CN108506122A - 高压缩比点火式内燃机及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述进气道上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。其工作方法如下：（1）吸气行程（2）冷却介质电喷装置9喷出雾化的冷却介质随步骤（1）吸入的空气进入气缸体12；（4）压缩行程开始，活塞2向上运动，随着温度的升高冷却介质进一步汽化吸收热量，使气缸体12的温度低于燃料的自燃点；（5）混合气体进入初燃阶段，（6）燃料速燃，气缸体内的气体迅速膨胀，推动活塞向下运动做功，至下止点做功行程结束；（7）排气行程。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机及其工作方法，特别是一一种高压缩比点火式内燃机及其工作方法。
背景技术
汽油机为点火式内燃机。汽油机含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***。曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴。机体含有气缸盖、气缸体和油底壳。配气机构含有进气门、排气门。供给***含有电喷装置。电喷装置在电控***的控制下进行燃料供给。气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸本体的上部，活塞到达上止点时，气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，燃料在其中燃烧产生热能。
上述汽油机压缩比受燃料自燃点的限制—般在8--11之间。目前最佳工况点热效率世界先进水平为40％左右，但实际行驶平均热效率只有20--30％。理论和实践都证明发动机压缩比越高发动机的热效率就越高。到目前为止，还没有出现高压缩比点火式内燃机，也就是说，还没有出现压缩比在12至40的点火式的热效率高内燃机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压缩比点火式内燃机，该内燃机不仅热效率高，而且结构简单,其方法能够使内燃机的热效率得到提高。
为了解决上述技术问题，本发明一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述进气道上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述进气道上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
作为另外的技术实施方案， 所述的燃料电喷装置的喷嘴位于所述气缸盖的凹面上，或者所述冷却介质电喷装置位于于所述气缸盖的凹面或位于所述气缸体的上部。
上述高压缩比点火式内燃机的工作方法，其步聚如下：
（1）吸气行程开始，排气门关闭，进气门打开，活塞在气缸体向下运动，气缸体内形成负压吸入空气；
（2）冷却介质电喷装置喷出雾化的冷却介质随步骤（1）中吸入的空气进入气缸体，或者直接喷入气缸体内；
（3）活塞进入下止点时进气门关闭，吸气行程结束；
（4）压缩行程开始，活塞向上运动，气缸体的内部温度随压缩比增大而升高，同时随着温度的升高冷却介质进一步汽化吸收热量，使气缸体的温度低于燃料的自燃点；
（5）当活塞向上运动接近上止点时，燃料电喷装置的喷嘴将燃料喷入气缸体内，点火***的火花塞点火， 混合气体进入初燃阶段，直至上止点压缩行程结束；在此过过程中，活塞在气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40；
（6）燃料速燃，做功行程开始，气缸体内的气体迅速膨胀，推动活塞向下运动做功，至下止点做功行程结束；
（7）排气行程开始，排气门打开，活塞向上运动，气缸体内的废气排出；一个循环结构，进入下一个循环往复。
在上述高压缩比点火式内燃机中，由于增设了冷却介质电喷装置，活塞在气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40，因此在吸气行程中冷却介质喷入后，冷却介质在空气压缩行程中将吸受压缩空气中部分热量，以确保压缩行程气缸体内的最高温度在燃料自燃点以下，喷入燃料后点火燃烧作功，从而实现高热效率的安全运行。实践表明，上述高压缩比点火式内燃机所述工作方法，有助于上述高压缩比点火式内燃机从将现有的平均热效率从20--30％提高到40％。在上述高压缩比点火式内燃机中，由于仅增设了冷却介质电喷装置，同时改进曲柄连杆机构，使活塞在气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40，因此结构简单。
附图说明
图1是本发明高压缩比点火式内燃机的结构示意图。
具体实施方式
图1中，一种高压缩比点火式内燃机，作为汽油机的改进，含有机体、曲柄连杆机构1、配气机构，供给***、点火***5和电控***。曲柄连杆机构1含有活塞2、连杆和曲轴。机体含有气缸盖6、气缸体12和油底壳。配气机构含有进气门11和排气门13。供给***含有燃料电喷装置8，燃料电喷装置8包括燃料喷嘴。气缸盖6含有进气道10、进气门导管、排气道3和排气门导管。气缸盖6的一端面上设有凹面，进气道10、进气门导管、排气道3和排气门导管均与气缸盖6一端面上设有的凹面相通连。进气门的导杆7和排气门的导杆4分别穿装在进气门导管和排气门导管中。气缸盖6端面设有凹面的一端设置在气缸体12的上部。点火***5的火化塞设置在气缸盖6上。燃料电喷装置8的燃料喷嘴位于所述进气道10上。活塞2到达上止点时，所述气缸体12、活塞2与气缸盖6凹面之间的空间构成燃烧室。上述高压缩比点火式内燃机还含有冷却介质电喷装置9，所述冷却介质电喷装置9的喷嘴位于所述进气道10上。所述冷却介质电喷装置9与所述电控***相连。所述冷却介质电喷装置9与所述电控***相连为现有技术，故不详述。所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40，即压缩比为12至40。为达到上述压缩比为12至40，可以通过改变现有活塞2上部长度或改变曲轴连杆1与气缸体顶部距离的方法来实现。
作为另外的几种技术实施方案，技术实施方案之一， 所述的燃料电喷装置8的喷嘴位于所述气缸盖6的凹面上，所述冷却介质电喷装置9位于于所述气缸盖6的凹面。技术实施方案之二， 所述的燃料电喷装置8的喷嘴位于所述气缸盖6的凹面上，所述冷却介质电喷装置9位于所述气缸体12的上部。技术实施方案之三，所述的燃料电喷装置8的喷嘴位于所述进气道10上，所述冷却介质电喷装置9位于于所述气缸盖6的凹面。技术实施方案之四，所述的燃料电喷装置8的喷嘴位于所述进气道10上，所述冷却介质电喷装置9位于所述气缸体12的上部。
上述一种高压缩比点火式内燃机的工作方法如下：
（1）吸气行程开始，排气门13关闭，进气门11打开，活塞2在气缸体12向下运动，气缸体12内形成负压吸入空气；
（2）冷却介质电喷装置9喷出雾化的冷却介质随步骤（1）中吸入的空气进入气缸体12，或者直接喷入气缸体12内；
（3）活塞进入下止点时进气门11关闭，吸气行程结束；
（4）压缩行程开始，活塞2向上运动，气缸体12的内部温度随压缩比增大而升高，同时随着温度的升高冷却介质进一步汽化吸收热量，使气缸体12的温度低于燃料的自燃点；
（5）当活塞2向上运动接近上止点时，燃料电喷装置8的喷嘴将燃料喷入气缸体12内，点火***的火花塞点火， 混合气体进入初燃阶段，直至上止点压缩行程结束；在此过过程中，活塞2在气缸体12中运动时气缸体12中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40；不随转速变化而改变；
（6）燃料速燃，做功行程开始，气缸体12内的气体迅速膨胀，推动活塞2向下运动做功，至下止点做功行程结束；
（7）排气行程开始，排气门13打开，活塞2向上运动，气缸体12内的废气排出；一个循环结构，进入下一个循环往复。
冷却介质可以为液体，也可以是气体。
在上述高压缩比点火式内燃机中，由于增设了冷却介质电喷装置9，活塞2在气缸体12中运动时气缸体12中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40，因此在吸气行程中冷却介质喷入后，冷却介质在空气压缩行程中将吸收压缩空气中部分热量，以确保压缩行程气缸体12内的最高温度在燃料自燃点以下，喷入燃料后点火燃烧作功，从而实现高热效率的安全运行。实践表明，上述高压缩比点火式内燃机所述工作方法，有助于上述高压缩比点火式内燃机从将现有的平均热效率从20--30％提高到40％。
以上所描述的具体实施方式仅是本发明所提供的优选实施方式，并非要对本发明的内容进行限制。本技术领域内的普通技术人员能够意识到，除了上述优选的具体实施方式之外，在不脱离本发明本质精神的前提下，还有很多替代或修改的实施方案，这些替代或修改的实施方式仍然在本发明的范围之内。本发明涉及的其他未说明部分与现有技术相同。
Claims (6)
1.一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述进气道上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，其特征在于：还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述进气道上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
2.一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述进气道上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，其特征在于：还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述气缸体的上部，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
3.一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述气缸盖的一端面上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，其特征在于：还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述进气道上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
4.一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述气缸盖的一端面上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，其特征在于：还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述气缸体的上部上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
5.一种高压缩比点火式内燃机，含有机体、曲柄连杆机构、配气机构，供给***、点火***和电控***，曲柄连杆机构含有活塞、连杆和曲轴，机体含有气缸盖、气缸体和油底壳，配气机构含有进气门和排气门，供给***含有燃料电喷装置，燃料电喷装置包括燃料喷嘴，气缸盖含有进气道、进气门导管、排气道和排气门导管，气缸盖的一端面上设有凹面，进气道、进气门导管、排气道和排气门导管均与气缸盖一端面上设有的凹面相通连，进气门的导杆和排气门的导杆分别穿装在进气门导管和排气门导管中，气缸盖端面设有凹面的一端设置在气缸体的上部，燃料电喷装置的燃料喷嘴位于所述气缸盖的一端面上，活塞到达上止点时，所述气缸体、活塞与气缸盖凹面之间的空间构成燃烧室，其特征在于：还含有冷却介质电喷装置，所述冷却介质电喷装置的喷嘴位于所述气缸盖的一端面上，所述冷却介质电喷装置与所述电控***相连，所述活塞在所述气缸体中运动时气缸体中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40。
6.一种高压缩比点火式内燃机的工作方法，其步聚如下：
（1）吸气行程开始，排气门13关闭，进气门11打开，活塞2在气缸体12向下运动，气缸体12内形成负压吸入空气；
（2）冷却介质电喷装置9喷出雾化的冷却介质随步骤（1）中吸入的空气进入气缸体12，或者直接喷入气缸体12；
（3）活塞进入下止点时进气门11关闭，吸气行程结束；
（4）压缩行程开始，活塞2向上运动，气缸体12的内部温度随压缩比增大而升高，同时随着温度的升高冷却介质进一步汽化吸收热量，使气缸体12的温度低于燃料的自燃点；
（5）当活塞2向上运动接近上止点时，燃料电喷装置8的喷嘴将燃料喷入气缸体12内，点火***的火花塞点火， 混合气体进入初燃阶段，直至上止点压缩行程结束；在此过过程中，活塞2在气缸体12中运动时气缸体12中出现气体的最大体积和最小体积之比为12至40；
（6）燃料速燃，做功行程开始，气缸体12内的气体迅速膨胀，推动活塞2向下运动做功，至下止点做功行程结束；
（7）排气行程开始，排气门13打开，活塞2向上运动，气缸体12内的废气排出；一个循环结构，进入下一个循环往复。
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