CN108644043A - 一种缸内喷射型低阻汽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸内喷射型低阻汽油机，包括气缸和曲轴箱，所述气缸由气缸体和活塞组成，所述曲轴箱内设置有连杆，所述连杆一端与活塞连接，所述气缸上部设置有燃烧室和回流气道，所述燃烧室顶部的气缸盖内设置有喷油器，所述气缸一侧设置有进气管，气缸位于进气管处设置有进气门，所述气缸另一侧设置有排气管，气缸位于排气管处设置有排气门，所述进气管上安装有正向气体流量计，所述进气管通过回流气管与回流气道连接，回流气管上设置有逆向气体流量计、节气门和压差阀。本发明汽油将直接喷入气缸内，而不会喷入进气管中，可以根据在压缩冲程内、实际留在气缸内的空气量来更精确地控制喷油量，保证每次参与燃烧的混合气浓度相等。

Description

一种缸内喷射型低阻汽油机

技术领域

本发明涉及汽油机技术领域，具体为一种缸内喷射型低阻汽油机。

背景技术

对于自然吸气的汽油机，其喷油器将汽油喷入进气管中，使汽油与进入进气管中的空气进行充分混合，之后在汽油机进气冲程中，由于活塞下移过程中气缸内产生的真空度，混合气从进气门被吸入气缸内。在此过程中，位于进气管上的节气门起到控制进气量的作用，节气门的开度受油门踏板控制。

当节气门开度较小时，进气管中气流速度慢，单位时间内的进气量小，与之对应的喷油器的喷油量也小，此时进入气缸内的混合气少，汽油机输出功率小；当节气门开度较大时，进气管中气流速度快，单位时间内的进气量大，与之对应的喷油器的喷油量也大，此时进入气缸内的混合气多，汽油机输出功率大。

汽油机位于进气冲程时，活塞下移在气缸内形成真空度，利用该真空度将进气管中的混合气吸入气缸中，由于节气门的阻碍作用，使得活塞下移吸气过程中产生一定的阻力，而该阻力需要由发动机之前做功产生的动力来克服，因此在进气冲程中，需要消耗一定的发动机动力，即一部分发动机产生的机械能，该部分损失的机械能被称为泵气损失。

很显然，当节气门开度越小，则进气阻力越大，发动机用来克服进气阻力而损失的发动机机械能更多，即泵气损失越大。因此，当发动机处于低负荷工作状态时，发动机的泵气损失将严重削弱发动机对外做功的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缸内喷射型低阻汽油机，既能够降低汽油机的泵气损失，又能够提高发动机动力输出的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缸内喷射型低阻汽油机，包括气缸和曲轴箱，所述气缸由气缸体和活塞组成，所述曲轴箱内设置有连杆，所述连杆一端与活塞连接，所述气缸上部设置有燃烧室和回流气道，所述燃烧室顶部的气缸盖内设置有喷油器，喷油器用于将汽油喷入燃烧室内，所述气缸一侧设置有进气管，气缸位于进气管处设置有进气门，所述气缸另一侧设置有排气管，气缸位于排气管处设置有排气门，所述进气管上安装有正向气体流量计，所述进气管通过回流气管与回流气道密封连接，回流气管上设置有逆向气体流量计、节气门和压差阀。正向气体流量计位于回流气管与进气管的连接处与进气门之间。

优选的，所述压差阀由阀体、弹簧、阀块、导杆、阀孔、导孔和阀座组成，阀体内设有阀座，阀座中设置有导孔，导孔内设置有导杆，导杆连接有阀块，阀块远离导杆一侧设置有弹簧，弹簧设置于阀块与阀体内壁之间。

优选的，所述导杆滑动配合于阀体中的导孔内。

优选的，所述压差阀位于节气门和回流气道之间，所述节气门位于逆向气体流量计和压差阀之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将节气门从进气管中移除，从而减少进气管中的进气阻力，从而降低汽油机的泵气损失；在回流气管上设置节气门，利用节气门在压缩冲程中的开启时间及开度大小，来控制回流至进气管内的混合气数量，从而控制气缸内剩余的混合气数量，以此来控制每次燃烧过程中混合气发出的功率，实现了降低进气阻力的同时精确控制发动机功率的技术效果。

利用压差阀的弹簧、阀体及阀座之间的配合，实现了自动开、闭的效果，其反应更灵敏、更快速，可靠性更高，提高了压差阀对节气门的保护效果，防止高温高压气体对节气门的冲击。

利用正向气体流量计能够实时并且准确地计算通过进气门进入气缸内的气体流量，由于进入进气管内的少量新鲜空气不可避免地会逆向进入回流气管中，相比，采用单个空气流量计来计量空气总量，采用两个气体流量计可以更精准地计算实时通过进气门进入气缸内的新鲜空气流量，从而更精确地计算每次喷油器的喷油量，使汽油与空气的混合比例与理论设定值更接近。

喷油器放置在燃烧室的顶部的气缸盖内，并且位于进气门与排气门之间，喷油器的喷油嘴伸入燃烧室内，喷油器与气缸盖密封配合；喷油器在喷油过程中，汽油将直接喷入气缸内，而不会喷入进气管中，可以根据在压缩冲程内、实际留在气缸内的空气量来更精确地控制喷油量，从而保证每次参与燃烧的混合气浓度(汽油、空气比例)相等。另一方面，在汽油机压缩冲程中，节气门关闭之后，喷油器再进行喷油，可以使喷出的全部汽油都参与本次燃烧过程，不会有汽油与空气的混合气进入回流气管、甚至进气管中，从而防止一部分汽油液滴粘附于回流气管、进气管的管壁或压差阀、节气门的内壁上而造成汽油的浪费，也防止由于上述粘附于管壁或内壁上的汽油，使得进入气缸内的混合气中空气、汽油比例出现改变而引起的燃烧过程异常。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明压差阀的结构示意图。

图3为本发明进气冲程的结构示意图。

图4为本发明压缩冲程的结构示意图。

图5为本发明做功冲程的结构示意图。

图6为本发明排气冲程的结构示意图。

图中：1-曲轴箱；2-连杆；3-气缸体；4-活塞；5-气缸；6-进气门；7-节气门；8-进气管；9-喷油器；10-燃烧室；11-排气管；12-排气门；13-正向气体流量计；14-回流气道；15-压差阀；150-阀体；151-弹簧；152-阀块；153-导杆；154-阀孔；155-导孔；156-阀座；16-回流气管；17-逆向气体流量计。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种缸内喷射型低阻汽油机，包括气缸5和曲轴箱1，气缸5由气缸体3和活塞4组成，曲轴箱1内设置有连杆2，连杆2一端与活塞4连接，气缸5上部设置有燃烧室10和回流气道14，燃烧室10顶部的气缸盖内设置有喷油器9，喷油器9用于将汽油喷入燃烧室10内，气缸5一侧设置有进气管8，气缸5位于进气管8处设置有进气门6，气缸5另一侧设置有排气管11，气缸5位于排气管11处设置有排气门12，进气管8上安装有正向气体流量计13，进气管8通过回流气管16与回流气道14密封连接，回流气管16上设置有逆向气体流量计17、节气门7和压差阀15，压差阀15由阀体150、弹簧151、阀块152、导杆153、阀孔154、导孔155和阀座156组成，阀体150内设有阀座156，阀座上设置有导孔155，导孔155内设置有导杆153，导杆153外端连接有阀块152，阀块152远离导杆153一侧设置有弹簧151，弹簧151设置于阀块152与阀体150内壁之间，导杆153滑动配合于阀体中的导孔155内，压差阀15位于节气门7和回流气道14之间，节气门7位于逆向气体流量计17和压差阀15之间。正向气体流量计13位于回流气管16与进气管8的连接处与进气门6之间。

工作原理：1、进气冲程：进气门6开启、排气门12关闭，活塞4下行，外界的空气进入进气管8，空气经过正向气体流量计13后、经进气门6进入气缸5内；此过程中，由于进气管8上没有节气门7的阻碍，所以进气阻力更小，泵气损失更小，进气效率更高。同时，回流气管16上的节气门7完全关闭，能够阻止由于进气冲程中、气缸5内的负压而引起回流气管16内的气体经过回流气道14被反向吸入气缸5内，也防止外界空气进入进气管8后、由回流气管16进入气缸5内。

2、压缩冲程：进气门6、排气门12都关闭，活塞4上行，根据需要调节节气门7的开度及开启时间，使一部分气缸5内的空气在上行活塞4作用下，经过回流气道14、回流气管16上的压差阀15、节气门7、逆向气体流量计17后回到进气管8中，并随新进入的空气一起在下次进气冲程中再进入气缸5中；在此过程，利用节气门7的开度及开启时间来调节回流的空气流量，从而使留在气缸5中的空气数量成为实际所需量。由于该冲程中，气缸5内的气压值较低，阀块152两侧的压差低于其关闭的设定值，因此，回流气体能够顺利地通过压差阀15。节气门7开启时间达到设定值后，节气门7关闭，之后喷油器9根据正向气体流量计13和逆向气体流量计17的计量值得出实际留在气缸5中的空气量，从而更精确地控制喷油器9向气缸5内喷射汽油，喷射入气缸5的汽油与气缸5中的空气混合并形成混合气。

3、做功冲程：进气门6、排气门12及节气门7都关闭，火花塞点燃混合气，燃烧后的高温高压废气推动活塞4从上止点下行，此时高压废气到达压差阀15的阀块152右侧，阀块152左、右两侧的压差超过设定值，阀块152克服弹簧151的拉力向左移动并压紧于阀座156上，从而封闭阀孔154，阻碍阀块152右侧的气体进入阀孔154内；从而防止燃烧后的高温高压废气冲击节气门7，保护了节气门7不受破坏。

4、排气冲程：排气门12开启，进气门6及节气门7仍然关闭，活塞4上行，气缸5中的废气被活塞4从排气门12压出。此时，由于气缸5内废气压力仍然较高，阀块152右侧的气压远超其左侧的气压，阀块152在两侧压差作用下、仍然紧密地压靠于阀座156上，压差阀15处于关闭状态。之后发动机再次进行进气冲程，循环往复。

本装置节气门7用于控制回流混合气的流量，节气门7开度越大、开启时间越长，则回流的混合气越多，留在气缸5内参与燃烧的混合气越少，发动机输出功率越小。反之，节气门6开度越小、开启时间越短，则回流的混合气越少，留在气缸5内参与燃烧的混合气越多，发动机输出功率越大。然而，现有发动机节气门6开度越大、开启时间越长，则进入气缸5内的混合气越多，发动机输出功率越大。因此，节气门6在本发动机及现有发动机上的作用不同，产生的效果也相反。

利用正向气体流量计13能够实时并且准确地计算通过进气门6进入气缸5内的气体流量，由于进入进气管8内的少量新鲜空气通过回流气管16与进气管8的连接处、不可避免地会逆向进入回流气管16中，相比，采用单个空气流量计来计量空气总量，采用两个气体流量计可以更精准地计算实时通过进气门6进入气缸5内的新鲜空气流量，从而更精确地计算每次喷油器9的喷油量，使汽油与空气的混合比例与理论设定值更接近。

喷油器放置在燃烧室的顶部的气缸盖内，并且位于进气门与排气门之间，喷油器的喷油嘴伸入燃烧室内，喷油器与气缸盖密封配合；喷油器在喷油过程中，汽油将直接喷入气缸内，而不会喷入进气管中，可以根据在压缩冲程内、实际留在气缸内的空气量来更精确地控制喷油量，从而保证每次参与燃烧的混合气浓度(汽油、空气比例)相等。另一方面，在汽油机压缩冲程中，节气门关闭之后，喷油器再进行喷油，可以使喷出的全部汽油都参与本次燃烧过程，不会有汽油与空气的混合气进入回流气管16、甚至进气管8中，从而防止一部分汽油液滴粘附于回流气管16、进气管8的管壁或压差阀15、节气门7的内壁上而造成汽油的浪费，也防止由于上述粘附于管壁或内壁上的汽油，使得进入气缸5内的混合气中空气、汽油比例出现改变而引起的燃烧过程异常。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种缸内喷射型低阻汽油机，包括气缸(5)和曲轴箱(1)，其特征在于：所述气缸(5)由气缸体(3)和活塞(4)组成，所述曲轴箱(1)内设置有连杆(2)，所述连杆(2)一端与活塞(4)连接，所述气缸(5)上部设置有燃烧室(10)和回流气道(14)，所述燃烧室(10)顶部的气缸盖内设置有喷油器(9)，喷油器(9)用于将汽油喷入燃烧室(10)内，所述气缸(5)一侧设置有进气管(8)，气缸(5)位于进气管(8)处设置有进气门(6)，所述气缸(5)另一侧设置有排气管(11)，气缸(5)位于排气管(11)处设置有排气门(12)，所述进气管(8)上安装有正向气体流量计(13)，所述进气管(8)通过回流气管(16)与回流气道(14)密封连接，回流气管(16)上设置有逆向气体流量计(17)、节气门(7)和压差阀(15)。

2.根据权利要求1所述的一种缸内喷射型低阻汽油机，其特征在于：所述压差阀(15)由阀体(150)、弹簧(151)、阀块(152)、导杆(153)、阀孔(154)、导孔(155)和阀座(156)组成，阀体(150)内设有阀座(156)，阀座(156)中设置有导孔(155)，导孔(155)内设置有导杆(153)，导杆(153)外端连接有阀块(152)，阀块(152)远离导杆(153)一侧设置有弹簧(151)，弹簧(151)设置于阀块(152)与阀体(150)内壁之间。

3.根据权利要求2所述的一种缸内喷射型低阻汽油机，其特征在于：所述导杆(153)滑动配合于阀体中的导孔(155)内。

4.根据权利要求1所述的一种缸内喷射型低阻汽油机，其特征在于：所述压差阀(15)位于节气门(7)和回流气道(14)之间，所述节气门(7)位于逆向气体流量计(17)和压差阀(15)之间。