CN2934598Y

CN2934598Y - 环保节能型内燃发动机

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Publication number: CN2934598Y
Application number: CNU200620091462XU
Authority: CN
Inventors: 王福山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2016-06-09

Abstract

本实用新型涉及动力设备，具体为一种环保节能型内燃发动机，包括单独完成吸气、压缩的汽缸和单独完成爆发、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸通过进气门与油气供给系统相通，该汽缸通过进气门与燃烧室相通，燃烧室再通过进气门与单独完成爆发、排气的汽缸相通，该汽缸通过排气门与外界相通。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，而有的缸来完成爆发、排气，这样一来爆发、排气这一个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。本实用新型解决了已有内燃机效率低，结构复杂、制造困难、且使用污染严重等问题。

Description

环保节能型内燃发动机

技术领域

本实用新型涉及动力设备，具体为一种环保节能型内燃发动机。

背景技术

当今世界上有两种类型发动机：一是定压燃烧式，如燃气轮，它的转速很高，可以达到10000转/分以上，但热效率相对较低，大多用在航空发动机，马力很大；二是空容燃烧内燃机，表现在车用、船用发动机，它因多活塞往复运动到上下死点转向时惯性很大、破坏力很大，所以不能转速太高，但选择适当的材质和热处理，则小型发动机转速也能达到5000转/分，另外也受燃烧过程的影响，燃油燃烧有预燃期、正燃期、后燃期三个阶段，如转速太快，使燃烧成多不准时。现在，也有研究旋转式发动机定容燃烧设备，但因密封很难保证，所以虽然理论上有若干种，但真正实施的还没有，而往复式发动机经过若干年的改进日趋成熟，所以当今世界上占绝大多数，但从热效率上也是很低的，不尽人意，最高的综合利用也不到35％，也就是说有65％的燃料损失掉，目前石油紧张，如果能把热效率提高10％，那也是非常了不起的事情，分析一下都有哪些方面损失。

一、燃烧完全燃烧损失

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，现有的司机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。

二、冷却水损失：汽缸内壁温度不能超过400℃，不然汽缸变软磨损太快，这就要冷却，它的结果就降低了爆发温温及压力，减少了作功动力。

三、排气损失：

这一项损失更大，因为每一个缸同时完成四冲程吸气—压缩—爆发—排气；现在的发动机汽缸容积相同，吸气的容积来完成爆发作功冲程是远远不行的，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(4-6Kg/cm²)、高温(700℃)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，当前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环保节能型内燃发动机，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：

一种环保节能型内燃发动机，包括单独完成吸气、压缩的汽缸和单独完成爆发、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸通过进气门与油气供给系统相通，该汽缸通过进气门与燃烧室相通，燃烧室再通过进气门与单独完成爆发、排气的汽缸相通，单独完成爆发、排气的汽缸通过排气门与外界相通。

所述的环保节能型内燃发动机，单独完成吸气、压缩的汽缸顶部通过进气门与油气供给系统相通，该汽缸上方通过汽缸盖与其形成燃烧室，燃烧室通过进气门与单独完成爆发、排气的汽缸顶部相通，单独完成爆发、排气的汽缸顶部再通过排气门与外界相通。

所述的环保节能型内燃发动机，还包括控制气门启闭的配气系统，其上的摇臂穿置于摇臂轴上，摇臂的一端置于凸轮轴底部，摇臂另一端的叉子于进气门或排气门上的气门帽下方插于气门杆外侧。

所述的环保节能型内燃发动机，汽缸体内壁及活塞顶部镶有陶瓷衬套。

所述的环保节能型内燃发动机，油气供给系统包括鼓风机、定量计、风力搅拌机、控制阀门、供油定量计、油喷雾器，鼓风机供风的管路上设有定量计，与油喷雾器相通的管路上设有供油定量计，油、气混合室内设有风力搅拌机，为汽缸提供油、气混合物的管路上设有控制阀门。

所述的环保节能型内燃发动机，单独完成爆发、排气的汽缸通过排气门与尾气处理装置相通。

关于尾气的处理

现有的发动机的尾气有CO₂、CO、H₂O、C等，污染了环境，经过本实用新型组合后的尾气只有H₂O、CO₂，但就是CO₂造成温室效应，也必须加以解决。当前世界上对尾气的处理没有根本的解决办法，而只是尽量使燃烧好一点，少些CO、C而已，而对于CO₂的解决毫无办法，但在化学方面可以有两个解决办法：

第一：尾气H₂O+CO₂→H₂CO₃(碳酸)

需加催化剂来完成，因为虽然经过完全膨胀，但排气温度也不会低于200℃，以及水蒸汽有利于化学反应。

第二：尾气H₂O+CO₂+Na→NaHCO₃(碳酸氢钠)

小苏打，经过提纯可以食用。

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，而有的缸来完成爆发、排气，这样一来爆发、排气这一个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、本实用新型的爆发、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、本实用新型把燃油经计算和一定空气(按重量比例，燃油与空气的比例关系约为1∶13)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。

4、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。

5、本实用新型油料做功后尾气经处理，又变成产品，对环境污染也没有。

6、根据动力大小可以排列组合，本实用新型可以从最小两缸、三缸、四缸、六缸、八缸等，也可以集中形成压缩到10Kg/cm²的气体(混合)，输入汽缸内单独来完成作功。

附图说明

图1为本实用新型构造示意图。

图2为本实用新型配气系统构造示意图。

图3为本实用新型油气供给系统示意图。

图4为本实用新型尾气处理系统示意图。

图5为本实用新型与现有技术的单缸作功比较示意图。

图中，1轴承；2曲轴；3汽缸体；4汽缸衬套(陶瓷)；5、活塞(活塞顶贴陶瓷衬套)；6连杆；7汽缸盖；801排气门；802进气门；803进气门；804进气门；805排气门；806排气门；807进气门；808进气门；809进气门；810排气门；811气门杆；812气门帽；9配气系统；901摇臂；902摇臂轴；903凸轮轴；904叉子；10燃烧室；11火花塞；12油封；13飞轮；14鼓风机；15定量计；16风力搅拌机；17控制阀门；18阀片；19供油定量计；20油喷雾器；21孔洞；A₁-A₄汽缸；B₁-B₂汽缸。

具体实施方式

现有往复式发动机每个汽缸都同时完成四个冲程，这样吸气和爆发相同容积，所以造成很多可以做功的气体不得不提前排除，因此功率下降。如图1所示，本实用新型发动机把各缸的功能改变一下，就可以充分满足爆发气体作功，同样是六个汽缸，而A₁、A₂、A₃、A₄变成爆发(燃烧作功)、排气冲程，B₁、B₂变成吸气、压缩冲程，这样在一定吸气冲程下，爆发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，B₁供应A₁、A₂，B₂供应A₃、A₄，膨胀可以充分发挥出来，这样一改原来每一缸做功三次，现在改为做功四次增加功率25％以上，如B₁、B₂缸径D＝100mm，则A₁、A₂、A₃、A₄缸径D＝80mm，则吸气容积V＝2×5²×3.14×10＝1570cm³；膨胀容积V＝4×4²×3.14×10＝2000cm³；膨胀容积-吸气容积＝2000-1570＝430cm³，大于吸气容积27％。

如图5所示，单缸作功比较如下：

实线部分是本实用新型作功情况，虚线部分是传统技术作功情况，经改造后气体可以充分膨胀作功，排气压力可以到常压(1大气压)，而现有四冲程发动机，因为保证汽缸内壁不超过400℃，则冷却这样爆发压力及温度都降低，以及提前排气压力约为5kg/cm²，温度约为700℃，如虚线作功部分，所以经过这样改造，功率大大增加；图中a点为1500℃，b点为700℃。

如图1所示，飞轮13带动曲轴2转动，曲轴2两端安装有轴承1和油封12，曲轴2上连有连杆6，通过连杆6驱动活塞5，汽缸体3内壁及活塞5顶部镶有陶瓷衬套4，这样可不降低爆发温度及压力，取消水冷却系统，使缸体翻砂更简单。单独完成吸气、压缩的汽缸B₁、B₂顶部分别通过进气门803、808与油气供给系统相通，汽缸B₁、B₂上方通过汽缸盖7与其形成燃烧室10，燃烧室10内设火花塞11，燃烧室10通过进气门802、804、807、809分别与单独完成爆发、排气的汽缸A₁、A₂、A₃、A₄顶部相通，单独完成爆发、排气的汽缸A₁、A₂、A₃、A₄顶部再分别通过排气门801、805、806、810与外界相通。

现有的往复式发动机配气系统的气门全是下行，而本实用新型配气系统结构的气门(包括进气门和排气门)全是上提，具体控制过程如图1、2所示，摇臂901穿置于摇臂轴902上，摇臂901的一端置于凸轮轴903底部，摇臂901另一端的叉子904于进气门或排气门上的气门帽812下方插于气门杆811外侧，对气门帽812施以提升力。凸轮轴903压摇臂901，摇臂901绕摇臂轴902摆动，在摇臂901摆动下，可将进气门或排气门(801排气门；802进气门；803进气门；804进气门；805排气门；806排气门；807进气门；808进气门；809进气门；810排气门；)提起来，实现进气或排气。

如图3所示，本实用新型油气供给系统包括鼓风机14、定量计15、风力搅拌机16、控制阀门17、阀片18、供油定量计19、油喷雾器20等。鼓风机14由定量计15控制进气量，进气压力不小于200mm水柱。油喷雾器20由供油定量计19控制进油量，油、气经风力搅拌机16搅拌按比例混合后上行，经控制阀门17后，分两条管路为汽缸供气，每条管路上设有控制启闭的阀片18。

油气供给系统的油、气按比例混合后，增压(压力大于1个大气压)进入汽缸中，现有的采用吸气办法进气压力为0.8大气压，而且增加功率在能充分调整爆发空间时采用增压办法，多给混合气，也应增加了功率，如图3所示。

点火系统：原发动机都是点火提前，造成敲缸及动力损失，而本实用新型结构有足够的空间作功，燃料燃烧完全，所以要求活塞往下行时再点火。

如图4所示，自排气门排出的尾气处理装置是一个容器分很多层带有孔洞21，放入Na到各层面上，尾气按2kg/cm²的压力，温度在200℃以上，从上面的尾气进入口进入，在催化剂的帮助下进行如下化学反应：

H₂O+CO₂+Na→NaHCO₃(碳酸氢钠，小苏打)没完全反应的气体从尾气出口排出，此容器也相当于消音器。

Claims

1、一种环保节能型内燃发动机，其特征在于：包括单独完成吸气、压缩的汽缸和单独完成爆发、排气的汽缸；其中，单独完成吸气、压缩的汽缸通过进气门与油气供给系统相通，该汽缸通过进气门与燃烧室相通，燃烧室再通过进气门与单独完成爆发、排气的汽缸相通，单独完成爆发、排气的汽缸通过排气门与外界相通。

2、按照权利要求1所述的环保节能型内燃发动机，其特征在于：单独完成吸气、压缩的汽缸顶部通过进气门与油气供给系统相通，该汽缸上方通过汽缸盖与其形成燃烧室，燃烧室通过进气门与单独完成爆发、排气的汽缸顶部相通，单独完成爆发、排气的汽缸顶部再通过排气门与外界相通。

3、按照权利要求1所述的环保节能型内燃发动机，其特征在于：还包括控制气门启闭的配气系统，其上的摇臂(901)穿置于摇臂轴(902)上，摇臂(901)的一端置于凸轮轴(903)底部，摇臂(901)另一端的叉子(904)于进气门或排气门上的气门帽(812)下方插于气门杆(811)外侧。

4、按照权利要求1所述的环保节能型内燃发动机，其特征在于：汽缸体(3)内壁及活塞(5)顶部镶有陶瓷衬套。

5、按照权利要求1所述的环保节能型内燃发动机，其特征在于：油气供给系统包括鼓风机(14)、定量计(15)、风力搅拌机(16)、控制阀门(17)、供油定量计(19)、油喷雾器(20)，鼓风机(14)供风的管路上设有定量计(15)，与油喷雾器(20)相通的管路上设有供油定量计(19)，油、气混合室内设有风力搅拌机(16)，为汽缸提供油、气混合物的管路上设有控制阀门(17)。

6、按照权利要求1所述的环保节能型内燃发动机，其特征在于：单独完成爆发、排气的汽缸通过排气门与尾气处理装置相通。