CN112627965A - 一种具有存气压缩功能的内燃机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械领域，具体涉及内燃机。一种具有存气压缩功能的内燃机，包括内燃机本体，内燃机本体包括气缸，气缸的内侧设有活塞，气缸上设有进气口，进气口处设有进气气门，气缸的上部设有储气室。此设计以现有内燃机缸体、活塞为基础，改变气门结构，在排气气门前增设储气室和储气室气门，通过储气室暂存吸入空气，和下一次吸入的空气混和，使燃烧行程有更多的空气，节省燃料，提高了燃烧效果，改变点火或喷射周期规律，适用于汽车发动机、船舶发动机、工程设备机械发动机等。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，具体地，涉及内燃机。
背景技术
内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机，随着社会发展，内燃机已经运用在在汽车、轮船、工程设备机械等等行业中，当前常见的四冲程内燃机在使用时包括吸气、压缩、燃烧、排气四个步骤，然而其吸入的空气量不足，导致燃料燃烧不充分，燃烧周期太频繁，虽然通过加压进气、提高压缩比(或可变压缩比)的方式可提高进气量，但燃烧的频率没有降低，燃烧周期过于频繁，导致燃料消耗高。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有存气压缩功能的内燃机及其使用方法，以解决上述至少一个技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种具有存气压缩功能的内燃机，包括内燃机本体，所述内燃机本体包括气缸，所述气缸的内侧设有活塞，所述气缸上设有进气口，所述进气口处设有进气气门，其特征在于，所述气缸的上部设有储气室，所述进气口设置在所述储气室的一侧；
所述储气室与所述气缸连通，所述储气室与所述气缸的连接处设有储气室气门；
所述储气室的上部设有排气口，所述排气口处设有排气气门。
所述储气室与所述气缸采用一体化结构。
所述排气口为两个，两个所述排气口分别设置在所述储气室的上部的两侧；
所述排气气门为两个，两个所述排气气门分别设置在所述储气室气门的两侧。
所述气缸顶部设置火花塞。或，所述气缸顶部设置喷油嘴。
一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、一次吸气，气缸的进气气门打开、排气气门关闭、储气室气门关闭，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，气缸内吸入气体；
步骤二、一次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，活塞从气缸内的下止点向上移动，对被吸入气缸内的气体进行压缩；
步骤三、二次吸气，活塞向上移动至气缸内的上止点，气体已被压缩到储气室内，储气室气门关闭、排气气门关闭、进气气门打开，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，再次吸入气体；
步骤四、二次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，活塞从气缸内的下止点向上移动，再次压缩气体；
步骤五、燃烧，活塞向上移动至气缸内的上止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，气缸内进行燃烧，使得活塞向下移动至气缸内的下止点；
步骤六、排气，活塞向上移动，排出燃烧后的废气，排气气门打开、储气室气门打开、进气气门关闭，活塞移动至气缸内的上止点，排气行程结束，储气室气门关闭、排气气门关闭。
作为一种方案，所述步骤一中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物。所述步骤三中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物。
所述步骤五中，气缸顶部设置火花塞，通过火花塞点然汽油和空气的混合物使得气缸内进行燃烧。
作为另一种方案，所述步骤一中，被吸入气缸内的气体为空气。所述步骤三中，被吸入气缸内的气体为空气。
所述步骤五中，气缸顶部设置喷油嘴，通过喷油嘴喷出雾状柴油遇到气缸内温度超过柴油燃点的压缩空气使得气缸内进行燃烧。
本发明通过此设计，提供了一种具有存气压缩功能的内燃机及其使用方法，此设计中的内燃机通过两次吸入气体，在同样的气缸缸径和活塞行程下，提高了发动机排量；提高了内燃机的进气量，进而保证了燃料燃烧效果，节省燃料，降低排放污染，特别适合柴油内燃机等重型机械；且燃烧间隔变长，燃烧频率降低，提高了内燃机的使用效果。
附图说明
图1为本发明的部分结构示意图；
图2为本发明的使用方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
如图1～2所示，一种具有存气压缩功能的内燃机，包括内燃机本体，内燃机本体包括气缸，气缸的内侧设有活塞，气缸上设有进气口，进气口处设有进气气门，气缸的上部设有储气室，进气口设置在储气室的一侧；储气室与气缸连通，储气室与气缸的连接处设有储气室气门；储气室的上部设有排气口，排气口处设有排气气门。此设计以现有内燃机缸体、活塞为基础，改变气门结构，在排气气门前增设储气室和储气室气门，通过储气室暂存吸入空气，和下一次吸入的空气混和，使燃烧行程有更多的空气，节省燃料，提高了燃烧效果，改变点火或喷射周期规律，适用于汽车发动机、船舶发动机、工程设备机械发动机等。
为了保证内燃机的使用效果，内燃机的正时皮带驱动凸轮轴，凸轮轴驱动储气室气门定时开关。
储气室与气缸采用一体化结构，提高了设备的结构强度。
排气口为两个，两个排气口分别设置在储气室的上部的两侧；排气气门为两个，两个排气气门分别设置在储气室气门的两侧。通过两个排气口提高排气效率，利于快速排出大量废气。
一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，包括以下步骤：步骤一、一次吸气，气缸的进气气门处于打开状态、排气气门处于关闭状态、储气室气门处于关闭状态，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，气缸内吸入气体，此过程中发动机曲轴自0°旋转至180°；步骤二、一次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门处于关闭状态、排气气门处于关闭状态、储气室气门处于打开状态，活塞从气缸内的下止点向上移动，对被吸入气缸内的气体进行压缩，此时气缸和储气室处于连通状态，此过程中发动机内用于带动活塞的曲轴自180°旋转至360°；步骤三、二次吸气，活塞向上移动至气缸内的上止点，气体已被压缩到储气室内，储气室气门处于关闭状态、排气气门处于关闭状态、进气气门处于打开状态，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，再次吸入气体，此过程中发动机曲轴自360°旋转至540°；步骤四、二次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门处于关闭状态、排气气门处于关闭状态、储气室气门处于打开状态，活塞从气缸内的下止点向上移动，再次压缩气体，此时气缸和储气室处于连通状态，此过程中发动机曲轴自540°旋转至720°；步骤五、燃烧，活塞向上移动至气缸内的上止点，进气气门处于关闭状态、排气气门处于关闭状态、储气室气门处于打开状态，气缸内进行燃烧，使得活塞向下移动至气缸内的下止点，此时气缸和储气室处于连通状态，此过程中发动机曲轴自720°旋转至900°；步骤六、排气，活塞向上移动，排出燃烧后的废气，排气气门处于打开状态、储气室气门处于打开状态、进气气门处于关闭状态，此时气缸和储气室处于连通状态，活塞移动至气缸内的上止点，排气行程结束，储气室气门关闭、排气气门关闭，此过程中发动机曲轴自900°旋转至1080°。完成以上步骤后，内燃机完成一次六冲程的工作循环，可准备进入下一次工作循环。此设计通过两次吸入空气，相当于两倍的发动机排量，但发动机体积没有发生太大变化；两倍的进气量可以让燃料充分燃烧，节省燃料，降低排放污染，特别适合柴油内燃机等重型机械；曲轴旋转三周(1080°)燃烧一次，相对于四冲程曲轴旋转两周(720°)燃烧一次，燃烧间隔变长，燃烧频率降低1.5倍。
步骤三与步骤四可重复若干次。根据吸气压缩次数的不同，可重复步骤三与步骤四的过程，进一步提高进气量。可设计为八冲程、十冲程等。通过两次或两次以上的吸气次数，使发动机吸入更多的空气，让燃料充分燃烧，燃烧的周期变长，降低燃烧频率。
此设计中的内燃机气缸的上部设有储气室，进气口设置在储气室的一侧，进气口处设有进气气门；储气室与气缸连通，储气室与气缸的连接处设有储气室气门；储气室的上部设有排气口，排气口处设有排气气门。
对于汽油内燃机而言，步骤一中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物。步骤三中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物。步骤五中，气缸顶部设置火花塞，通过火花塞点然汽油和空气的混合物使得气缸内进行燃烧。对于柴油内燃机而言，步骤一中，被吸入气缸内的气体为空气。步骤三中，被吸入气缸内的气体为空气。步骤五中，气缸顶部设置喷油嘴，通过喷油嘴喷出雾状柴油遇到气缸内温度超过柴油燃点的压缩空气使得气缸内进行燃烧。此设计可适用于采用汽油、柴油、LNG等不同燃料的内燃机。
此设计中的内燃机通过两次吸入气体，在同样的气缸缸径和活塞行程下，提高了发动机排量；提高了内燃机的进气量，进而保证了燃料燃烧效果，节省燃料，降低排放污染，特别适合柴油内燃机等重型机械；且燃烧间隔变长，燃烧频率降低，提高了内燃机的使用效果。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明，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 (10)
1.一种具有存气压缩功能的内燃机，包括内燃机本体，所述内燃机本体包括气缸，所述气缸的内侧设有活塞，所述气缸上设有进气口，所述进气口处设有进气气门，其特征在于，所述气缸的上部设有储气室，所述进气口设置在所述储气室的一侧；
所述储气室与所述气缸连通，所述储气室与所述气缸的连接处设有储气室气门；
所述储气室的上部设有排气口，所述排气口处设有排气气门。
2.如权利要求1所述的一种具有存气压缩功能的内燃机，其特征在于，所述储气室与所述气缸采用一体化结构。
3.如权利要求1所述的一种具有存气压缩功能的内燃机，其特征在于，所述排气口为两个，两个所述排气口分别设置在所述储气室的上部的两侧；
所述排气气门为两个，两个所述排气气门分别设置在所述储气室气门的两侧。
4.如权利要求1所述的一种具有存气压缩功能的内燃机，其特征在于，所述气缸顶部设置火花塞。
5.如权利要求1所述的一种具有存气压缩功能的内燃机，其特征在于，所述气缸顶部设置喷油嘴。
6.一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、一次吸气，气缸的进气气门打开、排气气门关闭、储气室气门关闭，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，气缸内吸入气体；
步骤二、一次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，活塞从气缸内的下止点向上移动，对被吸入气缸内的气体进行压缩；
步骤三、二次吸气，活塞向上移动至气缸内的上止点，气体已被压缩到储气室内，储气室气门关闭、排气气门关闭、进气气门打开，活塞从气缸内的上止点开始向下移动，再次吸入气体；
步骤四、二次压缩，活塞向下移动至气缸内的下止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，活塞从气缸内的下止点向上移动，再次压缩气体；
步骤五、燃烧，活塞向上移动至气缸内的上止点，进气气门关闭、排气气门关闭、储气室气门打开，气缸内进行燃烧，使得活塞向下移动至气缸内的下止点；
步骤六、排气，活塞向上移动，排出燃烧后的废气，排气气门打开、储气室气门打开、进气气门关闭，活塞移动至气缸内的上止点，排气行程结束，储气室气门关闭、排气气门关闭。
7.如权利要求6所述的一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，所述步骤一中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物；
所述步骤三中，被吸入气缸内的气体为汽油和空气的混合物。
8.如权利要求7所述的一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，所述步骤五中，气缸顶部设置火花塞，通过火花塞点然汽油和空气的混合物使得气缸内进行燃烧。
9.如权利要求6所述的一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，所述步骤一中，被吸入气缸内的气体为空气；
所述步骤三中，被吸入气缸内的气体为空气。
10.如权利要求9所述的一种具有存气压缩功能的内燃机的使用方法，其特征在于，所述步骤五中，气缸顶部设置喷油嘴，通过喷油嘴喷出雾状柴油遇到气缸内温度超过柴油燃点的压缩空气使得气缸内进行燃烧。
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