季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)及所制造的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利摘要】季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)及所制造的內(nèi)燃機(jī)，屬機(jī)械領(lǐng)域。為使絕熱滿足膨脹保壓的同時(shí)也要不破壞壓縮點(diǎn)火時(shí)的溫度壓力環(huán)境，4沖程分為2個(gè)獨(dú)立汽缸分別流程化實(shí)現(xiàn)：由壓縮室汽缸組件(12)參與完成進(jìn)氣及壓縮2個(gè)過程；由燃燒室汽缸組件(23)參與完成燃燒及作功2個(gè)過程。壓縮室汽缸組件(12)與燃燒室汽缸組件(23)的氣道連接是由：帶有深度中冷機(jī)會(huì)的冷?熱通氣道(4)完成；所謂“中冷機(jī)會(huì)”的就是完全可以對冷?熱通氣道(4)完進(jìn)行風(fēng)冷或水冷卻將使得綜合性能首次超過傳統(tǒng)活塞連桿技術(shù)，有巨大的成本空間用于減排改良。
【專利說明】季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)及所制造的內(nèi)燃機(jī)
[0001 ]所屬領(lǐng)域:
[0002]本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域。具體的講:是一種針對活塞內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行“獨(dú)特的季差絕熱”化改造的一種結(jié)構(gòu)性技術(shù)。
技術(shù)背景:
[0003]50年來，尤其在1970-1980年代，以美國、歐洲、日本及中國為代表的幾乎全球的科研機(jī)構(gòu)，投入了具大的人力物力，進(jìn)行了絕熱技術(shù)之探索，除了在絕熱材料取得了重大進(jìn)展外，絕熱機(jī)本身的研究卻完敗了。
[0004]目前絕熱內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)除了部分柴油機(jī)應(yīng)用外，汽油機(jī)鮮見應(yīng)用，其失敗的決定性原因在于:結(jié)構(gòu)性布局思路上，對于4沖程連桿一曲軸構(gòu)造來說，在同一個(gè)汽缸空間內(nèi)完成熱力學(xué)循環(huán)，散熱一絕熱自身就是不可調(diào)和的矛盾。
[0005]—方面在點(diǎn)火前期，室溫下的混合氣體開始時(shí)就被汽缸環(huán)境加熱，接著就在7-12倍左右壓縮比的壓縮下繼續(xù)加熱，并有超出汽缸環(huán)境器壁溫度的趨勢，當(dāng)混合氣超過(約300-400度)下，反而還需要燃燒室器壁散熱(相當(dāng)于溫度嵌位作用)，否則溫度將超過600度以上，無須火花塞就爆燃了，而另一方到了燃燒作功期間，也是在同一個(gè)燃燒室，則要求器壁環(huán)境盡可能的絕熱，用以盡可能的保持高壓(高溫是不可擺脫的隨帶結(jié)果)。
[0006]但是同一個(gè)燃燒室，邏輯上無法完成這一矛盾，乃完敗之原因也。
[0007]關(guān)于與本發(fā)明有關(guān)的轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)的絕熱研究，報(bào)道較少;美國柯蒂斯.萊特公司(Curtiss Wright Corporat1n)隔熱技術(shù)研究表明，采用陶瓷涂層，可以達(dá)到50%絕熱度，要達(dá)到更高的絕熱度，則要采用整體陶瓷零件，但仍然是對氣缸體、蓋體及相關(guān)氣道進(jìn)行不加選擇的絕熱化處理。
[0008]技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明的目的就在于解決已有技術(shù)的不足之處:解決轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量略高于傳統(tǒng)活塞一連桿式內(nèi)燃機(jī)問題，這就要先行解決絕熱難題，因?yàn)榻^熱是雙刃劍，滿足膨脹保壓的同時(shí)也要不破壞壓縮點(diǎn)火時(shí)的溫度壓力環(huán)境。但是對于轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機(jī)而言，它的“季差絕熱”是其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)在目前的傳統(tǒng)活塞一連桿機(jī)構(gòu)中是無法實(shí)現(xiàn)的。
[0010]本技術(shù)帶來2個(gè)重大進(jìn)步:由高的絕熱度所決定的燃油效率聚增及由高的進(jìn)氣量決定的功率密度陡增。
[0011]原因何在？因?yàn)?4沖程分為2個(gè)獨(dú)立汽缸分別流程化實(shí)現(xiàn):由壓縮室汽缸組件(12)參與完成進(jìn)氣及壓縮2個(gè)過程；由燃燒室汽缸組件(23)參與完成燃燒及作功2個(gè)過程。壓縮室汽缸組件(12)與燃燒室汽缸組件(23)的氣道連接是由:帶有深度中冷機(jī)會(huì)的冷-熱通氣道(4)完成;所謂“中冷機(jī)會(huì)”的就是完全可以對冷-熱通氣道(4)完進(jìn)行風(fēng)冷或水冷卻，由于所通過的是壓縮了的空氣，冷活塞(II)的壓縮功已經(jīng)使得混合氣體加溫了，在進(jìn)入燃燒室前有機(jī)會(huì)排除熱量。
[0012]而高的絕熱采用是綜合因素的作用結(jié)果，原因是可以方便的控制進(jìn)入燃燒室混合氣體的溫度，不但允許混合氣體的高密度也允許燃燒室的高絕熱性，因?yàn)椴辉傩枰獑我豢孔茻岬耐黄卓臻g來冷卻混合氣體，完成回到循環(huán)起始點(diǎn)狀態(tài)。
[0013]“季差絕熱式”6個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0014]第一:選擇性降溫/保溫條件:可以有條件對壓縮室與燃燒室進(jìn)行選擇性降溫，而有潛力吸取壓縮混合氣熱量。改善低速特性。
[0015]第二:減小重量:來自于2個(gè)方面:效率提高縮減機(jī)體體積，機(jī)體排熱量的減小也縮減了冷卻器。
[0016]第三:渦輪增壓作用:由于壓縮室與燃燒室是分立的，它們的容積、活塞行程可以是不同的，當(dāng)壓縮室的排量容積大于燃燒室的排量容積時(shí)，可以壓入更大體積的混合氣體，等效于渦輪增壓作用。
[0017]第四:壓縮室與燃燒室構(gòu)件系列在除了材料外，結(jié)構(gòu)上也可以獨(dú)立選擇；由于壓縮室處于低溫狀態(tài)，壓力也比燃燒室低出I個(gè)數(shù)量級，因而在材料的選擇性可以不用考慮兼顧問題。
[0018]第五:中冷機(jī)會(huì);對冷-熱通氣道(4)進(jìn)行適度冷卻，甚至可以考慮使用熱管技術(shù)、半導(dǎo)體制冷及水冷卻。
[0019]第六:壓縮比調(diào)空功能:當(dāng)改變壓縮室與燃燒室各自活塞的相位時(shí)，可以改變充氣質(zhì)量多少；當(dāng)壓縮室的活塞相位逐漸落后于燃燒室的活塞相位時(shí)；由于燃燒室的進(jìn)氣門的開啟時(shí)間區(qū)間處于壓縮室相對較低的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量減少;反之將處于壓縮室相對較高的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量相對增加。
[0020]技術(shù)關(guān)鍵的補(bǔ)充表述:就理論而言:對于奧托循環(huán)，只有將膨脹做功沖程進(jìn)行絕熱處理(絕熱度高)，而其它沖程滿足良好的散熱條件(選擇絕熱度低)，就能獲得極其良好的熱力學(xué)循環(huán)。具體表現(xiàn):綜合因素才能獲得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，首先對排氣沖程、吸氣沖程及壓縮沖程所對應(yīng)的氣缸工作空間表面進(jìn)行滿足良好的散熱條件(絕熱度低)處理;使得即使在高的壓縮比下(比如10-15);也會(huì)將油氣混合氣體的溫度箝位在合理的溫度范圍內(nèi)，不至于引起爆燃等其它不良問題;就像一年四季輪回一樣，古老的奧托循環(huán)在不同的階段有著不同的散熱條件，否則同樣的散熱條件將使得無法兼顧做工沖程的保溫保壓的需要及其它沖程的強(qiáng)的散熱降溫需要。
[0021 ]具體工作過程描述:進(jìn)氣及壓縮2個(gè)沖程是由:冷活塞(II)、壓縮室汽缸組件(12)、冷進(jìn)氣門(13)、冷曲軸(14)、同步齒輪(15)、冷連桿(16)及噴油嘴(17)等組成；由凸輪驅(qū)動(dòng)冷進(jìn)氣門(13)進(jìn)氣，被冷活塞(11)壓縮的油氣混合氣體是由冷-熱通氣道(4)排入燃燒室；在進(jìn)氣及壓縮2個(gè)沖程噴油嘴(17)負(fù)責(zé)噴油。
[0022]由燃燒室汽缸組件(23)參與完成燃燒及作功2個(gè)過程是由:強(qiáng)絕熱層(21)、熱活塞
(22),燃燒室汽缸組件(23)、熱進(jìn)氣門(24)、熱排氣門(25)、熱曲軸(26)、正時(shí)小齒輪(27)及熱連桿(28)等組成；當(dāng)來自同步運(yùn)行的壓縮室的高壓壓縮混合氣體經(jīng)由冷-熱通氣道(4)排入燃燒室中，充滿燃燒室中并關(guān)閉熱進(jìn)氣門(24)，繼續(xù)由熱活塞(22)進(jìn)行最后階段的最終壓縮，同時(shí)在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火提前角度下，由火花塞(30)完成點(diǎn)火，進(jìn)行膨脹作功過程，最后由熱排氣門(25)進(jìn)行排放廢氣，在排放廢氣接近終了還未關(guān)閉熱排氣門(25)時(shí)，熱進(jìn)氣門
(24)開啟，進(jìn)入短暫的掃氣過程:高壓混合氣體的急速進(jìn)入將瞬間驅(qū)除殘留廢氣，隨后熱排氣門(25)完全關(guān)閉，在隨后熱進(jìn)氣門(24)也被完全關(guān)閉，循環(huán)往復(fù)。
[0023]正時(shí)及配氣系統(tǒng)工作如下:熱曲軸(26)帶動(dòng)正時(shí)小齒輪(27)同時(shí)驅(qū)動(dòng)同步齒輪(15)及正時(shí)大齒輪(2);正時(shí)小齒輪(27)與同步齒輪(15)齒數(shù)相同，是正時(shí)大齒輪(2)齒數(shù)的 1/2。
[0024]需要指出:變壓縮比相位調(diào)整栓(29)是有著鍵槽及渦槽構(gòu)造，插入冷曲軸(14)及同步齒輪(15)的內(nèi)孔洞中，用來聯(lián)接冷曲軸(14)及同步齒輪(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的傳遞;鍵槽與冷曲軸(14)的軸向平行，該鍵槽與冷曲軸(14)的內(nèi)孔突起成嵌合關(guān)系，且2者可以軸向相對滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)伴不會(huì)隨冷曲軸(14)與變壓縮比相位調(diào)整栓(29)的相對轉(zhuǎn)動(dòng);而渦槽則是螺旋狀的槽體，該槽體同步齒輪(15)與的內(nèi)圈突起成嵌合關(guān)系，且2者可以軸向相對滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)伴隨著同步齒輪(15)與變壓縮比相位調(diào)整栓(29)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)；因而在保持冷曲軸(14)與同步齒輪(15)與軸向約束不動(dòng)的情況下，軸向抽動(dòng)變壓縮比相位調(diào)整栓(29)可以使得冷曲軸(14)與同步齒輪(15)產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)動(dòng);做到這一點(diǎn)可以利用液壓裝置、電機(jī)等來完成，是常規(guī)技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)。
[0025]從時(shí)序圖中可以清楚看出:壓縮室及燃燒室各自的容積變化圖(同步于活塞的行程)；各個(gè)氣門(熱排氣門(25)、熱進(jìn)氣門(24)及冷進(jìn)氣門(13))的開關(guān)時(shí)續(xù)圖，由于是向燃燒室高壓充氣，因而的熱進(jìn)氣門(24)面積無須太大，這樣將給熱排氣門(25)留有較大的面積增加余地。
[0026]其根本技術(shù)特征是:在本技術(shù)中使用了2個(gè)汽缸、活塞，S卩:壓縮室汽缸、活塞與燃燒室汽缸、活塞;按時(shí)序順序完成原來I個(gè)汽缸來完成的4沖程工作過程，前者完成吸氣、壓縮沖程，后者完成末段壓縮及燃燒膨脹作功、排氣沖程，且壓縮室活塞的運(yùn)行相位超前于燃燒室活塞的運(yùn)行相位5-90度;如果采用絕熱處理，也僅僅對燃燒室汽缸、活塞及汽缸蓋進(jìn)行處理，而不對壓縮室汽缸、活塞及汽缸蓋進(jìn)行實(shí)施;使用了冷-熱通氣道，即中冷器構(gòu)造這一目前已知技術(shù)中唯一有機(jī)會(huì)對混合可燃?xì)怏w進(jìn)行咽喉冷卻的構(gòu)造，所謂咽喉冷卻指的是:高溫高壓下的混合可燃?xì)怏w的流通暴露在冷-熱通氣道中，這冷-熱通氣道中便成為咽喉冷卻的要地，給了著手處理的可能性急機(jī)會(huì)。
[0027]可以通過改變壓縮室與燃燒室各自活塞的相位差時(shí)，可以改變充氣質(zhì)量多少，當(dāng)壓縮室的活塞相位逐漸落后于燃燒室的活塞相位時(shí)；由于燃燒室的進(jìn)氣門的開啟時(shí)間區(qū)間處于壓縮室相對較低的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量減少，反之將處于壓縮室相對較高的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量相對增加;或是通過連通壓縮室的輔助汽缸、活塞來完成;所謂輔助汽缸的方法，早就被采用過，所不同的是直接燃燒汽缸上，由于已有技術(shù)，只有一個(gè)汽缸完成4各沖程，別無選擇。
[0028]實(shí)施案例:
[0029]本實(shí)施案例是一個(gè)4缸“季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)”壓縮室及燃燒室各所對應(yīng)的2組汽缸平行排列且共用同一個(gè)正時(shí)凸輪(I)軸，壓縮室的2汽缸的冷活塞(11)使用I個(gè)冷曲軸
(14)驅(qū)動(dòng)，燃燒室的2汽缸的熱活塞(22)使用I個(gè)熱曲軸(26)驅(qū)動(dòng)。
[0030]其技術(shù)優(yōu)點(diǎn)可以逐一實(shí)現(xiàn):
[0031]第一:選擇性降溫/保溫的實(shí)現(xiàn):可以對壓縮室部分使用導(dǎo)熱更好的材料(諸如:銅/鋁系列合金等)來制造，而燃燒室進(jìn)行絕熱化的表面處理(處理內(nèi)容包括涉及:活塞頂部、汽缸壁及汽缸蓋等)，由于排熱量的較大減少，可以使用風(fēng)冷方式或較大的減少水冷散熱器的體積及風(fēng)扇的功率等。
[0032]第二:減小重量因素來自于2個(gè)方面:效率提高縮減機(jī)體體積，機(jī)體排熱量的減小也縮減了冷卻器。
[0033]第三:渦輪增壓作用:由于壓縮室與燃燒室是分立的，壓縮室的容積可以2倍于燃燒室的容積，表現(xiàn)為活塞行程與面積的參數(shù)調(diào)整，可以壓入更大體積的混合氣體進(jìn)入燃燒室，等效于渦輪增壓作用，且增壓程度可以通過改變冷活塞(11)的運(yùn)動(dòng)的相位調(diào)整來實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0034]第四:由于壓縮室與燃燒室在結(jié)構(gòu)上可以獨(dú)立選擇；由于壓縮室處于低溫狀態(tài)，壓力也比燃燒室低出I個(gè)數(shù)量級，因而在材料的選擇性可以不用考慮兼顧問題。
[0035]第五:中冷機(jī)會(huì);對冷-熱通氣道(4)進(jìn)行適度冷卻；對于高壓/高溫下混合氣體的冷卻，由于在10倍的壓縮比壓縮后的混合氣體的溫度升高可達(dá)1000度以上，當(dāng)高溫混合氣體流經(jīng)冷-熱通氣道(4)時(shí)的冷卻效率極高；中冷的深度直接決定增壓大小(充入混合氣體質(zhì)量的多少)，增加功率。
【附圖說明】
:
[0036]圖1季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)原理及時(shí)序示意圖
[0037]圖24缸季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
[0038]以下結(jié)合附圖就較佳實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0039]附圖標(biāo)注說明:
[0040](I)正時(shí)凸輪[0041 ](2)正時(shí)大齒輪
[0042](3)
[0043](4)冷-熱通氣道(中冷器)
[0044](5)
[0045](6)
[0046](7)
[0047](11)冷活塞
[0048](12)壓縮室汽缸組件
[0049](13)冷進(jìn)氣門
[0050](14)冷曲軸[0051 ](15)同步齒輪
[0052](16)冷連桿
[0053](17)噴油嘴
[0054](20)齒帶[°°55](21)強(qiáng)絕熱層
[0056](22)熱活塞
[0057](23)燃燒室汽缸組件
[0058](24)熱進(jìn)氣門
[0059](25)熱排氣門
[0060](26)熱曲軸[0061 ](27)正時(shí)小齒輪
[0062](28)熱連桿
[0063](29)變壓縮比相位調(diào)整栓
[0064](30)火花塞
[0065]如圖1所示:
[0066]上半部分為各個(gè)氣門及活塞運(yùn)行的時(shí)序圖:(t為時(shí)間軸，T為完成4沖程運(yùn)行的周期，At1為壓縮室的冷活塞(11)滯后于燃燒室的熱活塞(22)是的時(shí)間差值；At2為掃氣持續(xù)時(shí)間；Θ為點(diǎn)火提前角度)
[0067]a-為冷進(jìn)氣門(13)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉。
[0068]b-為冷活塞(11)的位移圖(實(shí)際上是正弦曲線，為了簡便起見，本圖簡化為三角波)，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)。
[0069]C-為熱進(jìn)氣門(24)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉。
[0070]d-為熱排氣門(25)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉。
[0071]e-為熱活塞(22)的位移圖(實(shí)際上是正弦曲線，為了簡便起見，本圖簡化為三角波)，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)。
[0072]f-為的點(diǎn)(30)火花塞火脈沖，持續(xù)時(shí)間很短，可以多次點(diǎn)火。
[0073]冷曲軸(14)與熱曲軸(26)的同步是由齒帶(20)齒合傳動(dòng)同步齒輪(15)與正時(shí)小齒輪(27)來實(shí)現(xiàn)的。
[0074]基本工作原理為:4沖程功能分為2個(gè)汽缸各自完成2個(gè)沖程(分為壓縮室汽缸與燃燒室汽缸)，它們是壓縮室汽缸組件(12)及燃燒室汽缸組件(23); (16)為冷連桿，(28)為熱連桿，吸氣及壓縮沖程是由:凸輪驅(qū)動(dòng)冷進(jìn)氣門(13)進(jìn)氣，被冷活塞(11)壓縮的油氣混合氣體是由冷-熱通氣道(4)排入燃燒室;在進(jìn)氣及壓縮2個(gè)沖程噴油嘴(17)負(fù)責(zé)噴油，由于熱活塞(22)的運(yùn)行滯后于冷活塞(11)運(yùn)行At1時(shí)間，壓縮室中高壓混合氣體進(jìn)入燃燒室后熱活塞(22)的還未達(dá)到上止點(diǎn)，離上止點(diǎn)還有略大于點(diǎn)火提前角度Θ值;熱活塞(22)繼續(xù)向上止點(diǎn)移動(dòng)壓縮氣體，達(dá)到點(diǎn)火提前角度Θ時(shí)開始點(diǎn)火。
[0075]燃燒室進(jìn)入燃燒過程后，推動(dòng)的作功，接近下止點(diǎn)時(shí)，熱排氣門(25)開啟并開始排氣，當(dāng)熱活塞(22)排氣接近火提前角度Θ時(shí)，熱進(jìn)氣門(24)又打開，又開始繼續(xù)下一輪循環(huán)。
[0076](21)為強(qiáng)絕熱層，由于本技術(shù)有著強(qiáng)勁的獨(dú)立混合氣體的冷卻汽缸及具有深透冷卻潛力的“冷-熱通氣道(4)”，可以選擇高絕熱度的材料，能承受目前已知的任意高絕熱的材料。
[0077]如圖2所示:
[0078](內(nèi)燃機(jī)的其他系統(tǒng)、部件屬于公知內(nèi)容，對本發(fā)明的運(yùn)行完全遵循傳統(tǒng)常識(shí)，不在敷述)
[0079]活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)模式:4缸季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括有:2個(gè)(12)壓縮室汽缸組件(23)及2個(gè)燃燒室汽缸組件;它們排成2排，交叉分組，即處于對角線的2個(gè)活塞:冷活塞(11)和熱活塞(22)搭配為I個(gè)4沖程完成組:剩下的對角線的另外2個(gè)活塞為另一個(gè)4沖程搭配組，2組的運(yùn)行相位相差180度(半個(gè)周期:T/2)，2組活塞輪流做工輸出。
[0080]正時(shí)與同步方法:
[0081]同步的完成:主傳動(dòng)曲軸是由同步齒輪(8)及與之固定在一起的正時(shí)小齒輪(27)，一起再由變壓縮比相位調(diào)整栓(29)連接熱曲軸(26)，當(dāng)變壓縮比相位調(diào)整栓(29)不發(fā)生軸向相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)變壓縮比相位調(diào)整栓(29)作為連接器，約束3者只能一起轉(zhuǎn)動(dòng);需要指出:變壓縮比相位調(diào)整栓(29)是有著鍵槽及渦槽構(gòu)造，插入冷曲軸(14)及同步齒輪(15)的內(nèi)孔洞中，用來聯(lián)接冷曲軸(14)及同步齒輪(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的傳遞;鍵槽與冷曲軸(14)的軸向平行，該鍵槽與冷曲軸(14)的內(nèi)孔突起成嵌合關(guān)系，且2者可以軸向相對滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)伴不會(huì)隨冷曲軸(14)與變壓縮比相位調(diào)整栓(29)的相對轉(zhuǎn)動(dòng);而渦槽則是螺旋狀的槽體，該槽體同步齒輪(15)與的內(nèi)圈突起成嵌合關(guān)系，且2者可以軸向相對滑動(dòng)，滑動(dòng)時(shí)伴隨著同步齒輪(15)與變壓縮比相位調(diào)整栓(29)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)；因而在保持冷曲軸(14)與同步齒輪(15)與軸向約束不動(dòng)的情況下，軸向抽動(dòng)變壓縮比相位調(diào)整栓(29)可以使得冷曲軸(14)與同步齒輪(15)產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)動(dòng);做到這一點(diǎn)可以利用液壓裝置、電機(jī)等來完成，是常規(guī)技術(shù)，易于實(shí)現(xiàn)；(16)為冷連桿，(28)為熱連桿，與傳統(tǒng)技術(shù)相同。
[0082]正時(shí)的完成:是由與(I)正時(shí)凸輪軸固定在一起的正時(shí)大齒輪(2)與固定在熱曲軸
(26)軸端上的正時(shí)小齒輪(27)，通過正時(shí)齒帶(20)的傳動(dòng)完成的。
[0083]本文中所涉及的常規(guī)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)未被畫出細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)；包含有:正時(shí)凸輪、正時(shí)凸輪軸、曲軸、部分連桿及活塞等，所涉及的凸輪、曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及裝配關(guān)系完全遵循圖1所述的時(shí)序關(guān)系；其未畫出的部分包括，氣門導(dǎo)套、氣門拍子、氣門彈簧、氣門拍子軸、凸輪的凸凹細(xì)部、曲軸曲柄、曲柄軸銷、潤滑孔道、齒輪齒部、殼體、支架等等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù);核心構(gòu)造是由:冷活塞(U)、熱活塞(22)、曲軸、連桿、進(jìn)氣門、排氣門、絕熱層、噴油嘴、冷-熱通氣道、壓縮室汽缸、燃燒室汽缸、同步系統(tǒng)、正時(shí)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)組成;基本工作原理為:4沖程功能分為2個(gè)汽缸各自完成2個(gè)沖程，分為壓縮室汽缸與燃燒室汽缸，它們是壓縮室汽缸組件(12)及燃燒室汽缸組件(23); (16)為冷連桿，(28)為熱連桿，吸氣及壓縮沖程是由:凸輪驅(qū)動(dòng)冷進(jìn)氣門(13)進(jìn)氣，被冷活塞(11)壓縮的油氣混合氣體是由冷-熱通氣道(4)排入燃燒室;在進(jìn)氣及壓縮2個(gè)沖程噴油嘴(17)負(fù)責(zé)噴油，由于熱活塞(22)的運(yùn)行滯后于冷活塞(11)運(yùn)行^t1時(shí)間，壓縮室中高壓混合氣體進(jìn)入燃燒室后熱活塞(22)的還未達(dá)到上止點(diǎn)，離上止點(diǎn)還有略大于點(diǎn)火提前角度Θ值；熱活塞(22)繼續(xù)向上止點(diǎn)移動(dòng)壓縮氣體，達(dá)到點(diǎn)火提前角度Θ時(shí)開始點(diǎn)火;燃燒室進(jìn)入燃燒過程后，推動(dòng)的作功，接近下止點(diǎn)時(shí)，熱排氣門(25)開啟并開始排氣，當(dāng)熱活塞(22)排氣接近火提前角度Θ時(shí)，熱進(jìn)氣門(24)又打開，又開始繼續(xù)下一輪循環(huán)；(21)為強(qiáng)絕熱層，由于本技術(shù)有著強(qiáng)勁的獨(dú)立混合氣體的冷卻汽缸及具有深透冷卻潛力的“冷-熱通氣道(4)”，可以選擇高絕熱度的材料，能承受目前已知的任意高絕熱的材料;時(shí)序邏輯為:上半部分為各個(gè)氣門及活塞運(yùn)行的時(shí)序圖:t為時(shí)間軸，T為完成4沖程運(yùn)行的周期，At1為壓縮室的冷活塞(11)滯后于燃燒室的熱活塞(22)是的時(shí)間差值；At2為掃氣持續(xù)時(shí)間；Θ為點(diǎn)火提前角度；a_為冷進(jìn)氣門(13)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉；b-為冷活塞(11)的位移圖，實(shí)際上是正弦曲線，為了簡便起見，本圖簡化為三角波，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)；C-為熱進(jìn)氣門(24)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉；d-為熱排氣門(25)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉；e-為熱活塞(22)的位移圖，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)；f-為的點(diǎn)(30)火花塞火脈沖，持續(xù)時(shí)間很短，可以多次點(diǎn)火;對于柴油機(jī)的壓燃情況下不存在火花塞及點(diǎn)火提前角問題，但曲軸的時(shí)序還是類似的;其特征就在于:在本技術(shù)中使用了2個(gè)汽缸、活塞，S卩:壓縮室汽缸、活塞與燃燒室汽缸、活塞；按時(shí)序順序完成原來I個(gè)汽缸來完成的4沖程工作過程，前者完成吸氣、壓縮沖程，后者完成末段壓縮及燃燒膨脹作功、排氣沖程，且壓縮室活塞的運(yùn)行相位超前于燃燒室活塞的運(yùn)行相位5-90度;如果采用絕熱處理，也僅僅對燃燒室汽缸、活塞及汽缸蓋進(jìn)行處理，而不對壓縮室汽缸、活塞及汽缸蓋進(jìn)行實(shí)施;使用了冷-熱通氣道，即中冷器構(gòu)造這一目前已知技術(shù)中唯一有機(jī)會(huì)對混合可燃?xì)怏w進(jìn)行咽喉冷卻的構(gòu)造。2.使用季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)所制造的內(nèi)燃機(jī)，核心構(gòu)造是由:冷活塞(11)、熱活塞(22)、曲軸、連桿、進(jìn)氣門、排氣門、絕熱層、噴油嘴、冷-熱通氣道、壓縮室汽缸、燃燒室汽缸、同步系統(tǒng)、正時(shí)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)組成;基本工作原理為:4沖程功能分為2個(gè)汽缸各自完成2個(gè)沖程，分為壓縮室汽缸與燃燒室汽缸，它們是壓縮室汽缸組件(12)及燃燒室汽缸組件(23); (16)為冷連桿，(28)為熱連桿，吸氣及壓縮沖程是由:凸輪驅(qū)動(dòng)冷進(jìn)氣門(13)進(jìn)氣，被冷活塞(11)壓縮的油氣混合氣體是由冷-熱通氣道(4)排入燃燒室；在進(jìn)氣及壓縮2個(gè)沖程噴油嘴(17)負(fù)責(zé)噴油，由于熱活塞(22)的運(yùn)行滯后于冷活塞(11)運(yùn)行Atdf間，壓縮室中高壓混合氣體進(jìn)入燃燒室后熱活塞(22)的還未達(dá)到上止點(diǎn)，離上止點(diǎn)還有略大于點(diǎn)火提前角度Θ值;熱活塞(22)繼續(xù)向上止點(diǎn)移動(dòng)壓縮氣體，達(dá)到點(diǎn)火提前角度Θ時(shí)開始點(diǎn)火;燃燒室進(jìn)入燃燒過程后，推動(dòng)的作功，接近下止點(diǎn)時(shí)，熱排氣門(25)開啟并開始排氣，當(dāng)熱活塞(22)排氣接近火提前角度Θ時(shí)，熱進(jìn)氣門(24)又打開，又開始繼續(xù)下一輪循環(huán)；(21)為強(qiáng)絕熱層，由于本技術(shù)有著強(qiáng)勁的獨(dú)立混合氣體的冷卻汽缸及具有深透冷卻潛力的“冷-熱通氣道(4)”，可以選擇高絕熱度的材料，能承受目前已知的任意高絕熱的材料;時(shí)序邏輯為:上半部分為各個(gè)氣門及活塞運(yùn)行的時(shí)序圖為時(shí)間軸，T為完成4沖程運(yùn)行的周期，A t為壓縮室的冷活塞(11)滯后于燃燒室的熱活塞(22)是的時(shí)間差值；Δ t2為掃氣持續(xù)時(shí)間；Θ為點(diǎn)火提前角度;a-為冷進(jìn)氣門(13)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉;b-為冷活塞(11)的位移圖，實(shí)際上是正弦曲線，為了簡便起見，本圖簡化為三角波，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)；C-為熱進(jìn)氣門(24)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉；d-為熱排氣門(25)的運(yùn)行時(shí)序圖；凸平頂部分代表開啟，下底部分代表關(guān)閉；e-為熱活塞(22)的位移圖，最高點(diǎn)為上止點(diǎn)，最低點(diǎn)為下止點(diǎn)；f-為的點(diǎn)(30)火花塞火脈沖，持續(xù)時(shí)間很短，可以多次點(diǎn)火;對于柴油機(jī)的壓燃情況下不存在火花塞及點(diǎn)火提前角問題，但曲軸的時(shí)序還是類似的；其特征就在于:在該內(nèi)燃機(jī)中使用了季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)。3.如權(quán)利要求1季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)及2季差絕熱式活塞內(nèi)燃機(jī)技術(shù)所制造的內(nèi)燃機(jī)所述的壓縮比調(diào)控指的是:可以通過改變壓縮室與燃燒室各自活塞的相位差時(shí)，可以改變充氣質(zhì)量多少，當(dāng)壓縮室的活塞相位逐漸落后于燃燒室的活塞相位時(shí)；由于燃燒室的進(jìn)氣門的開啟時(shí)間區(qū)間處于壓縮室相對較低的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量減少，反之將處于壓縮室相對較高的混合氣體壓力區(qū)段，充氣質(zhì)量相對增加;或是通過連通壓縮室的輔助汽缸、活塞來完成。
【文檔編號(hào)】F02B75/20GK105927379SQ201610108278
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月27日
【發(fā)明人】吳小平, 羅天珍
【申請人】吳小平, 羅天珍