專利名稱：一種專用hcci發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法，特別一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能環(huán)保性能是大家共知的。但有諸多因素影響HCCI燃燒方式的實(shí)現(xiàn)，如進(jìn)氣的壓力、溫度、進(jìn)氣量、燃料的濃度、汽化潛熱、自燃性質(zhì)、空燃比、混合氣的均勻性、殘余廢氣系數(shù)及反應(yīng)特性、壓縮比、配氣時(shí)刻、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和熱傳導(dǎo)因素等。這些因素相互影響而又隨時(shí)多變，確保發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定比較困難。為了實(shí)現(xiàn)HCCI的燃燒方式，可采取多種措施，如可變進(jìn)氣溫度，可變廢氣再循環(huán)， 可變壓縮比，可變配氣正時(shí)，可變噴射定時(shí)及噴射量，可變?nèi)紵匦缘?，但單一的采用這些措施只能在一定工況范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒。汽油機(jī)靠火花塞點(diǎn)火控制燃燒時(shí)刻，柴油機(jī)靠噴油來控制著火時(shí)刻，現(xiàn)有的HCCI 發(fā)動(dòng)機(jī)沒有直接控制著火時(shí)刻的方法，存在著火時(shí)刻不易控制、冷啟動(dòng)困難、工作范圍窄、 大負(fù)荷工作粗暴等問題。在混合氣形成方面，利用噴油的方式對(duì)燃油供給系統(tǒng)和噴射壓力要求較高，噴射的燃油顆粒較大，影響燃燒效果。對(duì)于那些粘度大，揮發(fā)性差的燃油，更難以形成高質(zhì)量混
I=I 飛 O

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法，其中也包括一種均質(zhì)混合氣的形成方法及其裝置，同時(shí)本發(fā)明也可將常規(guī)的SI (汽油機(jī))、CI (柴油機(jī))、 GDI (缸內(nèi)直噴汽油機(jī))、雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)為專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法設(shè)置變?nèi)莘e容器與氣缸內(nèi)的空間(燃燒室，下同)相通，通過變?nèi)莘e容器容積的變化，變相的改變氣缸的容積，進(jìn)而變相的改變氣缸的壓縮比，即著火時(shí)刻前，讓變?nèi)莘e容器容積增大，使氣缸內(nèi)達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻再讓變?nèi)莘e容器容積迅速減小，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī) HCCI燃燒的目的；或在啟動(dòng)時(shí)讓變?nèi)莘e容器容積減小，使氣缸的容積變相減小，壓縮比增大，可以使活塞上行至上止點(diǎn)附近將均質(zhì)混合氣壓燃，隨著啟動(dòng)后氣缸內(nèi)溫度的升高，變?nèi)莘e容器再逐漸增大容積，使氣缸的容積也變相增大，壓縮比減小，使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或設(shè)置彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器與氣缸內(nèi)的空間相通，在均質(zhì)混合氣被壓燃前，主要在彈力作用下(氣缸內(nèi)壓力相對(duì)較小)，彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器容積減小，氣缸內(nèi)處于高壓縮比狀態(tài)，使均質(zhì)混合氣可以被壓燃，均質(zhì)混合氣被壓燃后，氣缸內(nèi)壓力克服彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器的彈力作用，使彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器容積增大，起到減震作用，同時(shí)又使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或設(shè)置氣泵使之通過儲(chǔ)氣箱與氣缸內(nèi)的空間相通，當(dāng)活塞上行至所需的著火時(shí)刻時(shí)，將儲(chǔ)氣箱內(nèi)的高壓空氣迅速注入氣缸，使其內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或利用向進(jìn)氣道噴入低燃點(diǎn)燃料的方式使雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)成為專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)(本發(fā)明的變?nèi)莘e容器、彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器以副氣缸、彈性可調(diào)的副氣缸為例進(jìn)行說明)設(shè)置有副氣缸其內(nèi)的空間通過管道(有時(shí)不需要管道，下同)與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；工作時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，著火時(shí)刻前，副氣缸容積增大，使氣缸內(nèi)壓力較小達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻，副活塞迅速上行，氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或設(shè)置有副氣缸其內(nèi)的空間通過管道與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，副氣缸處于初始狀態(tài)，其內(nèi)容積較小，氣缸內(nèi)壓縮比較大，燃料可以被壓燃，啟動(dòng)后隨著氣缸內(nèi)溫度的升高，副氣缸的容積逐漸擴(kuò)大， 使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或設(shè)置有具有彈性可調(diào)的副氣缸，其內(nèi)的空間通過管道與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，彈性可調(diào)的副氣缸處于初始狀態(tài)，其內(nèi)容積較小，氣缸內(nèi)壓縮比較大，燃料可以被壓燃，啟動(dòng)后隨著氣缸內(nèi)溫度的升高，彈性可調(diào)的副氣缸的容積逐漸擴(kuò)大，由于彈性可調(diào)的副氣缸具有彈性，起到減震作用，同時(shí)又使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或設(shè)置有氣泵，氣泵排出的高壓空氣先進(jìn)入儲(chǔ)氣箱1儲(chǔ)存起來，在著火時(shí)刻前再由儲(chǔ)氣箱1進(jìn)入儲(chǔ)氣箱2，到著火時(shí)刻，儲(chǔ)氣箱2中的高壓空氣迅速進(jìn)入氣缸，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或裝有低燃點(diǎn)燃料的密封倒置容器，其裝有流量控制閥的排出管與進(jìn)氣道相通， 啟動(dòng)時(shí)向雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)噴入低燃點(diǎn)燃料，使雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)而成為專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。一種均質(zhì)混合氣的形成方法通過電加熱的方式將液態(tài)燃料轉(zhuǎn)化成燃料蒸氣后再與空氣混合形成均質(zhì)混合氣。一種均質(zhì)混合氣的形成裝置電加熱器外罩有殼體，油管前端穿過殼體伸入到電加熱器中，殼體出口與進(jìn)氣道相通，殼體對(duì)燃料轉(zhuǎn)化的燃料蒸氣起收集作用。所述驅(qū)動(dòng)裝置，其動(dòng)力直接或間接的來源于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，接受到控制系統(tǒng)的指令后，驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)副活塞的上、下行以改變副氣缸的容積大小。所述控制系統(tǒng)有兩種
電子式。發(fā)動(dòng)機(jī)上裝置的各種傳感器的信號(hào)傳輸給電控單元(EOT)，經(jīng)處理后去控制驅(qū)動(dòng)裝置中的執(zhí)行器(電磁閥或電機(jī)等)，使驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)副活塞上、下行，以改變副氣缸的容積大小。機(jī)械式。對(duì)于四行程發(fā)動(dòng)機(jī)或二行程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，從配氣機(jī)構(gòu)或輸出軸中引出一個(gè)類似槍械中板機(jī)的機(jī)件去觸發(fā)驅(qū)動(dòng)裝置中的相應(yīng)機(jī)件，使驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生動(dòng)作去驅(qū)動(dòng)副活塞的上、下行。專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是A、復(fù)雜程度和成本與常規(guī)的Si、CI相當(dāng)；B、不采用雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)為實(shí)現(xiàn)HCCI燃燒而采取的任何措施；C、對(duì)著火時(shí)刻的控制絕對(duì)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠；D、全工況勻以HCCI方式工作；E、冷啟動(dòng)性能遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的Si、CI的冷啟動(dòng)性能；F、高負(fù)荷工作時(shí)的功率輸出，勝過常規(guī)的SI、CI ；G、勻質(zhì)混合氣燃燒時(shí)只有一個(gè)放熱率峰值。且放熱率和放熱量大而反應(yīng)溫度低；H、可以以汽油、柴油、乙醇、天然氣等，或各種燃料的混合物為燃料；I、專用HCCI技術(shù)，二行程發(fā)動(dòng)機(jī)和四行程發(fā)動(dòng)機(jī)通用；J、均質(zhì)混合氣的形成質(zhì)量好。


圖1所示是第一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示是第一種驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示是第二種驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示是第三種驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5所示是第四種驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6所示是第二種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7所示是第二種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖；圖8所示是第二種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；圖9所示是第三種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖10所示是第三種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)彈性可調(diào)的副氣缸的側(cè)視圖；圖11所示是第四種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖12所示是第五種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖13所示是均質(zhì)混合氣的形成裝置結(jié)構(gòu)示意14所示是設(shè)置彈性可調(diào)的副氣缸的專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.管道，2.副活塞，3.副氣缸，4.驅(qū)動(dòng)裝置(虛線內(nèi))，5.曲軸轉(zhuǎn)角傳感器， 6.電控單元(E⑶)，7.氣缸，8.彈簧，9.下缸蓋，10.凸輪，11.電磁閥，12.銜鐵，13.副連桿， 14.復(fù)位彈簧，15.電磁閥，16.彈簧座，17.啟動(dòng)裝置，18.齒輪，19.齒條，20.壓力傳感器， 21.溫度傳感器，22.上護(hù)板，23.電機(jī)，24.渦輪，25.螺母，26.彈性可調(diào)的副氣缸，27.切截閥1，28.儲(chǔ)氣箱1，39.排氣閥，30.氣泵，31.儲(chǔ)氣箱2，32.切截閥2，33.容器，34.排出管，35.進(jìn)氣道，36.流量控制閥，37.殼體，38.油管，39.電加熱器，40.活塞。
具體實(shí)施例方式圖1所示是結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)置有副氣缸(3)，使其內(nèi)的空間通過管道(1)與氣缸 (7)內(nèi)的空間相通，副氣缸(3)中副活塞(2)受驅(qū)動(dòng)裝置⑷的驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)，電控單元(EOT) (6)接受到曲軸傳感器(5)傳送的信號(hào)經(jīng)處理后，指令驅(qū)動(dòng)裝置(4)產(chǎn)生動(dòng)作驅(qū)動(dòng)副活塞O)的上、下行。著火時(shí)刻前，在控制系統(tǒng)的作用下，副活塞(2)下行，副氣缸(3)容積增大，使氣缸 (7)內(nèi)壓力較小達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻，副活塞(2)迅速上行，副氣缸(3)內(nèi)容積減小，氣缸(7)內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式工作。所述驅(qū)動(dòng)裝置分四種第一種如圖2所示，它包括凸輪(10)、副連桿(13)、電磁閥(11)、下缸蓋(9)、銜鐵 (12)和彈簧(8)。副連桿(13)的上端與副活塞(2)相連接，下端受凸輪(10)的驅(qū)動(dòng)；兩端間套裝有下缸蓋(9)；副連桿(1 的上端與下缸蓋(9)之間套裝有彈簧(8)；副連桿(1 上固定有銜鐵(13)，銜鐵(12)側(cè)設(shè)置有電磁閥(11)。工作時(shí)，在著火時(shí)刻前，凸輪(10)驅(qū)動(dòng)副連桿(13)帶動(dòng)副活塞(2)下行，副氣缸 (3)容積增大，從氣缸(7)內(nèi)吸入勻質(zhì)混合氣；同時(shí)，彈簧(8)被壓縮，下行至一定位置，副連桿(1 固定有銜鐵(1 被電磁閥(11)鎖住不能下行，凸輪(10)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸起部分離開副連桿(13)下端；到著火時(shí)刻，電磁閥(11)開啟，在彈簧⑶彈力作用下，副連桿(13) 帶動(dòng)著副活塞( 迅速上行，將勻質(zhì)混合氣排入氣缸(7)，使氣缸(7)內(nèi)壓力和溫度瞬間升尚ο第二種如圖3所示，它包括凸輪(10)、副連桿(13)、電磁閥(11)、電磁閥(15)、下缸蓋(9)、銜鐵(12)、彈簧(8)、復(fù)位彈簧(14)和彈簧座(16)。副連桿(13)的上端與副活塞(2)相連接，下端裝置有彈簧座(16)，彈簧座(16) 受凸輪(10)的驅(qū)動(dòng)；彈簧(8)至下缸蓋(8)間的副連桿(1 上固定有銜鐵(1 ；彈簧座 (16)至銜鐵(12)之間的副連桿(13)上套裝有彈簧(8)；銜鐵(12)至下缸蓋(9)之間的副連桿(1 上套裝有復(fù)位彈簧(14)；彈簧座(16)的一側(cè)設(shè)置有電磁閥(15)，銜鐵(1 的一側(cè)設(shè)置有電磁閥(11)。工作時(shí)，在著火時(shí)刻前，電磁閥(12)開啟，在復(fù)位彈簧(14)的作用下，副活塞(2) 上行，上行到一定位置時(shí)，電磁閥(11)將銜鐵(1 鎖住不能下行；隨后凸輪(10)驅(qū)動(dòng)彈簧座(8)上行，將彈簧(8)壓縮；彈簧座(16)上行至一定位置被電磁閥(1 鎖住不能下行， 凸輪(10)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸起部分離開彈簧座(16)；到著火時(shí)刻，電磁閥(11)開啟，在彈簧(8) 彈力作用下，銜鐵(1 帶動(dòng)著副活塞( 迅速上行，將勻質(zhì)混合氣排入氣缸，使氣缸內(nèi)壓力和溫度瞬間升高，同時(shí)復(fù)位彈簧(14)被壓縮。第三種如圖4所示，它包括副連桿(13)、電磁閥(11)、銜鐵(12)、彈簧(8)，彈簧座 (16)和啟動(dòng)裝置(17)。副連桿(13)的上端與副活塞(2)相連接，下端裝置有彈簧座(16)；彈簧座(16)至副活塞⑵間的副連桿(13)上固定有銜鐵(12)；彈簧座(16)至銜鐵(12)之間的副連桿(13)上套裝有彈簧(8)；銜鐵(1 的一側(cè)設(shè)置有電磁閥(11)，副氣缸的一則裝置有啟動(dòng)裝置(17)。工作時(shí)，勻質(zhì)混合氣燃燒時(shí)，在廢氣壓力作用下，副活塞(2)下行，將彈簧(8)壓縮，下行到一定位置時(shí)，電磁閥(11)將銜鐵(12)鎖住不能上行；到所需的著火時(shí)刻，電磁閥 (11)開啟，在彈簧(8)彈力作用下，銜鐵(1 帶動(dòng)著副活塞( 迅速上行，將勻質(zhì)混合氣排入氣缸，使氣缸內(nèi)壓力和溫度瞬間升高。每次啟動(dòng)時(shí)，電控單元(EOT)都使啟動(dòng)裝置(17)將銜鐵(1 頂?shù)降揭欢ㄎ恢帽浑姶砰y(11)鎖住，用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。圖中的彈簧座(16)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的某個(gè)部位，工作中不產(chǎn)生位移。第四種如圖5所示，它包括齒條(19)、電磁閥(11)、銜鐵(12)、彈簧(8)，齒輪(18) 和電磁閥(11)。齒條(18)的一端與副活塞( 相連接，其上套裝有下缸蓋(9)，下缸蓋(9)與副活塞(2)之間套裝有彈簧(8)；齒條(19)的一側(cè)嚙合有電機(jī)帶動(dòng)的齒輪(18)，齒條(19)的另一側(cè)上固定有銜鐵(12)，在旁設(shè)置有電磁閥(11)。工作時(shí)，在著火時(shí)刻前，電機(jī)驅(qū)動(dòng)著齒輪(18)，使副活塞( 下行，同時(shí)彈簧(8)被壓縮。副活塞⑵下行到一定行程，電磁閥(11)將齒條(19)鎖住不能上行；電磁閥(11) 將銜鐵(12)開啟，電機(jī)也同時(shí)開啟，在彈簧(8)彈力和電機(jī)的共同作用下，副活塞(2)迅速上行，將勻質(zhì)混合氣排入氣缸，使氣缸內(nèi)壓力和溫度瞬間升高。圖6所示是第二種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)置有副氣缸(3)其內(nèi)的空間與氣缸(7)內(nèi)的空間相通。啟動(dòng)時(shí)，電控單元(ECU)
(6)通過驅(qū)動(dòng)裝置(4)將副氣缸C3)處于初始狀態(tài)，其內(nèi)容積較小，氣缸(7)內(nèi)壓縮比較大，燃料可以被壓燃，啟動(dòng)后隨著氣缸(7)內(nèi)溫度的升高，電控單元(ECU) (6)對(duì)壓力傳感器 (20)、溫度傳感器和曲軸傳感器(5)的信號(hào)進(jìn)行處理后，控制驅(qū)動(dòng)裝置(4)去改變副氣缸(3)內(nèi)的空間大小，使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式工作。圖7所示是第二種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的側(cè)視圖副連桿(1 上具有螺紋， 從具有螺母的齒輪(18)中心孔穿過；齒輪(18)的上側(cè)是上護(hù)板(22)，下側(cè)是下缸蓋(9)， 兩者對(duì)齒輪(18)有限位作用；齒輪(18)的右側(cè)是渦輪04)和驅(qū)動(dòng)渦輪04)的電機(jī)03)。圖8所示是驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖齒輪(18)的中心孔具有與副連桿(13)螺紋相嚙合的螺母(25)，右側(cè)是渦輪(24)和驅(qū)動(dòng)渦輪(24)的電機(jī)(23) 0工作時(shí)，電機(jī)03)受電控單元(ECU)的控制，帶動(dòng)著渦輪04)，渦輪Q4)驅(qū)動(dòng)著齒輪(18)，齒輪(18)中心孔的螺母(25)又嚙合著副連桿(13)，副連桿(13)帶動(dòng)著副活塞 (2)上下移動(dòng)，改變著副氣缸(3)的容積。圖9所示是第三種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)置有具有彈性可調(diào)的副氣缸( )，其內(nèi)的空間與氣缸(7)內(nèi)的空間相通，氣缸
(7)上裝置有壓力傳感器(20)、溫度傳感器和曲軸傳感器(5)，其信號(hào)送入電控單元 (ECU) (6)進(jìn)行處理后，通過驅(qū)動(dòng)裝置(4)去調(diào)控彈性可調(diào)的副氣缸06)的彈力大小；均質(zhì)混合氣壓燃前，主要在彈力作用下，彈性可調(diào)的副氣缸06)的彈力較大，使氣缸(3)內(nèi)的均質(zhì)混合氣可以被壓燃，均質(zhì)混合氣被壓燃后，主要在氣缸(3)內(nèi)的壓力作用下，彈性可調(diào)的副氣缸06)容積增大，起到減震作用，同時(shí)使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式工作。圖10所示是第三種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)彈性可調(diào)的副氣缸的側(cè)視圖副活塞⑵與副連桿(13)之間聯(lián)接有彈簧(8)，副連桿(13)上具有螺紋，從具有螺母的齒輪(18)中心孔穿過；齒輪(18)的上側(cè)是上護(hù)板(22)，下側(cè)是下缸蓋(9)，兩者對(duì)齒輪(18)有限位作用；齒輪(18)的右側(cè)是渦輪04)和驅(qū)動(dòng)渦輪04)的電機(jī)03)。圖11所示是第四種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(氣泵與發(fā)動(dòng)機(jī)同曲軸為例)設(shè)置有氣泵(30)，其排氣閥09)至切截閥1 (XT)間的排氣管構(gòu)成儲(chǔ)氣箱1 08)， 切截閥K27)至氣缸蓋間的排氣管構(gòu)成儲(chǔ)氣箱2(31)，儲(chǔ)氣箱2(31)通過切截閥2(32)與氣缸(7)內(nèi)的空間相通；工作時(shí)，氣泵(30)排出的高壓空氣先進(jìn)入儲(chǔ)氣箱1 08)儲(chǔ)存起來，根據(jù)曲軸傳感器(5)提供的信號(hào)，在電控單元(ECU) (6)的控制下，在著火時(shí)刻前切截閥1 07) 開啟，高壓空氣從儲(chǔ)氣箱1 08)進(jìn)入儲(chǔ)氣箱2 (31)，然后切截閥1 07)關(guān)閉，到著火時(shí)刻切截閥2(32)開啟，儲(chǔ)氣箱2(31)內(nèi)的高壓空氣迅速進(jìn)入氣缸(7)，其內(nèi)壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，排氣結(jié)束，切截閥2(3 關(guān)閉進(jìn)入下一工作循環(huán)，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以 HCCI燃燒的方式工作。圖12所示是第五種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖裝有低燃點(diǎn)燃料的密封倒置容器(33)，其裝有流量控制閥(36)的排出管(34)與進(jìn)氣道(35)相通。工作時(shí)，電控單元(EOT) (6)根據(jù)三個(gè)傳感器(5、20和21)傳來的信號(hào)來判斷氣缸 (7)內(nèi)溫度和燃料的著火時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，通過控制流量控制閥(36)相應(yīng)的去控制噴入進(jìn)氣道(35)內(nèi)的低燃點(diǎn)燃料流量的大小，使雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)而成為專用 HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。圖13所示是均質(zhì)混合氣的形成裝置結(jié)構(gòu)示意圖電加熱器09)外罩著殼體(37)，油管(38)前端穿過殼體(37)伸入到電加熱器 (39)中，殼體(37)的出口與進(jìn)氣道(3 相通，殼體(37)對(duì)燃料轉(zhuǎn)化的燃料蒸氣起收集作用。工作時(shí)，燃料通過油管(38)進(jìn)入電加熱器(39)中，受熱轉(zhuǎn)化成燃料蒸氣，經(jīng)殼體(37) 出口進(jìn)入進(jìn)氣道(3 與空氣混合，形成均質(zhì)混合氣。為減小HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作的爆震，設(shè)置彈性的變?nèi)莘e容器或彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器與氣缸相通，當(dāng)氣缸內(nèi)燃料燃燒壓力增大時(shí)，部分壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存在彈性的變?nèi)莘e容器或彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器內(nèi)；當(dāng)活塞下行氣缸內(nèi)壓力減小時(shí)，機(jī)械能再通過彈性的變?nèi)莘e容器或彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器將儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能釋放給發(fā)動(dòng)機(jī)，從而達(dá)到減小HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作爆震的目的。如圖14所示是設(shè)置彈性可調(diào)的副氣缸的專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)置彈性可調(diào)的副氣缸( )，使其內(nèi)的空間與氣缸(7)內(nèi)的空間相通，當(dāng)氣缸(7) 內(nèi)燃料燃燒壓力增大時(shí)，部分壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存在副氣缸06)內(nèi)的彈簧(8)中；當(dāng)活塞GO)下行氣缸(7)內(nèi)壓力減小時(shí)，機(jī)械能再通過副氣缸06)內(nèi)的彈簧(8)將儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能釋放給發(fā)動(dòng)機(jī)。電控單元(ECU) (6)根據(jù)壓力傳感器OO)傳來的信號(hào)適時(shí)的控制彈性可調(diào)的副氣缸06)的驅(qū)動(dòng)裝置G)，調(diào)控其彈力的大小，來適應(yīng)工況、燃料等的變化。
權(quán)利要求
1.一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于設(shè)置變?nèi)莘e容器與氣缸內(nèi)的空間相通，通過變?nèi)莘e容器容積的變化，變相的改變氣缸的容積，進(jìn)而變相的改變氣缸的壓縮比，即著火時(shí)刻前，讓變?nèi)莘e容器容積增大，使氣缸內(nèi)達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻再讓變?nèi)莘e容器容積迅速減小，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或在啟動(dòng)時(shí)讓變?nèi)莘e容器容積減小，使氣缸的容積變相減小，壓縮比增大，可以使活塞上行至上止點(diǎn)附近將均質(zhì)混合氣壓燃，隨著啟動(dòng)后氣缸內(nèi)溫度的升高，變?nèi)莘e容器再逐漸增大容積， 使氣缸的容積也變相增大，壓縮比減小，使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或設(shè)置彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器與氣缸內(nèi)的空間相通，在均質(zhì)混合氣被壓燃前，主要在彈力作用下，彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器容積減小，氣缸內(nèi)處于高壓縮比狀態(tài)，使均質(zhì)混合氣可以被壓燃，均質(zhì)混合氣被壓燃后，氣缸內(nèi)壓力克服彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器的彈力作用，使彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器容積增大，起到減震作用，同時(shí)又使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或設(shè)置氣泵使之通過儲(chǔ)氣箱與氣缸內(nèi)的空間相通，當(dāng)活塞上行至所需的著火時(shí)刻時(shí)， 將儲(chǔ)氣箱內(nèi)的高壓空氣迅速注入氣缸，使其內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的；或利用向進(jìn)氣道噴入低燃點(diǎn)燃料的方式使雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)成為專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。
2.一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于設(shè)置有副氣缸其內(nèi)的空間通過管道與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；工作時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，著火時(shí)刻前，副氣缸容積增大，使氣缸內(nèi)壓力較小達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻，副活塞迅速上行，氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或設(shè)置有副氣缸其內(nèi)的空間通過管道與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，副氣缸處于初始狀態(tài)，其內(nèi)容積較小，氣缸內(nèi)壓縮比較大，燃料可以被壓燃，啟動(dòng)后隨著氣缸內(nèi)溫度的升高，副氣缸的容積逐漸擴(kuò)大，使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或設(shè)置有具有彈性可調(diào)的副氣缸，其內(nèi)的空間通過管道與氣缸內(nèi)的空間相通，副氣缸中的副活塞受驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，彈性可調(diào)的副氣缸處于初始狀態(tài)，其內(nèi)容積較小，氣缸內(nèi)壓縮比較大，燃料可以被壓燃，啟動(dòng)后隨著氣缸內(nèi)溫度的升高， 彈性可調(diào)的副氣缸的容積逐漸擴(kuò)大，由于彈性可調(diào)的副氣缸具有彈性，起到減震作用，同時(shí)又使均質(zhì)混合氣總在活塞上止點(diǎn)附近被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作； 或設(shè)置有氣泵，氣泵排出的高壓空氣先進(jìn)入儲(chǔ)氣箱1儲(chǔ)存起來，在著火時(shí)刻前再由儲(chǔ)氣箱1進(jìn)入儲(chǔ)氣箱2，到著火時(shí)刻，儲(chǔ)氣箱2中的高壓空氣迅速進(jìn)入氣缸，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此使發(fā)動(dòng)機(jī)以HCCI燃燒的方式進(jìn)行工作；或裝有低燃點(diǎn)燃料的密封倒置容器，其裝有流量控制閥的排出管與進(jìn)氣道相通，啟動(dòng)時(shí)向雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)噴入低燃點(diǎn)燃料，使雙模式HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)容易啟動(dòng)而成為專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置分四種第一種包括凸輪(10)、副連桿(13)、電磁閥(11)、下缸蓋(9)、銜鐵(12)和彈簧(8)； 第二種包括凸輪(10)、副連桿(13)、電磁閥(11)、電磁閥(15)、下缸蓋(9)、銜鐵(12)、 彈簧(8)、復(fù)位彈簧(14)和彈簧座(16)；第三種包括副連桿(13)、電磁閥(11)、銜鐵(12)、彈簧(8)，彈簧座(16)和啟動(dòng)裝置 (17)；第四種包括齒條(19)、電磁閥(11)、銜鐵(12)、彈簧(8)，齒輪(18)和電磁閥(11)。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于為減小HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)工作的爆震，設(shè)置彈性的變?nèi)莘e容器或彈性可調(diào)的變?nèi)莘e容器與氣缸相通。
5.一種均質(zhì)混合氣的形成方法，其特征在于通過電加熱的方式將液態(tài)燃料轉(zhuǎn)化成燃料蒸氣后再與空氣混合形成均質(zhì)混合氣。
6.一種均質(zhì)混合氣的形成裝置，其特征在于電加熱器外罩有殼體，油管前端穿過殼體伸入到電加熱器中，殼體出口與進(jìn)氣道相通， 殼體對(duì)燃料轉(zhuǎn)化的燃料蒸氣起收集作用。
全文摘要
一種專用HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)置變?nèi)莘e容器與氣缸內(nèi)的空間相通，通過變?nèi)莘e容器容積的變化，變相的改變氣缸的容積，進(jìn)而變相的改變氣缸的壓縮比，即著火時(shí)刻前，讓變?nèi)莘e容器容積增大，使氣缸內(nèi)達(dá)不到均質(zhì)混合氣壓燃需要的條件，到著火時(shí)刻再讓變?nèi)莘e容器容積迅速減小，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度瞬間升高而使均質(zhì)混合氣被壓燃，以此達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)HCCI燃燒的目的。
文檔編號(hào)F02B1/14GK102182543SQ20091023084
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者王洪澤 申請(qǐng)人:王洪澤