高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，它經(jīng)歷了蒸汽機(jī)、外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)三個(gè)發(fā)展階段。內(nèi)燃機(jī)的種類十分繁多，常見(jiàn)的汽油機(jī)、柴油機(jī)是典型的內(nèi)燃機(jī)。但是，由于汽油和柴油的性質(zhì)不同，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)上都有所不同。
[0003]一、汽油機(jī)的工作原理是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進(jìn)氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。以四沖程汽油機(jī)為例，是在進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0004]I)進(jìn)氣行程
[0005]活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開(kāi)啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過(guò)程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過(guò)進(jìn)氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0p，即pa =(0.80?0.90)Opο進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340?400K。
[0006]2)壓縮行程
[0007]壓縮行程時(shí)，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800?2000kPa，溫度達(dá)600?750K。
[0008]3)做功行程
[0009]當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力PZ達(dá)3000?6000kPa，溫度TZ達(dá)2200?2800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，其壓力降至300?500kPa，溫度降至1200?1500K。在做功行程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。
[0010]4)排氣行程
[0011]排氣行程時(shí)，排氣門開(kāi)啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門開(kāi)啟時(shí)，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過(guò)活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr = (1.05?1.20)ρΟο排氣終點(diǎn)溫度Tr = 900?1100K。活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無(wú)法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
[0012]二、柴油機(jī)的工作原理是和汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機(jī)以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)自燃著火，其工作過(guò)程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機(jī)有所不同。
[0013]I)進(jìn)氣行程
[0014]進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa =(0.85?0.95) p0，比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta = 300?340K，比汽油機(jī)低。
[0015]2)壓縮行程
[0016]由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高(一般為ε = 16?22)。壓縮終點(diǎn)的壓力為3000?5000kPa，壓縮終點(diǎn)的溫度為750?1000K，大大超過(guò)柴油的自燃溫度(約520K)。
[0017]3)做功行程
[0018]當(dāng)壓縮行程接近終了時(shí)，在高壓油泵作用下，將柴油以1MPa左右的高壓通過(guò)噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達(dá)5000?9000kPa，最高溫度達(dá)1800?2000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0019]4)排氣行程
[0020]柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr = 700?900K。對(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，振動(dòng)大。這是因?yàn)樗膫€(gè)行程中只有一個(gè)行程是做功的，其他三個(gè)行程是消耗動(dòng)力為做功做準(zhǔn)備的行程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足，但是，同時(shí)也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝難度大、技術(shù)要求高等問(wèn)題。
[0021]并且，目前普通的內(nèi)燃機(jī)還存在著能源使用效率不高的問(wèn)題，表現(xiàn)為:
[0022]1、發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞到達(dá)上止點(diǎn)，壓縮比達(dá)到一定時(shí)點(diǎn)燃或壓燃(柴油機(jī)采用壓燃技術(shù))，不僅初燃期能量沒(méi)有得到有效利用，且使氣缸壓力增大，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命；
[0023]2、由于燃料品質(zhì)不同，汽缸內(nèi)燃料最佳壓縮比不同，若要求使用高標(biāo)號(hào)汽油的車輛不小心使用低標(biāo)號(hào)油品時(shí)，可能提如爆燃廣生爆震，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損壞。
[0024]為此，本發(fā)明人在2014年9月13日提出的專利授權(quán)公告號(hào)為204041238U，發(fā)明名稱為一種高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)，利用動(dòng)力加速補(bǔ)償裝置調(diào)整曲軸與氣缸夾角再點(diǎn)燃，增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，降低發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和動(dòng)載轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。但是，作為該發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件-動(dòng)力加速補(bǔ)償裝置，由于驅(qū)動(dòng)加速補(bǔ)償活塞運(yùn)轉(zhuǎn)的加速補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還存在設(shè)計(jì)不合理的地方，導(dǎo)致在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在了誤差的積累，容易產(chǎn)生振動(dòng)，極大的影響了整機(jī)運(yùn)行的流暢性和穩(wěn)定性。
[0025]為此，如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)，提高內(nèi)燃機(jī)的能源使用效率，減少能源消耗和環(huán)境污染，一直以來(lái)都是人們非常關(guān)注的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026]本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種能使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力增大，提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，提高燃油的通用性，減少?gòu)U氣排放，降低發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，降低噪聲，使氣體燃燒更加充分，更加環(huán)保的高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0027]本發(fā)明是采用如下技術(shù)解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:一種高效節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架及其上設(shè)置的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、火花塞、噴油器和進(jìn)排氣系統(tǒng)，動(dòng)力傳遞系統(tǒng)包括作為動(dòng)力主傳動(dòng)系統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)和與曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的動(dòng)力加速補(bǔ)償裝置；
[0028]曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，機(jī)體組包括曲軸箱、氣缸體、與氣缸體連接配合的氣缸蓋，活塞連桿組包括設(shè)置在氣缸體內(nèi)的主動(dòng)力活塞和與主動(dòng)力活塞活動(dòng)連接的主動(dòng)力活塞連桿，曲軸飛輪組包括曲軸和與曲軸連接的飛輪，曲軸設(shè)置在曲軸箱內(nèi)；
[0029]動(dòng)力加速補(bǔ)償裝置包括與主動(dòng)力活塞對(duì)應(yīng)設(shè)置在同一氣缸體內(nèi)的加速補(bǔ)償活塞、與加速補(bǔ)償活塞連接的加速補(bǔ)償活塞桿；
[0030]所述加速補(bǔ)償活塞桿與曲軸之間連接有加速補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，曲軸通過(guò)加速補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加速補(bǔ)償活塞在氣缸體內(nèi)部做有規(guī)律的補(bǔ)償空間運(yùn)動(dòng)，增加吸氣空間和壓縮距離從而增大壓縮比，以及增加輸出動(dòng)力的曲軸角度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)低能耗高效率運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0031]其特征在于，所述加速補(bǔ)償傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與曲軸連接的