CN101338696B - 汽柴合一通用内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了汽柴合一通用内燃机，燃烧室(16)为高压缩比燃烧室，在气缸盖(17)上设有与高压缩比燃烧室(16)连通的防爆储能装置。本发明通过防爆储能装置，将燃烧过程中大于容许燃烧压力P1z的Pbz max能量q1，储存起来，消除峰值，避免爆震；在活塞下行时，储存的能量q1在受控条件下转换成q2放出，形成P1z至P2z的等压燃烧区间，从而得到一个丰满的示功图。本发明无电子点火系统，通过高压缩比产生的高温进行压燃点火，具有动力性和经济性以及排放性能好的优势，在冷启动、怠速、暖机、低负荷、低温工作时尤为有利。本发明用于柴油机时，也可改善排放，消除燃烧粗暴带来的影响，有利于柴油机向轻量化、高速化发展，全面提高其性能。

Description

汽柴合一通用内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机，特别是涉及一种汽柴合一通用内燃机。
背景技术
已知传统的内燃机工作循环主要有下述三种，即：
用于点燃式汽油机的定容(奥托)工作循环。在初始温度、压缩比、供热量相同时，热效率最高。如图1所示，1-2为绝热压缩，2-3为定容加热Q1，3-4为绝热膨胀，4-1为定容放热Q2。
用于燃气轮和早期柴油机的定压(狄塞尔)循环，在初始温度、最大燃烧压力、供热量相同时，热效率最高。如图2所示为1-2绝热压缩，2-3为定压加热Q1，3-4为绝热膨胀，4-1为定容放热Q2。
广泛用于当代压燃式柴油机的复合(萨巴特)循环，在压缩比越大，压力升高比越大，等压比越接近1时，热效率越高。如图3所示，1-2为绝热压缩，2-3的Q1为定容加热，3-3′的Q1′为定压加热，3′-4为绝热膨胀，4-1为定容放热Q2。复合循环可以看作是定容循环和定压循环的综合和折中。
现有汽油机由于顾忌到爆震带来的影响，限制了压缩比的提高，并由此而阻滞了动力性和经济性的改善；柴油机采用质调节，节流损失小，部分负荷效率高，但是由于高压缩比带来高燃烧压力，燃烧粗暴，不得不将零件承力面加大，影响了柴油机向轻量化、高速化的发展。
早在100年前，瑞士工程师(schweitzer)施魏策尔提出将汽油机、柴油机各自的优点综合起来，研制混合式发动机。遗憾的是多年来的实践表明，有的在结构上无法实现，有的则是达不到预期指标，至今进展不大，仍然脱离不了火花塞点火，还未见到单纯压燃点火的汽油机问世。
2007年，UAES技术中心提出的一种CAI(压缩)可控自燃式发动机，利用废气提高压缩温度，稀释可燃混合气，实现压缩点火，多点燃烧，压缩比达到了12.5，压缩比也不高，目前还处于研究阶段。
燃料快速供入燃烧室的定容加热汽油机，采用高压缩比时，虽然动力性和经济性好，但不可避免地带来过高的燃烧压力Pbz max和爆震。如图4所示，如果不加以控制，将损害发动机的工作平稳性、可靠性以及动力性和经济性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有柴油机特征、汽油机特色，并可根据需要燃用不同燃料和混合燃料的高动力性、高经济性以及排放性能好的汽柴合一通用内燃机。
为了解决上述技术问题，本发明提供的汽柴合一通用内燃机，包括气缸盖和活塞组成的燃烧室，所述的燃烧室为高压缩比燃烧室，在所述的气缸盖上设有缓冲储压阀体，所述的缓冲储压阀体的一端设有连通所述的高压缩比燃烧室和所述的缓冲储压阀体的连通管，另一端设有压紧螺母和调整垫片，所述的压紧螺母设有第一通孔，所述的调整垫片设有第二通孔，在所述的缓冲储压阀体内设有衬套和锥形密封活塞及其弹簧和密封环，在所述的压紧螺母上设有与所述的锥形密封活塞对应的调整螺栓，在所述的缓冲储压阀体上设有储压室，所述的缓冲储压阀体上设有沟通所述的储压室与所述燃烧室的第三通孔，所述的锥形密封活塞处于最底部时切断所述的第三通孔。
在所述的缓冲储压阀体与所述的衬套之间设有与大气连通的间隙。
采用上述技术方案的汽柴合一通用内燃机，由于燃烧室为高压缩比燃烧室，在气缸盖壁上设有与所述的燃烧室连通的防爆储能装置，防爆储能装置将大于容许燃烧压力P1z的Pbz max所产生之能量q1，储存起来，消除爆震。在活塞下行时储存的能量q1逐步转换成q2放出，使发动机在P1z至P2z区间形成等压燃烧，得到一个丰满的示功图。
本发明用汽油做燃料时，取消了电子点火装置，只依靠压缩终了的高温，“点燃”燃料，且不产生爆震，简化了发动机结构，减少了发动机零件数量，从而为大幅度降低成本和提高动力性、经济性以及排放性能，提供了广阔的前景。同样，本发明用于柴油机时，由于消除了燃烧粗暴的缺点，零件承受了“平稳”的载荷，为柴油机进一步向轻量化、高速化发展提供了条件，从而可全面提高其性能，并且在冷启动、怠速、暖机、低负荷、低温状态工作时，更为有利。本发明在于集合两种发动机的优点，相互借鉴，扬长避短，化不利为有利，大幅度提高动力性和经济性，降低排放指标，具有定容加热、等压燃烧、控压膨胀的特点。
综上所述，本发明是一种具有柴油机特征、汽油机特色，并可根据需要燃用不同燃料和混合燃料的高动力性、高经济性以及排放性能好的汽柴合一通用内燃机。
附图说明
图1是用于点燃式汽油机的定容(奥托)工作循环示意图；
图2是用于燃气轮和早期柴油机的定压(狄塞尔)循环示意图；
图3是广泛用于当代压燃式柴油机的复合(萨巴特)循环示意图；
图4是汽柴合一通用内燃机示功图；
图5为汽柴合一通用内燃机的定容加热、等压燃烧、控压膨胀的工作循环示意图；
图6是为一种安装在发动机气缸盖上的防爆储能装置示意图；
图7是防爆储能装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参见图6和图7，气缸盖17和活塞14组成的燃烧室16，燃烧室16为高压缩比燃烧室，在缓冲储压阀体1上一端设有连通缓冲储压阀体1的连通管13，连通管13安装于气缸盖17上，另一端设有压紧螺母2和调整垫片3，压紧螺母2设有第一通孔4，所述的调整垫片3设有第二通孔6，在缓冲储压阀体1内设有衬套15和锥形密封活塞9及其弹簧8和密封环10，在压紧螺母2上设有与锥形密封活塞9对应的调整螺栓5，在缓冲储压阀体1上设有储压室11，缓冲储压阀体1上设有沟通储压室11与燃烧室16的第三通孔12，锥形密封活塞9处于最底部时切断第三通孔12，缓冲储压阀体1与衬套15之间设有间隙7，间隙7用于冷却介质的流通、交换，保障各密封零件的适宜工作温度。压紧螺母2与大气相通的第一通孔4，通过调整垫片3上的第二通孔6与锥形密封活塞9后面的空腔相通，从而进一步保证密封零件可靠的工作环境。
参见图4、图6和图7，弹簧8对锥形密封活塞9施加的不会产生爆燃的压力pz，大于高压缩比发动机的压缩压力pc，故在压缩过程中，锥形密封活塞9被紧压在底部，封闭了与发动机高压缩比燃烧室16相连的连通管13与储压室11相通的第三通孔12，工作按高压缩比进行。燃料喷入燃烧室16着火燃烧后，燃烧室16内的温度和压力迅速提高，在无本发明防爆缓冲储压阀的情况下，将引起爆燃。本发明在燃烧压力大于设定的pz的作用力时，锥形密封活塞9后移，压缩弹簧8，同时打开了第三通孔12，燃气通过连通管13、第三通孔12流入储压室11，燃烧室16容积增大，缸内压力、温度下降，从而消除了爆燃。当活塞14下行，燃烧室16内压力减小时，储压室11的高压气体通过第三通孔12及连通管13进入燃烧室16，使缸内压力增高，并恢复至设定的pz值，直至储压室11无法供给足够的高压气体，燃烧室16内压力下降，锥形密封活塞9下行，第三通孔12关闭。由于缓冲储压阀开启时的密封面小于锥形密封活塞5的锥形面积，故发动机燃烧室16内压力低于压缩压力时，第三通孔12仍可维持通畅供压，直至其作用力小于弹簧8的压力，第三通孔关闭。
参见图4和图5，防爆储能装置的储压室11将大于容许燃烧压力P1z的Pbz max所产生之能量q1，储存起来，消除爆震。储存的能量q1，在活塞14下行时，逐步转换成q2放出，使发动机在P1z至P2z区间形成等压燃烧，得到一个丰满的示功图。
本发明用汽油做燃料时，取消了电子点火装置，只依靠压缩终了的高温，“点燃”燃料，且不产生爆震，简化了发动机结构，减少了发动机零件数量，从而为大幅度提高动力性和经济性以及排放性能，提供了广阔的前景。同理，本发明用于柴油机时，由于消除了燃烧粗暴的缺点，零件承受了“平稳”的载荷，为柴油机进一步向轻量化、高速化发展提供了条件，从而可全面提高其性能。在冷启动、怠速、暖机、低负荷、低温状态工作时，更为有利。本发明在于集合两种发动机的优点，相互借鉴，扬长避短，化不利为有利，大幅度提高动力性和经济性，降低排放指标，具有定容加热、等压燃烧、控压膨胀工作过程的特点。
本发明是一种具有柴油机特征、汽油机特色，并可根据需要燃用不同燃料和混合燃料的高动力性、高经济性以及排放性能好的汽柴合一通用内燃机。

Claims (2)

1.一种汽柴合一通用内燃机，包括气缸盖(17)和活塞(14)组成的燃烧室，其特征是：所述的燃烧室为高压缩比燃烧室(16)，在所述的气缸盖(17)上设有缓冲储压阀体(1)，所述的缓冲储压阀体(1)的一端设有连通所述的高压缩比燃烧室(16)和所述的缓冲储压阀体(1)的连通管(13)，另一端设有压紧螺母(2)和调整垫片(3)，所述的压紧螺母(2)设有第一通孔(4)，所述的调整垫片(3)设有第二通孔(6)，在所述的缓冲储压阀体(1)内设有衬套(15)和锥形密封活塞(9)及其弹簧(8)和密封环(10)，在所述的压紧螺母(2)上设有与所述的锥形密封活塞(9)对应的调整螺栓(5)，在所述的缓冲储压阀体(1)上设有储压室(11)，所述的缓冲储压阀体(1)上设有沟通所述的储压室(11)与所述燃烧室(16)的第三通孔(12)，所述的锥形密封活塞(9)处于最底部时切断所述的第三通孔(12)。
2.根据权利要求1所述的汽柴合一通用内燃机，其特征是：在所述的缓冲储压阀体(1)与所述的衬套(15)之间设有与大气连通的间隙(7)。
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