[实用新型]基于两次进、排气的高压缩比内燃机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型内燃机，具体是指一种基于两次进、排气的高压缩比内燃机。

背景技术

内燃机是目前最主要热效移动动力机械，它广泛应用于摩托车、汽车、农业机械、工程机械、船舶工业、铁路装备、国防工业等各种行业作动力源。现有的内燃机一般为四冲程的单气缸和多气缸内燃机，其一个气缸基本构造：主体是气缸套，气缸套内有沿其内壁上下滑动的活塞，为防止燃烧气体泄漏，在活塞上安装有密封气体的气环和油环；气缸套上部为缸盖，缸盖上设置有进气通道和排气通道以及进气门和排气门，对于柴油机，其进、排气门之间装有喷油器，对于天然气、汽油、氢气、乙醇等需点燃燃料的内燃机，在进、排气门之间装有火花塞，活塞中部装有活塞销，通过它与连杆上部相接，连杆下部连接曲轴，通过曲轴末端飞轮输出功率。

内燃机工作时活塞处于上下两个极端位置之间，相关术语及含义如下：

1上止点（又称上死点）:活塞顶面沿曲轴中心线位移到距离缸盖最近时的位置；

2下止点（又称下死点）:活塞顶面沿曲轴中心线位移到距离缸盖最远时的位置；

3活塞冲程（又称活塞行程）:活塞的上止点与下止点之间的距离，单位为毫米，活塞移动一个行程时，曲轴旋转180°，因此，活塞冲程等于曲柄沿中心线旋转半径的两倍，即：二冲程内燃机为曲轴旋转一周，四冲程内燃机为曲轴旋转二周；

4燃烧室容积:活塞在上止点时其间缸内的容积，单位为升；

5气缸工作容积:活塞在上下止点位置其间的缸内容积，单位为升；

6内燃机排量:壹台内燃机各个气缸工作容积之和（对单缸内燃机其排量就是气缸工作容积），单位为升；

7气缸总容积:活塞下止点位置之上所密封容积，单位为升，气缸总容积＝燃烧室容积＋气缸工作容积，单位为升；

8压缩比:气缸总容积与燃烧室容积的比值，压缩比＝气缸总容积／燃烧室容积。压缩比表示活塞由下止点移到上止点时，气体在气缸内被压缩的程度。压缩比越大，被压缩气体在气缸内密度就越高；

9缸内内热:气缸工作容积及燃烧室容积内的温度（下简称“内热”）；

10旋转度数:每一个冲程中曲轴旋转的角度；

11燃料密度:燃烧室容积内可燃混合气体中燃料与空气质量的比值；

12相位:指活塞随着曲轴在进气、压缩、做功、排气冲程中，以进气冲程上止点为基准，即曲轴位于竖直方向，曲轴0°～720°所旋转的度数。

内燃机的工作原理是利用燃料在气缸内燃烧产生的热能，通过气体受热膨胀推动活塞移动，再经过连杆传递到曲轴使其旋转做功。内燃机实际工作时，由于热能到机械能的转变是无数次的连续转变，而每一次能量转变，都必须经历进气、压缩、做功和排气四个过程。每进行一次进气、压缩、做功和排气叫一个工作循环，曲轴每两圈，活塞经过四个冲程完全一个工作循环就叫做四冲程内燃机；若曲轴每一圈，活塞经过二个冲程完全一个工作循环则叫做二冲程内燃机。

现有内燃机在工作循环时，只有做功冲程中约0°～150°是活塞驱动曲轴旋转而做功，其它三个冲程的570°（含做功冲程150°～180°中的30°）都是为做功冲程作准备，活塞均受曲轴横柄控制沿缸套中心线上下运动。就内燃机进、排气而言，现有的内燃机在一个工作循环中只有一次进气和一次排进气过程。

现有内燃机在做功冲程中，当活塞行至接近上止点时，气缸内的柴油和高温空气被“压燃”（此处指柴油内燃机，柴油达到燃点，自行燃烧）或由点火器点燃雾化汽油，混合氢气、乙醇、天然气（此处指以点燃形式的内燃机）。尔后燃烧的混合气体推动活塞向下止点行进做功（做功冲程均无进气功能），两种结构在活塞没有完全达到上止点时就开始做功，阻碍活塞向上止点行进，这部分能量也就浪费。且不能使燃气在最佳的时机开始燃烧做功。另外当活塞行进到接近上止点（前后），当连杆与缸套中心线大约处于同一直线时，燃烧气体做功的动力将通过连杆作用在曲轴横柄上，不仅对曲轴横柄产生较大的冲击力，还产生反作用力，而且活塞不能推动曲轴旋转，浪费做功初期的能量，尤其没有利用主要的自然增效的规律做功，即该省没省，该利用的没有利用，以致燃料效率极差。内燃机每提高一个压缩比可节约5%的燃料，但是提高压缩比的关键在于排出缸内的余热，即内热。即现有内燃机燃烧室的温度=“内热”温度＋压缩上升温度，客观上混合气的燃点温度不会改变，必须降低“内热”，同时，加大空气被压缩而升高的温差值即加大混合气体的压缩比，从而保证混合气体被点燃或者压然。 目前汽油内燃机的最大压缩比为14:1，其排气阀开启的相位是做功冲程的150°。

实用新型内容