专利名称：一种稀燃发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种节能发动机，通过稀薄燃烧来节约汽车对汽油的消耗，从而达到省油和減少有害气体的排放，极大的减缓了人类对能源的消耗和減少对环境的污染。
背景技术：
能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题。根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于エ业大幅度萎縮，或甚至因为抢占剰余的石油资源而引发战争。随着能源危机日益临近，各国都在调整能源结构，大力实施节能减排，以延缓对能源消耗和減少对环境的污染。其中主要体现在汽车方面，汽车作为交通工具，已经成为人们日常生活中不可或缺的重要组成部分。汽车的普遍使用，将改变经济社会结构，形成一整套新的经济、文化、生活体系，改善人的生活质量，推进社会进步，促进了经济发展。但汽车要消耗的不可再生能源就让地球资源几近枯竭，汽车的快速发展付出了资源和环境的代价。为此各国都在着力研究节能或替代能源的发动机，有些汽车公司已经研制出了稀燃发动机，可以大大节省汽车对汽油的消耗。 稀燃，就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达I : 25以上。要了解稀薄燃烧，就先要了解发动机的空燃比。空燃比是指在发动机进气冲程中吸入气缸的空气与燃油(汽油)重量之比，也就是说，混合气中的空气与燃油的比例称为空燃比。汽油与空气混合燃烧时，空气量过多或者过少都不能有效进行燃烧。汽油完全燃烧所必需的空气比例，可以根据理论计算得到，并称之为理论空燃比。具体地讲，ー份汽油对14. 7份空气。因此理论空燃比为14. 7。必须根据发动机的エ况改变空燃比。在带有三效催化转化器的发动机中，发动机必须调整到理论空燃比，14. 7 I。在部分带节气门开启时，一般发动机以较稀薄的混合气，即空燃比在15-16 I范围内运转，但在稀薄燃烧发动机中，将以更为稀薄的混合气，即空燃比大于18。稀薄燃烧技术的最大特点就是燃烧效率高，经济、环保，同时还可以提升发动机的功率输出。因为在稀薄燃烧的条件下，由于混合气点火比理论空燃比条件下困难，暴燃也就更不容易发生，因此可以采用较高的压缩比设计提高热能转换效率，再加上汽油能在过量的空气里充分燃烧，所以在这些条件的支持下能搾取每滴汽油的所有能量。比较著名的三菱缸内喷注汽油机(⑶I)，可令混合比达到40 I。它采用立式吸气ロ方式，从气缸盖的上方吸气的独特方式产生強大的下沉气流。这种下沉气流在弯曲顶面活塞附近得到加强并在气缸内形成纵向涡旋转流。在高压旋转喷注器的作用下，压缩过程后期被直接喷注进气缸内的燃料形成浓密的喷雾，喷雾在弯曲顶面活塞的顶面空间中不是扩散而是气化。大众的直喷汽油发动机(FSI)，则是采用了ー个高压泵，汽油通过ー个分流轨道(共轨)到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。本田最新的VTEC发动机也将采用稀燃技术。这款取名为VTEC-i 2. 0升发动机将比一般本田发动机省油20%，其特点是将VTEC技术与稀燃技术相结合，也是当低转速时令其中一组进气门关闭，在燃烧室内形成一道稀薄的混合气体涡流，层状分布集结在火花塞周围作点燃引爆，从而起到稀薄燃烧作用。随着空燃比的増加，发动机油耗明显下降，这主要来自几个方面的原因首先是采 用稀薄混合气燃烧时循环热效率提高。汽油机的实际循环接近于定容加热循环，定容加热循环的指示热效率与压缩比和绝热指数的关系可以看到，提高工质的绝热指数和压缩比有利于指示热效率的提高。随着空燃比的提高，空气所占的量増加，因此エ质的绝热指数逐渐接近于空气的绝热指数，理论上，在空燃比达到无限大时，热效率达到最大值。另外，由于稀燃混合气燃烧温度低，燃烧产物的离解损失减小，并且降低了与气缸壁面的传热，也使热效率得以提高。由于稀燃发动机一般不受到高负荷时的爆燃极限的限制，可以采用较高压缩比，有利于热效率的提高。当采用稀薄混合气燃烧吋，由于进入缸内空气的量増加，减小了泵吸损失，这对汽油机部分负荷经济性的改善是很明显的，同时也可以采用变质调节，不用节气门或是小节流，会大大较小泵吸损失，特别有利于改进部分负荷性能。不过，随着空燃比的増加，由于采用稀的混合气使燃烧温度降低，NOx的排放明显減少，同时燃烧产物中的氧成分有利于HC和CO的氧化，因此，HC和CO的排放也减小，然而，随着空燃比増加到一定程度，由于燃烧速度的降低可能会使燃烧不完全，HC的排放会迅速増加。如果能合理地设计紧凑的燃烧室，并组织好空气运动使燃烧在短时间内完成，那么三种排放都可以大大减少。另外，稀燃发动机由于喷射器的加入导致了对设计和制造的要求都相当的高，如果布置不合理、制造精度达不到要求导致刚度不足甚至漏气只能得不偿失，所以还不能成为主流产品投放到市场上广范应用。
发明内容
本发明采用的技术方案如图1-1，1-2所示将进入发动机气缸的气体在进气管内未经混合燃料前进行分流，使部份气体不能充分与燃料混合，并由ー个气缸阀门同时控制两个或两个以上的进气分流通道的开启和关闭，使进入气缸的气体在气缸内形成对流，气缸内各个部位气体的燃料浓度都不一样，靠近火花塞一侧的进气通道进入气缸的气流是经过混合燃料的气体，这些在进入气缸后会集结在火花塞附近，易于在火花塞点火时着火燃烧；靠近活塞一侧的进气通道所进入气缸的气流未经过混合燃料的气体，由活塞运动产生的吸引力引导气流流向，空气和混合气的气流在冲击活塞时会形成各自的回流，这些进入气缸的空气会分布填充在气缸壁周围和活塞附近，从而整体上提高了气缸内空气和汽油的比例，最终达到稀薄燃烧的目的。目前各厂家研制的稀燃发动机，都采用缸内直喷供油方式，这种发动机对设计和制造エ艺的要求相当高，而且会増加制造和维护的成本，本发明的有益效果是采用以往传统的喷油方式，可实现对进入气缸的气流进行分流和导向，控制气体在气缸内的动向，让达到理论空燃比的混合气体集结在火花塞周围，使燃烧能在短时间内完成，减少有害气体的产生，达到环保和省油的目的，而且密闭性好，实用性強。
下面结合附图对本发明做进ー步说明图1-1、1_2是本发明的原理1-3是进气阀门的功能原理图
图1-1中I、进气ロ 2、喷油管3、阀门连杆4、弹簧5、排气ロ 6、火花塞7、混合气体8、活塞9、气缸阀门10、空气11、气缸壁12、节气阀13、混合气歧管14、空气歧管图1-2中I、火花塞2、喷油嘴3、分隔挡板或隔断4、进气管5、节气阀6、油箱
7、节气阀8、控制系统9、活塞10、燃烧室图1-3中I、阀门连杆2、分流板3、气缸阀门
具体实施例方式在图1-1中进气ロ(I)将进入气缸的空气进行分流，在经过进气通道(13)的空气经过喷油管(2)时，与喷出的燃料发生混合形成燃料混合气流，从靠近火花塞一侧进入气缸；另外经过进气通道(14)的空气没有与燃料发生混合，在气缸内和燃料混合气流形成对流，由活塞运动产生的吸引力引导气流流向，两种气流在冲击活塞时会形成各自的回流，燃料混合气体流集结在火花塞(6)周围，易于点火燃烧，从而保证燃料混合气体能在短时间内点火燃烧；气体进入气缸的流量可以通过节气阀(12)来进行调节改变气缸内空气和混合气体的比例，从整体上最大限度提高气缸内气体的空燃比，最終实现节能省油和环保的目的。在图1-2中分隔挡板或隔断(3)在喷油嘴⑵前的位置(以进气方向为前)将进气管分隔成两个或两个以上的区域，直至气缸阀门处。其作用是把空气在与燃料进行混合前将其进分流，使进入气缸的部份空气不能充分与燃料混合，这样气缸内各个部位气体的燃料浓度都不一样，在离火花塞(I)附近气体的燃料浓度相对较高，易于着火，引发分层燃烧，从而达到稀薄燃烧的目的。在图1-3中在气体进入气缸时，隔流板(2)起着分隔和引导气体流向的作用。
权利要求
1.ー种稀燃发动机，可对进入气缸的气体进行分流，并控制气流的流向，其特征是一个气缸阀门同时控制着两个或两个以上进气孔的开启和关闭。
2.根据权利要求I所述的稀燃发动机，其特征是气缸的进气管内设有分隔挡板或隔断。
3.根据权利要求I所述的稀燃发动机，其特征是气缸的进气管区分经混合燃料的气体气通道和未经混合燃料的气体通道，并共用一个气缸阀门控制它们的进气。
4.根据权利要求I所述的稀燃发动机，其特征是气缸阀门连杆或连杆平行位置设有分流板，气缸阀门设有分流槽。
5.根据权利要求I所述的稀燃发动机，其特征是气缸内活塞顶部设有气体分流槽(活塞顶部气流分水岭部位稍微突起，向两边倾斜形成凹槽，到活塞边沿再稍微突起形成回 收状态)。
全文摘要
一种稀燃发动机，是将进入气缸的气体进行分流，并控制气流的流向，使进入气缸的部份空气不能充分与燃料混合，气缸内各个部位气体的燃料浓度都不一样，在离火花塞(1)附近气体的燃料浓度相对较高，易于着火，引发分层燃烧，最终达到稀薄燃烧的目的。
文档编号F02B23/08GK102758683SQ20111010441
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者毛庆平 申请人:毛庆平