可选燃料活塞式二行程发动的制造方法
【专利摘要】可选燃料活塞式二行程发动机，是集燃气轮机连续燃烧和四行程活塞式发动机活塞组与气缸有好的气密封性和燃料直喷系统和废气涡轮双级活塞式增压装置和电动增压装置的多重优点，运用在只有进气做功和排出废气活塞式二行程做功方式的新型发动机，克服了四行程活塞式发动机的不均匀运转、在限定的时间里燃烧单一燃料的局限性，可选燃料活塞式二行程发动机发动机不但具有拓宽燃料使用的功能，而且可选燃料活塞式二行程发动机的功率则等于活塞式四行程发动机的两倍，动力更强劲。
【专利说明】可选燃料活塞式二行程发动机
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型发动机，尤其是与四行程发动机技术相比较，重量体积相等的可选燃料活塞式二行程发动机要比四行程活塞式发动机的功率高两倍，该发动机不但克服了热效率低等缺点，而且还克服了四行程活塞式发动机的不均匀运转、在限定的时间里燃烧、限定单一燃料的局限性，这为发动机的热效率提高、节能减排提高、拓宽燃料使用种类提供了可行性解决方案。
【背景技术】
[0002]1.现有技术的四行程活塞式发动机都需要有:
[0003]I)克服排气、进气、压缩这三个间断过程，才能完成一个做功过程，做功的不连续性和功率在进气、压缩两行程上有损失，是现有技术四行程发动机一直不可克服的缺陷；
[0004]2)另外，四行程发动机都必须在限定时间里燃烧、限定单一燃料的局限性；
[0005]2.现有技术的燃气轮机都有:
[0006]I)是从空气动力学角度说:压气机和涡轮(涡轮叶片与工作腔壁之间的气密封性差，而造成燃气的损失太大)效率太低，仅为65 %和70 %，甚至涡轮功不足以满足压气机耗
功需要。
[0007]2)是从冶金学角度说:无法提供能在燃气温度1300-1700°C以上可靠工作的耐热润轮合金。
[0008]这两种发动机是造成了环境污染大，能源的损失大和发动机在低速运转时的动力性、经济性差等不可克服的缺陷。
【发明内容】
[0009]利用燃气轮机连续燃烧和四行程活塞式发动机活塞组与气缸有好的气密封性和燃料直接喷系统和废气涡轮双级活塞式压气机增压装置和电动增压装置的多重优点，运用在只有进气做功和排出废气的活塞式二行程做功方式，定名为可选燃料活塞式二行程发动机。从而提出了以下可行性解决方案。
[0010]本发明所要解决技术方案是:在可选燃料活塞式二行程发动机中，机体机构中包括燃烧室、气缸体、气缸、曲轴箱、进气歧管、排气歧管、排气管等部件，连杆机构包括活塞组、连杆组、曲轴组、输出轴、火花塞等等部件，配气机构包括气门组、气门组的类型、气门组的部置、气门的数目及排列方式，冷却系，润滑系，以及它们之间的部置、排列方式、连接关系和基本参数，因与四行程活塞式发动机相同故不再叙述，凸轮轴、凸轮组、废气涡轮双级活塞式增压装置、废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴、微电脑、电动机、电磁离合器、点火系统、燃油直喷系统、点火系统燃油直喷系统的曲轴位置传感器，其中，曲轴组、点火系统燃油直喷系统的曲轴位置传感器，废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴、气门组定名为曲轴1、曲轴I位置传感器，曲轴I1、进气门和排气门；
[0011]因活塞式四行程发动机改制成可选燃料活塞式二行程发动机，所以在原活塞式四行程发动机点火系统燃料直喷系统的曲轴I位置传感器的锯齿状圆盘形信号转子齿数基础上改制成两倍数的锯齿状圆盘形信号转子齿数，所以可选燃料活塞式二行程发动机点火系统、燃料喷油系统的点火次数、喷油次数比活塞式四行程发动机点火系统、燃料喷油系统的点火次数、喷油次数也提高一倍；
[0012]把四行程配气机构改制成二行程配气机构，其工作过程是曲轴I每转两周完成两个工作循环，而进气门、排气门在此期间都各启闭两次，因此，曲轴I每转两周，凸轮轴只转一周，即它们之间的传动比为2: 1，凸轮轴上相对于每个气缸的进气门排气门凸轮部件按原尺寸进气门排气门凸轮再增加两个凸轮，并使一个进气门凸轮与原进气门凸轮之间的角度都相差180度，另一个排气门凸轮与原排气门凸轮之间的角度都相差180度。
[0013]在可选燃料活塞式二行程发动机的配气机构中，配气相位是进气门、排气门的开启和关闭是以曲轴I旋转角度来控制的，称可选燃料活塞式二行程发动机的配气相位；若可选燃料活塞式二行程发动机正向旋转，曲轴I从零度到一百八十度为进气门打开的时间，此时为活塞从上止点到下止点为进气做功行程的时间，再正向旋转，曲轴I从一百八十度到三百六十度为排气门打开时间，此时为活塞从下止点到上止点排除废气行程的时间。
[0014]在可选燃料活塞式二行程发动机中，可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室、气门里的排气门、排气歧管的排气口、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室一端、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室另一端、排气管顺序连通，废气涡轮双级活塞式增压装置的气室的内部有涡轮叶片，涡轮叶片的轴连接废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴II，空气滤清器、新鲜空气进气口、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸的一端、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸的另一端、冷却器的一端、冷却器的另一端、高压气缸的一端、高压气缸的另一端、高压空气进口、储气筒的一端、储气筒的另一端、可选燃料活塞式二行程发动机的进气歧管一端、进气歧管另一端、气门里的进气门、可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室顺序连通，储气筒上有放气阀和节气门，电动机通过电磁离合器和曲轴II连接。
[0015]可选燃料二行程活塞式发动机的工作原理:
[0016]可选燃料活塞式二行程发动机启动时，首先通过开关启动该发动机和电动机，电动机启动后通过微电脑控制的电动机和电磁离合器与曲轴II连接，带动废气涡轮双级活塞式增压装置工作，使经增压后的高压新鲜空气温度升高到100到200度之间、压力在3个大气压左右，此时可选燃料二行程发动机活塞已在上止点，进气门正好打开，然后高压新鲜空气经进气门送入燃烧室，与此同时燃料通过喷油嘴也进入燃烧室，与高温高压的新鲜空气混合后，经火花塞点火燃烧，此时温度可达2000度左右爆燃气体，推动活塞而做功，一直到活塞到达下止点后，排气门打开，开始排出废气，排气歧管排出的废气，经废气涡轮双级活塞式增压装置的气室，推动涡轮叶片，使废气涡轮双级活塞式增压装置工作，然后经排气管排出废气，循环往复连续做功。到可选燃料活塞式二行程发动机正常工作后，电动机自动停止工作，电磁离合器使电动机与曲轴II自动分离，然后靠排气歧管排出的废气带动废气推动废气涡轮双级活塞式增压装置工作。另外电动机还具有在该发动机需增加动力时，或该发动机需加速时自动启动电动机和电磁离合器与废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴II结合的功能，待该发动机达到所需动力时，或所需转速时，电动机和电动离合器自动停止工作。经微电脑控制的电动机及电磁离合器主要功能是会提供瞬时的增压力，一是提高了该发动机有更加灵敏的响应度，二是确保了整个增压过程的平稳，三是能使该发动机在各种负荷的情况下都得到最佳表现。与四行程发动机技术相比较，制造同等体积的可选燃料活塞式二行程发动机，可选燃料活塞式二行程发动机的功率则等于四行程发动机的两倍，动力更强劲。
[0017]可选燃料活塞式二行程发动机在高速运转时，做功后的废气增压进气压力不能太大，如果增压进气太大，并且高于15个大气压时,储气筒中的放气阀会自动放气，防止事故的发生。
[0018]因为要把燃气轮机的连续燃烧的技术运用在可选燃料活塞式二行程发动机中，所以可选天燃气，或煤层气，或甲醇汽油，或柴油，或煤油等任一种燃料作为可选燃料活塞式二行程发动机的燃料，或几种混合燃料作为可选燃料活塞式二行程发动机的燃料。
[0019]用双级活塞式压气机是因为在石化领域，往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，提高气阀寿命；在产品设计上，应用热力学、动力学理论，通过综合模拟预测压缩机在实际工况下的性能；强化压缩机的机电一体化，采用计算机自动控制，实现优化节能运行和联机运行。
[0020]往复式空气压缩机，在动力领域，活塞式压缩机目前占有主要市场。但随着人们对使用环境及能耗、环保等方面要求的提高，螺杆和涡旋空气压缩机开始占有一定的市场。
[0021]本发明的有益效果是，综合燃气轮机连续燃烧、四行程活塞式发动机活塞组与气缸有好的气密封性、燃料直喷系统、废气涡轮双级活塞式增压装置和电动增压装置等技术的多重优点的可选燃料活塞式二行程发动机，具有超低尾气排放，持续燃烧，大气燃烧(空燃比大)，无需密封及活塞发动机的无压力泄漏的优点，使其无需复杂的点火系统，能在1% -100%负荷下工作而增加发动机热效率。
[0022]此项技术的应用，四行程汽缸活塞式发动机，曲轴旋转720°做一次功。可选燃料活塞式二行程发动机，曲轴旋转720°做二次功。在同一时间内，就其做功行程相比较，可选燃料活塞式二行程比四行程整整多一倍，如果可选燃料活塞式二行程发动机的体积和重量与四行程发动机相等，可选燃料活塞式二行程发动机的功率则等于四行程发动机的两倍，动力更强劲。
[0023]可选燃料活塞式二行程活塞式发动机具有可选工质燃料燃烧做功的特点和连续燃烧做功等优点，不但克服了四行程发动机的不均匀运转问题和在限定的时间里燃烧及燃烧条件的制约问题，而且克服了只能限定使用一种燃料的局限性，尤其是采用了燃料直喷技术、废气涡轮双级活塞式增压技术和电动增压技术。这为发动机的热效率提高、节能减排提高、拓宽燃料使用种类提供了可行性解决方案。
[0024]可选燃料二行程活塞式发动机不但可用于机动车辆，也可用于轮船以及各种发电设备等。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0026]图1是本发明可选燃料活塞式二行程发动机的配气相位示意图。
[0027]图2是本发明可选燃料活塞式二行程发动机实施例结构原理图。
[0028]图中1.进气门，2.排气门，3.气缸，4.活塞，5.连杆，6.曲轴I，7.空气滤清器，
8.新鲜空气进气口，9.低压汽缸，10.冷却器，11.高压空气进口，12.节气门，13.放气阀，14.储气筒，15.进气歧管，16.气门，17.排气歧管，18.气室，19.排气管，20.涡轮叶片，
21.曲轴11,22.电动机,23.高压气缸,24.电磁离合器。
【具体实施方式】
[0029]在图2中所示的可选燃料活塞式二行程发动机中，因活塞式四行程发动机改制成可选燃料活塞式二行程发动机，所以在原活塞式四行程发动机点火系统燃料直喷系统的图1所示曲轴1(6)位置传感器的锯齿状圆盘形信号转子齿数基础上改制成两倍数的锯齿状圆盘形信号转子齿数，所以可选燃料活塞式二行程发动机点火系统、燃料喷油系统的点火次数、喷油次数比活塞式四行程发动机整个点火系统、燃料喷油系统的点火次数、喷油次数也提高一倍；
[0030]在图2所示的可选燃料活塞式二行程发动机中，把四行程配气机构改制成二行程配气机构，其工作过程是图1所示曲轴1(6)每转两周完成两个工作循环，而进气门(I)、排气门⑵在此期间都各启闭两次，因此，曲轴I (6)每转两周，凸轮轴只转一周，即它们之间的传动比为2: 1，凸轮轴上相对于每个气缸的进气门(I)排气门(2)凸轮部件按原尺寸进气门⑴排气门⑵凸轮再增加两个凸轮，并使一个进气门⑴凸轮与原进气门⑴凸轮之间的角度相差180度，另一个排气门(2)凸轮与原排气门(2)凸轮之间的角度相差180度；
[0031]在图1所示可选燃料活塞式二行程发动机的配气机构中，配气相位是进气门(I)、排气门(2)的开启和关闭是以曲轴1(6)旋转角度来控制的，称可选燃料二行程发动机的配气相位；
[0032]若可选燃料活塞式二行程发动机正向旋转，图1所示的曲轴1(6)从零度到一百八十度为进气门(I)打开的时间，此时为活塞(4)从上止点到下止点进气作工行程的时间，如图1的a所示，再正向旋转，曲轴1(6)从一百八十度到三百六十度为排气门(2)打时间，此时为活塞(4)从下止点到上止点排除废气行程的时间，如图1的b。
[0033]在图2中的可选燃料活塞式二行程发动机中，可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室、气门⑴里图1的排气门(2)、图2的排气歧管(17)的排气口、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18) —端、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18)另一端、排气管(19)顺序连通，废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18)的内部有涡轮叶片(20)，涡轮叶片
(20)的轴连接废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴II (21)，空气滤清器(7)、新鲜空气进气口(8)、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸(9)的一端、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸(9)的另一端、冷却器(10)的一端、冷却器(10)的另一端、高压气缸(23)的一端、高压气缸(23)的另一端、高压空气进口(11)、储气筒(14)的一端、储气筒(14)的另一端、可选燃料活塞式二行程发动机的进气歧管(15) —端、进气歧管(15)另一端、气门
(16)里图1的进气门(I)、可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室顺序连通，储气筒(14)上有放气阀(13)和节气门(12)，电动机(22)通过电磁离合器(24)和曲轴11(21)连接。
[0034]可选燃料活塞式二行程发动机的工作原理:
[0035]图2所示的可选燃料活塞式二行程发动机启动时，首先通过开关启动该发动机和电动机(22)，电动机(22)启动后通过微电脑控制的电动机(22)和电磁离合器(24)与曲轴II (21)连接，带动废气涡轮双级活塞式增压装置工作，使经增压后的高压新鲜空气温度升高到100到200度之间、压力在3个大气压左右，此时图1所示的可选燃料二行程发动机活塞(4)已在上止点，图1所示的进气门(I)正好打开，然后高压新鲜空气经进气门(I)送入燃烧室，与此同时燃料通过喷油嘴也进入燃烧室，与高温高压的新鲜空气混合后，经火花塞点火燃烧，此时温度可达2000度左右爆燃气体，推动活塞(4)而做功，一直到活塞(4)到达下止点后，图1所示的排气门(2)打开，开始排出废气，排气歧管(17)排出的废气，经废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18)，推动涡轮叶片(20)，使废气涡轮双级活塞式增压装置工作，然后经排气管(19)排出废气，循环往复连续做功。到发动机正常工作后，图2所示的电动机(22)自动停止工作，电磁离合器(24)使电动机(22)与曲轴11(21)自动分离，然后靠排气歧管(17)排出的废气推动废气涡轮双级活塞式增压装置工作。另外电动机(22)还具有在该发动机需增加动力时，或该发动机需加速时，自动启动电动机(22)和电磁离合器(24)与废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴11(21)结合的功能，待该发动机达到所需动力时，或所需转速时，电动机(22)和电磁离合器(24)自动停止工作。经微电脑控制的电动机(22)及电磁离合器(24)主要功能是会提供瞬时的增压力，一是提高了该发动机有更加灵敏的响应度，二是确保了整个增压过程的平稳，三是能使该发动机在各种负荷的情况下都得到最佳表现。与四行程发动机技术相比较，制造同等体积的可选燃料活塞式二行程发动机，可选燃料活塞式二行程发动机的功率则等于四行程发动机的两倍，动力更强劲。
[0036]可选燃料活塞式二行程发动机在高速运转时，做功后的废气增压进气压力不能太大，如果增压进气太大，并且高于15个大气压时，图2所示的储气筒(14)中的放气阀(13)会自动放气，以保持压力不要太大，防止事故的发生。
【权利要求】
1.在可选燃料活塞式二行程发动机中，机体机构包括燃烧室、气缸体、气缸、曲轴箱、进气歧管、排气歧管，排气管等等部件，连杆机构包括活塞组、连杆组、曲轴组、输出轴、火花塞、高压直喷燃油喷射系统等等部件，配气机构包括气门组、气门组的类型、气门组的部置、气门的数目及排列方式，冷却系，润滑系，以及它们之间的部置、排列方式、连接关系和基本参数，因与四行程活塞式发动机相同故不再叙述，凸轮轴、凸轮组、废气涡轮双级活塞式增压装置、废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴、微电脑、电动机(22)、电磁离合器(24)、点火系统、燃油直喷系统、点火系统燃油直喷系统的曲轴位置传感器，其中，曲轴组、点火系统、燃油直喷系统的曲轴位置传感器，废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴、气门组定名为曲轴I (6)、曲轴I (6)位置传感器，曲轴II (21)、进气门⑴和排气门(2);其特征是:在可选燃料活塞式二行程发动机中，因活塞式四行程发动机改制成可选燃料活塞式二行程发动机，所以在原活塞式四行程发动机点火系统燃料直喷系统的图1所示曲轴I (6)位置传感器的锯齿状圆盘形信号转子齿数基础上改制成两倍数的锯齿状圆盘形信号转子齿数，所以可选燃料活塞式二行程发动机点火系统、燃料喷油系统的点火次数、喷油次数比活塞式四行程发动机点火系统、 燃料喷油系统的点火次数、喷油次数也提高一倍； 在可选燃料活塞式二行程发动机中，把四行程配气机构改制成二行程配气机构，其工作过程是图1所示曲轴1(6)每转两周完成两个工作循环，而进气门(I)、排气门(2)在此期间都各启闭两次，因此，曲轴1(6)每转两周，凸轮轴只转一周，即它们之间的传动比为2: 1，凸轮轴上相对于每个气缸的进气门⑴排气门(2)凸轮部件按原尺寸进气门⑴排气门(2)凸轮再增加两个凸轮，并使一个进气门(I)凸轮与原进气门(I)凸轮之间的角度都相差180度，另一个排气门⑵凸轮与原排气门(2)凸轮之间的角度都相差180度。
2.依据权利要求1所述的可选燃料活塞式二行程发动机的配气机构中，其特征是:配气相位是进气门(I)、排气门(2)的开启和关闭是以曲轴1(6)旋转角度来控制的，称可选燃料活塞式二行程发动机的配气相位；若可选燃料活塞式二行程发动机正向旋转，曲轴1(6)从零度到一百八十度为进气门打开的时间，此时为活塞(4)从上止点到下止点为进气做功行程的时间，再正向旋转，曲轴1(6)从一百八十度到三百六十度为排气门打开时间，此时为活塞(4)从下止点到上止点排除废气行程的时间。
3.依据权利要求1或2所述的可选燃料活塞式二行程发动机中，其特征是:可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室、气门(16)里的排气门(2)、排气歧管(17)的排气口、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18) —端、废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18)另一端、排气管(19)顺序连通，废气涡轮双级活塞式增压装置的气室(18)的内部有涡轮叶片(20)，涡轮叶片(20)的轴连接废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴II (21)，空气滤清器(7)、新鲜空气进气口(8)、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸(9)的一端、废气涡轮双级活塞式增压装置的低压气缸(9)的另一端、冷却器(10)的一端、冷却器(10)的另一端、高压气缸(23)的一端、高压气缸(23)的另一端、高压空气进口(11)、储气筒(14)的一端、储气筒(14)的另一端、可选燃料活塞式二行程发动机的进气歧管(15) —端、进气歧管(15)另一端、气门(16)里的进气门(I)、可选燃料活塞式二行程发动机的燃烧室顺序连通，储气筒(14)上有放气阀(13)和节气门(12)，电动机(22)通过电磁离合器(24)和曲轴11(21)连接。
4.依据权利要求1所述的可选燃料活塞式二行程发动机中，可选燃料活塞式二行程发动机启动时，或可选燃料活塞式二行程发动机需增加动力时，或可选燃料活塞式二行程发动机需加速时，由微电脑控制的电动机(22)和电磁离合器(24)，自动启动电动机(22)和电磁离合器(24)与废气涡轮双级活塞式增压装置的曲轴11(21)自动结合，待可选燃料活塞式二行程发动机正常工作后，或达到所需动力时，或达到所需转速时，由微电脑控制的电动机(22)和电磁离合器(24)自动停 止工作。
【文档编号】F02B75/02GK104005846SQ201310068124
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月23日 优先权日:2013年2月23日
【发明者】刘红旗 申请人:刘红旗