[发明专利]控容循环模式内燃发动机

说明书

技术领域：内燃发动机节能与减排。

背景技术：【热效率】内燃发动机输出能量与燃料所具有的能量的比值。

1860年法国让*勒努瓦设计制造煤气机【热效率】4％。

1862年法国罗沙提出提高【热效率】的等熵热力循环原理：

等熵压缩，等体积加热。等熵膨胀和等体积排热四个可逆过程组成的理想热力循环。

1866年德国尼古拉斯*奥托应用罗沙等熵热力循环原理发明四行程工作循环

煤气发动机【热效率】26％。

奥托循环：由吸气过程、压缩过程、膨胀过程和排气过程构成的热力循环。

1883年德国戴姆勒应用奥托循环技术发明汽油机【热效率】30％。

1892年德国鲁道夫*狄塞尔应用奥托循环技术发明柴油机【热效率】35％。

发明内容：建立新的热力循环模式提高内燃发动机【热效率】：

控容循环：循环过程工作容积不相同的内燃发动机【热效率】有希望趋向100％。

内容：由吸气容积、压缩容积、燃烧室容积、作功容积和排气容积构成可以调整控制工作容积比值的热力循环。

内燃机化学能转换到热能是燃料燃烧，热能到机械能转换的媒介是燃料燃烧气体膨胀发生的力。燃料燃烧膨胀作功是转换过程，燃料在容积内燃烧膨胀的体积是内燃发动机的力源。提高内燃机【热效率】需要建立热能到机械能新的转换平衡概念：“燃料热膨胀体积与可容纳热膨胀体积的气体作功容积相同【热效率】才有希望趋向100％理想值”。

建立新的技术术语：【热机体容比】作为提高内燃发动机【热效率】的理论依据，使燃料静态能量在内燃发动机中有希望完全转换为机械动态能量。

【热机体容比】：燃料完全燃烧气体膨胀体积与气体膨胀作功容积的比值；

内容：燃料膨胀体积大于气体膨胀作功容积【热效率】低于100％。

燃料膨胀体积等于气体膨胀作功容积【热效率】达到100％。

内燃发动机燃料燃烧热膨胀过程中机械受力面运动空间为气体作功容积，气体作功容积小于燃料完全燃烧膨胀的最大体积，排气时形成正在燃烧膨胀作功的燃料热气体发出爆燃声冲出气体膨胀作功容积，内燃发动机燃料燃烧膨胀发生的力转换为爆燃的轰鸣声是【热效率】低于100％理想值和排放多种有害气体重要因素。内燃发动机在理论空燃比条件下工作状态：

热力循环过程燃料燃烧膨胀体积大于气体膨胀作功容积；

碳氢化合物(HC)和空气(N2+O2)没有在气体作功容积内完全燃烧的空间。

有害气体排放有：1碳氢化合物(HC)2一氧化碳(CO)3微粒(P/M)

4氮氧化合物(NOX)5光化学烟雾和近地面臭氧

热力循环过程燃料燃烧膨胀体积等于气体膨胀作功容积；

碳氢化合物(HC)和空气(N2+O2)在气体作功容积内有完全燃烧的空间。

无害气体排放有：6氮气(N2)  7二氧化碳(CO2)  8水蒸气(H2O)

气体膨胀作功容积内燃油完全燃烧，所有的碳氧化生成二氧化碳，所有的氢氧化生成水，碳氢化合物燃烬率达到100％不会生成其它有害气体。控容循环模式的内燃发动机废气排放有希望达到理论【空燃比】理想的化学平衡概念。

燃油完全燃烧二氧化碳生成量与燃油燃烧量成正比，控容循环模式的内燃发动机【热效率】提高，燃油消耗量降低的同时减少了二氧化碳排放量。

【容积效率】是实际进入气缸的气体的量与理论上能夠进入气缸的气体的量的比值。

理想容积效率是100％由于泵气损失受转速的影响实际容积效率总是小于100％

发动机每分钟1000转时容积效率大概为75％

发动机每分钟2000转时容积效率增加到85％

发动机每分钟3000转时容积效率降到了60％

发动机每分钟4000转时容积效率降低到50％

控容循环模式内燃发动机【容量比】控制技术：

【容量比】：压缩容积气体进入量与实际压缩容积气体进入量的比值。

内容：吸气容积等于压缩容积，内燃发动机【容积效率】低于100％。

吸气容积大于压缩容积，内燃发动机【容积效率】达到100％。

吸气最大极限容积，内燃发动机理论【压缩比】的比值。

具体实施方式：

控容循环模式可燃气体点燃式内燃发动机能量转换技术组合控制理论：

可燃气体燃烧发生前控制技术：容量比、压缩比。

可燃气体燃烧发生时控制技术：空燃比、点火正时。

可燃气体燃烧发生后控制技术：热机体容比。