專利名稱：連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛，是一種連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)代車輛所用的發(fā)動機主要是往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。發(fā)動機本體中包含機體、曲柄連桿機構(gòu)及配氣機構(gòu)。一般車輛多采用多缸、四沖程、水冷式內(nèi)燃機(汽油機或柴油機)。活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)四個單程而完成一個循環(huán)的發(fā)動機，為四沖程發(fā)動機。四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個工作行程進氣行程、壓縮行程、作功(膨脹)行程和排氣行程。進氣行程是向氣缸內(nèi)吸入空氣或可燃混合氣的過程。壓縮行程是把吸入氣缸的空氣或可燃混合氣壓縮到燃燒室中，此時容積最小，壓力和溫度升高。當活塞到達上止點附近時，向燃燒室中噴入燃油與空氣結(jié)合產(chǎn)生理化并燃燒或可燃混合氣立即被火花塞發(fā)出的電火花點燃。由于混合氣的迅速燃燒，溫度急劇升高，氣體受熱膨脹產(chǎn)生強烈的爆發(fā)力，推動活塞由上止點向下移動，通過連桿帶動旋轉(zhuǎn)而作功，此即為四沖程發(fā)動機的膨脹作功行程。在作功行程接近終了時，排氣門打開，廢氣排出。此時活塞在曲軸飛輪機構(gòu)慣性力的作用下由下止點向上移動，將廢氣通過排氣管強制排到大氣中。如上所述四沖程發(fā)動機，四個沖程都是在一個缸體內(nèi)連續(xù)完成的?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)可以理解為其中進氣、壓縮二個行程是氣泵工況，作功(膨脹)、和排氣是氣馬達工況，即一種可逆工況?，F(xiàn)有發(fā)動機的燃燒室，只是活塞上止點與氣缸蓋間的一小段空間，燃燒空間狹小，形狀極差，而燃燒周期又很短，以每分鐘6000轉(zhuǎn)為例，四沖程發(fā)動機的單沖程時間為5毫秒/沖程。在5毫秒的短暫時間內(nèi)‘作功行程’要完成噴射、點火、物理著火落后期、化學著火落后期及爆震限制，顯然條件是十分苛刻的，這就是造成大量的氧化氮、氧化硫、一氧化碳等多種廢氣產(chǎn)生的主要原因。內(nèi)燃發(fā)動機的這個固有缺陷，一直阻礙著發(fā)動機的進一步發(fā)展，也是無法解決的環(huán)境污染問題的直接原因。如上所述，現(xiàn)有發(fā)動機其進氣和排氣是同時在一個缸體內(nèi)完成的，也就給進、排氣的控制帶來了很高的難度。且作為需要多轉(zhuǎn)速的場合，比如作為汽車動力，就必須配以復(fù)雜且效率低的變速箱來改變其速比，以適應(yīng)轉(zhuǎn)速的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，改變傳統(tǒng)四沖程內(nèi)燃發(fā)動機的固有結(jié)構(gòu)，以此克服現(xiàn)有發(fā)動機不可避免的諸如燃燒不完全、壓縮比放不大、爆震問題、熱效率低、大量排放有害廢氣污染大氣及寒冷天氣啟動難等問題。
實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是，設(shè)置一個獨立于缸外的連續(xù)燃燒器，并設(shè)置兩套獨立的連桿活塞機構(gòu)，使其中一套連桿活塞機構(gòu)完成進氣和壓縮兩個沖程、另一套連桿活塞機構(gòu)完成膨脹做功和排氣沖程。兩套活塞連桿機構(gòu)與獨立的連續(xù)燃燒器連接起來，以完成整個熱機的功能。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是包含有至少一個連續(xù)燃燒器、至少一對連桿活塞機構(gòu)和至少一個換氣閥。連續(xù)燃燒器的燃燒室上配置有燃油噴嘴、火花塞、進氣口和出氣口。本發(fā)明其中一個連桿活塞機構(gòu)為壓氣裝置，其在氣缸體內(nèi)設(shè)有一雙作用活塞和導向桿，該導向桿與連桿曲軸相連接，氣缸體上設(shè)有具有主進氣門控制的主進氣口、設(shè)有具有主排門控制的主排氣口和設(shè)有具有進氣門控制的二次膨脹進氣口、設(shè)有排氣門控制的二次膨脹排氣口。本發(fā)明另一個連桿活塞機構(gòu)為膨脹裝置，其在氣缸體內(nèi)設(shè)有一連桿曲軸相連接的活塞，氣缸體上設(shè)有具有進氣門控制的燃燒混合燃氣進氣口和具有排氣門控制的排氣口。連續(xù)燃燒器的進氣口與壓氣裝置的主排氣口相通并受主排氣門控制，連續(xù)燃燒器的出氣口與膨脹裝置的燃燒混合燃氣進氣口和壓氣裝置的二次膨脹進氣口間，可經(jīng)換氣閥相接通；膨脹裝置的排氣口也經(jīng)換氣閥與壓氣裝置的二次膨脹進氣口接通。
如上所述，本發(fā)明在啟動狀態(tài)時，設(shè)在連續(xù)燃燒器燃燒室上的燃油噴嘴噴出燃油進入連續(xù)燃燒室，火花塞連續(xù)高能點火，直到燃燒穩(wěn)定產(chǎn)生高溫高壓氣體，換氣閥把連續(xù)燃燒室出氣口和壓氣裝置的二次膨脹室進氣口直接連接起來，所有連續(xù)燃燒器產(chǎn)生的高溫高壓燃氣通過壓氣裝置的二次膨脹室進氣門控制，來推動壓氣裝置氣缸體內(nèi)的雙作用活塞向上運行而壓縮空氣進入連續(xù)燃燒器的燃燒室，補入新鮮空氣已完成進一步的連續(xù)燃燒完成自行啟動。在需要輸出動力時，換氣閥運行到第二位置，把連續(xù)燃燒器燃燒室的出氣口與膨脹裝置的進氣口直接連起來，高溫高壓燃氣通過膨脹裝置的進氣門控制進入膨脹室，推動膨脹裝置氣缸體內(nèi)的膨脹活塞下行而膨脹做功；當膨脹活塞在曲軸連桿機構(gòu)慣性作用下上行時，膨脹室進氣門關(guān)閉，膨脹室排氣門打開，膨脹室內(nèi)膨脹后的燃氣從排氣口排出并經(jīng)換氣閥進入壓氣裝置的二次膨脹室進氣口，通過設(shè)在該進氣口的進氣門的控制，完成二次膨脹推動雙作用活塞而完成壓氣裝置之連續(xù)壓縮功能。
本發(fā)明設(shè)計成成品發(fā)動機時，按功率要求可配置成由一個連續(xù)燃燒器和各一個壓氣裝置、膨脹裝置及一個換氣閥組成，也可以由一個連續(xù)燃燒器和各一個、二個、三個或四個等多個壓氣裝置、膨脹裝置及換氣閥組成，也可以由一個、二個、三個或四個等多個連續(xù)燃燒器和與之相對應(yīng)的各一個、二個、三個或四個等多個壓氣裝置、膨脹裝置及換氣閥組成。
本發(fā)明中的換氣閥可以是兩位四通閥或多位多通閥。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是，由于本發(fā)明的發(fā)動機燃燒器是一個獨立于缸外的連續(xù)燃燒裝置，其燃燒室不受空間及形狀限制，所以可以達到理想多燃料低溫無煙輕聲純凈燃燒，減少了有害氣體的排放。本發(fā)明沒有傳統(tǒng)的脈沖燃燒而是連續(xù)燃燒不會發(fā)生燃燒爆震現(xiàn)象，所以不存在如辛烷值十六烷值的問題，也省去了添加劑及復(fù)雜工藝。因無爆震問題，則可以增大壓縮比、提高熱效率及減小結(jié)構(gòu)尺寸。又因發(fā)動機的四個沖程不是在同一個缸體內(nèi)完成，則膨脹比得以提高，又可提高熱效率。本發(fā)明的獨立燃燒器，可以實現(xiàn)快速點火，無需壓縮，實現(xiàn)自行啟動以解決發(fā)動機在寒冷天氣難啟動問題問題。本發(fā)明中的膨脹裝置(相當于氣馬達)有無級變速能力，在部分場合可以省去復(fù)雜的變速箱實現(xiàn)自適應(yīng)可變扭力可變轉(zhuǎn)速的恒功率輸出，且可以實現(xiàn)無沖擊反轉(zhuǎn)，以完成車輛倒檔。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)配置示意圖。
具體實施例方式
圖1所示實施例是本發(fā)明的一個單元組合，可由多個單元組合設(shè)計成一臺實際使用的發(fā)動機。
由圖1見，本單元組合發(fā)動機實施例，包含有一個連續(xù)燃燒器1、一個壓氣裝置2、一個膨脹裝置3和一個兩位四通換氣閥4。連續(xù)燃燒器1之燃燒室17的頂面上配置有燃油噴嘴18和火花塞19，底部設(shè)有新鮮空氣進氣口16和高壓高溫混合燃氣出氣口20。壓氣裝置2的氣缸體內(nèi)5設(shè)有一雙作用活塞10和導向桿6，該導向桿6與曲軸連桿24、23相連接，雙作用活塞10把氣缸體5分為上下兩部分，上部分為壓氣室11，下部為二次膨脹室7，氣缸體5的頂面上設(shè)有主進氣口12和主排氣口14，在主進氣口12中配有主進氣門13，主排氣口14內(nèi)配有主排氣門15；在氣缸體5的下部設(shè)有二次膨脹進氣口21和二次膨脹排氣口8，在二次膨脹進氣口21內(nèi)配有二次膨脹進氣門22，二次膨脹排氣口8內(nèi)配有二次膨脹排氣門9。膨脹裝置3的氣缸體內(nèi)30設(shè)有一與曲軸連桿33、32相連接的活塞31，氣缸體30上設(shè)有具有進氣門26的燃燒混合燃氣進氣口25和具有排氣門28的排氣口27；本實施例中的換氣閥4是一種兩位四通換氣閥。連續(xù)燃燒1之燃燒室17的進氣口16與壓氣裝置2的主排氣口14相通并受主排氣門15控制；連續(xù)燃燒器1之燃燒室的出氣口20與膨脹裝置3的燃燒混合燃氣進氣口25和壓氣裝置2的二次膨脹進氣口21間，可經(jīng)兩位四通換氣閥4相接通；膨脹裝置3的排氣口27也經(jīng)兩位四通換氣閥4與壓氣裝置2的二次膨脹進氣口21接通。
權(quán)利要求
1，一種連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，其特征在于包含有至少一個連續(xù)燃燒器、至少一個壓氣裝置及一個膨脹裝置和至少一個換氣閥；A.連續(xù)燃燒器之燃燒室上配置有燃油噴嘴、火花塞、進氣口和出氣口；B.壓氣裝置，其在氣缸體內(nèi)設(shè)有一雙作用活塞和導向桿，該導向桿與曲軸連桿相連接，氣缸體上設(shè)有具有主進氣門的主進氣口、設(shè)有具有主排門的主排氣口和設(shè)有具有進氣門的二次膨脹進氣口、設(shè)有排氣門的二次膨脹排氣口；C.膨脹裝置，其在氣缸體內(nèi)設(shè)有一曲軸連桿相連接的活塞，氣缸體上設(shè)有具有進氣門的燃燒混合燃氣進氣口和具有排氣門的排氣口；D.連續(xù)燃燒器燃燒室的進氣口與壓氣裝置的主排氣口相通并受主排氣門控制，連續(xù)燃燒器燃燒室的出氣口與膨脹裝置的燃燒混合燃氣進氣口和壓氣裝置的二次膨脹進氣口間，可經(jīng)兩位四通換氣閥相接通；膨脹裝置的排氣口也經(jīng)兩位四通換氣閥與壓氣裝置的二次膨脹進氣口接通。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，其特征在于發(fā)動機可配置成由一個連續(xù)燃燒器和各一個壓氣裝置、膨脹裝置及一個換氣閥組成。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，其特征在于發(fā)動機可配置成由一個連續(xù)燃燒器和各一個、二個、三個或四個等多個壓氣裝置、膨脹裝置及多個換氣閥組成。可以控制不同的膨脹裝置停轉(zhuǎn)或運行，以適應(yīng)不同的動力需求。
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，其特征在于發(fā)動機可配置成由一個、二個、三個或四個等多個連續(xù)燃燒器和與之相對應(yīng)的各一個、二個、三個或四個等多個壓氣裝置、膨脹裝置及換氣閥組成。
5，根據(jù)權(quán)利要求1和2和3和4所述連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，其特征在于換氣閥可以是一種兩位四通閥或多個多位多通閥組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種連續(xù)燃燒恒功率發(fā)動機，設(shè)置有一個獨立于缸外的連續(xù)燃燒器，并設(shè)置兩套獨立的連桿活塞機構(gòu)壓氣裝置和膨脹裝置，該兩套裝置通過換氣閥與連續(xù)燃燒器連接起來，可完成整個熱機的功能。本發(fā)明可以達到理想多燃料輕聲無煙低溫純凈燃燒，不會發(fā)生燃燒爆震現(xiàn)象，可增大壓縮比，提高膨脹比和高熱效率，減少有害氣體的排放。本發(fā)明的獨立燃燒器，可以實現(xiàn)快速點火，無需壓縮，實現(xiàn)自行啟動以解決發(fā)動機在寒冷天氣難啟動問題問題。
文檔編號F02B75/02GK1821557SQ200510029580
公開日2006年8月23日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者李岳 申請人:李岳