[发明专利]负压式发动机及其工作循环过程

说明书

技术领域

本发明涉及发动机。

背景技术

发动机是汽车的动力源，发动机还广泛应用于交通运输机械、农业机械、工程机械和发电机组等各个方面。发动机种类繁多，其中二冲程和四冲程发动机是最常见，属于往复活塞式内燃机。内燃机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。它们都是靠燃料燃烧产生的高温高压而做功。

发动机的主要构造是由机体、气缸、缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构等部件组成。

二冲程发动机的工作原理是，气缸体上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭；其工作循环包含两个行程：1.第一行程：活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱；2.第二冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃混合气被压缩；当活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出；随后换气孔开启，受预压的可燃混合气冲人气缸，驱除废气，进行换气过程。二冲程发动机的优点是：1.二冲程发动机没有阀，这就大大简化了它们的结构，减轻了自身的重量；2.二冲程发动机每一回转点火一次，每一回转它有双倍的动力冲程，而四冲程发动机每隔一次回转点火一次，这就赋予了二冲程发动机重要的动力基础；3.二冲程发动机可在任何方位上运转，这在某些设备如链锯上很重要。这些优点使二冲程发动机更加轻便，简易，制造成本低廉，轻便和双倍动力的结合使它优于四冲程发动机。但二冲程发动机润滑系统不足，零部件耗损快，燃料效率不高，燃烧润滑油，产生空气污染。这些不足意味着二冲程发动机只能应用于那些马达不常使用和“推重比”很重要的场合。

四冲程发动机的工作原理是，汽缸盖上装有进气门和排气门，进气门和排气门与汽缸盖的接触密封面为汽缸盖的底面，燃烧系统的喷油嘴安装在汽缸盖上向汽缸底方向喷油。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°，活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气；压缩行程时，进、排气门同时关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高；在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°，当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能；排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，燃烧后的废气在汽缸内外压差和活塞的排挤作用向缸外排气。四冲程发动机虽克服了二冲程发动机的缺点，但却不具备二冲程发动机的优点。

发明内容

为了保留现有二冲程发动机轻便、简易和制造成本低廉的优点，本发明在四冲程发动机的基础上，对其进行改进，提供一种负压式发动机。

为了达到上述目的，本发明负压式发动机采取的技术方案是；它是由机体、汽缸、汽缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构等部件组成，配气机构是在汽缸盖上装有进气门和排气门；其特征在于，活塞在上止点时与汽缸盖之间的间隙保证活塞碰不到汽缸盖即可，进气门和排气门与汽缸盖的接触密封面设在汽缸盖的顶面，活塞在下止点时的整个汽缸空间作为燃烧室，燃烧系统的喷油嘴和火花塞安装在汽缸壁的活塞下止点处。

其工作循环过程是：1、第一进程，当活塞在上止点开始下行时，进气门开启，排气门关闭，经滤清器过滤的空气进入燃烧室，活塞下行至下止点时，进气门关闭，喷油嘴开启和火花塞点火，点火的瞬间排气门随之开启，并瞬间关闭；2、第二回程，活塞在负压作用下自下止点向上移动，当活塞接近上止点时排气门开启，废气冲出，转入第一进程。

做功原理是，第一进程中经滤清器过滤的空气进入燃烧室，第二回程中，喷油与空气混合后首先被火花塞点燃，燃烧消耗汽缸中部分氧气，并使罐内的气体膨胀，此时，排气门随之开启并瞬间关闭，排除罐内多余的膨胀气体，使汽缸内外压力相等，排气门瞬间关闭后封闭汽缸，汽缸内热气在汽缸壁导热作用下温度迅速下降，气体缩小，使汽缸内气压低于外面大气压(统称负压)，借以使活塞上移，产生动力。