一种燃压分离二冲程发动机的制作方法

本发明涉及内燃机，更具体地说，本发明涉及一种燃压分离二冲程发动机。

背景技术：

1、近年来，环保问题的加剧以及石油资源的相对短缺，使得各国政府投入较大精力在新能源开发和利用、动力装置改进以及制定更加严格的法规等方面，来实现资源的有效利用和排放污染物的降低。目前内燃机仍然是最主要的动力机械，船舶动力系统、一些发电系统和汽车动力系统仍然以内燃机为主。

2、而现有的发动机在使用过程中存在一些问题，例如：

3、(1)现有发动机在工作过程中，压缩冲程必然会同时进行，而压缩冲程是耗功的，这会导致发动机的起动扭矩较低，如果能够在大功率需求的工况下暂停压缩过程，发动机的动力性会更强；

4、(2)现有发动机的压缩过程可以看作为绝热压缩，压缩后温度较高，工质的比热比较高，而比热比越高工质的做功能力越低，如果能降低压缩后空气的温度，热效率会更高；

5、(3)由于氢气燃烧速度快，燃烧温度高，现有燃氢发动机存在易爆震、氮氧化物排放高的问题。如果能够降低氢气燃烧始点的温度，爆震和排放会有所降低。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种燃压分离二冲程发动机。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃压分离二冲程发动机，包括内燃机本体，所述内燃机本体的上端设置有排气阀，所述排气阀通过管道连通废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器压气端的输出端通过管道连接有一级空气冷却器，所述一级空气冷却器的输出端连接内燃机密封隔板上的压缩进气阀，所述内燃机密封隔板上的压缩出气阀通过管道连通有二级空气冷却器，所述二级空气冷却器的输出端通过管道连通有储气瓶，所述储气瓶的输出端通过气体压力控制器连接内燃机本体上端的进气阀。

3、在一种优选的实施方式中，所述内燃机本体的内部固定设置有密封隔板，所述密封隔板的中间位置安装有活塞杆填料函，活塞杆填料函的作用为防止压缩空间和曲轴箱空间连通。所述活塞杆填料函处贯穿设置有活塞杆，所述活塞杆的上端固定设置在活塞上，所述活塞滑动设置于内燃机本体内部，所述活塞杆的底端设置于曲轴箱内部，并连接曲轴箱内部的连杆，所述连杆的底端连接有曲轴，活塞将内燃机本体内部分为燃烧空间和压缩空间，活塞上部空间只进行燃烧做功过程，活塞下部空间只进行压缩过程，使压缩过程更具可控性。当活塞上行的时候，燃烧空间进行废气排除过程，压缩空间进行吸气过程；当活塞下行的时候，燃烧空间进行燃烧做功过程，压缩空间进行空气压缩过程。

4、在一种优选的实施方式中，所述内燃机本体的上端设置有燃料进料阀，所述内燃机本体的顶端设置有点火装置，燃料进料阀的设置方便燃料的添加，燃料适合选择氢气、天然气等气体燃料，而点火装置的设置方便燃料的点燃。

5、在一种优选的实施方式中，所述废气涡轮增压器包括有涡轮端和压气端，所述涡轮端与内燃机本体的排气阀连通，所述涡轮端和压气端同轴连接，所述压气端的输出端与一级空气冷却器连通，废气涡轮增压器能够利用废气的能量使新鲜空气进行预增压处理。

6、在一种优选的实施方式中，所述密封隔板上安装有压缩进气阀和压缩出气阀，所述一级空气冷却器的输出端通过管道与压缩进气阀连接，所述二级空气冷却器的输入端通过管道与压缩出气阀连接。

7、燃烧空间的工作过程为，当活塞到达上止点时，进气阀打开，气缸内进入设定压力的高压空气，一定曲轴转角后进气阀关闭；然后燃料进料阀打开，进入一定量的燃料后燃料进料阀关闭；接着点火装置点燃可燃混合气，燃烧推动活塞向下运动；当活塞到达下止点时，排气阀打开，活塞向上的运动过程将废气推出，活塞从下止点到上止点的整个过程为排气过程；当活塞回到上止点时，排气阀关闭，继续进行下一个工作循环。

8、压缩空间的工作过程为，在活塞向下运动的过程，工作空间变小，此时压缩进气阀处于关闭状态，压缩出气阀处于开启状态，将空气压入到储气瓶中；在活塞向上运动的过程，工作空间变大，此时压缩进气阀处于开启状态，压缩出气阀处于关闭状态，将来自一级空气冷却器的空气吸入压缩空间。

9、在一种优选的实施方式中，所述二级空气冷却器与压缩出气阀之间的管道处设置有卸载阀，所述二级空气冷却器与储气瓶之间的管道内部设置有单向阀，卸载阀的设置方便在发动机启动和高负荷时泄压，可以提高短时的功率输出，而单向阀的设置能够防止气体的反向流动。

10、在一种优选的实施方式中，所述内燃机本体的两端侧壁上开设有气缸油喷嘴，气缸油喷嘴的设置方便向内燃机本体内部添加润滑油，润滑活塞在内燃机本体内部的移动，并且具有密封的作用。

11、在一种优选的实施方式中，所述储气瓶与进气阀的管道上设置有气体压力控制器，气体压力控制器能够控制储气瓶向进气阀的供气压力，使得进气阀的进气压力满足不同负荷时的压力要求。

12、与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：

13、1、本发明让传统发动机的压缩和燃烧工作空间分离，使得压缩过程更具可控性，压缩后的空气可以冷却，这样可以降低进入气缸时的温度，使缸内实现低温燃烧，提高热效率同时减少氮氧化物的生成；

14、2、本发明通过控制卸载阀的开闭，可以实现卸载起动，没有最低启动转速的限制，无需安装启动空气阀或是启动马达，启动更加迅速，操纵响应更加及时，同时启动扭矩大；

15、3、相比于传统二冲程发动机的直流扫气，本发明使用和四冲程机类似的排气方式，废气可以大部分排出，在气缸内残留很少，所以有和四冲程机一样好的换气效果；

16、4、本发明通过精确控制进气量和燃料量，可以更容易使膨胀比大于压缩比，产生米勒循环的效果，提高热效率；

17、5、由于氢气燃烧温度高，燃烧速度快，在传统发动机上存在容易发生爆震和氮氧化物排放高的问题，而本发明使用冷却过后的压缩空气作为助燃剂，可以实现低温燃烧，有助于减轻这些问题；同时由于氢气点火能量低、易于点燃的特性，适合作为本发明的燃料。

技术特征：

1.一种燃压分离二冲程发动机，包括内燃机本体(1)，其特征在于：所述内燃机本体(1)的上端设置有排气阀(6)，所述排气阀(6)通过管道连通废气涡轮增压器(7)，所述废气涡轮增压器(7)压气端的输出端通过管道连接有一级空气冷却器(8)，所述一级空气冷却器(8)的输出端通过管道连接内燃机本体(1)内部的压缩进气阀(17)，所述内燃机本体(1)内部的压缩出气阀(18)通过管道连通有二级空气冷却器(10)，所述二级空气冷却器(10)的输出端通过管道连通有储气瓶(11)，所述储气瓶(11)的输出端通过气体压力控制器(22)连接内燃机本体(1)上端的进气阀(12)。

2.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述内燃机本体(1)的内部固定设置有密封隔板(2)，所述密封隔板(2)的中间位置安装有活塞杆填料函(3)，所述活塞杆填料函(3)处贯穿有活塞杆(4)，所述活塞杆(4)的上端固定设置在活塞(5)上，所述活塞(5)滑动设置于内燃机本体(1)内部，所述活塞杆(4)的底端设置于曲轴箱(9)内部，并连接曲轴箱(9)内部的连杆(13)，所述连杆(13)的底端连接有曲轴(14)。

3.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述内燃机本体(1)的上端设置有燃料进料阀(15)，所述内燃机本体(1)的顶端设置有点火装置(16)。

4.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述废气涡轮增压器(7)包括有涡轮端(71)和压气端(72)，所述涡轮端(71)与内燃机本体(1)的排气阀(6)连通，所述涡轮端(71)和压气端(72)同轴连接，所述压气端(72)的输出端与一级空气冷却器(8)连通。

5.根据权利要求2所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述压缩进气阀(17)和压缩出气阀(18)安装在密封隔板(2)上，所述一级空气冷却器(8)的输出端通过管道与压缩进气阀(17)连接，所述二级空气冷却器(10)的输入端通过管道与压缩出气阀(18)连接。

6.根据权利要求5所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述二级空气冷却器(10)与压缩出气阀(18)之间的管道处设置有卸载阀(20)，所述二级空气冷却器(10)与储气瓶(11)之间的管道内部设置有单向阀(21)。

7.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述内燃机本体(1)的两端侧壁上开设有气缸油喷嘴(19)。

8.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：所述储气瓶(11)与进气阀(12)之间的管道上设置有气体压力控制器(22)。

9.根据权利要求1所述的一种燃压分离二冲程发动机，其特征在于：活塞(5)将内燃机本体(1)的工作空间分隔为容积不断变化的燃烧空间(23)和压缩空间(24)。

技术总结
本发明公开了一种燃压分离二冲程发动机，包括内燃机本体，所述内燃机本体的上端设置有排气阀，所述排气阀通过管道连通废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器压气端的输出端通过管道连接有一级空气冷却器，所述一级空气冷却器的输出端连接内燃机密封隔板上的压缩进气阀，所述内燃机密封隔板上的压缩出气阀通过管道连通有二级空气冷却器，所述二级空气冷却器的输出端通过管道连通有储气瓶，所述储气瓶的输出端通过气体压力控制器连接内燃机本体上端的进气阀。本发明让传统发动机的压缩和燃烧工作空间分离，使得压缩过程更具可控性，压缩后的空气可以冷却，这样可以降低进入气缸时的温度，使缸内实现低温燃烧，提高热效率的同时减少氮氧化物的生成。

技术研发人员：李国忠
受保护的技术使用者：李国忠
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12