接受恆壓彈簧的彈力作用，與出氣孔相通，接受進氣壓力作用，是這三者的合力決定調節開關的運動狀態，從而改變空氣量孔和燃氣量孔通氣面積的大小；恆壓彈簧安裝在調節開關下部的混合器體內，向調節開關提供控制基準力，該控制基準力決定發動機的最大進氣壓力、最大氣缸壓縮力，從而決定發動機的許用壓縮比；空氣量孔的結構為圓形狀，其通氣截面積隨調節開關下移而線性增大，燃氣量孔的結構為非線性形狀，其通氣截面積隨調節開關下移而非線性增大，這種非線性變化產生的結果使空氣量孔和燃氣量孔的截面積比例發生變化，混合氣濃度隨之變化，這種混合氣濃度的變化特性與發動機各種工況所需要的合理混合氣濃度相對應，使發動機全面工況的混合氣濃度都達到合理值。
由於混合器與節氣門是串聯關係，發動機氣缸進氣壓力等於大氣壓力減去混合器的恆壓壓降和節氣門的阻流壓降，由於混合器的恆壓壓降恆定不變，發動機的進氣壓力隨節氣門的阻流壓降變化而變化，發動機進氣量由節氣門控制，當節氣門的阻流壓降為零時，節氣門對發動機的進氣量失去控制作用，發動機的進氣壓力等於大氣壓力減去混合器的恆壓壓降，發動機氣缸進氣量完全由混合器控制，發動機進氣壓力被混合器控制在某一數值內，該最大進氣壓力產生的最大氣缸壓縮力在燃料抗爆能力允許的範圍內，確保發動機不產生爆震現象；改變恆壓彈簧彈力，就能改變發動機氣缸最大進氣量，改變氣缸最大壓縮力，滿足燃料抗爆能力要求；所以，不論發動機壓縮比有多高，通過改變恆壓彈簧的彈力，都能把氣缸最大壓縮力控制在燃料抗爆能力允許的範圍內，在燃料抗爆能力不變的前提下提高發動機的許用壓縮比因此得以實現。
由於本發明必需限制發動機氣缸最大進氣量才能提高發動機的許用壓縮比，所以，它在大幅度降低油耗的同時也造成發動機最大輸出扭矩明顯下降，最大輸出功率先隨壓縮比的提高而提高，後隨壓縮比的繼續提高而下降，是這些因素左右本發明發動機的合理壓縮比，限制本發明的節能應用範圍。


圖一是本發明混合器實施例的剖面結構示意圖。
圖二是本發明混合器實施例燃氣量孔的形狀結構示意圖。
具體實施例方式
見附圖，本實施例混合器由混合器體2、調節開關4、恆壓彈簧5組成；混合器體2安裝在發動機節氣門與空氣慮清器之間，是調節開關4和恆壓彈簧5的載體和配合件，其內有空氣量孔3、燃氣量孔1、出氣孔6；空氣量孔3與空氣慮清器連接，燃氣量孔1與減壓閥連接，出氣孔6與節氣門的進氣道口連接；調節開關4安裝在空氣量孔3、燃氣量孔1、出氣孔6之間的混合器體內，把空氣量孔3、燃氣量孔1、出氣孔6分隔開；調節開關4上部是蘑菇狀的圓形體，與空氣量孔3相對應，配合空氣量孔3改變空氣量孔通氣截面積的大小，上面經空氣量孔3、空氣慮清器與大氣相通，接受大氣壓力作用，下面與出氣孔6相通，接受進氣壓力作用；調節開關4下部是活塞狀的圓柱體，起導向作用，與恆壓彈簧5連接，接受恆壓彈簧5的彈力作用，側面與燃氣量孔1配合改變燃氣量孔1通氣截面積的大小；恆壓彈簧5安裝在調節開關4下部的混合器體內，其主要作用是向調節開關4提供控制基準力，該基準力決定發動機的最大進氣壓力，氣缸最大壓縮力，從而決定發動機的許用壓縮比；空氣量孔3是圓形狀，其通氣截面積隨調節開關4下移而產生線性增大，燃氣量孔1的結構為非線性形狀，其通氣截面積隨調節開關4下移而非線性增大，這種非線性變化使調節開關4處於不同位置，空氣量孔和燃氣量孔的比例就不相同，這兩個量孔截面積的比例隨調節開關4的運動而不斷變化，混合氣濃度也隨之不斷改變，設計合理形狀的燃氣量孔1，使這種混合氣濃度的變化與發動機各種工況所需混合氣濃度相對應，就能使發動機全面工況的混合氣濃度都達到合理值。
本實施例的控制動力來自調節開關4上部頂面的大氣壓力和底面的進氣壓力差，該壓力差產生的控制動力直接作用在調節開關4上，控制動力的大小隨發動機進氣壓力變化而變化。
靜態時，調節開關4在恆壓彈簧5彈力的作用下處於上死點位置，空氣量孔3、燃氣量孔1處於關閉狀態。
發動機起動時，由節氣門傳來的進氣負壓通過出氣孔6送到調節開關4上部的底面，調節開關4上部頂面與底面之間產生壓力差，當該壓力差產生的壓力超過恆壓彈簧5的彈力時，調節開關4向下運動，同步打開空氣量孔3和燃氣量孔1，向發動機供給混合氣；由於燃氣量孔打開的先決條件是「先具備足夠的真空度」，所以起動工況不存在文丘裡式混合器沒有足夠真空度吸出燃氣量孔內的可燃氣的技術問題，由於燃氣量孔的形狀特性，在調節開關4下移初始，空氣量孔截面積和燃氣量孔截面積的比例較小，混合氣濃度就較濃，滿足發動機起動工況的混合氣濃度要求；隨著節氣門的開大，發動機轉速不斷升高，空氣消耗量不斷增大，調節開關4為了適應空氣量需要也不斷下移加大量孔通氣面積，空氣量孔面積和燃氣量孔面積的比例也隨著調節關4的下移不斷變大，混合氣濃度不斷變稀，在發動機處於常用工況的中等轉速時，空氣量孔通氣截面積和燃氣量孔通氣截面積的比例達到最大，混合氣濃度達到最稀，這時的混合氣濃度為經濟混合氣；發動機由中速向高速變化時，空氣量孔截面積和燃氣量孔截面積的比例又由大變小，混合氣由稀變濃，滿足發動機高速大功率需要，發動機全面工況混合氣濃度都達到合理值。
發動機怠速工況、低負工況、中負工況時，氣缸進氣壓力等於大氣壓力減去調節開關4上部的恆壓壓降和節氣門的阻流壓降，氣缸進氣量產生的氣缸壓縮力沒有達到燃料抗爆能力允許的極限值，發動機不會產生爆震現象，發動機的氣缸進氣量由節氣門控制，發動機的氣缸壓縮力隨節氣門開度和發動機轉速變化而變化；發動機滿負工況時，節氣門對發動機的氣缸進氣量失去控制作用，節氣門的阻流壓降消失，發動機氣缸進氣壓力等於大氣壓力減去混合器的恆壓壓降，氣缸最大壓縮力由混合器控制，由恆壓彈簧5調節，這個氣缸最大壓縮力只能接近燃料抗爆能力允許的極限值，保證滿負工況發動機依然正常燃燒，不會產生爆震現象，可見，本發明的氣缸最大壓縮力不是由發動機壓縮比決定，而是由混合器決定，氣缸最大壓縮力不是隨發動機壓縮比的提高而提高，而是隨恆壓彈簧5彈力的減小而提高，氣缸最大壓縮力與壓縮比脫離了傳統的正比關係，做到了提高發動機壓縮比，不提高發動機氣缸最大壓縮力，使在燃料抗爆能力不變的前提下提高發動機的許用壓縮比得以實現。
具體實施例1、用於CNG/電噴燃油兩用燃料汽車，發動機採用12.5∶1的壓縮比，燃氣時，儘量減小恆壓彈簧5彈力，加大發動機最大氣缸進氣量，提高燃氣動力，混合器單起混合作用；燃油時，加大恆壓彈簧5彈力，控制發動機最大氣缸進氣量，使氣缸最大壓縮力符合汽油燃料抗爆能力要求，避免發動機發生爆震現象，混合器單起進氣恆壓作用。
2、用於LPG單燃料汽車；(1)優先考慮動力性，採用10∶1的壓縮比，儘量減小恆壓彈簧5彈力，混合器單起空氣、燃氣混合作用；(2)優先考慮燃料經濟性，採用15∶1的壓縮比，加大恆壓彈簧彈力，控制發動機氣缸最大進氣量，使氣缸最大壓縮力滿足LPG燃料抗爆能力要求，避免發動機發生爆震現象，混合器起進氣恆壓、混合作用。
權利要求
1.一種用於內燃發動機的真空度恆壓、混合器，其特徵在於由混合器體、調節開關、恆壓彈簧組成；混合器體內有空氣量孔、燃氣量孔和出氣孔，空氣量孔與空氣慮清器連接，燃氣量孔與減壓閥連接，出氣孔與節氣門的進氣道口連接；調節開關上部是蘑菇狀的圓形體，下部是活塞狀的圓形體，安裝在空氣量孔、燃氣量孔、出氣孔之間的混合器體內，上部頂面與空氣量孔對應、底面與出氣孔相通，中部側面與燃氣量孔配合，下部連接恆壓彈簧，能在混合器體內往復運動；恆壓彈簧安裝在調節開關下部的混合器體內，下端與底坐連接，上端與調節開關連接。
全文摘要
一種用於內燃發動機的真空度恆壓、混合器，適用於單燃油、單燃氣、燃油/燃氣發動機，能使汽車、摩託車節能15％以上，同時具備優良的燃氣起動性和穩定的怠速性能，準確配氣使排放汙染大幅度降低，結構簡單、造價低，可造性高。
文檔編號F02M21/04GK1673514SQ20051005463
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月7日 優先權日2005年3月7日
發明者蒙國寧 申請人:蒙國寧