本發明涉及燃油發動機技術行業,具體為一種四沖程梯次做功發動機。
背景技術:
燃油發動機是汽油機和柴油機的總稱。
以汽油機為例,汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣,在進氣行程被吸入汽缸,混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能,高溫高壓的氣體作用于活塞頂部,推動活塞作往復直線運動,通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。
四沖程汽油機在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內完成一個工作循環。
壓縮行程時,進、排氣門同時關閉,活塞從下止點向上止點運動,曲軸轉動180°;活塞上行時,工作容積逐漸縮小,缸內混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高。
做功行程即當活塞接近上止點時,由火花塞點燃可燃混合氣,混合氣燃燒釋放出大量的熱能,使汽缸內氣體的壓力和溫度迅速提高,高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動,并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能,隨著活塞下移,汽缸容積增加,氣體壓力和溫度逐漸下降;在做功行程,進氣門、排氣門均關閉,曲軸轉動180°。
傳統四沖程汽油機存在的普遍問題:
1、壓縮比不能做更高更省油,然而現有壓縮比卻因為燃料一次性點火,造成可燃混合氣體集中超溫燃燒(1700°),進而造成爆震和氮氧化合物排放超標。
2、可燃混合氣體在狹小的空間內燃燒,由于燃燒空間不足燃燒不充分而造成碳氫化合物的排放超標。
技術實現要素:
針對現有技術的不足,本發明所要解決的技術問題是提出了一種工作平穩、節能降耗、排放符合環保要求的四沖程梯次做功發動機。
能夠解決上述技術問題的四沖程梯次做功發動機,其技術方案包括氣缸體,氣缸體的氣缸蓋上設有進氣門、排氣門和噴油嘴,設有由曲軸連桿機構按正時針旋轉帶動于氣缸體內作上、下往復運動的活塞,所不同的是所述氣缸蓋上設有第一進回氣口電磁閥連通氣缸體和氣囊體,所述氣囊體上設有第二排氣口電磁閥,所述第一進回氣口電磁閥可使氣缸體的空氣進入氣囊體和使氣囊體的空氣回到氣缸體,所述第二排氣口電磁閥可使氣囊體的多余空氣排到大氣或進氣支管和使氣體進入氣囊體,其中
1、對于壓縮沖程,當活塞向上運行時,所述第一進回氣口電磁閥開啟使氣囊體吸納氣缸體中的壓縮氣體,在活塞向上的行程還剩總行程的5%~20%時,第一進回氣口電磁閥關閉氣囊體,噴油嘴開始以怠速進油量噴油。
2、對于做功沖程,當活塞向上運行至上止點時,混合氣油體燃燒爆炸推動活塞下行,伴隨活塞的下行所述第一進回氣口電磁閥開啟,使氣囊體持續向氣缸體內回充氣體,伴隨著氣體的持續不斷回充,所述噴油嘴同步以多次的小油量噴油,回充的氣體和燃油持續不斷的被點燃燃燒爆炸,而使活塞不斷獲得下行動力,在活塞向下完成總行程的8%~80%時,第一進回氣口電磁閥關閉氣囊體,噴油嘴停止噴油。
所述氣囊體的一種結構包括囊體室和柱塞,所述柱塞由凸輪正時機構帶動于囊體室內向前運動和向后運動(柱塞的前行對應于活塞的下行,柱塞的后行對應于活塞的上行),柱塞的向前運動對應于囊體室通過第一進回氣口電磁閥回氣到氣缸體內或從第二排氣口電磁閥排氣,柱塞的向后運動對應于囊體室通過第一進回氣口電磁閥吸入氣缸體內活塞壓縮的氣體或從第二排氣口電磁閥抽氣。
對應于進氣沖程,第一進回氣口電磁閥打開,第二排氣口電磁閥關閉。
對應于壓縮沖程,第一進回氣口電磁閥開啟而第二排氣口電磁閥關閉;在活塞向上的行程還剩總行程的5%~20%時,第一進回氣口電磁閥關閉而第二排氣口電磁閥繼續關閉。
對應于做功沖程,第一進回氣口電磁閥開啟,而第二排氣口電磁閥關閉;在活塞向下完成總行程的8%~80%時,第一進回氣口電磁閥關閉而第二排氣電磁閥開啟。
對應于排氣沖程,第一進回氣口電磁閥門關閉而第二排氣口電磁閥打開。
本發明的有益效果:
1、本發明四沖程梯次做功發動機,把傳統做功沖程的一次性爆炸改成持續進氣伴以同步多次小油量的噴油而成為多次低程度的爆炸,不會產生一次性點燃所有燃料的的超溫燃燒(1700°),減少了氮氧化合物的產生。
2、本發明把傳統做功沖程的一次性爆炸改成多次低程度的爆炸,且多次低程度的爆炸是在逐漸增大的空間中完成的,由于燃燒空間大而使得以可燃混合氣體充分燃燒,有效防止了碳氫化合物的排放超標。
附圖說明
圖1為本發明一種實施方式的結構示意圖。
圖號標識:1、氣缸體;2、氣缸蓋;3、進氣門;4、排氣門;5、噴油嘴;6、曲軸連桿機構;7、活塞;8、第一進回氣口電磁閥;9、氣囊體;10、柱塞;11、火花塞;12、曲軸箱,13、第二排氣口電磁閥。
具體實施方式:
下面結合附圖所示實施方式對本發明的技術方案作進一步說明。
本發明四沖程梯次做功發動機,其結構主體為氣缸體1,所述氣缸體1的上口封閉有氣缸蓋2,氣缸體1的下口連接曲軸箱12,氣缸體1內設有活塞7,所述活塞7在曲軸箱12內的曲軸連桿機構6帶動下作上、下的往復運動;所述氣缸蓋2上開設有與外界大氣連通的進氣門3和排氣門4,氣缸蓋2上安裝有伸入進氣缸體1的噴油嘴5和火花塞11,如圖1所示。
所述氣缸蓋2上方設有柱塞式氣囊體9,所述氣囊體9包括立式囊體室和設于囊體室內的柱塞10,所述柱塞10在凸輪正時機構帶動下于囊體室內上、下往復運動(也可理解為前、后往復運動),囊體室的下端通過設于氣缸蓋2上的第一進回氣口電磁閥8與氣缸體1連接,囊體室的下端還設有第二排氣口電磁閥13,所述第二排氣口電磁閥13連通囊體室與外界大氣或進氣支管,如圖1所示。
所述柱塞10的往復運動與活塞7的往復運動之對應關系為:活塞7上行則柱塞10后退,活塞7下行則柱塞10前進。
本發明的運行方式:
1、進氣沖程:進氣門3打開,排氣門4關閉,第一進回氣口電磁閥8打開,第二排氣口電磁閥13關閉,曲軸連桿機構6帶動活塞7下行,空氣自進氣門3進入氣缸體1,凸輪正時機構帶動柱塞10向下(前進)運動,柱塞10將氣囊體9內的氣體排入氣缸體1。
2、壓縮沖程:進氣門3和排氣門4均關閉,第一進回氣口電磁閥8打開,第二排氣口電磁閥13關閉,曲軸連桿機構6帶動活塞7上行,凸輪正時機構帶動柱塞10同步向上(后退)運動,活塞7將氣缸體1內的部分壓縮氣體送入氣囊體9內儲存,在活塞7上行的行程還剩總行程的5%~20%時,第一進回氣口電磁閥8關閉(第二排氣口電磁閥13繼續關閉),噴油嘴5開始向氣缸體1內以怠速進油量噴油,燃油與氣缸體1內剩余氣體混合形成可燃混合氣,活塞7繼續上行將可燃混合氣壓縮,直至活塞7運行到上止點。
3、做功沖程:進氣門3和排氣門4均關閉,活塞至上止點,火花塞11點燃可燃混合氣,混合氣油體燃燒爆炸推動活塞7下行,第一進回氣口電磁閥8打開,隨著活塞7的下行,柱塞10同步向下(前進)運動,將氣囊體9內儲存的氣體逐漸回充進氣缸體1內,伴隨氣體的回充,所述噴油嘴5同步以多次的小油量噴油,回充的氣體和燃油持續不斷的被點燃并燃燒爆炸,而使活塞不斷獲得下行動力,在活塞7向下完成總行程的8%~80%時噴油嘴5停止噴油,第一進回氣口電磁閥8同步關閉,而第二排氣口電磁閥13開啟,柱塞10將氣囊體9內多余氣體排到大氣或進氣支管中。
4、排氣沖程:進氣門3關閉,排氣門4打開,第一進回氣口電磁閥8關閉,第二排氣口電磁閥13打開,曲軸連桿機構6帶動活塞7上行,將氣缸體1內燃燒的廢氣排進大氣,凸輪正時機構帶動柱塞10同步向上(后退)運動,氣囊體9將外界大氣或進氣支管的空氣吸入。