專利名稱：低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，具體地說涉及一種低燃油和微排放的往復(fù) 式內(nèi)燃才幾。
背景技術(shù)：
一、傳統(tǒng)往復(fù)式柴油機(jī)是一種壓燃式內(nèi)燃機(jī)，其可燃混合氣的形成 和燃燒都是直接在燃燒室內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)活塞接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)，柴油噴入 氣缸，與高壓高溫的空氣接觸，混合，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)變化才開
始燃燒。燃燒大體分四個(gè)階段1、滯燃期(著火延遲期)；2、速燃期； 3、緩燃期；4、后燃期。
1、 滯燃期從開始噴油到開始著火的一段時(shí)間。滯燃期噴入缸內(nèi)的 燃油量一般占循環(huán)供油量的30%-40%，有些高速柴油機(jī)也可能將循環(huán)供油 量全部噴入，滯燃期越長，其間噴入釭內(nèi)的燃油量越多，形成可燃混合氣 也就越多。噴入氣缸中的柴油并不能馬上著火燃燒，氣缸中的氣體溫度， 雖然已高于柴油的自燃點(diǎn)，但柴油的溫度不能馬上升高到自燃點(diǎn)，要經(jīng)過 一段物理和化學(xué)的準(zhǔn)備過程。也就是說，柴油在高溫空氣的影響下，吸收 熱量，溫度升高，逐層蒸發(fā)而形成油氣。隨著柴油溫度升高，少量的柴油 分子具備著火條件而著火，形成了火焰中心，為燃燒作好了準(zhǔn)備。 一旦著 火，則下一階段(速燃期)的燃燒急劇，導(dǎo)致缸內(nèi)壓力迅速升高。
2、 速燃期從燃燒開始到氣缸內(nèi)出現(xiàn)最高壓力時(shí)。 一般在活塞上止 點(diǎn)后10。-15^CA (CA代表曲軸轉(zhuǎn)角)，火焰迅速形成，在這段時(shí)期不但 將滯燃期噴入缸內(nèi)的燃油幾乎全部燃燒，而且還4吏速燃期噴入缸內(nèi)而又完 成燃燒準(zhǔn)備的部分燃油進(jìn)行燃燒。有些高速柴油機(jī)由于在滯燃期將循環(huán)供 油量的全部噴入缸內(nèi)，在速燃期燃油燃燒將近結(jié)束，由于燃燒是在活塞接 近上止點(diǎn)、氣缸工作容積很小的情況下進(jìn)行的，因此，氣缸內(nèi)的壓力迅速 升高達(dá)到最高壓力，溫度升高很快。3、 緩燃期從出現(xiàn)最高壓力到出現(xiàn)最高溫度， 一般在活塞上止點(diǎn)后 10。-15"CA至20。-35CA，燃燒最高溫度的出現(xiàn)一般在活塞上止點(diǎn)后20°-35 CA,溫度達(dá)到最高值1700-20001C，由于氣缸容積增大，所以氣缸內(nèi) 壓力下降，熱效率降低。這一階段某些柴油機(jī)繼續(xù)噴油，由于燃燒室內(nèi)的 溫度和壓力都高，柴油的物理和化學(xué)準(zhǔn)備時(shí)間很短，幾乎是邊噴射邊燃 燒。但因?yàn)闅忖G中氧氣減少，廢氣增多，燃燒速度逐漸減慢，
4、 后燃期緩燃期以后的燃燒。這一時(shí)期，雖然不噴油，但仍有一 少部分柴油沒有燃燒完，隨著活塞下行繼續(xù)燃燒。后燃期沒有明顯的界 限，有時(shí)甚至延長到排氣沖程還在燃燒。后燃期放出的熱量不能充分利用 來作功，4艮大一部分熱量將通過缸壁散至冷卻水中，或隨廢氣排出，4吏發(fā) 動(dòng)機(jī)過熱，排氣溫度升高，造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降，經(jīng)濟(jì)性下降。因 此，要盡可能地縮短后燃期。
傳統(tǒng)往復(fù)式柴油機(jī)的最高燃燒溫度約1700'C-2000X:，膨脹終點(diǎn)工質(zhì) 溫度約727。C-927"C，
往復(fù)式汽油機(jī)是一種點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)，在可燃混合氣被壓縮至臨近上 止點(diǎn)時(shí)，電火花點(diǎn)燃可燃混合氣，形成著火源，該火源以近似球面形狀的 火焰鋒面在可燃混合氣中迅速傳播燃燒，直到火焰?zhèn)髦磷罱K燃燒的末端可 燃混合氣為止，汽油機(jī)的正常燃燒過程分為三個(gè)階段1、滯燃期(著火 延遲期)；2、速燃期；3、后燃期。
1、 滯燃期以電火花點(diǎn)火為起點(diǎn)到形成火焰核心并開始火焰?zhèn)鞑ィ?在此時(shí)期內(nèi)混合氣的活化中心濃度迅速增長，反應(yīng)速率很快提高，形成高 溫單階段著火過程。
2、 速燃期從火焰核心開始出現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ブ粱鹧姹榧皫缀跽麄€(gè)燃燒 室燃燒完絕大部分燃料，以最高燃燒壓力為終點(diǎn)，最高燃燒壓力一般在活 塞上止點(diǎn)后10。-15X:A，由于此階段燃燒的混合氣量4艮大，；改熱量急劇增 加，缸內(nèi)溫度和壓力迅速升高。3、后燃期從最高燃燒壓力(即燃燒完絕大部分燃料)至燃料基本 燃燒完為止，由于燃料與空氣的混合不完全均勻，及燃燒產(chǎn)物在高溫下發(fā) 生熱分解，因此在火焰鋒面?zhèn)鞯侥┒嘶旌蠚夂?，缸?nèi)仍有未完全燃燒的燃 料存在，致使燃燒在膨脹過程中繼續(xù)燃燒。
汽油機(jī)的一般最高燃燒溫度約2227X>2527匸，膨脹終點(diǎn)工質(zhì)溫度約 1027X>1327。C。
傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)雖然具有燃燒溫度高、膨脹動(dòng)力大、壓縮比較 大、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但存在以下不足和缺陷
1、 空燃比(空氣與燃油比例)當(dāng)空燃比稀薄到一定界限時(shí)，就不能 燃燒或不能正常燃燒，這限定了最低空燃比，限定了燃油及燃燒產(chǎn)物(廢 氣排放)的進(jìn)一步降低。
2、 壓縮比柴油才幾壓縮比過大時(shí)，燃燒室余隙太小，不利于燃油霧 化、燃燒，目前增壓柴油機(jī)的壓縮比都比較低，汽油機(jī)壓縮比過大時(shí)會(huì)出 現(xiàn)爆燃或早燃等不正常燃燒。壓縮比大，最高燃燒溫度升高，N0x排放升 高，熱負(fù)荷增加、才幾械負(fù)荷增大，。
3、 排放按空燃比燃燒，加熱一定量的空氣需要正常燃燒所需的油 量，其燃燒產(chǎn)物就有多少。雖然改善燃燒狀況，降低最高燃燒溫度，能降 低有害廢氣的排放，但在固有量的燃燒產(chǎn)物內(nèi)控制降低有害廢氣的排放受 到局限性，當(dāng)達(dá)到極限時(shí)就難以再降低，并且大多數(shù)都是以降低燃燒溫 度、犧牲內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性來降低有害氣體的排放。
4、 燃燒溫度雖然燃燒溫度越高，熱效率越好，但燃燒溫度過高， N0x排放升高，熱負(fù)荷嚴(yán)重。隨著越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，最高燃燒溫度 將進(jìn)一步控制在規(guī)定范圍內(nèi)。緩燃期或后燃期雖然燃燒溫度高，但由于缸 內(nèi)容積增大，膨脹壓力降低，使再高的燃燒溫度也不能產(chǎn)生較大的膨脹動(dòng) 力。由于燃燒特性受空燃比限定，〗吏再高的熱量也只能加熱空燃比的比例 空氣，因此熱損失嚴(yán)重。5、推動(dòng)力矩曲軸連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)一般最大動(dòng)力 推動(dòng)在上止點(diǎn)后10。-15tA，此階段推動(dòng)，推動(dòng)力矩小、機(jī)械負(fù)荷大。
二、 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種封閉循環(huán)回?zé)崾酵馊紮C(jī)，燃燒工質(zhì)與做功 工質(zhì)兩種不同的工質(zhì)分開工作，燃燒工質(zhì)在燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱 量由加熱器傳遞到做功缸內(nèi)對缸內(nèi)工質(zhì)加熱，膨脹做功。由于做功工質(zhì)不 參與燃燒，沒有燃燒特性，實(shí)現(xiàn)了等溫壓縮，壓縮比較高，壓縮負(fù)功降 低，做功工質(zhì)量較多，能以較低的加熱溫度(約700X:左右)就能產(chǎn)生與 柴油機(jī)相當(dāng)?shù)男?，因此有效熱效率高。但斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)存在著如下缺點(diǎn) 與不足
做功工質(zhì)封閉式循環(huán)工作、缸外傳遞加熱及回?zé)醿?chǔ)熱等，使結(jié)構(gòu)復(fù) 雜；加熱器、回?zé)崞鳌⑴蛎浉椎冗B續(xù)性長時(shí)間處于高溫工作，需要高耐熱 材料制造，因此斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)非常昂貴，工質(zhì)密封可靠性差，再進(jìn)一 步提高加熱溫度將超過受熱部件的耐熱溫度而不能正常工作。這成了斯特 林發(fā)動(dòng)機(jī)不能進(jìn)一步提高加熱溫度、提升性能及不宜推廣使用的瓶頸。
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒是在低壓力下進(jìn)行，燃燒工質(zhì)燃燒后只產(chǎn)生熱 量對做功工質(zhì)加熱，而不能如往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)那樣，工質(zhì)在高溫高壓燃燒后 既產(chǎn)生高溫?zé)崃?，同時(shí)也產(chǎn)生了高膨脹動(dòng)力。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的做功工質(zhì)加 熱熱量由膨脹缸外傳到膨脹缸內(nèi)，傳熱造成的熱損失嚴(yán)重，因此斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)雖然有效熱效率高但燃燒熱效率較低。
三、 燃?xì)廨啓C(jī)是由壓氣機(jī)把空氣壓縮到一定壓力后，把壓縮空氣 的20%-40%第一次送入到燃燒室與噴入燃燒室的燃油混合后燃燒，燃燒后 的燃?xì)馀c第二次送入燃燒室尾端的60%-80%的壓縮空氣摻入到燃?xì)饬髦谢?合，沒完全燃燒的可燃物質(zhì)進(jìn)一步燃燒，然后一起進(jìn)入燃?xì)鉁u輪膨脹做 功，把動(dòng)力輸出。
燃?xì)廨啿艓滓谎h(huán)的熱量加熱的空氣較多，如上所述只有20%-40。/ 空氣 參與燃燒，其一循環(huán)的整體空燃比較稀，廢氣排放量少，但燃燒始終不能產(chǎn)生較高的膨脹壓力，熱效率較低，安裝回?zé)崞鞯认到y(tǒng)又將使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 造價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種油耗低、廢氣排放少、熱效率高的往復(fù)式 內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)上述目的提供了一種低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，包括燃燒缸
和動(dòng)力輸出缸；以及連接所述燃燒缸與動(dòng)力輸出缸的連通缸，可通過其啟 閉狀態(tài)連通或阻隔所述燃燒缸與動(dòng)力輸出缸；由阻塞控制機(jī)構(gòu)控制的阻 塞，可在所述燃燒缸與動(dòng)力輸出缸之間往復(fù)移動(dòng)以啟閉所述連通缸。
所述燃燒缸為二沖程結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)力輸出缸為四沖程結(jié)構(gòu)。
所述連通缸的下部側(cè)面設(shè)有連接動(dòng)力輸出缸與連通缸的連通缸通 口 ，所述阻塞i殳有可封閉所述連通缸通口的阻片和可與該連通缸通口相通 的阻塞通口。所述阻塞具有一可作為燃燒缸和動(dòng)力輸出缸的移動(dòng)缸蓋的底 部圓盤，所述阻片位于該圓盤上方并通過若千垂向連接部與圓盤連為一 體；所述阻片為與該圓盤外徑相同的圓環(huán)狀，所述阻塞通口形成在所述阻 片與圓盤之間；所述阻片的垂向?qū)挾鹊扔诨虼笥谒鲞B通缸通口的垂向?qū)?度，所述阻塞通口的垂向?qū)挾却笥谶B通缸通口的垂向?qū)挾取?br> 所述燃燒缸具有燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 、燃燒缸排氣口以及由活塞控制 機(jī)構(gòu)控制的燃燒缸活塞；所述燃燒缸掃氣進(jìn)氣口處設(shè)置有掃氣泵；所述燃 燒缸排氣口處設(shè)置有由排氣閥片控制機(jī)構(gòu)控制、以啟閉該燃燒缸排氣口的 排氣閥片；所述動(dòng)力輸出缸的進(jìn)氣口處設(shè)置有進(jìn)氣閥，排氣口處設(shè)置有排 氣閥；所述連通缸的缸壁外側(cè)設(shè)置有冷卻器。優(yōu)選得，所述進(jìn)氣閥為頂 置，所述排氣閥為側(cè)置。
所述活塞控制機(jī)構(gòu)包括活塞壓縮凸輪、滾輪、活塞推桿和活塞回位彈 簧，燃燒缸活塞的壓縮行程由活塞壓縮凸輪通過滾輪和活塞推桿推動(dòng)燃燒 缸活塞運(yùn)行，燃燒缸活塞的排氣行程由活塞回位彈簧帶動(dòng)運(yùn)行。
9片控制凸輪和排氣閥片回位彈簧通過排氣閥片推桿帶動(dòng)排氣閥片往復(fù)運(yùn) 行。
所述阻塞控制機(jī)構(gòu)包括連接于所述阻塞的阻塞推桿和與其配合的槽 凸輪，所述阻塞推桿的頂端設(shè)有可沿所述槽凸輪上的槽凸輪滑槽循環(huán)移動(dòng)
的滑頭；所述阻塞推桿穿過所述燃燒缸活塞并與之形成密封地滑動(dòng)配合。
本發(fā)明的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)采用燃燒缸與動(dòng)力輸出缸雙缸缸頂對置，雙缸 缸頂與連通缸串聯(lián)，其中燃燒缸的滯燃期和速燃期的燃燒過程與傳統(tǒng)往復(fù) 式內(nèi)燃機(jī)類似，緩燃期或后燃期的燃燒與燃?xì)廨啓C(jī)的第二次空氣摻入到燃 氣進(jìn)一步燃燒類似，動(dòng)力輸出缸自始至終壓縮的是純空氣，不混油燃燒。 在靠近動(dòng)力輸出缸的連通缸缸壁外側(cè)設(shè)置了冷卻器，使動(dòng)力輸出缸的壓縮 過程近同于等溫壓縮。燃燒缸與動(dòng)力輸出缸由連通釭連通，通過在連通缸 內(nèi)往復(fù)移動(dòng)的阻塞來控制燃燒缸與動(dòng)力輸出缸的連通或阻隔，達(dá)到控制雙 缸工質(zhì)流動(dòng)和改變雙缸在壓縮終點(diǎn)后相互間的余隙容積(壓縮后的容積) 的目的。工作時(shí)，燃燒缸和動(dòng)力輸出缸同時(shí)完成各沖程，當(dāng)燃燒缸內(nèi)處于 燃燒狀態(tài)、動(dòng)力輸出缸處于壓縮終點(diǎn)時(shí)，阻塞控制才幾構(gòu)釋放阻塞，燃燒缸 的燃燒膨脹壓力推動(dòng)阻塞往動(dòng)力輸出缸運(yùn)行。由于動(dòng)力輸出活塞處于上止 點(diǎn)附近，動(dòng)力輸出活塞下行位移極^U而阻塞下行速度快過動(dòng)力輸出活塞 下行速度，因此阻塞進(jìn)一步壓縮動(dòng)力輸出缸內(nèi)已經(jīng)壓縮到上止點(diǎn)后的純空 氣，純空氣進(jìn)一步提高壓縮比，阻塞往動(dòng)力輸出缸運(yùn)行的同時(shí)拉動(dòng)槽凸輪 旋轉(zhuǎn)把燃燒缸內(nèi)燃燒膨脹的動(dòng)力由阻塞傳到槽凸輪輸出。在燃燒缸處于臨 近最高燃燒溫度時(shí)阻塞第一次打開通口 ，把燃燒缸內(nèi)的高溫高壓燃?xì)夥湃?動(dòng)力輸出缸中，在燃?xì)廪D(zhuǎn)移達(dá)到預(yù)計(jì)量后，利用阻塞的阻片關(guān)閉連通缸通 口，轉(zhuǎn)入動(dòng)力輸出缸的燃?xì)饧訜釀?dòng)力輸出缸內(nèi)經(jīng)兩次壓縮后的高壓縮比工 質(zhì)(純空氣)，因缺氧而沒有完全燃燒的可燃物質(zhì)進(jìn)一步燃燒，此階段動(dòng) 力輸出缸內(nèi)的工質(zhì)是一工作循環(huán)中壓縮比達(dá)到最高、余隙容積最小、加熱
量最高、工質(zhì)量多及等容加熱的情況下加熱膨脹，動(dòng)力輸出缸加熱后的工質(zhì)膨脹力推動(dòng)動(dòng)力輸出活塞運(yùn)行，把動(dòng)力傳到曲軸輸出。在動(dòng)力輸出缸的 膨脹沖程中，燃燒釭活塞定位于下止點(diǎn)，起連通缸的缸頂蓋功能，與連通 缸、阻塞組成一個(gè)定容燃燒的燃燒室，在動(dòng)力輸出缸壓力降低后，阻塞繼 續(xù)下移，使其阻片打開連通缸通口，把上述燃燒室中燃燒的熱量不斷地輸 入到動(dòng)力輸出缸內(nèi)，加熱動(dòng)力輸出缸內(nèi)的工質(zhì)，把燃燒缸和動(dòng)力輸出缸的 工質(zhì)膨脹動(dòng)力合并到動(dòng)力輸出缸輸出。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)綜合了傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨?機(jī)各機(jī)的技術(shù)特長，以其中一種發(fā)動(dòng)機(jī)的特長彌補(bǔ)另一種發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷與 不足，達(dá)到各性能的提高一一
以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的燃燒形式燃燒的高溫高壓燃?xì)庵苯臃湃雱?dòng)力輸出 缸內(nèi)的膨脹工質(zhì)(壓縮空氣)中對其進(jìn)行加熱，使加熱更直接，熱損失減 少，燃燒時(shí)同時(shí)產(chǎn)生的高膨脹動(dòng)力直接得以利用，以這些特長彌補(bǔ)斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)加熱溫度低、燃燒工質(zhì)燃燒時(shí)不產(chǎn)生動(dòng)力、因傳遞加熱而使熱損失 嚴(yán)重等缺陷。
以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣循環(huán)工作形式及膨脹工質(zhì)為空氣替代斯 特林發(fā)動(dòng)機(jī)的做功工質(zhì)使用氫氣或氦氣等及封閉式工作形式，彌補(bǔ)斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)密封難、密封可靠性差、工質(zhì)冷卻后溫度較高、受熱零部件 難以冷卻、熱負(fù)荷大等缺陷和不足。
以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)簡單的燃燒加熱、造價(jià)低廉替代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加 熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴。
以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率高、燃燒工質(zhì)與做功工質(zhì)分隔工作、 做功工質(zhì)不參與燃燒、等溫壓縮彌補(bǔ)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)整體工質(zhì)按空燃比燃燒 造成的空燃比高、燃油、燃燒產(chǎn)物(廢氣)排放高，柴油機(jī)由燃燒特性所 決定的壓縮終點(diǎn)溫度高、壓縮負(fù)功大，汽油機(jī)壓縮比小、燃燒溫度高而不 能轉(zhuǎn)換成輸出功、有效熱效率低等缺陷。
由傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)與斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率及做功效率參數(shù)，在
每一工作循環(huán)中，傳統(tǒng)往復(fù)式柴油機(jī)的最高燃燒溫度約1700'C-2000C，
ii膨脹終點(diǎn)工質(zhì)溫度約727'C-927°C，傳統(tǒng)往復(fù)式汽油機(jī)的最高燃燒溫度約 2227°C-2527°C，膨脹終點(diǎn)工質(zhì)溫度約1027°C-1327'C。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)每 一循環(huán)加熱為恒溫加熱約700X:左右。事實(shí)上，內(nèi)燃;f;u的熱量是越近上止 點(diǎn)溫度越高，熱量利用率也越高，柴油機(jī)最高燃燒溫度是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)最 高加熱溫度的接近2. 5-3倍，汽油機(jī)最高燃燒溫度是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)最高加 熱溫度的3-3. 5倍，汽油機(jī)到膨脹終點(diǎn)的工質(zhì)溫度是斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的最高 加熱溫度的1. 5-2倍。
由以上參數(shù)，以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)每一循環(huán)的加熱量計(jì)，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)每 一循環(huán)的熱量轉(zhuǎn)換成動(dòng)力將成倍數(shù)提升，而油耗、排放則成倍數(shù)降低。
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)如上所述，燃燒缸就是以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的燃燒形式， 動(dòng)力輸出缸類似于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的做功缸做功形式，按斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的加 熱量計(jì)算，加上燃燒時(shí)產(chǎn)生的膨脹動(dòng)力，因此比上述傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的熱量按 斯特林發(fā)動(dòng)^^的加熱量計(jì)算的熱效率更高。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 由連通缸中的阻塞分隔燃燒缸與動(dòng)力輸出缸不同的工質(zhì)，使燃燒 缸工質(zhì)燃燒的滯燃期和速燃期的燃燒膨脹動(dòng)力由阻塞傳推槽凸輪旋轉(zhuǎn)把燃 燒缸的膨脹動(dòng)力輸出，保持傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的滯燃期和速燃期燃燒過程及膨脹 動(dòng)力不變。把臨近最高燃燒溫度期的燃?xì)忉尫庞趧?dòng)力輸出缸中，加熱動(dòng)力 輸出缸中是燃燒缸中燃?xì)饬繋妆痘驇资兑陨系慕?jīng)高壓縮比壓縮的純空 氣，在熱量相同的情況下，比傳統(tǒng)內(nèi)燃才幾加熱的空氣量多幾倍或幾十倍， 燃燒產(chǎn)物(廢氣排放)、燃油也成相對比例下降，動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性成相對 比例升高。
2、 由阻塞在連通缸內(nèi)運(yùn)行改變?nèi)紵着c動(dòng)力輸出缸在壓縮終點(diǎn)后相 互間的余隙容積，阻塞下行至對動(dòng)力輸出缸工質(zhì)加熱時(shí)動(dòng)力輸出缸的余隙 容積比動(dòng)力輸出活塞在壓縮終點(diǎn)時(shí)動(dòng)力輸出缸的余隙容積更小，壓縮比、 加熱量、膨脹動(dòng)力更大，而此時(shí)動(dòng)力輸出活塞所處曲軸轉(zhuǎn)角(上止點(diǎn)后) 角度大，最大動(dòng)力推動(dòng)力矩增大，沖擊負(fù)荷減小。3、 動(dòng)力輸出缸至始至終壓縮的是純空氣，與燃燒無關(guān)，在盡最大量 的增加進(jìn)氣量的同時(shí)，在靠近動(dòng)力輸出缸的連通缸處設(shè)有針對壓縮行程專 用的冷卻器，在壓縮沖程中做到等溫壓縮及阻塞下行壓縮繼續(xù)散熱，在對 動(dòng)力輸出缸加熱時(shí)，阻塞體蓋住冷卻器而不散熱，達(dá)到降低壓縮工質(zhì)溫 度、降低壓縮負(fù)功、降低熱負(fù)荷、提高壓縮比而不影響加熱熱量等目的。
4、 把燃燒缸臨近最高燃燒溫度時(shí)的燃?xì)夥湃雱?dòng)力輸出缸中，與動(dòng)力 輸出缸中的壓縮空氣混合，把過高的燃燒溫度用來加熱更多的空氣，避免 過高的燃燒溫度出現(xiàn)，降低N0x排放，缺氧燃燒的可燃物質(zhì)可進(jìn)一步燃 燒，提高熱效率，降低熱負(fù)荷，減少冷卻散熱的熱損失。
5 、燃燒缸內(nèi)速燃期的燃燒壓力推動(dòng)阻塞的下行速度比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)活 塞處于上止點(diǎn)附近的下行速度快，燃燒缸的壓力升高率、溫度升高率平 穩(wěn)，使燃燒柔和、噪音小。
6、動(dòng)力輸出缸近同等溫壓縮、等容加熱，使壓縮終點(diǎn)溫度低，壓縮 比高，加熱量高，冷熱溫差大，有效熱效率高。


圖l是本發(fā)明一種較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1所示實(shí)施方式的進(jìn)氣沖程示意圖3是圖l所示實(shí)施方式的壓縮沖程示意圖4是圖1所示實(shí)施方式的阻塞下行始點(diǎn)示意圖5是圖1所示實(shí)施方式的阻塞第一次打開通口的示意圖6是圖1所示實(shí)施方式的阻片關(guān)閉通口示意圖7是圖1所示實(shí)施方式的阻塞第二次打開通口及動(dòng)力輸出缸膨脹 沖程示意圖8是圖l所示實(shí)施方式的動(dòng)力輸出缸掃氣沖程示意圖9是圖1所示實(shí)施方式的燃燒缸和動(dòng)力輸出缸掃氣沖程示意圖；圖IO是圖l所示實(shí)施方式的活塞壓縮凸輪結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖； 圖11是圖1所示實(shí)施方式的槽凸輪結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖； 圖12是圖1所示實(shí)施方式的阻塞冷卻系統(tǒng)示意圖； 圖13是圖l所示實(shí)施方式的阻塞結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14是圖5的A局部放大圖； 圖15是圖6的B局部放大圖； 圖16是圖7的C局部放大圖。
具體實(shí)施例方式
下面以柴油機(jī)為例，對本發(fā)明的一種較佳實(shí)施方式進(jìn)行具體說明
參見圖1，該實(shí)施方式主要包括燃燒缸l、動(dòng)力輸出缸2和連通缸3。 其中，燃燒缸1包括燃燒室34、燃燒缸活塞5、活塞推桿6、滾輪7、活 塞壓縮凸輪8、活塞回位彈簧9、排氣閥片控制凸輪14、排氣閥片推桿 15、排氣岡片16、排氣閥片回位彈簧33、燃燒缸排氣口 17、燃燒缸掃氣 進(jìn)氣口 18和噴油嘴32。燃燒缸活塞5的側(cè)面與燃燒缸1內(nèi)壁密封接觸。 燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 18布置在燃燒缸1上部，燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 18的打開 和關(guān)閉，由燃燒缸1內(nèi)運(yùn)行的燃燒缸活塞5來控制；燃燒缸排氣口 17與 燃燒釭掃氣進(jìn)氣口 18相對地布置在燃燒缸1的另一側(cè)，其高度略低于燃 燒缸掃氣進(jìn)氣口 18，燃燒缸排氣口 17的打開和關(guān)閉，由燃燒缸l內(nèi)運(yùn)行 的燃燒缸活塞5來控制。掃氣泵(屬常規(guī)^L術(shù)，未示出)將吸入的空氣由 燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 18壓縮iH^燃燒缸1內(nèi)，用于清除燃燒缸1內(nèi)的廢氣 和填充新鮮空氣。動(dòng)力輸出缸2包括動(dòng)力輸出活塞19、連桿20、曲軸 21、進(jìn)氣閥22、排氣閥23。動(dòng)力輸出活塞19的側(cè)面與動(dòng)力輸出缸2內(nèi)壁 密封接觸。連通缸3包括阻塞4、阻塞推桿13、滑頭12、槽凸輪11、連 通缸通口 36、冷卻器38，阻塞推桿13穿過燃燒缸活塞5并與之形成密封 地滑動(dòng)配合。阻塞4的側(cè)面與連通缸3內(nèi)壁密封接觸。阻塞4的結(jié)構(gòu)如圖 12、 13所示，該阻塞4包括一位于底部的封閉圓盤41、通過垂向連接部31連接在封閉圓盤41上方的圓環(huán)狀阻片37以及形成在阻片37與封閉圓 盤41之間的阻塞通口 39,阻片37的外徑與封閉圓盤41外徑相同，阻片 37的垂向?qū)挾却笥诨虻扔谶B通缸通口 36的垂向?qū)挾?，阻塞通?39的垂向 寬度應(yīng)大于連通缸通口 36垂向?qū)挾?。凸輪軸10通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與曲軸21 傳動(dòng)連接。本實(shí)施例中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由鏈輪24、 26以及傳動(dòng)鏈25組成。此 外，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以為傳動(dòng)齒輪組或者帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
以下就上述幾部分在工作運(yùn)行中的運(yùn)行變化進(jìn)行分別描述
起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)曲軸21旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，曲軸21通過鏈輪24、傳 動(dòng)鏈25和鏈輪26帶動(dòng)凸輪軸10旋轉(zhuǎn)。凸輪軸10帶動(dòng)活塞壓縮凸輪8旋 轉(zhuǎn)，活塞壓縮凸輪8頂推滾輪7并傳推活塞推桿6，以推動(dòng)燃燒缸活塞5 向下運(yùn)行。而燃燒缸活塞5向上運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)力則由活塞回位彈簧9來提 供。
同時(shí)，凸輪軸10帶動(dòng)排氣閥片控制凸輪14旋轉(zhuǎn)，排氣閥片控制凸 輪14和排氣閥片回位彈簧33推動(dòng)或釋放排氣閥片推桿l5,使排氣閥片 16往復(fù)運(yùn)行，以控制燃燒缸排氣口 17的打開或關(guān)閉。與此同時(shí)，凸輪軸 10帶動(dòng)槽凸輪11旋轉(zhuǎn)，槽凸輪ll推動(dòng)或拉動(dòng)滑頭U和阻塞推桿13，帶 動(dòng)阻塞4及其附件往復(fù)運(yùn)行。同時(shí)，曲軸21通過連桿20帶動(dòng)動(dòng)力輸出活 塞19運(yùn)行。
燃燒缸1的工作形式和燃燒過程等與傳統(tǒng)往復(fù)式二沖程柴油機(jī)相類 似，區(qū)別主要在于燃燒缸1的燃燒膨脹動(dòng)力推動(dòng)阻塞4運(yùn)行，由阻塞4拉 動(dòng)槽凸輪11旋轉(zhuǎn)把燃燒缸1的燃燒動(dòng)力輸出，活塞5壓縮時(shí)靠凸輪8推 動(dòng)，活塞5回位時(shí)靠彈簧9的彈性，排氣口 17增設(shè)了控制閥片16，以及 活塞5在上下止點(diǎn)處可由凸輪8的弧形控制而能停滯在止點(diǎn)。動(dòng)力輸出缸 2的工作形式除不燃燒、壓縮沖程工質(zhì)壓縮產(chǎn)生的熱量由冷卻器冷卻做到 近同等溫壓縮外，與傳統(tǒng)往復(fù)式四沖程柴油才幾基本相同。連通缸3的作用 是串聯(lián)燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2，阻塞4的作用是阻隔或連通燃燒缸1與動(dòng)力輸出缸2內(nèi)工質(zhì)的流動(dòng)、改變上述兩缸壓縮后相互間的工作容積以及 作為燃燒缸1的缸底蓋和動(dòng)力輸出缸2的缸頂蓋。
以下就上述結(jié)構(gòu)柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)進(jìn)行具體說明
一、 圖2所示為進(jìn)氣沖程。動(dòng)力輸出缸2的進(jìn)氣過程與傳統(tǒng)往復(fù)式 四沖程柴油機(jī)相同動(dòng)力輸出活塞19從上止點(diǎn)往下止點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣閥 22被打開以進(jìn)氣。燃燒缸1的進(jìn)氣過程與傳統(tǒng)往復(fù)式二沖程柴油糸l^目同 燃燒缸活塞5向上運(yùn)行超越燃燒缸排氣口 17時(shí)排氣，燃燒缸活塞5繼續(xù) 前行，越過燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 18時(shí)進(jìn)行掃氣和進(jìn)氣，排氣閥片16在掃氣 后蓋住燃燒缸排氣口 17。
燃燒缸1在進(jìn)氣過程中，圖10中活塞壓縮凸輪8的E點(diǎn)至F點(diǎn)區(qū)段 旋轉(zhuǎn)越過滾輪7，燃燒缸活塞5滯留在其上止點(diǎn)；燃燒缸活塞5在其上止 點(diǎn)的滯留時(shí)間是動(dòng)力輸出缸2進(jìn)氣沖程的一沖程時(shí)間，由于占了其他沖程 時(shí)間，實(shí)際燃燒缸1的進(jìn)氣時(shí)間多于動(dòng)力輸出缸2的進(jìn)氣沖程時(shí)間。這解 決了目前傳統(tǒng)往復(fù)式二沖程柴油機(jī)換氣時(shí)間短，充氣不足的缺陷。由于進(jìn) 氣時(shí)間長，為了避免充入燃燒缸1的工質(zhì)從燃燒缸排氣口 17流出，因此 增設(shè)了排氣閥片16及其控制機(jī)構(gòu)。在燃燒缸1的進(jìn)氣過程中，排氣閥片 控制凸輪14通過排氣閥片推桿15傳推排氣閥片16運(yùn)行，以封閉燃燒缸 排氣口 17。在進(jìn)氣沖程中，圖11所示槽凸輪滑槽27的W點(diǎn)至Z點(diǎn)區(qū)段旋 轉(zhuǎn)越過滑頭12,對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸一沖程時(shí)間，使阻塞4滯留在燃燒缸1 底部(阻塞上止點(diǎn))。
二、 圖3所示為壓縮沖程。燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2同時(shí)壓縮，動(dòng) 力輸出缸2的壓縮與傳統(tǒng)往復(fù)式四沖程柴油機(jī)壓縮過程基本相同，只是在 整個(gè)壓縮過程中不混油燃燒，自始至終壓縮的是純空氣，由于在連通缸3 的下部與動(dòng)力輸出缸2的頂部設(shè)置了冷卻器38,使壓縮沖程中，壓縮升高 的熱量被冷卻器38冷卻，達(dá)到等溫壓縮、降低壓縮工質(zhì)溫度、降低壓縮 負(fù)功、降低熱負(fù)荷、提高壓縮比，在進(jìn)氣時(shí)盡最大可能增加進(jìn)氣量，實(shí)現(xiàn) 如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)以較低加熱溫度就能產(chǎn)生高熱效率的效果。燃燒缸1壓縮時(shí)，燃燒缸活塞5由活塞壓縮凸輪8通過滾輪7和活塞推桿6傳推而下 行，其壓縮過程與傳統(tǒng)往復(fù)式二沖程柴油機(jī)的壓縮沖程基本相同。燃燒缸 1壓縮的工質(zhì)的空燃比、噴油方式、壓縮比、燃燒過程等與傳統(tǒng)往復(fù)式柴 油才;i4目同。
壓縮沖程中，阻塞4的所處狀態(tài)與進(jìn)氣沖禾呈相同；此過程中，圖11 所示槽凸輪滑槽27的Z點(diǎn)至D點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12，圖10中活塞壓縮 凸輪8的F點(diǎn)至L點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滾輪7,分別對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸2及燃 燒缸1的壓縮沖程。
三、 圖4所示為燃燒缸1的膨脹動(dòng)力推動(dòng)阻塞4下行始點(diǎn)。燃燒釭1 內(nèi)的燃燒缸活塞5和動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的動(dòng)力輸出活塞19分別壓縮至壓縮 終點(diǎn)，動(dòng)力輸出活塞19的下行始點(diǎn)為阻塞4下行始點(diǎn)，動(dòng)力輸出活塞19 與阻塞4同時(shí)下行，燃燒缸活塞5在活塞壓縮凸輪8的控制下停滯在下止 點(diǎn)起連通缸3的缸頂蓋功能，槽凸輪11釋放阻塞4，在燃燒缸l的燃燒膨 脹動(dòng)力下推動(dòng)阻塞4往動(dòng)力輸出缸2方向運(yùn)行。動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的動(dòng)力輸 出活塞19由于臨近上止點(diǎn)，動(dòng)力輸出活塞19下行緩慢；而阻塞4往動(dòng)力 輸出缸2方向下行速度較快，阻塞4進(jìn)一步壓縮動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的工質(zhì)
(空氣)，由于冷卻器38 i殳置在連通缸3的下部，此階段阻塞4壓縮動(dòng) 力輸出缸2的工質(zhì)熱量繼續(xù)被冷卻器38冷卻，工質(zhì)壓力降低，以提高阻 塞4的動(dòng)力輸出，動(dòng)力輸出缸2的工質(zhì)壓縮比進(jìn)一步提高，燃燒缸l的燃 燒膨脹動(dòng)力推動(dòng)阻塞4下行的同時(shí)，阻塞4拉動(dòng)槽凸輪11旋轉(zhuǎn)把燃燒缸1 的膨脹動(dòng)力輸出。
四、 圖5所示為阻塞第一次打開通口，燃燒缸1燃燒膨脹壓力推動(dòng) 阻塞4下行至連通缸3的通口 36與阻塞通口 39重合時(shí)，使兩通口連通， 此時(shí)，動(dòng)力輸出缸2的純空氣雖然達(dá)到高壓縮比，但由于壓縮產(chǎn)生的熱量 被冷卻器冷卻，因此動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的純空氣壓力非常低，而燃燒釭l內(nèi) 燃燒的高溫高壓燃?xì)鈮毫h(yuǎn)遠(yuǎn)高于動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的氣體壓力，燃燒缸1 內(nèi)的燃?xì)饨?jīng)兩通口沖入動(dòng)力輸出缸2內(nèi)，加熱動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的純空氣，并進(jìn)一步燃燒。如圖1所示，阻塞通口 39比連通缸通口 36的垂向口距 大，以保持連通缸通口 36完全打開后，阻塞4繼續(xù)下行的一段時(shí)間內(nèi)連 通缸通口 36 —直處于全開狀態(tài)，滿足燃?xì)廪D(zhuǎn)移所需過渡時(shí)間及關(guān)閉連通 缸通口 36速度快。圖6所示為阻片37關(guān)閉連通缸通口 36，在燃?xì)廪D(zhuǎn)移達(dá) 到預(yù)定量后，阻塞4上的阻片37下行蓋住連通缸通口 36，在阻片37下行 完全蓋住連通缸通口 36后，阻塞4滯留于此，起動(dòng)力輸出缸2的缸頂蓋 功能，阻塞4從上止點(diǎn)下行到阻片37完全蓋住連通缸通口 36是連續(xù)性 的，如圖11槽凸輪中所示的D點(diǎn)至N點(diǎn)，因此阻塞4打開或關(guān)閉連通缸 通口 36的速度是非?？斓?。阻片37關(guān)閉連通缸通口 36的目的是由于阻 塞4下行速度快過動(dòng)力輸出活塞19下行速度，此時(shí)動(dòng)力輸出缸2余隙容 積比動(dòng)力輸出活塞19壓縮終點(diǎn)時(shí)余隙容積更小。動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的純空 氣經(jīng)動(dòng)力輸出缸2內(nèi)活塞壓縮到上止點(diǎn)，然后經(jīng)阻塞4進(jìn)一步壓縮，此時(shí) 動(dòng)力輸出缸2內(nèi)的純空氣達(dá)到了相當(dāng)高的壓縮比，在燃燒缸l高溫燃?xì)庵?接加熱及近等容加熱下，膨脹壓力迅速升高，很快超過燃燒室34的壓 力，為了防止動(dòng)力輸出缸2內(nèi)因壓力超過燃燒室34的壓力，使動(dòng)力輸出 缸2內(nèi)的工質(zhì)回流到燃燒室34內(nèi)而影響^L功效率，因此在燃?xì)廪D(zhuǎn)移達(dá)到 預(yù)計(jì)量后，阻片37迅速關(guān)閉連通缸通口 36，如上所述動(dòng)力輸出缸2的工 質(zhì)在工質(zhì)量多、壓縮比高、加熱量高、膨脹壓力達(dá)到一循環(huán)做功的最高 值，比傳統(tǒng)往復(fù)式柴油機(jī)或斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的最高燃燒壓力高很多。但由于 動(dòng)力輸出活塞19所處曲軸轉(zhuǎn)角(上止點(diǎn)后)比傳統(tǒng)往復(fù)式柴油機(jī)最高燃 燒壓力所處曲軸轉(zhuǎn)角角度大，因此推動(dòng)柔和，把燃燒缸l內(nèi)處于最高燃燒 溫度期(緩燃期)的燃?xì)狻?動(dòng)力輸出缸2內(nèi)，把過高的燃燒溫度用來加 熱更多的壓縮比更大的空氣，使熱效率大幅度提高，避免過高的燃燒溫度 出現(xiàn)，降低氮氧化物的排放。在此階段的燃?xì)廪D(zhuǎn)移加熱動(dòng)力輸出缸2的工 質(zhì)過程中，阻塞4和動(dòng)力輸出活塞19都在下行，因此加熱過程近似等容 加熱。圖11所示槽凸輪滑槽27的D點(diǎn)至N點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12， D點(diǎn) 對應(yīng)于阻塞4的下行上止點(diǎn)，N點(diǎn)對應(yīng)于阻塞4下行至阻塞阻片37完全蓋 住連通缸通口 36位置。N點(diǎn)至V點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12，對應(yīng)于阻片37下行完全蓋住連通缸通口 36后，阻塞4停滯于此階段。在阻塞4下行至 第一次打開連通缸通口 36到阻塞4下行下止點(diǎn)，阻塞4的阻塞體蓋住冷 卻器38，使動(dòng)力輸出缸2的加熱過程中，冷卻器不產(chǎn)生冷卻作用。
五、 圖7所示為阻塞第二次打開通口及動(dòng)力輸出釭2的膨脹沖程。 隨著動(dòng)力輸出缸2容積的增大，壓力減小，而燃燒室34在定容燃燒下， 燃燒壓力迅速升高超過動(dòng)力輸出缸2的壓力后，槽凸輪再次釋放阻塞4， 燃燒室34的壓力又推動(dòng)阻塞4下行，把燃燒的熱量不斷送入動(dòng)力輸出缸 2，膨脹動(dòng)力推動(dòng)動(dòng)力輸出活塞19把動(dòng)力輸出。在燃燒缸l和動(dòng)力輸出缸 2壓縮至終點(diǎn)到動(dòng)力輸出缸2膨脹沖程結(jié)束，燃燒缸1的燃燒缸活塞5停 留在下止點(diǎn)，此時(shí)阻塞4也停留在下止點(diǎn)，燃燒釭活塞5、連通缸3和阻 塞4組成一個(gè)定容燃燒的燃燒室，把燃料燃燒產(chǎn)生的熱量持續(xù)地輸入動(dòng)力 輸出缸2。圖11所示槽凸輪滑槽27的V點(diǎn)至M點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12， 對應(yīng)于阻塞4下行第二次打開通口， M點(diǎn)對應(yīng)于阻塞下止點(diǎn)，從M點(diǎn)至K 點(diǎn)對應(yīng)于阻塞在下止點(diǎn)的滯留階段。使阻塞4滯留于下止點(diǎn)起動(dòng)力輸出缸 2頂蓋功能。從阻塞4下行始點(diǎn)到動(dòng)力輸出缸2的膨脹沖程結(jié)束對應(yīng)于槽 凸輪滑槽27的D點(diǎn)至K點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12，運(yùn)行時(shí)間為動(dòng)力輸出缸 2的一沖程時(shí)間。從雙釭壓縮終點(diǎn)到膨脹終點(diǎn)，圖10中活塞壓縮凸輪8的 L點(diǎn)至H點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滾輪7對應(yīng)于燃燒缸1活塞5滯留于下止點(diǎn)，運(yùn) 行時(shí)間為動(dòng)力輸出缸2的一沖程時(shí)間。
六、 排氣掃氣沖程。如圖8，動(dòng)力輸出缸2打開排氣閥23后進(jìn)行排 氣，動(dòng)力輸出活塞19從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)行進(jìn)行掃氣。在動(dòng)力輸出活塞 19運(yùn)行掃氣的同時(shí)，排氣閥片控制凸輪14釋放排氣閥片推桿15，排氣閥 片16在排氣閥片回位彈簧33的彈力作用下上行，打開燃燒缸排氣口 17。 如圖9，燃燒缸1的活塞壓縮凸輪8釋放燃燒缸活塞5,燃燒缸活塞5在 活塞回位彈簧9的彈力及缸內(nèi)燃?xì)廨^弱動(dòng)力推動(dòng)下向上行，當(dāng)燃燒缸活塞 5運(yùn)行越過燃燒缸排氣口 17時(shí)排氣，越過燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 18時(shí)，燃燒 缸1掃氣同時(shí)進(jìn)氣。當(dāng)掃氣結(jié)束后，排氣閥片控制凸輪14推動(dòng)排氣岡片 推桿15， 4吏排氣閥片16運(yùn)行并蓋住排氣口 17。在此沖程中，阻塞4在槽凸輪11的控制下向上行，將燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2再次隔開。此過程 中，圖11所示槽凸輪滑槽27的K點(diǎn)至W點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滑頭12。圖10 中活塞壓縮凸輪8的H點(diǎn)至E點(diǎn)區(qū)段旋轉(zhuǎn)越過滾輪7,分別對應(yīng)于動(dòng)力輸 出缸2的一沖程時(shí)間。
如圖12，在對阻塞4進(jìn)行冷卻時(shí)，冷卻液進(jìn)道28經(jīng)阻塞推桿13連 通阻塞4內(nèi)部，冷卻液經(jīng)冷卻液進(jìn)道28 i^X阻塞4內(nèi)，經(jīng)孔30噴入或流 入到阻塞4所需各冷卻部位，各冷卻部位經(jīng)冷卻后，冷卻液從冷卻液出道 29排出。
活塞壓縮凸輪8的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖10所示，該活塞壓縮凸輪8 的輪周分為四區(qū)段E-F區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2的進(jìn)氣沖 程，此過程燃燒釭活塞5滯留在上止點(diǎn)；F-L區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸1和動(dòng)力 輸出缸2的壓縮沖程；L-H區(qū)段對應(yīng)于從燃燒缸活塞5到達(dá)下止點(diǎn)后、滯 留在下止點(diǎn)的時(shí)間，燃燒缸活塞5在下止點(diǎn)的滯留時(shí)間對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸 2的膨脹沖程；H-E區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2的掃氣排氣沖 程。
槽凸輪11的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖11所示，槽凸輪滑槽27中所標(biāo)位 置對應(yīng)于燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸2各沖程的變化從D點(diǎn)至N點(diǎn)區(qū)段對應(yīng) 于阻塞4從上止點(diǎn)下行至阻片37完全蓋住連通缸通口 36;從N點(diǎn)至V點(diǎn) 對應(yīng)于阻片37下行完全蓋住連通缸通口 36后停滯于此區(qū)段；從V點(diǎn)至M 點(diǎn)對應(yīng)于阻塞4第二次下行區(qū)段；M點(diǎn)對應(yīng)于阻塞下止點(diǎn)；從M點(diǎn)至K點(diǎn) 區(qū)段對應(yīng)于阻塞4滯留于下止點(diǎn)；從D點(diǎn)至K點(diǎn)區(qū)段對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸2 的膨脹沖程；從K點(diǎn)至Q點(diǎn)區(qū)段對應(yīng)于阻塞4從下止點(diǎn)至上止點(diǎn)的階段； 從Q點(diǎn)至D點(diǎn)區(qū)段，阻塞4滯留于上止點(diǎn)；從W點(diǎn)至Z點(diǎn)區(qū)段對應(yīng)于燃燒 缸1和動(dòng)力輸出缸2的進(jìn)氣沖程；從Z點(diǎn)至D點(diǎn)區(qū)段對應(yīng)于燃燒釭1和動(dòng) 力輸出缸2的壓縮沖程；從K點(diǎn)至W點(diǎn)區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸1和動(dòng)力輸出缸 2的排氣掃氣沖程。
權(quán)利要求
1、低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，包括燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)，其特征在于，還包括連接所述燃燒缸(1)與動(dòng)力輸出缸(2)的連通缸(3)，可通過其啟閉狀態(tài)連通或阻隔所述燃燒缸(1)與動(dòng)力輸出缸(2)；由阻塞控制機(jī)構(gòu)控制的阻塞(4)，可在所述燃燒缸(1)與動(dòng)力輸出缸(2)之間往復(fù)移動(dòng)以啟閉所述連通缸(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述燃燒缸(1)為二沖程結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)力輸出缸(2)為四沖程結(jié) 構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述連通缸(3)的下部側(cè)面設(shè)有連接動(dòng)力輸出缸(2)與連通缸(3) 的連通缸通口 (36)，所述阻塞(4)設(shè)有可封閉所述連通缸通口 (36)的阻片(37)和可與該連通缸通口 (36)相通的阻塞通口 (39)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述阻塞(4)具有一可作為燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)的移動(dòng) 缸蓋的底部圓盤(41),所述阻片(37)位于該圓盤(41)上方并通過若 干垂向連接部(31)與圓盤(41)連為一體；所述阻片(37)為與該圓盤(41)外徑相同的圓環(huán)狀，所述阻塞通口 (39)形成在所述阻片(37)與 圓盤(41)之間；所述阻片(37)的垂向?qū)挾鹊扔诨虼笥谒鲞B通缸通口 (36)的垂向?qū)挾?，所述阻塞通?(39)的垂向?qū)挾却笥谶B通缸通口 (36)的垂向?qū)挾取?br> 5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述燃燒缸(1 )具有燃燒缸掃氣進(jìn)氣口 ( 18 )、燃燒缸排氣口(17)以及由活塞控制機(jī)構(gòu)控制的燃燒缸活塞(5);所述燃燒缸掃氣進(jìn) 氣口 (18)處設(shè)置有掃氣泵；所述燃燒缸排氣口 (17)處設(shè)置有由排氣閥 片控制機(jī)構(gòu)控制、以啟閉該燃燒缸排氣口 (17)的排氣閥片(16);所述動(dòng)力輸出缸(2)的進(jìn)氣口處設(shè)置有進(jìn)氣閥(22)，排氣口處設(shè)置有排氣 閥(23);所述連通缸(3)的缸壁外側(cè)設(shè)置有冷卻器(38)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述活塞控制機(jī)構(gòu)包括活塞壓縮凸輪(8)、滾輪(7)、活塞推桿(6)和活塞回位彈簧(9),燃燒缸活塞(5)的壓縮行程由活塞壓縮凸 輪(8 )通過滾輪(7 )和活塞推桿(6 )推動(dòng)燃燒缸活塞(5 )運(yùn)行，燃燒 缸活塞(5)的排氣行程由活塞回位彈簧(9)帶動(dòng)運(yùn)行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述活塞壓縮凸輪(8)的輪周分為四區(qū)段，其中第一區(qū)段對應(yīng)于燃燒 缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2 )的進(jìn)氣沖程，此過程燃燒缸活塞(5 )滯留在 上止點(diǎn)；第二區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)的壓縮沖程；第 三區(qū)段對應(yīng)于從燃燒缸活塞(5)到達(dá)下止點(diǎn)后、滯留在下止點(diǎn)的時(shí)間， 該滯留時(shí)間對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸(2)的膨脹沖程；第四區(qū)段對應(yīng)于燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)的掃氣排氣沖程。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述排氣閥片控制機(jī)構(gòu)包括連接于所述排氣閥片(16)的排氣閥片推 桿(15)、與該排氣閥片推桿(15)配合的排氣閥片控制凸輪(14)以及 排氣閥片回位彈簧(33)，排氣閥片控制凸輪(14)和排氣閥片回位彈簧(33)通過排氣閥片推桿(15)帶動(dòng)排氣閥片(16)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述阻塞控制機(jī)構(gòu)包括連接于所述阻塞(4)的阻塞推桿(13)和與 其配合的槽凸輪(11)，所述阻塞推桿(13)的頂端設(shè)有可沿所述槽凸輪(11 )上的槽凸輪滑槽(27 )循環(huán)移動(dòng)的滑頭(12 );所述阻塞推桿 (13)穿過所述燃燒缸活塞(5 )并與之形成密封地滑動(dòng)配合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在 于所述槽凸輪滑槽(27)分為六個(gè)區(qū)段，第一區(qū)段對應(yīng)于阻塞(4)從 上止點(diǎn)運(yùn)行至阻片(37)下行完全蓋住連通缸通口 (36)的過程，第二區(qū)段對應(yīng)于阻片(37)完全蓋住連通缸通口 (36)后的停滯時(shí)間，第三區(qū)段 對應(yīng)于阻塞(4)繼續(xù)下行至下止點(diǎn)的過程，第四區(qū)段對應(yīng)于阻塞(4)滯 留于下止點(diǎn)的時(shí)間，第五區(qū)段對應(yīng)于阻塞(4)從下止點(diǎn)上行至上止點(diǎn)的 過程，第六區(qū)段至第八區(qū)段對應(yīng)于阻塞(4)滯留于上止點(diǎn)的時(shí)間；其 中，第一至第四區(qū)段又對應(yīng)于動(dòng)力輸出缸(2)的膨脹沖程，第五區(qū)段至 第六區(qū)段又對應(yīng)于燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)的排氣掃氣沖程，第七 區(qū)段又對應(yīng)于燃燒缸(l)和動(dòng)力輸出缸(2)的進(jìn)氣沖程，第八區(qū)段又對應(yīng) 于燃燒缸(1)和動(dòng)力輸出缸(2)的壓縮沖程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低燃油微排放往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，包括燃燒缸、動(dòng)力輸出缸和連通缸，以及由阻塞控制機(jī)構(gòu)控制、可在燃燒缸與動(dòng)力輸出缸之間往復(fù)移動(dòng)以啟閉連通缸的阻塞。上述結(jié)構(gòu)的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其連通缸內(nèi)由往復(fù)移動(dòng)的阻塞控制燃燒缸與動(dòng)力輸出缸不同的工質(zhì)分開工作或摻和做功，在動(dòng)力輸出缸處于最小余隙容積時(shí)，把燃燒缸內(nèi)做功后處于臨近最高溫度期的燃?xì)夥湃雱?dòng)力輸出缸內(nèi)，等容加熱動(dòng)力輸出缸中經(jīng)等溫壓縮及高壓縮比壓縮的幾倍甚至幾十倍于燃?xì)饬康募兛諝?，而其滯燃期和速燃期燃燒過程及功率與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)類似，其熱效率成倍數(shù)提高，排放微、燃油低、推動(dòng)力矩大、工作柔和。
文檔編號F02B1/02GK101566091SQ20081002778
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者王建全 申請人:王建全