專利名稱：單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機，特別是一種使用氣體燃料的單缸四沖程發(fā)動機。
背景技術：
氣體燃料發(fā)動機一般多以汽油機或柴油機為原機、經(jīng)改裝并進行優(yōu)化設計的 發(fā)動機，由于單缸發(fā)動機結構和用途等特點， 一些車用發(fā)動機上的先進技術因 結構或成本等因素不可能使用，目前采用機械的進氣混合器的氣體發(fā)動機功率要較汽油機或柴油機為原機的下降10—20%，尾氣有害排放物也較高，排放不 能達到有關國家的排放法規(guī)；機外凈化一般采用催化轉(zhuǎn)換器等措施但相對成本 較高，并且會產(chǎn)生發(fā)動機消聲器表面局部過熱帶來安全危險。單缸氣體燃料發(fā)動機采用火花點火燃燒，目前都沒有點火提前角自動調(diào)整 裝置，這樣為保證低速大負荷正常工作，點火提前角設定較小，造成發(fā)動機標 定工況燃燒滯后，排溫高、功率小，氣體發(fā)動機功率要較汽油機或柴油機原機 下降，同時燃燒不及時、不完善，發(fā)動機排放差。單缸氣體燃料發(fā)動機采用均 質(zhì)混合氣，因而燃氣與空氣混合的均勻性、燃氣與空氣在發(fā)動機工作的各種工 況的混合比例合適是保證良好燃燒的基礎；因此高性能、低排放、安全可靠的 單缸氣體燃料發(fā)動機還需從燃氣與空氣混合、點火、燃燒及降低排氣有害物等 入手開展研究。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是對現(xiàn)有的單缸氣體燃料發(fā)動機的上述缺陷，設計一種能 有效提高功率、降低排放的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機。本實用新型的目的是由以下技術方案實現(xiàn)
單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，具有設置有氣缸蓋和活塞的機體，氣缸蓋上 設置有火花塞以及進氣道，進氣道下方為活塞，機體的氣缸蓋底面與活塞頂面 間為燃燒室，燃燒室在火花塞與進氣道的下方，燃燒室聯(lián)接有點火裝置，并分 別與進氣道和排氣裝置聯(lián)通，點火裝置包括可檢測機體內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)速與角度的轉(zhuǎn) 速信號發(fā)生器、接收轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器信號的且?guī)в悬c火始點延遲電路模塊的點 火控制電路、由點火控制電路控制的點火線圈以及聯(lián)接點火線圈的火花塞；燃 燒室內(nèi)設置有一凹坑狀的快速燃燒室，火花塞的端部伸出氣缸蓋底面并對著快 速燃燒室；排氣裝置包括設置在發(fā)動機氣缸蓋底部的排氣門、排氣管以及排氣 消聲器，排氣門通過排氣管與排氣消聲器內(nèi)腔分隔出的消聲器第一腔相連，排 氣管的側(cè)壁表面開有通氣孔，在通氣孔處安裝有單向閥。
前述中的進氣道為螺旋式進氣道。
前述方案中的單向閥的軸線與排氣裝置的氣流方向有40 90度的夾角。 前述的排氣門到排氣管與消聲器第一腔的聯(lián)接處的軸線長度不大于300iran， 消聲器第一腔的容積不大于2倍氣缸工作容積。
前述的火花塞的中心與燃燒室的中心有一火花塞偏心，其大小為不大于5% 的快速燃燒室直徑。
前述的氣缸蓋的底面與快速燃燒室上表面間有一不大于1. 5%氣缸直徑的氣 缸余隙。
本實用新型的點火裝置可使發(fā)動機在高速工作時，發(fā)動機點火提前角大，低 速工作時，發(fā)動機點火提前角自動變小，不同工況的點火提前的角度由試驗確 定后通過在點火控制電路內(nèi)的點火始點延遲電路模塊的附加延時功能來實現(xiàn)，這樣可保證在各種大負荷工況下，發(fā)動機不出現(xiàn)爆震等不正常燃燒的問題，從 而提高發(fā)動機標定功率，此外適當?shù)狞c火提前角可使發(fā)動機功率、排放等綜合
性能優(yōu)化；燃燒室的設計則提供了一種燃氣發(fā)動機專用的速燃燃燒裝置，可控 制燃燒的進展，燃燒室內(nèi)設置凹坑狀的，火花塞中心與燃燒室中心偏心不大于5 %凹坑直徑，使火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，氣缸蓋進氣道為低渦流的旋流結構(渦流比 小于2)，使氣體進入氣缸后有旋流運動，氣缸余隙不大于1.5%的氣缸直徑， 造成缸內(nèi)擠流運動強，通過適當?shù)臍饬鬟\動來強化燃燒，使缸內(nèi)燃燒速度加快， 持續(xù)期短，燃燒及時。在排氣裝置中加裝單向閥以二次供給空氣，在消聲器內(nèi) 能形成再燃燒的熱反應器，熱反應器實體為消聲器第一腔，腔體體積與氣缸工 作容積成比例變化，消聲器與發(fā)動機排氣門間的排氣管要盡可能的短，長度以 小于300mm為宜，氣缸內(nèi)燃燒組織按低NOx和排氣溫度略高的方式進行，二次補 氣供給的適量氧氣使缸內(nèi)未完全燃燒的尾氣在缸外再燃燒，從而降低CO和HC， 合適的氣體燃料速燃燃燒系統(tǒng)和用排氣脈沖的單向閥供氣實現(xiàn)在缸外的二次再 燃燒熱反應器的組合，從而降低發(fā)動機有害氣體的排放。
本實用新型提高了發(fā)動機功率，節(jié)省能源(耗氣少)，排放低，成本低且安 全和可靠。
圖1為本實用新型具體實施方式
的結構示意圖； 圖2為圖1中點火裝置的電路方框示意圖； 圖3為圖1中燃燒室的結構示意圖； 圖4為圖1中排氣裝置的結構示意圖。
l為機體，2為氣缸蓋，3為活塞，4為燃燒室，5為點火裝置，6為進氣道，7為排氣裝置，51為火花塞，41為快速燃燒室，511為火花塞中心，411為燃 燒室中心，e為火花塞偏心，el為壓縮余隙，71為排氣管，72為排氣門，73 為單向閥，74為消聲器第一腔，75為排氣消聲器，76為通氣孔，52為轉(zhuǎn)速信 號發(fā)生器，531為點火始點延遲電路模塊，53為點火控制電路，54為點火線圈。
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。
單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，具有設置有氣缸蓋2和活塞3的機體l，氣缸 蓋2上設置有火花塞51以及螺旋式結構的進氣道6，進氣道6下方為活塞3， 機體1的氣缸蓋2底面與活塞3頂面間為燃燒室4，燃燒室4在火花塞51與進 氣道6的下方，燃燒室4聯(lián)接有點火裝置5，并分別與進氣道6和排氣裝置7聯(lián) 通，點火裝置5包括可檢測機體1內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)速與角度的轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器52、接 收轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器52信號的且?guī)в悬c火始點延遲電路模塊531的點火控制電路 53、由點火控制電路控制53的點火線圈54以及聯(lián)接點火線圈54的火花塞51; 燃燒室4內(nèi)設置有一凹坑狀的快速燃燒室41，火花塞51的端部伸出氣缸蓋2底 面并對著快速燃燒室41，火花塞中心511與燃燒室中心411有一火花塞偏心e， 其大小為3%的快速燃燒室41的直徑，氣缸蓋2的底面與快速燃燒室41上表面 間有一 1. 5%氣缸直徑的氣缸余隙el;排氣裝置7包括設置在發(fā)動機氣缸蓋2底 部的排氣門72、排氣管71以及排氣消聲器75，排氣門72通過排氣管71與排 氣消聲器75內(nèi)腔分隔出的消聲器第一腔74相連，排氣管71的側(cè)壁表面開有通 氣孔76,排氣門72到排氣管71與消聲器第一腔74的聯(lián)接處的軸線長度為 250mm，消聲器第一腔74的容積1.5倍于氣缸工作容積，在通氣孔76處安裝有 單向閥73，單向閥73的軸線與排氣裝置7的氣流方向有45度的夾角。
權利要求1、單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，具有設置有氣缸蓋和活塞的機體，氣缸蓋上設置有火花塞以及進氣道，進氣道下方為活塞，機體的氣缸蓋底面與活塞頂面間為燃燒室，燃燒室在火花塞與進氣道的下方，燃燒室聯(lián)接有點火裝置，并分別與進氣道和排氣裝置聯(lián)通，其特征在于a，點火裝置包括可檢測機體內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)速與角度的轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器、接收轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器信號的且?guī)в悬c火始點延遲電路模塊的點火控制電路、由點火控制電路控制的點火線圈以及聯(lián)接點火線圈的火花塞；b，燃燒室內(nèi)設置有一凹坑狀的快速燃燒室，火花塞的端部伸出氣缸蓋底面并對著快速燃燒室；c，排氣裝置包括設置在發(fā)動機氣缸蓋底部的排氣門、排氣管以及排氣消聲器，排氣門通過排氣管與排氣消聲器內(nèi)腔分隔出的消聲器第一腔相連，排氣管的側(cè)壁表面開有通氣孔，在通氣孔處安裝有單向閥。
2、 根據(jù)權利要求1所述的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，其特征在于 所述的進氣道為螺旋式進氣道。
3、 根據(jù)權利要求1所述的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，其特征在于所述的單向閥的軸線與排氣裝置的氣流方向有40 90度的夾角。
4、 根據(jù)權利要求1所述的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，其特征在于所述的排氣門到排氣管與消聲器第一腔的聯(lián)接處的軸線長度不大于300mm， 消聲器第一腔的容積不大于2倍氣缸工作容積。
5、 根據(jù)權利要求1所述的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，其特征在于 所述的火花塞的中心與燃燒室的中心有一火花塞偏心，其大小為不大于5% 的快速燃燒室直徑。
6、 根據(jù)權利要求1所述的單缸四沖程氣體燃料發(fā)動機，其特征在于-所述的氣缸蓋的底面與快速燃燒室上表面間有一不大于1. 5%氣缸直徑的氣 缸余隙。
專利摘要本實用新型涉及一種發(fā)動機，特別是一種使用氣體燃料的單缸四沖程發(fā)動機。具有設置有氣缸蓋和活塞的機體，氣缸蓋上設置有火花塞以及進氣道，進氣道下方為活塞，機體的氣缸蓋底面與活塞頂面間為燃燒室，燃燒室在火花塞與進氣道的下方，燃燒室聯(lián)接有點火裝置，并分別與進氣道和排氣裝置聯(lián)通。本實用新型通過對點火裝置、燃燒室等的改進，提高了發(fā)動機功率，節(jié)省能源(耗氣少)，排放低，成本低且安全和可靠。
文檔編號F02P5/15GK201173162SQ20082003367
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2008年3月31日
發(fā)明者劉勝吉, 順 張, 建 王 申請人:江蘇大學;常州常瑞天力動力機械有限公司