[发明专利]提高内燃机功率、效率的方法

说明书

发明所属技术领域：热能动力装置。

有参考作用的现有技术资料：机械工程手册、第74篇、

内燃机。

发明目的：提高内燃机功率、效率，减少内燃机的振动与

噪音，及排气污染。

发明内容：

技术背景：内燃机是现代动力机械的重要组成部分，广泛应用在人类社会的各种生产和社会活动中，内燃机的发展趋势，是以增大缸径、提高转速、降低消耗、延长使用寿命为目标。现在内燃机加大缸径受到限制。如汽油机最大缸径不超过108～117mm，再增大时易发生爆震，燃烧不易控制。提高转速将受到惯性力，振动，磨擦功，噪音和零件磨损的限制，近年来内燃机采用了一系列的新材料，新工艺，新技术，并没有从根本上解决内燃机功率、效率的提高问题。

1、限制内燃机发展的原因：

燃烧室是内燃机的心脏，燃烧室的结构是影响内燃机性能的关键。现代内燃机燃烧室的种类很多。形式虽然各异，工作循环基本上是相同的，当活塞压缩气体达到一定压缩比时，在上死点前气、油混合物将被点燃或压燃，燃气的升压阶段，就是从死点前经过死点的过程，这段曲轴的弧度与活塞行程的变化比例为最小，可以近似视为等容阶段，所以内燃机的工作循环，接近于定容加热循环。

2、定容加热对内燃机运行的影响：

a、定容加热必然使燃气压力剧增，使缸体、活塞受到强烈冲击力，这是产生振动噪音的原因。

b、活塞在死点附近受到的冲击力，要直接作用在曲轴上，使轴承摩擦阻力增加，不但要造成动能损失，还要加快轴承的磨损。

c、活塞环是个密封又滑动的部件，不可能达到完全封气的要求，燃气压力越高，漏气量也就越多，缸盖上的气门必然也随压力升高漏气量增多，这就造成燃气的热能损失。

3、提高内燃机功率、效率的方法：

（1）发明理论：内燃机的工作循环要改为升压扩容，同时进行的混合加热循环。

理论工况：当活塞上面的汽、油混合物达到压缩比要求，在上死点前被点燃或压燃后，随着燃气压力的升高，活塞在上死点附近，要有与压力上升相应的向下位移，扩大燃烧室的容积，使燃气压力维持在较理想的范围内（如80、90、100Kg/cm²）。在活塞下行中，燃烧室内压力下降，活塞就逐渐恢复原来的扭距长度，在这阶段是属于能量的输出。

（2）发明的方法：

本发明是利用弹簧能在瞬时储存与施放能量的特性，在内燃机的能量传递部件上设置弹性机构，形成活塞对爆燃气体压力的缓冲，使内燃机工作循环成为升压扩容同时进行的混合加热循环。

（3）弹性机构的位置选择：

偏心轮是内燃机的储能部件，空闲位置比较大，工作环境温度较低，润滑条件好。是设置弹性机构的理想位置。

（4）弹性机构的组成：

a、弹簧：它是组成弹性机构的主要零件。弹簧组的初动压力要高于汽缸内混合气体爆燃所需压缩比的压力。

b、行程上限制器：它是控制活塞最大行程的机构。

c、行程下限制器：控制弹簧的最大压缩距离，确定缓冲段的长短。

d、滑动机构：由燕尾槽与梯形滑动件组成，在滑动件上有插锁孔，联接联杆。

4、弹性机构在二冲程内燃机上的使用：

以重庆50A内燃机曲轴偏心轮改造为例：

如说明书附图（1-1）所示：

图中：1-弹簧

2-上限控制器

3-下限控制器

4-滑动机件

5、弹性机构在4冲程内燃机上的使用：4冲程内燃机，有一次挤压排气的程序，利用弹性机构，形成隐现燃烧室提高换气率。这样弹性机构就有4个作用：

a、当活塞压缩气体达到压缩比时，弹性机构被压缩，活塞压不到头让出个燃烧室空间。

b、燃料爆燃后，活塞顶部的压力剧升，使弹性机构继续被压缩，使燃烧室容积进一步增大，弹性机构起到对爆燃冲击力的缓冲作用。

c、活塞下行中气缸压力低于弹性机构的压力时，在弹簧的作用下，活塞扭距恢复到最大扭距，弹簧将能量输出。

d、当排气门打开，活塞进行挤压排气时，活塞可上行到最高位置，将90%以上的废气排出。在活塞进气时，可以吸入较多的空气，提高换气率。

4冲程内燃机在使用弹性机构后，能达到较高的热效率和换气率。

6、使用本发明改造与制造的内燃机与现代内燃机比较，有如下优点：

（1）内燃机运行中，振动小、噪音小。

（2）较改造前的排气量增多，冒黑烟现象减少或完全消除。

（3）单缸功率增加，耗油量减少。