專利名稱：超高(20:1)壓縮比汽油機的制作方法
超高(20 : 1)壓縮比汽油機 技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)燃機，汽油發(fā)動機 背景技術(shù)汽油缸內(nèi)直噴FSI技術(shù)；連續(xù)可變氣門正時CVVT技術(shù)

發(fā)明內(nèi)容
壓縮比是衡量內(nèi)燃機熱效率的標志性指標，由于固有的缺陷，一般的汽油機壓縮
比大都在io : i以下，最先進的缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動機壓縮比也只達到ii : i，以高效率著稱的柴油機，壓縮比一般也只能達到is : i。本設(shè)計方案通過另辟蹊徑實現(xiàn)了汽油機20 : i的壓縮比，使得汽油機在實現(xiàn)熱效率達到或超過現(xiàn)有柴油機的水平的同時仍保留汽油機振動小、重量輕等優(yōu)點。具體方案設(shè)計如下
—、設(shè)計方案汽油機運轉(zhuǎn)行程 1、吸氣行程 與普通汽油機相比，本設(shè)計方案吸氣行程分兩個階段，這也是實現(xiàn)20 : l的壓縮
比汽油機技術(shù)的關(guān)鍵。 初始狀態(tài)，設(shè)汽缸容積為1，進氣門打開、排氣門關(guān)閉，活塞下行，吸氣行程開始。當活塞下行到汽缸中段時進氣門、排氣門全部關(guān)閉，此時進氣量為9，汽缸容積達到10。吸氣
行程第一階段結(jié)束。 吸氣行程第二階段，進氣門、排氣門全部關(guān)閉，汽缸內(nèi)呈現(xiàn)負壓狀態(tài)，活塞繼續(xù)下
行直至達到下止點，吸氣行程結(jié)束。 吸氣行程結(jié)束時，缸內(nèi)容積達到20，實際吸氣量卻只有9，實際氣量只有10，缸內(nèi)
壓力約為1/2大氣壓，這是汽油機實現(xiàn)20 : 1的壓縮比的根本原因和核心技術(shù) 2、壓縮行程 進氣門、排氣門繼續(xù)保持關(guān)閉，活塞從下止點運行到上止點。壓縮行程結(jié)束。
壓縮結(jié)束時缸內(nèi)體積恢復為l，壓力約為10個大氣壓，溫度600 700K，這與普通
io : i壓縮比汽油機完全相同。因此不會因壓縮比過大引起汽油提前燃燒造成運轉(zhuǎn)混亂。 3、做功行程 進氣門、排氣門繼續(xù)保持關(guān)閉，火花塞點火，做功行程開始，高溫高壓燃氣推動活塞下行直至下止點。 做功過程中，燃氣壓力、溫度急劇上升，瞬時壓力可達3MPa 5MPa，瞬時溫度可達2200K 2800K。隨著活塞的下移，壓力、溫度下降，做功行程終了時，壓力約為200kPa，溫度約為700K 800K，燃氣體積也由1擴張到20。
4、排氣行程 在做功行程終了時，排氣門被打開，活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動。廢氣在自身的剩余壓力和活塞的驅(qū)趕作用下，自排氣門排出氣缸，至活塞運動到上止點時，排氣門關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。 排氣行程結(jié)束時，缸內(nèi)氣體體積恢復為l，壓力約為105Kpa，溫度為500 600K，系統(tǒng)歸零，準備進入下一循環(huán)。
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二、20 : l壓縮比汽油機優(yōu)缺點 本設(shè)計方案有著突出的優(yōu)缺點，具體如下( — )優(yōu)點 1、高效率。相比相同排量普通IO : l壓縮比汽油發(fā)動機，在同一的運轉(zhuǎn)行程過程中，設(shè)定系統(tǒng)供給了同量的燃油，而兩者做功量對比如下 設(shè)定燃氣最高壓力為40大氣壓，普通10 : l壓縮比汽油發(fā)動機做功行程結(jié)束時壓力為4大氣壓，20 : l壓縮比汽油發(fā)動機為2大氣壓，簡單計算結(jié)果
普通10 : 1壓縮比汽油發(fā)動機做功量為22單位；
20 : 1壓縮比汽油發(fā)動機做功量為42單位； 當然，汽缸內(nèi)壓力變化不可能是一條直線，現(xiàn)有技術(shù)也不可能完全模擬，20 : l壓
縮比汽油發(fā)動機全行程循環(huán)還有較相同排量普通io : i壓縮比汽油發(fā)動機額外的能量
消耗，因此系統(tǒng)效率不可能有以上接近100%的提高，但是提高50%的熱效率還是完全有把握的，即將汽油機的熱效率由目前的30%左右提高到45%以上，達到或超過柴油機熱效率。 2、發(fā)動機工作柔順噪音小。在相同的供油量的工作循環(huán)中，20 : l壓縮比汽油發(fā)
動機較普通io : i壓縮比汽油發(fā)動機工作壓力曲線更為平緩，持續(xù)時間增加接近一倍，因而提供了更為持續(xù)穩(wěn)定的動力。另外由于排氣門打開時的瞬間，20 : i壓縮比汽油發(fā)動機
廢氣壓力約為2大氣壓，普通10 : l壓縮比汽油發(fā)動機廢氣壓力約為4大氣壓，因此其噪
音更低。 3、兼容性。20 : 1壓縮比汽油發(fā)動機與當前最先進的汽油機缸內(nèi)直噴技術(shù)、CVVT
技術(shù)并不沖突，相反的，還可以為引入這些技術(shù)提供更為穩(wěn)定的系統(tǒng)環(huán)境。 ( 二 )缺點 20 : l壓縮比汽油發(fā)動機缺點也是顯而易見的。由運轉(zhuǎn)行程圖示可知，l升排量
的20 : l壓縮比汽油發(fā)動機與2升排量的i0 : i壓縮比普通汽油發(fā)動機尺寸完全相同，造價相近，這也是該技術(shù)固有的缺點。三、實現(xiàn)汽油機20 : i的壓縮比理論依據(jù) 由20 : l壓縮比汽油機運轉(zhuǎn)行程可知本設(shè)計方案引入了一個空回的"負壓閉氣
擴張 負壓壓縮"的折返過程，以較小的代價(克服摩擦阻力)實現(xiàn)了做功行程距離的翻
倍，因而效率大為提高。由于氣體的實際壓縮比仍為io : i，所以對機器的正常運轉(zhuǎn)不會帶來任何危害。
具體實施例方式
對現(xiàn)有IO : l壓縮比汽油機只需縮小汽缸燃燒室體積為原來的1/2，改變其進
氣門凸輪，使進氣門在進氣量為現(xiàn)有i/2時提前關(guān)閉，即可將i0 : i壓縮比汽油機改造為20 : i壓縮比汽油機。不過其排量卻小了一半。20 : i壓縮比汽油機并非天方夜談。如果本技術(shù)開發(fā)成功，將會產(chǎn)生世界最先進的汽油發(fā)動機，必將對振興我國汽車產(chǎn)業(yè)起到革命性的推動作用。
權(quán)利要求
本設(shè)計方案通過另辟蹊徑實現(xiàn)了汽油機20∶1的壓縮比引入了一個空回的“負壓閉氣擴張～負壓壓縮”的折返過程，以較小的代價(克服摩擦阻力)實現(xiàn)了做功行程距離的翻倍，因而效率大為提高。由于氣體的實際壓縮比仍為10∶1，所以對機器的正常運轉(zhuǎn)不會帶來任何危害。20∶1壓縮比汽油機在實現(xiàn)熱效率達到或超過現(xiàn)有柴油機的水平的同時，仍保留了汽油機振動小、重量輕等優(yōu)點，極具推廣價值。需保護范圍有20∶1壓縮比汽油機引入的一個空回的“負壓閉氣擴張～負壓壓縮”的無功折返過程以及據(jù)此實現(xiàn)汽油機20∶1壓縮比的系列技術(shù)。
全文摘要
壓縮比是衡量內(nèi)燃機熱效率的標志性指標，由于固有的缺陷，一般的汽油機壓縮比大都在10∶1以下，最先進的缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動機壓縮比也只達到11∶1，以高效率著稱的柴油機，壓縮比一般也只能達到18∶1。本設(shè)計方案通過另辟蹊徑實現(xiàn)了汽油機20∶1的壓縮比引入了一個空回的“負壓閉氣擴張～負壓壓縮”的折返過程，以較小的代價(克服摩擦阻力)實現(xiàn)了做功行程距離的翻倍，因而效率大為提高。由于氣體的實際壓縮比仍為10∶1，所以對機器的正常運轉(zhuǎn)不會帶來任何危害。20∶1壓縮比汽油機在實現(xiàn)熱效率達到或超過現(xiàn)有柴油機的水平的同時，仍保留了汽油機振動小、重量輕等優(yōu)點，極具推廣價值。
文檔編號F02B75/02GK101769200SQ20081024320
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者李幸福 申請人:李幸福