六沖程逐步添加式燃燒汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，具體為一種六沖程逐步添加式燃燒汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）主體為缸體，缸體的上口由缸蓋封蓋，缸體內(nèi)設(shè)有 活塞，活塞在缸體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)上止點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)下止點(diǎn)間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)為曲 軸連桿機(jī)構(gòu)。
[0003] 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）常規(guī)的工作方式為四沖程。
[0004] 四沖程工作方式中，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)分為進(jìn)氣、壓縮、爆炸做功和排氣四個(gè)過程。 [00化]1、進(jìn)氣?；钊陨现裹c(diǎn)向下運(yùn)行，進(jìn)氣口進(jìn)氣（排氣口關(guān)閉），噴油嘴噴油，油氣混 厶 1=1 O
[0006] 2、壓縮?；钊韵轮裹c(diǎn)向上運(yùn)行，進(jìn)氣口和排氣口關(guān)閉。
[0007] 3、爆炸做功?；钊\(yùn)行至上止點(diǎn)，混合燃燒體于燃燒室內(nèi)瞬間燃燒爆炸（汽油為 火花塞點(diǎn)燃，柴油則被壓縮高溫氣體點(diǎn)燃或壓燃），推動(dòng)活塞向下止點(diǎn)運(yùn)行輸出動(dòng)力。
[0008] 4、排氣。活塞自下止點(diǎn)向上運(yùn)行，進(jìn)氣口關(guān)閉，排氣口開啟，將燃燒爆炸產(chǎn)生的廢 氣排出。
[0009] 現(xiàn)有汽油機(jī)存在的問題：
[0010] 1、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度問題。汽油機(jī)都是在進(jìn)氣沖程一次完成進(jìn)氣和進(jìn)油，混合 燃料被活塞壓縮并在非常狹小的燃燒空間點(diǎn)燃，過多的油料和氧氣堆積在小空間里爆燃， 使燃燒溫度很容易超過1700°c，超過運(yùn)個(gè)溫度將導(dǎo)致氮氧不穩(wěn)定，而產(chǎn)生大量的氮氧化合 物，運(yùn)是造成汽油機(jī)排放超標(biāo)的主要原因之一，燃燒室的空間狹小也是導(dǎo)致燃燒不好高溫 的原因。 W11] 2、汽油機(jī)壓縮比問題。壓縮比越高，動(dòng)力越好，燃油消耗越少，但目前大多數(shù)汽油 機(jī)的壓縮比都超不過11:1，只是近年才出現(xiàn)馬自達(dá)藍(lán)天技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比14:1，壓縮比 過高，不僅排放不合格，更重要的是產(chǎn)生燃燒爆震而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0012] 3、傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)氧氣、汽油燃燒不同步問題。目前大多數(shù)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用11:1 的壓縮比（少數(shù)的采用14:1的壓縮比），它的供油雖經(jīng)噴射進(jìn)缸霧化，但油料顆粒度怎么也 沒有助燃劑氧氣分子細(xì)小，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火燃燒因?yàn)橛挽F的燃盡速度遠(yuǎn)遜于氧氣的消耗速度， 運(yùn)就造成了目前不理想的碳氨化合物排放指標(biāo)，運(yùn)也是目前汽油機(jī)動(dòng)力和燃油轉(zhuǎn)換效率發(fā) 展的矛盾體，沒有完全燃燒的油料是碳氨化合物，不符合越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，還造成燃 油浪費(fèi)。
[0013] 4、汽油機(jī)做功沖程的功率浪費(fèi)問題。現(xiàn)有汽油機(jī)的活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)時(shí)才點(diǎn)火， 此時(shí)缸壓處于最大，且活塞連桿和曲軸幾乎處于垂直線上，做功時(shí)大部分動(dòng)力抵消在曲軸 的固定螺絲上，運(yùn)是最大的內(nèi)部能量消耗，并且隨著活塞下行空間的增大，做功氣體壓強(qiáng)也 迅速下降，導(dǎo)致做功行程動(dòng)力消減太快，抵消過程還會(huì)使活塞撞擊缸壁產(chǎn)生燃燒噪音W及 造成缸體和活塞不必要的磨損。
[0014] 現(xiàn)有柴油機(jī)問題：
[0015] 1、柴油機(jī)高缸壓與高壓共軌技術(shù)的排放問題。柴油機(jī)為了讓柴油進(jìn)缸容易點(diǎn)燃都 采用高缸壓，即使達(dá)到了 22:1的燃燒比還不夠理想，于是博±公司開發(fā)高壓共軌系統(tǒng)，在 大幅增加噴油壓力使其提高霧化有利燃燒的情況下，還在做功行程做預(yù)噴油燃燒提高缸內(nèi) 溫度W后再主噴油，讓主噴油燃燒更干凈。目前運(yùn)樣的設(shè)計(jì)還是存在問題，原來的粗放認(rèn) 識(shí)，柴油噴入遇到高溫氣體馬上就開始燃燒，然而實(shí)際柴油噴射后就會(huì)產(chǎn)生冷量降低缸內(nèi) 空氣溫度，使本已經(jīng)極化的壓縮溫升效果降低，冷油噴入的瞬間油頭開始燃燒但尾油溫低 呈黑煙顆?；?，運(yùn)也是目前最先進(jìn)的高壓共軌柴油機(jī)要安裝尿素黑色顆粒捕捉器的原因。
[0016] 2、柴油機(jī)的堆積燃燒問題。現(xiàn)有的高壓共軌都設(shè)置了預(yù)噴油的供油系統(tǒng)，進(jìn)氣W 及壓縮沖程一次完成進(jìn)氣和壓縮，在活塞壓縮沖程完成開始預(yù)噴油點(diǎn)火的時(shí)候，噴射進(jìn)缸 的油料霧顆粒度再怎么霧化，也沒有助燃劑氧氣分子細(xì)小，油霧的燃盡速度遠(yuǎn)遜于氧氣的 消耗速度，預(yù)噴油點(diǎn)火就已經(jīng)消耗大部分氧氣，到主噴油的時(shí)更需要相應(yīng)的助燃劑氧氣，但 此時(shí)缸體內(nèi)已經(jīng)過度消耗氧氣，導(dǎo)致主噴油量在預(yù)噴油造成的高溫缺氧環(huán)境氣體里勉強(qiáng)燃 燒，我們把運(yùn)個(gè)情況稱之為"燒炭效應(yīng)"，運(yùn)也是造成黑顆粒排放的主要原因，導(dǎo)致油料動(dòng)力 轉(zhuǎn)換利用低下。
[0017] 3、柴油機(jī)排量小型化問題。現(xiàn)在世界上可W生產(chǎn)1.化排量的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)只有意 大利的菲亞特，其他車企還沒有做出過符合排放且相同缸數(shù)低于1.化的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)榈陀?1.化要做4缸發(fā)動(dòng)機(jī)就要減小缸徑和行程，運(yùn)樣壓縮比不能無限制的提高，就不能保證壓 縮溫度，如果做太高壓縮比，又會(huì)在全油口的時(shí)候爆燃損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，要是不提高缸壓又會(huì)怠 速缸內(nèi)失火，運(yùn)是個(gè)兩難的問題，太高的壓縮比也是柴油機(jī)歷來的毛病，不能像汽油機(jī)那樣 做高功率，所W要柴油機(jī)小型化產(chǎn)業(yè)化必須解決W上問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種工作平穩(wěn)、節(jié)能 降耗的六沖程逐步添加式燃燒汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0019] 能夠解決上述技術(shù)問題的六沖程逐步添加式燃燒汽柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其技術(shù)方案包括 至少兩個(gè)氣缸體，對(duì)應(yīng)于各氣缸體，設(shè)有氣缸蓋封閉氣缸體的上口，所述氣缸蓋上設(shè)有進(jìn)氣 口、排氣口和噴油嘴，設(shè)有由曲軸連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的活塞于氣缸體內(nèi)上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所不同 的是對(duì)于加油口工況，第一氣缸體內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)包括循環(huán)往復(fù)的怠速進(jìn)氣、壓縮、爆炸做 功、排廢氣、主進(jìn)氣和向第二氣缸體給氣的六個(gè)沖程，第二氣缸體內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)包括循環(huán)往 復(fù)的排廢氣、主進(jìn)氣、向第一氣缸體給氣、怠速進(jìn)氣、壓縮和爆炸做功的六個(gè)沖程，所述爆炸 做功沖程中伴隨著少量多次的進(jìn)油量，對(duì)于添加燃料為汽油，所述怠速進(jìn)氣沖程中伴隨著 怠速進(jìn)油量；對(duì)于怠速工況，第一氣缸體內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)包括循環(huán)往復(fù)的怠速進(jìn)氣、壓縮、爆 炸做功、排廢氣、自進(jìn)氣和自排氣的六個(gè)沖程，第二氣缸體內(nèi)活塞的運(yùn)動(dòng)包括循環(huán)往復(fù)的排 廢氣、自進(jìn)氣、自排氣、怠速進(jìn)氣、壓縮和爆炸做功的六個(gè)沖程，對(duì)于添加燃料為汽油，所述 怠速進(jìn)氣沖程中伴隨著怠速進(jìn)油量。
[0020] 第一氣缸體和第二氣缸體之間通過管路相互給氣，所述管路連通于第一氣缸體和 第二氣缸體之間，或管路連通于第一氣缸體的氣缸蓋燃燒室與第二氣缸體的氣缸蓋燃燒室 之間。
[0021] 所述管路上設(shè)有電磁控制閥，在怠速工況，電磁控制閥處于常閉狀態(tài)（避免第一 氣缸體和第二氣缸體之間串氣），在加油口工況，對(duì)應(yīng)于第一氣缸體活塞的爆炸做功沖程 (與之對(duì)應(yīng)的是第二氣缸體活塞的向第一氣缸體給氣沖程）和第二氣缸體活塞的爆炸做功 沖程（與之對(duì)應(yīng)的是第一氣缸體活塞的向第二氣缸體給氣沖程），所述電磁控制閥分別開 啟導(dǎo)通管路。
[0022] 所述電磁控制閥的開啟時(shí)機(jī)為第一氣缸體與第二氣缸體之間的壓力平衡，通過第 一氣缸體與第二氣缸體內(nèi)分別設(shè)置的壓力傳感器進(jìn)行壓力平衡檢測(cè)。
[0023] 對(duì)于加油口工況，所述爆炸做功沖程中，氣缸體內(nèi)活塞下行3/4行程時(shí)停止進(jìn)油。
[0024] 通過設(shè)于曲軸連桿機(jī)構(gòu)上的曲軸傳感器檢測(cè)氣缸體內(nèi)活塞3/4的下行行程。
[0025] 上述結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料為汽油和柴油均可，使用汽油作為燃料時(shí)，所述氣缸蓋 上設(shè)置火花塞。
[00%] 使用柴油作為燃料時(shí)，所述氣缸蓋上無需配置火花塞。
[0027] 本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)可采用多個(gè)氣缸體，所述氣缸體的個(gè)數(shù)為2的偶數(shù)倍，其中的兩兩 氣缸體配對(duì)使用。
[0028] 本發(fā)明的有益效果：
[0029] 1、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒溫度問題。從傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的一次進(jìn)氣入 手，把爆炸做功沖程的一次進(jìn)氣改成，先怠速量進(jìn)氣后壓縮至上止點(diǎn)點(diǎn)火，等曲軸轉(zhuǎn)到約10 點(diǎn)鐘位置開始持續(xù)進(jìn)氣同步多次小油量噴油，運(yùn)樣解決了燃料和氧氣助燃劑過多的擁擠在 燃燒室的狹小空間內(nèi)，造成燃燒室溫度過高（1700度）的問題，怠速油量進(jìn)氣沖程的怠速 進(jìn)油進(jìn)氣量，由于油少氣少只能產(chǎn)生少許熱量，之后的多次（7~8次）進(jìn)氣進(jìn)油也是運(yùn)個(gè) 原則，由于是添加燃燒還有利于將上一次沒有燃燒干凈的燃料再次燃燒干凈，最后的噴油 動(dòng)作在進(jìn)氣結(jié)束的時(shí)候，進(jìn)氣還在持續(xù)到與做功行程一起完結(jié)，有利于最后四分之一沖程， 將燃燒剩下的極少油料用富氧環(huán)境燃燒干凈，由于多次少量噴油，不會(huì)產(chǎn)生1700度的高溫 了，也就不會(huì)產(chǎn)生氮氧化合物。
[0030] 2、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比問題。一缸爆炸做功沖程的第一次怠速 供油量，點(diǎn)燃后活塞下行，等二缸主供氣時(shí)一缸噴油嘴開始持續(xù)少量主供油，就可W將設(shè)計(jì) 高壓縮比和燃燒爆震的矛盾關(guān)系進(jìn)行切割，可W獲得既有頭次點(diǎn)火的高壓縮比的高缸壓， 又有良好有利于主燃燒的大空間（點(diǎn)燃怠速供油活塞下行讓出的空間），大空間又可W用 怠速進(jìn)油進(jìn)氣的燃燒過的膨脹氣體填充保存缸壓，該設(shè)計(jì)可W使做高壓縮比但不爆震，壓 縮比只和怠速進(jìn)氣量沖程和爆炸做功沖程初期有關(guān)系，運(yùn)樣我們可W把怠速進(jìn)氣量與燃燒 室，按15 : 1來設(shè)計(jì)壓縮比（甚至更高的壓縮比），運(yùn)樣可W