專利名稱：蓄能式發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種蓄能式發(fā)動機，是一種改變現(xiàn)行內(nèi)燃機沖程方式的技術(shù)方案，屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活的改善，城市公交車輛、單位的各種車輛以及私駕車輛越來越多，而現(xiàn)在各種車輛的內(nèi)燃機、柴油機因其結(jié)構(gòu)原因，普遍存在油耗大、排放高，且排氣噪音大，給大氣和環(huán)境造成嚴(yán)重污染和危害，現(xiàn)行內(nèi)燃機是經(jīng)過進、壓、爆、排四個沖程為一個工作循環(huán)來完成對外做功，輸出動力的(汽油機為火花塞點燃式、柴油機為壓燃式)只有爆發(fā)沖程才是做功沖程，其它三個均為輔助沖程，不對外做功，目前，迫切需要設(shè)計一種熱效率高、低排放(甚至零排放)、低能耗、低排氣噪音、少用或不用礦物能源的新型發(fā)動機。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有發(fā)動機存在的能源利用率不高、油耗大排放高等缺點，提供較現(xiàn)行發(fā)動機熱效率提高一倍以上、排放總量和油耗降低一倍以上，排氣噪音大大降低，不降低(甚至稍有提高)發(fā)動機功率，不易過熱，使用壽命長的一種蓄能式發(fā)動機。
本實用新型目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種蓄能式發(fā)動機，包括氣缸、氣缸內(nèi)的活塞、活塞經(jīng)連桿連接的曲軸、氣缸一側(cè)經(jīng)進氣門連接的氣道，氣缸經(jīng)其排氣門連接的排氣道，其特征在于所述發(fā)動機的氣缸為主氣缸，主氣缸排氣門一側(cè)設(shè)置副氣缸、副氣缸內(nèi)的活塞、活塞經(jīng)連桿連接的曲軸，主氣缸和副氣缸上分別設(shè)置主副蓄能器，主氣缸與主蓄能器之間設(shè)置擠氣門，副氣缸與副蓄能器之間設(shè)置進氣門，主氣缸排氣門與副蓄能器之間設(shè)置單向閥，主副蓄能器內(nèi)自下而上設(shè)置活塞和彈簧，主副蓄能器的頂部設(shè)置接空氣濾清器的通孔，副氣缸經(jīng)設(shè)置的排氣門與其排氣道連接。
本實用新型蓄能式發(fā)動機是利用爆發(fā)沖程尾部繼續(xù)燃燒的高溫高壓氣體的能量(現(xiàn)行發(fā)動機已當(dāng)廢氣白白排入大氣中)通過蓄能器儲存，在下次爆發(fā)沖程時釋放出來做功，達到熱效率提高一倍以上，排放總量、油耗降低一倍以上，排氣噪音大大降低，不降低功率(甚至稍有提高)，不易過熱，使用壽命更長的一種新型發(fā)動機、單缸機、多缸機、電噴式、化油器式、汽油機、可燃油、燃?xì)?、柴油機均適用，可廣泛用做車輛、船駁、發(fā)電、內(nèi)燃機車、甚至是坦克、直升機等機械的動力源，只要是使用活塞式發(fā)動機均適用?？蓪崿F(xiàn)發(fā)動機，電動兩動力源雙切換，在蓄電池充滿電、進入市區(qū)、無燃油或發(fā)動機故障不能運行時，用電力驅(qū)動，實現(xiàn)零排放。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中進氣增壓蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖圖中，1主缸，2子缸，3活塞，4連桿，5曲軸，6主蓄能器，7子蓄能器，8活塞，9活塞，10彈簧，11彈簧，12擠氣門，13排氣門，14排氣門，15進氣門，16節(jié)氣門，17進氣門，18排氣門，19單向閥，20排氣道，21進氣門，22活塞，23連桿，24曲軸，25排氣道，26氣缸，27活塞，28彈簧，29單向閥，30單向閥，31節(jié)流閥。
具體實施方式
結(jié)合附圖和實施進一步說明本實用新型，本實用新型蓄能式發(fā)動機是對現(xiàn)有進、壓、爆、排四個沖程為一個工作循環(huán)來完成對外做功的內(nèi)燃發(fā)動機的改進，在現(xiàn)有氣缸的基礎(chǔ)上，設(shè)置副氣缸和蓄能器，工作情況是進氣和壓縮沖程同現(xiàn)行發(fā)動機，在爆發(fā)沖程(也就是蓄能沖程)工作時，活塞3在高溫高壓氣體的推動下下行，通過連桿4帶動曲軸5旋轉(zhuǎn)對外做功，當(dāng)曲軸5連桿4旋轉(zhuǎn)至排氣提前角位置時，擠氣門12打開，高溫、高壓氣體(這部份氣體現(xiàn)行發(fā)動機已當(dāng)做廢氣白白排入大氣中，造成污染和排氣噪音大)迅速壓入主蓄能器6中，推動活塞8上行，壓縮主蓄能器6彈簧10蓄能，并且燃燒未完全的氣體繼續(xù)燃燒，能量進一步加大，使主蓄能器6彈簧10進一步壓縮，當(dāng)曲軸5繼續(xù)旋轉(zhuǎn)約30度左右時，擠氣門12關(guān)閉，稍后排氣門13打開，次高溫高壓氣體經(jīng)單向閥19迅速壓入副蓄能器7中，壓縮彈簧11儲存能量，曲軸5繼續(xù)向前旋轉(zhuǎn)約30度左右，排氣門14打開，由于壓差，單向閥19同時自動關(guān)閉，降溫降壓幅度很大的廢氣經(jīng)主缸1排氣道20進入消音器阻尼后排向大氣，主副蓄能器6、7在活塞8、9上下行時，活塞上方的空氣會迅速經(jīng)最上方的大氣通孔和空氣過濾器中的大氣壓力保持平衡，而不會阻礙活塞的上下行。
因連續(xù)向主、副蓄能器6、7內(nèi)充氣，排向消音器的氣體已無很大能量，經(jīng)消音阻尼后排向大氣的噪音較現(xiàn)行發(fā)動機有很大降幅，同時，在擠氣門12開位置至排氣門14打開之間有足夠的時間來讓未燃燒完全的氣體完全燃燒，被壓入主、副蓄能器6、7中的高溫高壓氣體存在的時間更長，更能完全燃燒，所以，主副缸1、2最終排出的廢氣較現(xiàn)行發(fā)動機的排放的一氧化碳、碳?xì)浠衔锖繒蠓档停瑢崿F(xiàn)了低排放。
由于飛輪在爆發(fā)沖程中的儲能作用，慣性力帶動曲軸5繼續(xù)向前旋轉(zhuǎn)進入下一排氣沖程。
這時，活塞3由下支點到上支點上行，將主缸1中的廢氣途經(jīng)排氣門13、排氣門14排向主缸1排氣道20經(jīng)消音器阻尼后徹底排向大氣，同上理，這部份廢氣的排放和噪音同樣是大幅降低。
在進入吸冷沖程時，進氣門17打開，實際上可提早在上一沖程時就打開，此閥通道繞過節(jié)氣門16后通向空氣濾清器，目的是在此沖程和下一沖程中，以免增大進、排氣阻力，消耗發(fā)動機功率，同時，進氣門15打開，由于有進氣提前角，實際在上一沖程末就已打開，此時，汽油機電噴式電控單元控制電噴嘴不噴油，柴油機噴油嘴不噴油(電控或機械控制)化油器式由于進氣門17打開的作用，無空氣高速流進，流出節(jié)氣門16，噴油嘴不會有燃油噴出，這時，活塞3由上止點到下止點下行形成真空，吸入經(jīng)空氣濾清器濾清后的冷空氣(相對缸體溫度而言)而進入下一沖程、散熱沖程，同時，副缸2進氣門21打開，副蓄能器7中的次高溫高壓氣體經(jīng)進氣門21沖向副缸2活塞22頂部，推動活塞22下行通過連桿23帶動曲軸24旋轉(zhuǎn)做功(可用來發(fā)電向蓄電池組充電)，到達下止點附近時，排氣門18打開，廢氣經(jīng)副缸2排氣道25排進消音器阻尼后排向大氣中，也同上理，這部份廢氣的排放和噪音也很低，其工作循環(huán)是曲軸旋轉(zhuǎn)一周，進、排氣、活塞往復(fù)各一次完成一個工作循環(huán)(可以以單缸機、多缸機形成存在)下面不再講述。
在主缸1進入散熱沖程時，活塞3由下止點向上止點上行，將吸收缸體溫度的熱空氣經(jīng)進氣門15、進氣門17通向空氣濾清器，這樣既冷卻了主缸1，防止發(fā)動機過熱，又預(yù)熱了空氣濾清器中的空氣，使下次進氣沖程進氣時，燃油霧化更好，燃燒更完全，燃燒速度更快，動力更強勁。
依次，下面是放能沖程，這時，主蓄能器6中的擠氣門12打開，主蓄能器6中的高溫高壓氣體通過擠氣門12迅速沖向主缸1活塞3頂部，推動活塞3下行，通過連桿4帶動曲軸5旋轉(zhuǎn)對外做功，當(dāng)曲軸5連桿4旋轉(zhuǎn)至排氣提前角位置時，排氣門13打開，如副蓄能器7中的氣體壓力小于主缸1中排氣壓力，副蓄能器7中的氣體單向閥19會被頂開，主缸1排出的次高溫高壓氣體會進入副蓄能器7中進行補償，在曲軸5連桿4從排氣提前角位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)約30度左右，排氣閥14打開，由于壓差，單向閥19會自動關(guān)閉，從主缸1中排出的廢氣經(jīng)主缸1排氣道20進入消音器阻尼后排向大氣，同理，這部份廢氣的排放和噪音也很低。
曲軸5繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過連桿4帶動活塞3上行進入排氣沖程，廢氣途經(jīng)排氣門13、排氣門14排向主缸1排氣道20經(jīng)消音器阻尼后徹底排向大氣，還是用上理，這部份廢氣的排放和噪音也是很低的，至此，本蓄能式發(fā)動機一個工作循環(huán)結(jié)束(所有廢氣排放可共用一個消音器排向大氣)。
綜上所述，本蓄能式發(fā)動機是進氣沖程、壓縮沖程、爆發(fā)沖程(蓄能沖程)、排氣沖程、吸冷沖程、散熱沖程、放能沖程、排氣沖程八個沖程完成一個工作循環(huán)，其中，放能做功沖程是現(xiàn)行發(fā)動機所沒有的，現(xiàn)行發(fā)動機已將這部分能量白白排至大氣中，且造成污染大氣和排氣噪音大，也就是說同樣的做功次數(shù)，本蓄能式發(fā)動機理論上講熱效率提高了一倍，油耗和排放是現(xiàn)行發(fā)動機的一半，排氣噪音更小，考慮到燃燒更完全和副缸2參加工作(副缸工作不消耗主發(fā)動機能量和功率，現(xiàn)行發(fā)動機、發(fā)電機占用發(fā)動機功率，造成油耗大和功率的損失)，另外，本蓄能式發(fā)動機的散熱沖程不像現(xiàn)行發(fā)動機壓縮沖程那樣阻礙活塞上行，消耗發(fā)動機功率，所以，本蓄能式母子高效發(fā)動機實際油耗和排放可能更低，熱效率更高，如需要，可重復(fù)放能沖程和排氣沖程，使油耗更低，排放更加理想，但要以犧牲功率和配氣機構(gòu)復(fù)雜化為代價。
本蓄能式發(fā)動機在多缸使用時可一缸一主、副蓄能器，也可多缸共用一大主副蓄能器，但各氣道應(yīng)盡量縮短，以減少能量損失(副缸可用單缸，也可用多缸形式)。
本蓄能式發(fā)動機副缸2可用來發(fā)電向蓄電池充電，在不占主發(fā)動機功率，不消耗能源(和現(xiàn)行發(fā)動機相比)的情況下，使用主缸1中排出的無用能量(相對主發(fā)動機而言)做動力源，所以和現(xiàn)行發(fā)動機相比，本蓄能式發(fā)動機負(fù)荷更輕(現(xiàn)行發(fā)動機發(fā)電占用發(fā)動機功率，造成油耗大和功率的損失)，再者，散熱沖程不像現(xiàn)行發(fā)動機壓縮沖程那樣阻礙活塞上行，消耗發(fā)動機功率，另外，由于吸冷沖程和散熱沖程的熱交換，發(fā)動機不易過熱，使用壽命更長。同時，由于可切換成電力驅(qū)動，這部份電能相對現(xiàn)行發(fā)動機而言是不消耗能源，不占用功率而無償額外得到的，使原本需要發(fā)動機工作做功的能源得以節(jié)省，磨損得以降低，也為本蓄能式發(fā)動機的延壽和降耗做出了貢獻！另外，如需增加主缸1發(fā)動機功率，可選裝如附圖的進氣增壓蓄能器，進氣增壓蓄能器由氣缸26，氣缸26內(nèi)的活塞27、彈簧28、單向閥30、節(jié)流閥31構(gòu)成，單向閥30、節(jié)流閥31設(shè)固在氣缸26的內(nèi)底部，單向閥30經(jīng)管道與主蓄能器6頂部的大氣通孔連接，單向閥30連接的管道上還設(shè)置有單向閥29，單向閥29控制另一端接氣缸26頂部的接空氣濾清器的管道，節(jié)流閥31經(jīng)管道接主缸1的進氣道節(jié)氣門16處，其工作程序是主蓄能器6在充入高溫高壓氣體后上行，活塞8上方的經(jīng)空氣濾清器過濾的熱空氣，該處空氣已被主蓄能器6預(yù)熱，通過單向閥30，被迅速壓入進氣增壓器中，推動活塞27上行，壓縮彈簧28，將熱空氣儲存于活塞27下方的氣缸26內(nèi)，此彈簧硬度遠遠要小于主、副蓄能器彈簧硬度，在發(fā)動機處于進氣沖程時，電控單元根據(jù)發(fā)動機需要，通過控制節(jié)流閥開度，調(diào)節(jié)進氣流量，這時，原儲在進氣增壓蓄能器中的熱空氣，在彈簧28的壓力下，通過活塞27加壓，迅速從節(jié)流閥31經(jīng)進氣通道、節(jié)氣門16和噴油嘴噴出的霧狀燃油混合后壓入主氣缸1內(nèi)，由于是被壓入而不是被吸入，這樣就可以使更多的可燃混合氣更快地充滿氣缸1，使燃燒速度加快，爆發(fā)力更大地推動活塞3下行，通過連桿4帶動曲軸5旋轉(zhuǎn)對外做功，使發(fā)動機功率在原基礎(chǔ)上有很大增加。本進氣增壓蓄能器適用于汽油機、柴油機?？傊?，本蓄能式發(fā)動機是實現(xiàn)低耗、低排(電動時零排)低噪、低熱、高功、高壽的，可燃油、燃?xì)狻⑵蜋C、柴油機均適用，可機、電雙向切換的新型動力源，可以說是發(fā)動機史上的一次革命，可創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟和社會效益，對節(jié)能降耗，環(huán)保與堅持科學(xué)發(fā)展觀，共建和諧社會意義深遠重大。
權(quán)利要求1.一種蓄能式發(fā)動機，包括氣缸、氣缸內(nèi)的活塞、活塞經(jīng)連桿連接的曲軸、氣缸一側(cè)經(jīng)進氣門連接的氣道，氣缸經(jīng)其排氣門連接的排氣道，其特征在于所述發(fā)動機的氣缸為主氣缸，主氣缸排氣門一側(cè)設(shè)置副氣缸，副氣缸內(nèi)的活塞，活塞經(jīng)連桿連接的曲軸，主氣缸和副氣缸上分別設(shè)置主副蓄能器，主氣缸與主蓄能器之間設(shè)置擠氣門，副氣缸與副蓄能器之間設(shè)置進氣門，主氣缸排氣門與副蓄能器之間設(shè)置單向閥，主副蓄能器內(nèi)自下而上設(shè)置活塞和彈簧，主副蓄能器的頂部設(shè)置接空氣濾清器的通孔，副氣缸經(jīng)設(shè)置的排氣門與其排氣道連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于所述發(fā)動機為單缸時，單氣缸即主氣缸設(shè)置一個副氣缸，主氣缸上設(shè)置主蓄能器，副氣缸上設(shè)置副蓄能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于所述發(fā)動機為多缸時，各主氣缸均設(shè)置副氣缸，各主氣缸、副氣缸上均設(shè)置蓄能器；亦可各主氣缸和副氣缸共設(shè)主、副蓄能器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于主氣缸的主蓄能器上還可設(shè)置由氣缸，氣缸內(nèi)的活塞、彈簧、單向閥、節(jié)流閥構(gòu)成的進氣增壓蓄能器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于進氣增壓蓄能器中的單向閥、節(jié)流閥設(shè)固在氣缸的底部，單向閥經(jīng)管道與主蓄能器頂部的大氣通孔連接，連接該單向閥的管道側(cè)設(shè)置單向閥，該單向閥控制接進氣增壓蓄能器氣缸頂部的接空氣濾清器的管道，節(jié)流閥經(jīng)管道接主氣缸的進氣道節(jié)氣門處。
6.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于進氣增壓蓄能器氣缸內(nèi)的彈簧硬度小于主、副蓄能器彈簧硬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能式發(fā)動機，其特征在于主氣缸一側(cè)進氣門連接的氣道為直氣道并連弧形氣道，弧形氣道的一端與直氣道之間設(shè)置進氣門；或直氣道前端連接分叉氣道，直氣道分與叉氣道結(jié)合處設(shè)置換向閥。
專利摘要本實用新型涉及一種蓄能式發(fā)動機，是一種改變現(xiàn)行內(nèi)燃機沖程方式的技術(shù)方案，屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。主要特點是主氣缸排氣門一側(cè)設(shè)置副氣缸，主氣缸和副氣缸上分別設(shè)置主副蓄能器，利用爆發(fā)沖程尾部繼續(xù)燃燒的高溫高壓氣體的能量通過蓄能器儲存，在下次爆發(fā)沖程時釋放出來做功，達到熱效率提高一倍以上，排放總量、油耗降低一倍以上，排氣噪音大大降低，不降低功率(甚至稍有提高)，不易過熱，使用壽命更長的一種新型發(fā)動機、單缸機、多缸機、電噴式、化油器式、汽油機、可燃油、燃?xì)?、柴油機均適用，可廣泛用做車輛、船駁、發(fā)電、內(nèi)燃機車、甚至是坦克、直升機等機械的動力源，只要是使用活塞式發(fā)動機均適用。
文檔編號F02B75/32GK2864120SQ20052007286
公開日2007年1月31日 申請日期2005年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月18日
發(fā)明者秦強 申請人:秦強