专利名称：用于内燃发动机的真空度恒压、混合器的制作方法
技术领域：
本发明属内燃发动机领域。
背景技术：
现有文丘里式混合器和比例式混合器，没有进气恒压功能，不能在燃料抗爆能力不变的前提下提高发动机的许用压缩比达到节能目的；另一方面，这两种混合器的空气量孔和燃气量孔的比例始终保持不变，混合气浓度无法随发动机各种工况的合理需要变化而变化，发动机高低转速的动力性和经济性矛盾突出，造成部份工况燃烧不完全，经济性差，排放不良，小排量摩托车起动困难，怠速不稳定；文丘里式混合器为了满足发动机进气量需要，空气量孔不能过小，在怠速工况和起动工况时，混合器喉管处无法产生足够的真空度有效吸出燃气量孔内的可燃气，混合气浓度很难达到起动工况和怠速工况的要求(特别是小排量摩托车发动机)，造成发动机起动困难，怠速不稳定，排放增加；比例式混合器发动机的起动工况燃气供给采用正压供气，无法根据空气量孔流入的空气数量供给合理数量的可燃气，发动机起动工况的混合气浓度无法稳定在合理值，造成发动机起动性能的不稳定，怠速排放不良。
发明内容
本发明的目的是在燃料抗爆能力不变的前提下提高发动机的许用压缩比，提高燃料热效率，降低燃耗；另一方面，同时满足燃气发动机各种工况对混合气浓度的合理要求，解决现有混合器部份工况混合气浓度不合理、燃烧不完全的技术问题和小排量摩托车燃气发动机的起动困难、怠速性能差的技术问题。
本发明以下述方式实现其目的在发动机节气门与空气虑清器之间安装一个“用于内燃发动机的真空度恒压、混合器”(下述简称混合器)，混合器由混合器体、调节开关、恒压弹簧组成；混合器体内有空气量孔、燃气量孔、出气孔；混合器体是调节开关、恒压弹簧的载体和配合件；空气量孔与空气虑清器连接，燃气量孔与减压阀连接，出气孔与节气门的进气道口连接；调节开关安装在空气量孔、燃气量孔、出气孔之间的混合器体内，把空气量孔、燃气量孔、出气孔分隔开，并且能在混合器体内往复运动；调节开关上部与空气量孔对应，控制空气量孔的大小，中部与燃气量孔配合控制燃气量孔的大小，上部经空气虑清器与大气相通，接受大气压力作用，下部与恒压弹簧连接，接受恒压弹簧的弹力作用，与出气孔相通，接受进气压力作用，是这三者的合力决定调节开关的运动状态，从而改变空气量孔和燃气量孔通气面积的大小；恒压弹簧安装在调节开关下部的混合器体内，向调节开关提供控制基准力，该控制基准力决定发动机的最大进气压力、最大气缸压缩力，从而决定发动机的许用压缩比；空气量孔的结构为圆形状，其通气截面积随调节开关下移而线性增大，燃气量孔的结构为非线性形状，其通气截面积随调节开关下移而非线性增大，这种非线性变化产生的结果使空气量孔和燃气量孔的截面积比例发生变化，混合气浓度随之变化，这种混合气浓度的变化特性与发动机各种工况所需要的合理混合气浓度相对应，使发动机全面工况的混合气浓度都达到合理值。
由于混合器与节气门是串联关系，发动机气缸进气压力等于大气压力减去混合器的恒压压降和节气门的阻流压降，由于混合器的恒压压降恒定不变，发动机的进气压力随节气门的阻流压降变化而变化，发动机进气量由节气门控制，当节气门的阻流压降为零时，节气门对发动机的进气量失去控制作用，发动机的进气压力等于大气压力减去混合器的恒压压降，发动机气缸进气量完全由混合器控制，发动机进气压力被混合器控制在某一数值内，该最大进气压力产生的最大气缸压缩力在燃料抗爆能力允许的范围内，确保发动机不产生爆震现象；改变恒压弹簧弹力，就能改变发动机气缸最大进气量，改变气缸最大压缩力，满足燃料抗爆能力要求；所以，不论发动机压缩比有多高，通过改变恒压弹簧的弹力，都能把气缸最大压缩力控制在燃料抗爆能力允许的范围内，在燃料抗爆能力不变的前提下提高发动机的许用压缩比因此得以实现。
由于本发明必需限制发动机气缸最大进气量才能提高发动机的许用压缩比，所以，它在大幅度降低油耗的同时也造成发动机最大输出扭矩明显下降，最大输出功率先随压缩比的提高而提高，后随压缩比的继续提高而下降，是这些因素左右本发明发动机的合理压缩比，限制本发明的节能应用范围。
图一是本发明混合器实施例的剖面结构示意图。
图二是本发明混合器实施例燃气量孔的形状结构示意图。
具体实施例方式
见附图，本实施例混合器由混合器体2、调节开关4、恒压弹簧5组成；混合器体2安装在发动机节气门与空气虑清器之间，是调节开关4和恒压弹簧5的载体和配合件，其内有空气量孔3、燃气量孔1、出气孔6；空气量孔3与空气虑清器连接，燃气量孔1与减压阀连接，出气孔6与节气门的进气道口连接；调节开关4安装在空气量孔3、燃气量孔1、出气孔6之间的混合器体内，把空气量孔3、燃气量孔1、出气孔6分隔开；调节开关4上部是蘑菇状的圆形体，与空气量孔3相对应，配合空气量孔3改变空气量孔通气截面积的大小，上面经空气量孔3、空气虑清器与大气相通，接受大气压力作用，下面与出气孔6相通，接受进气压力作用；调节开关4下部是活塞状的圆柱体，起导向作用，与恒压弹簧5连接，接受恒压弹簧5的弹力作用，侧面与燃气量孔1配合改变燃气量孔1通气截面积的大小；恒压弹簧5安装在调节开关4下部的混合器体内，其主要作用是向调节开关4提供控制基准力，该基准力决定发动机的最大进气压力，气缸最大压缩力，从而决定发动机的许用压缩比；空气量孔3是圆形状，其通气截面积随调节开关4下移而产生线性增大，燃气量孔1的结构为非线性形状，其通气截面积随调节开关4下移而非线性增大，这种非线性变化使调节开关4处于不同位置，空气量孔和燃气量孔的比例就不相同，这两个量孔截面积的比例随调节开关4的运动而不断变化，混合气浓度也随之不断改变，设计合理形状的燃气量孔1，使这种混合气浓度的变化与发动机各种工况所需混合气浓度相对应，就能使发动机全面工况的混合气浓度都达到合理值。
本实施例的控制动力来自调节开关4上部顶面的大气压力和底面的进气压力差，该压力差产生的控制动力直接作用在调节开关4上，控制动力的大小随发动机进气压力变化而变化。
静态时，调节开关4在恒压弹簧5弹力的作用下处于上死点位置，空气量孔3、燃气量孔1处于关闭状态。
发动机起动时，由节气门传来的进气负压通过出气孔6送到调节开关4上部的底面，调节开关4上部顶面与底面之间产生压力差，当该压力差产生的压力超过恒压弹簧5的弹力时，调节开关4向下运动，同步打开空气量孔3和燃气量孔1，向发动机供给混合气；由于燃气量孔打开的先决条件是“先具备足够的真空度”，所以起动工况不存在文丘里式混合器没有足够真空度吸出燃气量孔内的可燃气的技术问题，由于燃气量孔的形状特性，在调节开关4下移初始，空气量孔截面积和燃气量孔截面积的比例较小，混合气浓度就较浓，满足发动机起动工况的混合气浓度要求；随着节气门的开大，发动机转速不断升高，空气消耗量不断增大，调节开关4为了适应空气量需要也不断下移加大量孔通气面积，空气量孔面积和燃气量孔面积的比例也随着调节关4的下移不断变大，混合气浓度不断变稀，在发动机处于常用工况的中等转速时，空气量孔通气截面积和燃气量孔通气截面积的比例达到最大，混合气浓度达到最稀，这时的混合气浓度为经济混合气；发动机由中速向高速变化时，空气量孔截面积和燃气量孔截面积的比例又由大变小，混合气由稀变浓，满足发动机高速大功率需要，发动机全面工况混合气浓度都达到合理值。
发动机怠速工况、低负工况、中负工况时，气缸进气压力等于大气压力减去调节开关4上部的恒压压降和节气门的阻流压降，气缸进气量产生的气缸压缩力没有达到燃料抗爆能力允许的极限值，发动机不会产生爆震现象，发动机的气缸进气量由节气门控制，发动机的气缸压缩力随节气门开度和发动机转速变化而变化；发动机满负工况时，节气门对发动机的气缸进气量失去控制作用，节气门的阻流压降消失，发动机气缸进气压力等于大气压力减去混合器的恒压压降，气缸最大压缩力由混合器控制，由恒压弹簧5调节，这个气缸最大压缩力只能接近燃料抗爆能力允许的极限值，保证满负工况发动机依然正常燃烧，不会产生爆震现象，可见，本发明的气缸最大压缩力不是由发动机压缩比决定，而是由混合器决定，气缸最大压缩力不是随发动机压缩比的提高而提高，而是随恒压弹簧5弹力的减小而提高，气缸最大压缩力与压缩比脱离了传统的正比关系，做到了提高发动机压缩比，不提高发动机气缸最大压缩力，使在燃料抗爆能力不变的前提下提高发动机的许用压缩比得以实现。
具体实施例1、用于CNG/电喷燃油两用燃料汽车，发动机采用12.5∶1的压缩比，燃气时，尽量减小恒压弹簧5弹力，加大发动机最大气缸进气量，提高燃气动力，混合器单起混合作用；燃油时，加大恒压弹簧5弹力，控制发动机最大气缸进气量，使气缸最大压缩力符合汽油燃料抗爆能力要求，避免发动机发生爆震现象，混合器单起进气恒压作用。
2、用于LPG单燃料汽车；(1)优先考虑动力性，采用10∶1的压缩比，尽量减小恒压弹簧5弹力，混合器单起空气、燃气混合作用；(2)优先考虑燃料经济性，采用15∶1的压缩比，加大恒压弹簧弹力，控制发动机气缸最大进气量，使气缸最大压缩力满足LPG燃料抗爆能力要求，避免发动机发生爆震现象，混合器起进气恒压、混合作用。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的真空度恒压、混合器，其特征在于由混合器体、调节开关、恒压弹簧组成；混合器体内有空气量孔、燃气量孔和出气孔，空气量孔与空气虑清器连接，燃气量孔与减压阀连接，出气孔与节气门的进气道口连接；调节开关上部是蘑菇状的圆形体，下部是活塞状的圆形体，安装在空气量孔、燃气量孔、出气孔之间的混合器体内，上部顶面与空气量孔对应、底面与出气孔相通，中部侧面与燃气量孔配合，下部连接恒压弹簧，能在混合器体内往复运动；恒压弹簧安装在调节开关下部的混合器体内，下端与底坐连接，上端与调节开关连接。
全文摘要
一种用于内燃发动机的真空度恒压、混合器，适用于单燃油、单燃气、燃油/燃气发动机，能使汽车、摩托车节能15％以上，同时具备优良的燃气起动性和稳定的怠速性能，准确配气使排放污染大幅度降低，结构简单、造价低，可造性高。
文档编号F02M21/04GK1673514SQ20051005463
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月7日 优先权日2005年3月7日
发明者蒙国宁 申请人:蒙国宁