專利名稱：小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，尤其是一種爆排發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中，由于其結(jié)構(gòu)和循環(huán)方式的限制，活塞處于上止點(diǎn)時(shí)，活塞上方容積(即余隙容積)較大，這使曲軸轉(zhuǎn)角增大，活塞下行時(shí)，活塞上方容積進(jìn)一步增大形成在活塞對(duì)曲軸有可觀力矩時(shí)，活塞上方氣體壓力明顯下降，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和效率受限。因此，需要發(fā)明一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案如下一種小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)，所述高壓氣源經(jīng)充氣門與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的氣缸連通，所述氣缸經(jīng)排氣門與排氣道連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的活塞設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積與所述活塞的截面積之比小于5mm。選擇性地，上述活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積(V)與所述活塞的截面積(S)之比(即 V/S)還可以小于 4. 8mm、4· 6mm >4. 4mm >4. 2mm >4. Omm >3. 8mm >3. 6mm、
3.4mm、3. 2mm、3. Omm、2. 8mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. 0mm、I. 8mm、I. 6mm、I. 4mm、I. 2mm、
1.0mm、0. 8mm、0. 6mm、0. 4mm 或小于 0. 2mm。一種小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)，所述高壓氣源經(jīng)充氣門與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的氣缸連通，所述氣缸經(jīng)排氣門與排氣道連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的活塞設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積與所述活塞的截面積和所述活塞的直徑的乘積之比小于5 :100。選擇性地，上述活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積(V)與所述活塞的截面積(S)和所述活塞的直徑(D)的乘積之比(即V/ (S X D))還可以小于4. 8:100、4. 6:100、
4.4:100,4. 2:100,4. 0:100、3. 8:100、3. 6:100、3. 4:100、3. 2:100、3. 0:100、2. 8:100、
2.6:100、2. 4:100、2. 2:100、2. 0:100、I. 8:100、I. 6:100、I. 4:100、I. 2:100、I. 0:100、
0.8:100,0. 6:100,0. 4:100 或小于 O. 2:100。選擇性地，所述高壓氣源設(shè)為連續(xù)燃燒室、外燃工質(zhì)發(fā)生器、高壓氣體源或氣體液化物高壓供氣系統(tǒng)。進(jìn)一步地，在所述氣缸上設(shè)燃料入口。進(jìn)一步地，在所述氣缸上設(shè)點(diǎn)火裝置。 選擇性地，所述充氣門設(shè)為外開充氣門。進(jìn)一步地，在所述排氣道上設(shè)葉輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)。選擇性地，所述高壓氣源設(shè)為連續(xù)燃燒室，所述連續(xù)燃燒室的空氣過量系數(shù)小于
1.95。[0014]選擇性地，所述高壓氣源設(shè)為連續(xù)燃燒室，所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于5MPa。選擇性地，在所述氣缸上設(shè)有燃料入口和/或點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)中，所述充氣門可設(shè)為缸內(nèi)高壓充氣門。本實(shí)用新型的原理是盡可能減少所述活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的上方容積，使曲軸轉(zhuǎn)角增大，所述活塞下行到一定程度時(shí)，在所述活塞上方形成一定容積供高壓氣源內(nèi)的氣體沖入或?yàn)槿紵瘜W(xué)反應(yīng)提供空間，這樣使所述活塞處于對(duì)曲軸有一定力矩的位置時(shí)，所述氣缸內(nèi)保持氣體的聞壓狀態(tài)，進(jìn)而提聞發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和效率。本實(shí)用新型所公開的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是所述高壓氣體源內(nèi)的高壓氣體工質(zhì)在所述充氣門的控制下，當(dāng)所述活塞開始離開上止點(diǎn)下行時(shí)，開始充入所述氣缸內(nèi)，所述高壓氣體工質(zhì)充入所述氣缸達(dá)到設(shè)定量時(shí)，所述充氣門關(guān)閉，此時(shí)被充入所述氣缸內(nèi)的所述高壓氣體工質(zhì)直接膨脹推動(dòng)所述活塞做功或與燃料發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)后膨脹推動(dòng)所述活塞做功，做功后的工質(zhì)通過所述排氣門排入所述排氣道，當(dāng)排氣完成時(shí)所述排氣門關(guān)閉，所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)過程。本實(shí)用新型中，在設(shè)有連續(xù)燃燒室的結(jié)構(gòu)中，可使所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣過量系數(shù)小于 I. 90,1. 85,1. 80,1. 75,1. 70,1. 65,1. 60,1. 55,1. 50,1. 45,1. 40,1. 35,1. 30、
I.25,1. 20,1. 15,1. 10 或小于 I. 05，或等于 I。本實(shí)用新型所公開的某些技術(shù)方案中，由于采用了連續(xù)燃燒室，故可以大幅度減小空氣過量系數(shù)，空氣過量系數(shù)的減小會(huì)使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量大幅度降低，進(jìn)而降低造價(jià)，提高車輛等運(yùn)載系統(tǒng)的效率。本實(shí)用新型中，可使所述連續(xù)燃燒室的承壓能力大于5MPa、5. 5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8. 5MPa、9MPa、9. 5MPa、lOMPa、10. 5MPa、IIMPa、11. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17. 5MPa、18MPa、18. 5MPa、19MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22. 5MPa、23MPa、23.5MPa、24MPa、24.5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa 或大于 30MPa。本實(shí)用新型中，所謂的爆排發(fā)動(dòng)機(jī)是指沒有壓縮沖程，利用充入氣缸的一定量高壓氣體工質(zhì)直接膨脹做功或利用充入氣缸的一定量高壓氣體工質(zhì)與燃料在氣缸內(nèi)發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)后進(jìn)行膨脹做功，再將膨脹做功后的氣體工質(zhì)經(jīng)排氣門排出氣缸的氣缸活塞機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型中，所謂的連續(xù)燃燒室是指其內(nèi)能連續(xù)發(fā)生燃燒放熱化學(xué)反應(yīng)的燃燒室。本實(shí)用新型中，所謂的上方容積是指由所述活塞上表面、所述氣缸內(nèi)表面和氣缸蓋下表面所構(gòu)成的空間的容積。本實(shí)用新型中，“處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積”是指所述活塞處于上止點(diǎn)時(shí)由所述活塞上表面、所述氣缸內(nèi)表面和氣缸蓋下表面所構(gòu)成的空間的容積。本實(shí)用新型中，所謂的氣體液化物高壓供氣系統(tǒng)是指由氣體液化物儲(chǔ)罐、氣體液化物高壓泵和氣體液化物氣化器構(gòu)成的可以提供高壓氣體的系統(tǒng)。本實(shí)用新型中，所謂高壓是指壓力高于2MPa的壓力。本實(shí)用新型中，所謂的壓力是指壓強(qiáng)。[0028]本實(shí)用新型中，所謂的缸內(nèi)高壓充氣門是指在所述氣缸內(nèi)的壓力高于所述高壓氣源內(nèi)的壓力的情況下，所述充氣門仍然能夠保持關(guān)閉狀態(tài)的充氣門。本實(shí)用新型中，應(yīng)根據(jù)公知技術(shù)在必要的地方設(shè)部件、單元和系統(tǒng)，例如在所述連續(xù)燃燒室上應(yīng)設(shè)置燃料入口(或燃料噴射器)、氧化劑入口(或含氧氣體)、在必要時(shí)應(yīng)設(shè)火
花塞等。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型所公開的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)效率高、扭矩大。

圖I所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示的是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I高壓氣源、2爆排活塞做功機(jī)構(gòu)、3氣缸、4活塞、5連續(xù)燃燒室、7高壓氣體源、9燃料入口、10點(diǎn)火裝置、11充氣門、12排氣門、13排氣道、14外開充氣門、15缸內(nèi)高壓充氣門、16葉輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I如圖I所示的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源I和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)2，所述高壓氣源I經(jīng)充氣門11與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)2的氣缸3連通，所述氣缸3經(jīng)排氣門12與排氣道13連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)2的活塞4設(shè)置在所述氣缸3內(nèi)，所述活塞4處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞4的上方容積與所述活塞4的截面積之比為3. 0mm。具體實(shí)施時(shí)，所述活塞4處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞4的上方容積與所述活塞4的截面積之比還可設(shè)置成小于 4. 8mm、4. 6mm、4. 4mm.4. 2mm、4. 0mm、3. 8mm、3. 6mm、3. 4mm、
3.2mm、3. 0mm、2. 8mm、2. 6mm、2. 4mm、2. 2mm、2. 0mm、I. 8mm、I. 6mm、I. 4mm、I. 2mm、I. 0mm、
0.8mm、0. 6mm、0. 4mm 或小于 0. 2mm 的值。實(shí)施例2如圖2所示的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述高壓氣源I設(shè)為高壓氣體源7，所述氣缸3上設(shè)有燃料入口 9和點(diǎn)火裝置10，所述充氣門11設(shè)為缸內(nèi)高壓充氣門15，所述活塞4處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞4的上方容積與所述活塞4的截面積和所述活塞4的直徑的乘積之比為3 :100。具體實(shí)施時(shí)，所述高壓氣源I還可設(shè)為外燃工質(zhì)發(fā)生器、氣體液化物高壓供氣系統(tǒng)等能產(chǎn)生高壓氣體的裝置或系統(tǒng)；所述活塞4處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞4的上方容積與所述活塞4的截面積和所述活塞4的直徑的乘積之比還可設(shè)置成小于4. 8:100、4. 6:100、
4.4:100,4. 2:100,4. 0:100,3. 8:100、3. 6:100、3. 4:100、3. 2:100、2. 8:100、2. 6:100、
2.4:100、2. 2:100、2. 0:100、I. 8 :100、I. 6 :100、I. 4:100、I. 2:100、I. 0:100,0. 8:100、
O.6:100,0. 4:100 或小于 O. 2:100 的值。實(shí)施例3[0044]如圖3所示的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述高壓氣源I設(shè)為連續(xù)燃燒室5，所述連續(xù)燃燒室5上設(shè)有所述燃料入口 9，所述充氣門11設(shè)為外開進(jìn)氣門14，所述排氣道13上設(shè)有葉輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)16，其中，所述連續(xù)燃燒室5的承壓能力為20MPa，所述連續(xù)燃燒室5內(nèi)的空氣過量系數(shù)設(shè)為I. 8。選擇性地，具體實(shí)施時(shí)還可使所述連續(xù)燃燒室內(nèi)的空氣過量系數(shù)小于I. 95、I. 90、
I.85,1. 75,1. 70,1. 65,1. 60,1. 55,1. 50,1. 45,1. 40,1. 35,1. 30,1. 25,1. 20,1. 15,1. 10 或小于I. 05，或等于I。選擇性地，具體實(shí)施時(shí)還可使所述連續(xù)燃燒室的承壓能力設(shè)為5MPa、5. 5MPa、6MPa、6. 5MPa、7MPa、7. 5MPa、8MPa、8. 5MPa、9MPa、9. 5MPa、lOMPa、10. 5MPa、llMPa、11. 5MPa、12MPa、12. 5MPa、13MPa、13. 5MPa、14MPa、14. 5MPa、15MPa、15. 5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、20. 5MPa、21MPa、21. 5MPa、22MPa、22.5MPa、23MPa、23. 5MPa、24MPa、24. 5MPa、25MPa、25. 5MPa、26MPa、26. 5MPa、27MPa、27. 5MPa、28MPa、28. 5MPa、29MPa、29. 5MPa 或大于 30MPa。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本實(shí)用新型所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源(I)和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2)，所述高壓氣源(I)經(jīng)充氣門(11)與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2 )的氣缸(3 )連通，所述氣缸(3 )經(jīng)排氣門(12)與排氣道(13)連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2)的活塞(4)設(shè)置在所述氣缸(3)內(nèi)，其特征在于處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞(4)的上方容積與所述活塞(4)的截面積之比小于 Smnin
2.一種小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源(I)和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2)，所述高壓氣源(I)經(jīng)充氣門(11)與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2 )的氣缸(3 )連通，所述氣缸(3 )經(jīng)排氣門(12)與排氣道(13)連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)(2)的活塞(4)設(shè)置在所述氣缸(3)內(nèi)，其特征在于處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞(4)的上方容積與所述活塞(4)的截面積和所述活塞(4)的直徑的乘積之比小于5 :100。
3.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣源(I)設(shè)為連續(xù)燃燒室(5)、外燃工質(zhì)發(fā)生器、高壓氣體源(7)或氣體液化物高壓供氣系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述氣缸(3)上設(shè)燃料入口(9)。
5.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述氣缸(3)上設(shè)點(diǎn)火裝置(10)。
6.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述充氣門(11)設(shè)為外開充氣門(14)。
7.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述排氣道(13)上設(shè)葉輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)(16)。
8.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣源(I)設(shè)為連續(xù)燃燒室(5)，所述連續(xù)燃燒室(5)的空氣過量系數(shù)小于1.95。
9.如權(quán)利要求I或2所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述高壓氣源(I)設(shè)為連續(xù)燃燒室(5)，所述連續(xù)燃燒室(5)的承壓能力大于5MPa。
10.如權(quán)利要求4所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述充氣門(11)設(shè)為缸內(nèi)高壓充氣門(15)。
11.如權(quán)利要求5所述小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述充氣門(11)設(shè)為缸內(nèi)高壓充氣門(15)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高壓氣源和爆排活塞做功機(jī)構(gòu)，所述高壓氣源經(jīng)充氣門與所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的氣缸連通，所述氣缸經(jīng)排氣門與排氣道連通，所述爆排活塞做功機(jī)構(gòu)的活塞設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，所述活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的所述活塞的上方容積與所述活塞的截面積之比小于5mm。本實(shí)用新型所述的小余隙容積爆排發(fā)動(dòng)機(jī)具有扭矩大、效率高的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F02G3/02GK202745945SQ20122030071
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者靳北彪 申請(qǐng)人:摩爾動(dòng)力(北京)技術(shù)股份有限公司