一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】 一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)
[0001]所屬領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率改進(jìn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)(包括二循環(huán)與四循環(huán)等變?nèi)菔絻?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率、容積效率、燃料的混合效率來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0004]但在實(shí)踐中，如現(xiàn)有技術(shù)所示，對這三者的獲取總是相互矛盾。
[0005]原因在于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)是以活塞向下止點(diǎn)移動(dòng)在汽缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓將新鮮空氣(或混合氣)吸入汽缸，當(dāng)采用特殊進(jìn)氣道獲得較高的燃料混合效率或適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)時(shí)，會進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率和容積效率，即使采用渦輪增壓器或其他增壓器對發(fā)動(dòng)機(jī)增壓時(shí)，同樣會因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣循環(huán)吸入的新鮮空氣(或混合氣)從汽缸壁及燃燒室壁吸收大量熱量并發(fā)生膨脹，這樣就減少了進(jìn)入汽缸的新鮮空氣(或混合氣)，進(jìn)而降低容積效率。
[0006]例如采用汽缸內(nèi)噴射汽油的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常采取在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣孔或/和進(jìn)氣道處引導(dǎo)氣流的流動(dòng)的措施，獲得在進(jìn)氣過程汽缸內(nèi)需要的進(jìn)氣渦流，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)，這也就不可避免的影響發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率。
[0007]采用高壓共軌系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的進(jìn)氣效率、容積效率、燃料的混合效率，還具有較低的污染物排放，但采用高壓共軌系統(tǒng)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的成本。
[0008]提聞發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的另一個(gè)措施是提聞發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，但現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)為防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震和降低污染物的排放，都維持發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比在較低水平(汽油機(jī)在9?12之間，柴油機(jī)在12?22之間。)。
[0009]如果能提供一種低成本的具有較高的進(jìn)氣效率、容積效率、燃料的混合效率、較高的壓縮比(提供的發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓高于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮循環(huán)活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓)和較低的污染物排放的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備，將是對現(xiàn)有技術(shù)的巨大貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可至少部分克服上述缺點(diǎn)的一條，或?yàn)橄M(fèi)者提供一種有用或商業(yè)化的選擇。
[0011]如上所述，本發(fā)明提供一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、至少一個(gè)燃燒室、至少一個(gè)空氣壓縮機(jī)；所述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸作為燃燒室壁的部分在軸向上的長度大于或等于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸作為燃燒室壁的部分在軸向上的長度，所述空氣壓縮機(jī)包括至少一個(gè)復(fù)合增壓器(由機(jī)械增壓器與渦輪增壓器組成)與至少一個(gè)活塞式空氣壓縮泵；所述活塞式空氣壓縮泵的泵體及連通活塞式空氣壓縮泵出氣孔與燃燒室進(jìn)氣孔的進(jìn)氣管設(shè)有冷卻液通道:所述復(fù)合增壓器包括至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣口與至少兩個(gè)新鮮空氣(或混合氣)出氣孔，所述活塞式空氣壓縮泵包括至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣孔與至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)出氣孔；所述至少一個(gè)燃燒室包括至少一個(gè)與至少一個(gè)復(fù)合增壓器的至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)出氣孔連通的新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣孔，所述至少一個(gè)燃燒室包括至少一個(gè)與至少一個(gè)活塞式空氣壓縮泵的至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)出氣孔連通的新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣孔，所述至少一個(gè)復(fù)合增壓器包括至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)出氣孔與至少一個(gè)活塞式空氣壓縮泵的至少一個(gè)新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣孔連通。
[0012]本發(fā)明中的至少一個(gè)復(fù)合增壓器在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作周期為至少一個(gè)燃燒室與至少一個(gè)活塞式空氣壓縮泵輸送新鮮空氣(或混合氣)，至少一個(gè)活塞式空氣壓縮泵在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作周期為至少一個(gè)燃燒室輸送新鮮空氣(或混合氣)。
[0013]在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作周期中，本發(fā)明中的復(fù)合增壓器內(nèi)的一部分新鮮空氣(或混合氣)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣循環(huán)階進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，活塞式空氣壓縮泵內(nèi)的新鮮空氣(或混合氣)在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)開始時(shí)或開始后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸并在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)結(jié)束時(shí)或結(jié)束前完全進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，活塞式空氣壓縮泵內(nèi)的活塞在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的上止點(diǎn)時(shí)或移動(dòng)到上止點(diǎn)前移動(dòng)到活塞式空氣壓縮泵的上止點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明中的燃燒室的容積的大小設(shè)為:本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積大于或等于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積，小于本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮循環(huán)活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓相同時(shí)的燃燒室容積。
[0015]在上述技術(shù)方案中，當(dāng)本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的內(nèi)徑與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的內(nèi)徑相同、本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的活塞行程與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的活塞行程相同、本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積相同或本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積大于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室容積時(shí)，本發(fā)明中的發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓高于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮循環(huán)汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣壓。
[0016]在上述技術(shù)方案中，在活塞式空氣壓縮泵的泵體及連通活塞式空氣壓縮泵出氣孔與燃燒室進(jìn)氣孔的進(jìn)氣管外設(shè)置冷卻液通道，通過對壓縮后的氣體進(jìn)行冷卻可以將氣體中的熱量最大程度的帶走，使活塞式空氣壓縮泵內(nèi)的氣體進(jìn)入燃燒室時(shí)氣體的溫度較低，這就保證了在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮循環(huán)活塞移動(dòng)到上止點(diǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)燃燒室內(nèi)的氣體溫度在正常范圍，不致于產(chǎn)生爆震或燃料燃燒時(shí)因?yàn)楦邷禺a(chǎn)生的污染物的量增加。
[0017]在上述技術(shù)方案中，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中活塞式空氣壓縮泵的氣缸體及活塞的運(yùn)行溫度較低(甚至低于環(huán)境大氣溫度)，通過活塞式空氣壓縮泵對發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸泵送新鮮空氣(或混合氣)，減少了相對于上述傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)在吸氣循環(huán)新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)入汽缸時(shí)因?yàn)閺钠妆诤腿紵冶谖諢崃慷鴾p少進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的新鮮空氣(或混合氣)的量，這就提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率。同時(shí)使用復(fù)合增壓器對發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸和活塞式空氣壓縮泵進(jìn)行增壓，這就提高了發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式空氣壓縮泵的進(jìn)氣效率。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，活塞式空氣壓縮泵內(nèi)的新鮮空氣(或混合氣)在活塞式空氣壓縮泵內(nèi)的活塞向上止點(diǎn)移動(dòng)時(shí)被擠入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，由于是以擠入的方式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，新鮮空氣(或混合氣)在與活塞式空氣壓縮泵出氣孔連通的燃燒室新鮮空氣(或混合氣)進(jìn)氣孔處或燃燒室內(nèi)形成高速氣流，高速流動(dòng)的氣體能與燃料更好的混合，這就提高了燃料的混合效率。
[0018]在上述技術(shù)方案中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)活塞式空氣壓縮泵在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作周期對多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸輸送新鮮空氣(或混合氣)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際排量大于所有發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸與活塞式空氣壓縮泵的掃出排量(在一個(gè)工作周期活塞從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸和活塞式空氣壓縮泵的下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)擠出的常溫常壓下的空氣的量)之和，同時(shí)在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸充入更多的新鮮空氣(混合氣)，就可以在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中燃燒更多的燃料，這就降低了產(chǎn)生單位功率(升