CN201377352Y

CN201377352Y - 一种往复式内燃发动机

Info

Publication number: CN201377352Y
Application number: CN200920012355U
Authority: CN
Inventors: 王福山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2019-03-25

Abstract

一种往复式内燃发动机，属于发动机技术领域。包括单独完成吸气、压缩的汽缸和至少两个单独完成作功、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸的进气门一端与油气供给系统相通，另一端与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过进气门与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过排气门与外界相通。本实用新型采用氧气为燃料，热效率大大提高，功率增加，其燃烧后的尾气中的水蒸汽在温度低于100时，变成水流出，CO₂气体通过压缩机存入CO₂储罐中，解决了CO₂的排放问题，对环境没有污染。改变了现有内燃机的油气混合比，把燃油和一定氧气提前混合均匀，改变原来进气及进油的作法，使其都能充分燃烧。

Description

一种往复式内燃发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，特别是涉及一种往复式内燃发动机。

背景技术

目前石油紧张，90％由各种内燃机消耗掉，主要有两种类型发动机：一是定容燃烧的往复式内燃机，热效率只有35％；二是定压燃烧式，如燃气轮，其热效率相对较低，只有25％。而且发动机每燃烧1升油就排出0.3kgCO₂，污染了环境，使地球变暖。现在的各种内燃机虽然经多次改进使其燃烧好一些，没有游离碳及CO，但CO₂还是排入大气中，至今无法解决此问题；热效率最高的综合利用也不到35％，也就是说有65％的燃料损失掉，分析各方面的具体损失如下：

一、燃烧损失

现在的发动机有进气系统及给油系统，两者基本上是分开的，一是燃油和空气不能按燃烧比例混合，不均匀。另外，在加速时，又增加若干油料，在空气量一定的前提下，多给了油势必造成有些油料不能完全燃烧，而分解成游离碳，冒黑烟排出机外，又污染了环境，为节油在汽化器的主量孔增加一个铜丝，减少流量以达到节油的目的，这一项的不完全燃烧以及多喷入的燃油损失数量不少。且现有内燃机都是采用空气与燃油混合燃烧，但实际与燃油混合燃烧的是氧气，因氧气占空气的21％，如需相同氧气量燃烧时，若采用空气燃烧，则空气中79％的其他气体一同加热到近千度，消耗了大量热量。

二、冷却水损失：汽缸内壁温度不能超过400℃，否则汽缸变软磨损太快，这就要通过冷却水冷却，不仅结构复杂，且降低了燃气的初始温度及压力，损失热效率约20％。

三、排气损失：

四冲程内燃机是每一个缸转两圈作一次功，同时独立完成吸气-压缩-作功-排气过程；各汽缸的容积相同，这样在同样大小的容积内保证完全膨胀作功是不可能的，它需要大于吸气容积的很多才能完成该冲程，而现有发动机做不到这一点，结果造成高压(8Kg/cm²)、高温(800℃)的能作很多功的气体必须提前排除汽缸，以便完成下一冲程，由于高温高压所以必须有消音器来完成。

以上三个原因是热效率降低的主要原因，现有的往复式发动机是无法解决的，但为了提高热效率，又必须解决以上三个问题，既然现有的往复式发动机已经普及，所以还按往复式机种进行改造以解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种往复式内燃发动机，解决已有内燃机效率低，结构复杂、制造困难、且使用污染严重等问题。

本实用新型的技术方案是：

一种往复式内燃发动机，包括单独完成吸气、压缩的汽缸和至少两个单独完成作功、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸的进气门一端与油气供给系统相通，另一端与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过进气门与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过排气门与外界相通。

所述的汽缸体内壁及活塞顶部镶有陶瓷衬套。单独完成作功、排气的汽缸通过排气门与尾气处理装置相通，所述的尾气处理装置是在排气管上设置有散热器，在排气管端部连接有压缩机，压缩机的排气口通过截止阀连接有储气罐。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型对现有发动机汽缸功能重新调整，以往是每个汽缸都要完成四冲程，而现在改为有的汽缸只完成吸气、压缩，而有的汽缸来完成作功、排气，这样一来作功、排气这一个汽缸的直径尺寸就可以根据热力计算达到最佳膨胀的要求而定，这就可以解决排气损失一项。

2、本实用新型的作功、排气这个功能缸可镶内套(一层陶瓷材料)，及活塞顶上贴一层陶瓷材料，它抗磨耐高温，这样就可以充分发挥燃烧的最大压力及温度，水冷即可取消。

3、本实用新型采用氧气为燃料，热效率大大提高，在相同人容积内，采用氧气燃烧，功率可增加几倍。其燃烧后，尾气为水蒸汽和CO₂。如尾气管温度低于100时，水就会流出，只剩下CO₂，通过压缩机将其存入CO₂储罐中，保持一定压力，到加油站可以替换，解决了CO₂的排放问题，对环境没有污染。

4、改变了现有内燃机的油气混合比，把燃油和一定氧气(按重量比例，燃油与氧气的比例关系约为15∶1)提前混合均匀，进气是混合气，改变原来进气及进油的作法，所以汽缸无论进多少混合气都是按油气比例进行的，都能充分燃烧。

5、经过上述处理后的热效率能达到60％左右，比原来能提高25％，是非常可观的。本实用新型结构比现有发动机简单，缸体免去水套，及水冷系统，曲轴也简单了，配气系统也减少了，活塞、连杆、活塞环系列照用，改造起来非常容易。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型与现有技术的单缸作功比较示意图。

图3为本实用新型与现有技术改变燃烧气体作功比较示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述：

实施例：如图1所示，本实用新型包括单独完成吸气、压缩的汽缸A和两个单独完成作功、排气的汽缸B1和B2；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸A的进气门403一端与油气供给系统相通，另一端与燃烧室13相通，单独完成作功、排气的汽缸B1和B2分别通过其进气门402和404与燃烧室13相通，单独完成作功、排气的汽缸B1和B2分别通过排气门401和405与外界相通。

本实用新型在所述的汽缸体6内壁及活塞8顶部镶有耐高温、耐磨、导热系数大的陶瓷衬套7，取消水冷却系统，使缸体翻砂更简单，即解决水冷问题，又可以增加热效率10％。

单独完成吸气、压缩的汽缸A顶部通过进气门403与油气供给系统相通，汽缸A上方通过汽缸盖19与其形成燃烧室13，燃烧室13内设火花塞20，燃烧室13通过进气门402、404分别与单独完成作功、排气的汽缸B₁、B₂顶部相通，单独完成作功、排气的汽缸A顶部再分别通过排气门401、405与外界相通。单独完成作功、排气的汽缸B1和B2均通过排气门与尾气处理装置相通，所述的尾气处理装置是在排气管15上设置有散热片12，在排气管15端部连接有压缩机11，压缩机11的排气口通过截止阀10连接有CO₂储气罐9，用于回收排放的CO₂气体。

如图1所示，本实用新型发动机把各缸的功能改变一下，就可以充分满足气体作功，本例采用4个汽缸，而A为吸气、压缩缸，完成吸气、压缩冲程，B₁、B₂为作功、排气缸，完成作功、排气冲程，变成这样在一定吸气冲程下，压缩冲程可以计算到最佳状态，因为虽然行程不变，但缸径可随意改变，本实用新型中，A供应B₁、B₂，膨胀可以充分发挥出来，这样每缸做功四次增加功率25％以上。

本实用新型工作过程如下：

如图1所示，飞轮16带动曲轴3转动，曲轴3两端安装有轴承17和油封2，曲轴3上连有活塞杆18，通过活塞杆18驱动活塞8上下运动，各缸分别完成吸气、压缩和作功、排气冲程，排放出的气体经冷却变成水流出，CO₂气体经排气管道15进入压缩机11，经压缩机11压缩到CO₂储气罐9中。

如图2所示，为内燃机结构改进前后的作功图。bcf为现有内燃机提前排气及冷却降温的作功结果；ade为本实用新型的作功结果。通过改变后，本实用新型可以在汽缸内完全作功到常压，增加了热效率。

如图3所示，为内燃机改变燃烧气体前后的作功图。hmn为燃烧空气时的示功图，gmn为燃烧纯氧气时的示功图，增加了热效率。

本实用新型单独完成作功、排气的汽缸至少为两个，可根据实际应用增加。

Claims

1、一种往复式内燃发动机，其特征在于：包括单独完成吸气、压缩的汽缸和至少两个单独完成作功、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸的进气门一端与油气供给系统相通，另一端与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过进气门与燃烧室相通，单独完成作功、排气的汽缸通过排气门与外界相通。

2、按照权利要求1所述的往复式内燃发动机，其特征在于：所述的汽缸体内壁及活塞顶部镶有陶瓷衬套。

3、按照权利要求1所述的往复式内燃发动机，其特征在于：单独完成作功、排气的汽缸通过排气门与尾气处理装置相通，所述的尾气处理装置是在排气管上设置有散热器，在排气管端部连接有压缩机，压缩机的排气口通过截止阀连接有储气罐。