專利名稱：一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于內(nèi)燃機領(lǐng)域，涉及一種差壓式內(nèi)燃機，尤其是一種具有靜電分層
燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機。
技術(shù)背景 為了提高能量利用率，20世紀末曾試圖研制不需要冷卻的絕熱發(fā)動機，最終因為 特種陶瓷等結(jié)構(gòu)材料不過關(guān)而以失敗告終。近年來提出了一種"少冷卻"或"低散熱"內(nèi)燃 機設(shè)計理念一種方案是在氣缸上端設(shè)計長度只略大于活塞環(huán)高度的冷卻腔，氣缸蓋中在 排氣門座與噴油器座之間的最熱地區(qū)設(shè)冷卻通道，用機油循環(huán)冷卻。同時向活塞和氣缸壁 大量噴射機油，進行內(nèi)冷卻，帶來了一系列好處，但需要一個大的機油泵和機油散熱器。 內(nèi)燃機在排氣時廢氣的壓力約0.4MPa，氣體溫度約IOOOK，具有較高能量。專利 "六沖程內(nèi)燃機00113997. 5"提出了一種六沖程內(nèi)燃機方案，來利用廢氣中的能量。原理如 圖1。 其原理是排氣沖程時只排出一部分高溫廢氣，剩余的高溫廢氣留在氣缸內(nèi)，并 被壓縮，當活塞運動到上止點時，通過設(shè)在氣缸頂部的噴水口向高溫氣體噴水，水被高溫氣 體，氣缸壁以及活塞快速加熱而汽化，使氣缸內(nèi)壓強劇增，推動活塞做功，這一方案不僅利 用了廢氣中的能量來推動活塞做功，而且噴水對氣缸有冷卻作用，減少了冷卻系統(tǒng)帶走了 熱量，大大的提高了內(nèi)燃機的能量利用率。但是也存在很多不足a，四沖程變?yōu)樵瓉淼牧鶝_ 程，增大了摩擦損失和零件的負荷；b，高溫氣體需壓縮，消耗了一部分有用功；c，只能利用 很少一部分廢氣的熱能；d，噴出的水沒有循環(huán)利用，耗水量大；e，水沒有被預(yù)熱，汽化的水 量少，產(chǎn)生蒸汽壓強小。 —氧化碳CO，碳氫化合物HC，氮氧化合物NOx是對大氣環(huán)境和人類的健康影響很 大且已被各國排放法規(guī)限制的內(nèi)燃機排放物。此外，噪聲污染也是一個很嚴重的問題。而 汽油機排氣中的有害成分(CO， HC， NOx)的數(shù)量與混合氣的濃度有密切關(guān)系(如圖2)。由 圖可以看出用較稀的燃氣燃燒有害氣體的排放量會大大降低。但一般的汽油機所用的混合 比范圍正是排放高的范圍。為了達到很低的排放水平，一般使用缸內(nèi)直噴(GDI)分層燃燒 方式。 例如三菱缸內(nèi)直噴分層燃燒系統(tǒng)；豐田汽油直噴燃燒系統(tǒng)。其原理是通過一定 的方法，使燃燒室的的大部分區(qū)域是較稀的混合氣，而在火化塞間隙周圍局部形成具有良 好著火條件的較濃的混合氣，為了有利于火焰的傳播，混合氣濃度從火花塞開始又濃到稀 逐步過渡。目前，實現(xiàn)分層燃燒的常用方法有三種(l)借助燃燒室的形狀的壁面引導(dǎo)方式 (2)依靠氣流運動的氣流引導(dǎo)的方式(3)依靠燃油噴霧控制方式。前兩種都可能形成壁面 油膜，是造成碳氫化合物HC排放的主要原因；后一種方式與噴霧特性，噴射時刻關(guān)系密切， 但控制起來較困難。 對噪音污染的控制，除了從設(shè)計角度考慮外，廣泛采用的方法是使用消聲器，其原 理是通過多次改變氣流方向；重復(fù)地使氣流通過收縮，擴大的端面；將氣流分割為很多的支流，并沿不光滑的平面流動；將氣流冷卻等方式將廢氣中的能量消耗掉，降低噪音。 實用新型內(nèi)容 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種具有靜電分層燃燒功 能的差壓式內(nèi)燃機，包括靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)1、燃燒室2、窄縫形掃氣孔3、掃氣 泵4、活塞連桿組5、隔板6、噴水控制系統(tǒng)7、曲軸箱8、水箱及熱交換器9、窄縫形排氣口 10 和單向?qū)馔ǖ?1 ;靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)1設(shè)置在內(nèi)燃機頂端，燃燒室2設(shè)置在 內(nèi)燃機上部，內(nèi)燃機外部設(shè)置有掃氣泵4，掃氣泵4通過設(shè)置在內(nèi)燃機外壁的窄縫形掃氣孔 3連通，在燃燒室2下方設(shè)置有活塞連桿組5，活塞連桿組5設(shè)置有隔板6和噴水控制系統(tǒng) 7，曲軸箱8設(shè)置在內(nèi)燃機下部，在隔板6上方設(shè)置有單向?qū)馔ǖ?1，內(nèi)燃機外部設(shè)置有水 箱及熱交換器9，水箱及熱交換器9通過設(shè)置在內(nèi)燃機上的窄縫形排氣口 10連通。 所述靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)1由高壓直流電源12、噴油嘴13、火花塞14、絕 緣物質(zhì)15、缸內(nèi)正極16、噴油嘴負極17、噴油嘴正極18、排氣管19、排氣管正極20和燃油分 離管21構(gòu)成；噴油嘴13、火花塞14和排氣管19都設(shè)置在內(nèi)燃機器壁頂端，設(shè)置在內(nèi)燃機 外部的高壓直流電源12的正極分別與缸內(nèi)正極16、噴油嘴正極18和排氣管正極20連接， 高壓直流電源12的負極分別與噴油嘴負極17和排氣管19連接，在排氣管19內(nèi)部設(shè)置有 燃油分離管21。 所述活塞連桿組5包括活塞頭22、固定連桿23、活動連桿24、曲軸25和部分活塞 裙26，活塞頭22具有部分活塞裙26，活塞頭22底部設(shè)置有固定連桿23，固定連桿23下端 活動與活動連桿24頂端連接，活動連桿24的底端連接有曲軸25。 所述隔板6設(shè)置在活塞連桿組5中上部位，隔板6中心有孔，活塞連桿組5穿過隔 板6，隔板6將活塞連桿組5分成上下兩部分，隔板6與活塞連桿組5之間通過隔板座圈28 分開。 所述噴水控制系統(tǒng)7包括噴水口 27、輸水管29、噴水控制器30、高溫水入口 43和 低溫水入口 44，噴水控制器30側(cè)面設(shè)置有高溫水入口 43和低溫水入口 44，噴水控制器30 頂端的輸水管29上設(shè)置有兩個噴水口 27，高溫水入口 43和低溫水入口 44穿過隔板6側(cè) 壁，兩個噴水口 27穿過隔板6且與隔板6垂直。 所述水箱及熱交換器9包括熱交換管31、排氣管32、水箱33、蒸餾水回流管34和 加水口 35，水箱33的頂部設(shè)置有加水口 35，排氣管32設(shè)置在水箱33的頂端側(cè)壁，蒸餾水 回流管34的入水口設(shè)置在水箱33的頂端，蒸餾水回流管34的出水口設(shè)置在水箱33的底
丄山順。 所述單向?qū)馔ǖ纋l包括窄縫形進氣口 36、窄縫形出氣口 37、導(dǎo)氣管38、氣門 39、氣門座40和復(fù)位彈簧41，窄縫形進氣口 36與導(dǎo)氣管38連通，導(dǎo)氣管38底端設(shè)置有氣 門39，氣門39底端設(shè)置有氣門座40，氣門座40底部設(shè)置有復(fù)位彈簧41，復(fù)位彈簧41所在 的腔體與窄縫形出氣口 37連通。 本實用新型的優(yōu)點在于內(nèi)燃機在較稀混合氣下工作排放的污染物少，提高了燃 料的利用率，減少了大氣污染，內(nèi)燃機噪音低，內(nèi)燃機的對能量的利用率高，功率大，內(nèi)燃機 的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，能量損失少。這種內(nèi)燃機，是在現(xiàn)有內(nèi)燃機的基礎(chǔ)上僅做了幾點小的改變改 變活塞連桿組的結(jié)構(gòu)，增加1個隔板，增加了 1個進氣口和1個出氣口 ，單向?qū)馔ǖ?，排?br> 4換裝置，噴水及其控機裝置，其它方面均未做改變，技術(shù)成熟，易于制造和生產(chǎn)，易于大范圍 推廣。

圖1為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本實用新型進氣道噴油四沖程內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的活塞連桿組結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的噴水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實用新型蒸餾水回流管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的水箱及熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本實用新型差壓式內(nèi)燃機的單向?qū)馔ǖ澜Y(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為本實用新型差壓式內(nèi)燃機工作示意具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述 —種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，包括靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng) 1、燃燒室2、窄縫形掃氣孔3、掃氣泵4、活塞連桿組5、隔板6、噴水控制系統(tǒng)7、曲軸箱8、水 箱及熱交換器9、窄縫形排氣口 IO和單向?qū)馔ǖ?1 ;靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)1設(shè) 置在內(nèi)燃機頂端，燃燒室2設(shè)置在內(nèi)燃機上部，內(nèi)燃機外部設(shè)置有掃氣泵4，掃氣泵4通過設(shè) 置在內(nèi)燃機外壁的窄縫形掃氣孔3連通，在燃燒室2下方設(shè)置有活塞連桿組5，活塞連桿組 5設(shè)置有隔板6和噴水控制系統(tǒng)7，曲軸箱8設(shè)置在內(nèi)燃機下部，在隔板6上方設(shè)置有單向 導(dǎo)氣通道11，內(nèi)燃機外部設(shè)置有水箱及熱交換器9，水箱及熱交換器9通過設(shè)置在內(nèi)燃機上 的窄縫形排氣口 IO連通。 所述靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)1由高壓直流電源12、噴油嘴13、火花塞14、絕 緣物質(zhì)15、缸內(nèi)正極16、噴油嘴負極17、噴油嘴正極18、排氣管19、排氣管正極20和燃油分 離管21構(gòu)成；噴油嘴13、火花塞14和排氣管19都設(shè)置在內(nèi)燃機器壁頂端，設(shè)置在內(nèi)燃機 外部的高壓直流電源12的正極分別與缸內(nèi)正極16、噴油嘴正極18和排氣管正極20連接， 高壓直流電源12的負極分別與噴油嘴負極17和排氣管19連接，在排氣管19內(nèi)部設(shè)置有 燃油分離管21。 所述活塞連桿組5包括活塞頭22、固定連桿23、活動連桿24、曲軸25和部分活塞 裙26，活塞頭22具有部分活塞裙26，活塞頭22底部設(shè)置有固定連桿23，固定連桿23下端 活動與活動連桿24頂端連接，活動連桿24的底端連接有曲軸25。 所述隔板6設(shè)置在活塞連桿組5中上部位，隔板6中心有孔，活塞連桿組5穿過隔 板6，隔板6將活塞連桿組5分成上下兩部分，隔板6與活塞連桿組5之間通過隔板座圈28 分開。 所述噴水控制系統(tǒng)7包括噴水口 27、輸水管29、噴水控制器30、高溫水入口 43和 低溫水入口 44，噴水控制器30側(cè)面設(shè)置有高溫水入口 43和低溫水入口 44，噴水控制器30 頂端的輸水管29上設(shè)置有兩個噴水口 27，高溫水入口 43和低溫水入口 44穿過隔板6側(cè)壁，兩個噴水口 27穿過隔板6且與隔板6垂直。 所述水箱及熱交換器9包括熱交換管31、排氣管32、水箱33、蒸餾水回流管34和 加水口 35，水箱33的頂部設(shè)置有加水口 35，排氣管32設(shè)置在水箱33的頂端側(cè)壁，蒸餾水 回流管34的入水口設(shè)置在水箱33的頂端，蒸餾水回流管34的出水口設(shè)置在水箱33的底
丄山順。 所述單向?qū)馔ǖ纋l包括窄縫形進氣口 36、窄縫形出氣口 37、導(dǎo)氣管38、氣門
39、氣門座40和復(fù)位彈簧41，窄縫形進氣口 36與導(dǎo)氣管38連通，導(dǎo)氣管38底端設(shè)置有氣
門39，氣門39底端設(shè)置有氣門座40，氣門座40底部設(shè)置有復(fù)位彈簧41，復(fù)位彈簧41所在
的腔體與窄縫形出氣口 37連通。 下面對部分結(jié)構(gòu)和功能做一一介紹 1-靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)詳見圖2，圖9，圖3。圖2為缸內(nèi)直噴二沖程內(nèi)燃機，圖3為進氣道噴油四 沖程內(nèi)燃機示意圖。
12-高壓直流電源；13-噴油嘴；14-火花塞；15-絕緣物質(zhì)；16-缸內(nèi)正極；17-噴
油嘴負極； 18-噴油嘴正極；19-做為排氣管負極的排氣管；20-排氣管正極；21-燃油分離管。 工作原理噴油嘴正極18，缸內(nèi)正極16，排氣管正極20連接在高壓直流電源12的 正極上。而噴油嘴負極17，做為排氣管負極的排氣管19，汽缸壁，活塞等相互接觸，在同一 個等勢面上且與高壓直流電源12的負極相連。所以在缸內(nèi)正極16和汽缸壁，汽缸蓋，活塞 之間；排氣管正極20和做為排氣管負極的排氣管19之間形成電場。缸內(nèi)正極16和汽缸 壁，汽缸蓋，活塞之間形成的電場分布如圖9。而噴油嘴負極17上有很多針尖狀凸起(如圖 9)，在針尖部分曲率半徑很小，電場強度很大，會產(chǎn)生針尖放電，使流過噴油嘴的燃油帶上 負電荷。燃油以霧狀形式進入燃燒室后，受電場力的影響，帶電油粒會離開汽缸蓋，汽缸壁， 氣門，活塞一段距離，這樣就在燃油和汽缸蓋，汽缸壁，氣門，活塞之間形成了一層空氣隔熱 層，減小了燃燒過程中熱量向外散失。由圖3中的電場線分布可以看出，汽缸蓋中部和缸內(nèi) 正極16之間電場強度最大，因此形成的絕空氣層也最厚，這就改善了傳統(tǒng)內(nèi)燃汽缸蓋中在 排氣門座與噴油嘴之間熱負荷最嚴重的情況。 同時，電場線為不均勻分布且缸內(nèi)正極16和火花塞14距離很近，所以在火花塞周 圍局部形成具有良好著火條件的濃混合氣，而且混合氣濃度從火花塞開始由濃到稀逐步過 渡，這利于火焰的傳播，形成了分層燃燒。 在冷起動等情況下，部分帶負電的油粒會進入進氣管(如圖3)，油粒在排氣管正 極20和做為排氣管負極的排氣管19之間電場的作用下向排氣管正極20聚集，并進入燃 油分離管21 ，燃油分離管的末端和進氣管相連，這樣，未燃燒的燃油就被送回燃燒室重新燃 燒，降低了燃油消耗，防止了空氣污染。 2-燃燒室和現(xiàn)有內(nèi)燃機燃燒室結(jié)構(gòu)相似。 3-窄縫形掃氣孔和圖2中36窄縫形進氣孔形狀相似。這樣設(shè)計的目的是即保
證了足夠的進氣面積，有不會使活塞有效做功行程減小。 4-掃氣泵和圖6中掃氣泵相似。[0044] 5_活塞連桿組 本內(nèi)燃機的活塞連桿組是對現(xiàn)有的內(nèi)燃機的活塞連桿組作一定的改進，使和活塞固定的固定連桿能豎直地上下運動(如圖4)。加上一個隔板后會在活塞和曲軸箱之間形成一個可以推動活塞做功的腔B(見圖1)。 結(jié)構(gòu)22活塞頭，23固定連桿，24活動連桿，25曲軸，26部分活塞裙。 作用將活塞的上下往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成曲軸的轉(zhuǎn)動，控制窄縫形掃氣孔3、窄縫形排
氣孔10以及窄縫形進氣孔36的開啟和關(guān)閉。 由于活塞受到的側(cè)壓力部分轉(zhuǎn)移到固定連桿23上，活塞裙受到的側(cè)壓力減小，所以可以將圖11中前后面的活塞裙去掉，只保留 部分活塞裙26，這樣做的好處是a，減少活塞連桿組的質(zhì)量，減少了往復(fù)運動的慣性沖擊；b，使空腔B(見圖1)中的氣體(含大量水蒸汽)在活塞上行的過程中與氣缸壁(燃燒室A的壁)直接接觸，接觸使B中的氣體溫度升高，體積和壓強增加，對活塞向上的推力增大，(B中氣體比氣缸壁的溫度低)；c，氣缸被B中的氣體冷卻。[0050] 6_隔板 結(jié)構(gòu)在隔板6與固定連桿23之間有隔板座圈28(見圖5).隔板座圈28的作用是可以提高隔板的耐磨性，延長隔板的使用壽命，同時更換和維修也很方便。同時為了增加氣密性，也可以在隔板座圈28中設(shè)置小活塞環(huán)。
作用使固定連桿23豎直上下運動；和氣缸壁，活塞組成密閉腔B(如圖1)[0053] 7_噴水控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)(圖5) 27噴水口 ， 29輸水管，30噴水控制器，43高溫水入口 ， 44低溫水入口 。 工作原理當活塞由上止點向下止點運動時，恰好將排氣導(dǎo)槽42關(guān)閉時，在控制
器30的控制下，通過噴水口 27向密閉腔B中噴入低壓，少量只進行過第一次熱交換溫度較
低的水，，低溫水盡可能與含大量水蒸氣的廢氣接觸，盡可能少的與活塞背面，汽缸壁，固定
連桿等高溫零件表面接觸.水蒸氣遇到液態(tài)水霧液化，變?yōu)橐簯B(tài)水。由于大量的水蒸氣變
為液態(tài)，使密閉腔內(nèi)形成巨大的負壓?；钊谪搲旱淖饔孟孪蛳逻\動。 當活塞運動到下止點時，在控制器30的控制下，通過噴水口 27向密閉腔B中噴入
高壓，大量的經(jīng)過兩次熱交換的高溫水。由于壓力較高，水直接與活塞背面，汽缸壁，固定連
桿等高溫零件表面接觸，迅速汽化。水蒸氣汽化產(chǎn)生了大量的水蒸氣，水蒸氣推動活塞上行
做功。如圖18所示，輸水管29在保證輸水量的前提下內(nèi)徑盡可能小，使高溫水和低溫水交
換噴射時管內(nèi)殘余的高溫水或低溫水量盡可能少。 控制器和溫度傳感器等部件相連，以控制噴水的量，時刻，以及性質(zhì)(高溫水或低溫水)。例如在內(nèi)燃機啟動時，在控制器的控制下，噴水口就不噴水或少噴水，而在高負荷情況下增加噴水量。 8-曲軸箱用于容納活塞連桿組。[0059] 9-水箱及熱交換器 結(jié)構(gòu)(見圖6，圖1) 31熱交換管；32排氣管；33水箱；34蒸餾水回流管；35加水□ 作用高溫廢氣和水蒸氣和預(yù)熱水在此發(fā)生熱交換，水蒸氣在此液化為液態(tài)水，同時放出熱量。
7[0062] 在排氣管32中液化的水蒸氣兩部分一，上一沖程噴入的水；二，含H燃料燃燒產(chǎn)生的水。如果水的回收率足夠高的話，就只需要攜帶很少量的水或不用攜帶水，因為現(xiàn)在所有使用的燃料都含大量的H，H會和空氣中的02結(jié)合生成大量的水。如果水的回收率過高，就會使得水箱中的水越來越多。根據(jù)需要合理設(shè)計水箱及熱交換器9的結(jié)構(gòu)，使水的回收率處于最佳值，使水量處于最佳位置。實際中排水管所在水箱中多次彎曲轉(zhuǎn)向，增加熱交換面積，排高能量利用率和水的回收率。與此同時，水箱及熱交換器也起到一個隔音作用。[0063] 10-窄縫形排氣口用于排除其中氣體。[0064] 11-單向?qū)馔ǖ馈?結(jié)構(gòu)36窄縫形進氣口 ；37窄縫形出氣口 ；38導(dǎo)氣管；39氣門；40氣門座；41復(fù)位彈簧。其中單向?qū)庋b置也可由具有單向?qū)夤δ芙Y(jié)構(gòu)更為簡單的簧片閥代替。[0066] 圖16 三，工作原理過程結(jié)合圖9對本內(nèi)燃機的工作原理過程加以說明圖9-a :活塞在密封腔B內(nèi)有大量水蒸氣的壓力作用下由上止點向下止點運動。在活塞上行的過程中，上部的高溫汽缸壁(燃燒室的側(cè)壁)不斷的對B中的水蒸氣加熱，使其溫度升高，與此同時，汽缸壁溫度被降低。水蒸氣對汽缸壁起了內(nèi)冷卻的作用。在活塞接近上止點時，噴油嘴B向燃燒室A噴的帶負電的燃油，帶負電的燃油在不均勻的電場力作用下分層分布，為分層燃燒做準備。同時也在混合油和汽缸壁之間形成空氣絕熱層。 圖9-b :活塞到達上止點，混合氣被最大程度壓縮?；鸹ㄈc火，混合氣迅速燃燒，燃燒室A內(nèi)的氣體的溫度和體積劇增，產(chǎn)生了壓力推動活塞由上止點向下止點運動?；钊\動到上止點時，水蒸氣推動活塞做功過程結(jié)束，排氣導(dǎo)槽42打開，(如圖l-b)。密封腔內(nèi)的一部分水蒸氣在自身壓力下，由窄縫形排氣孔10排出。此時窄縫形掃氣孔3處于關(guān)閉狀態(tài)。 圖9-c :活塞由上止點向下運動，當活塞裙將排氣槽42關(guān)閉時。在控制器的控制作用下，從噴口噴出少量低溫水，低溫水使密閉腔B內(nèi)的水蒸氣液化，產(chǎn)生巨大負壓，拉動活塞向下運動?；钊缮现裹c向下運動，當圖l-c所示的位置時，窄縫形出氣孔37開啟，此時，燃燒室A中的廢氣具有較大的壓強和較大高的溫度(約.4Mpa，約1000k)，同時B中處于負壓狀態(tài)，A和B之間在巨大的壓差，A中的氣體沖開單向?qū)馔ǖ纋l中的具有單向?qū)夤δ艿臍忾T39(如圖2)進入B中。當A，B兩室內(nèi)氣體壓強相等時，(約均為0.2Mpa)氣門復(fù)位，氣門關(guān)閉。 17-d :活塞在開啟了窄縫形出氣孔36之后，繼續(xù)向下運動。到達圖示位置時，窄縫形出氣孔10被開啟，此時由于燃燒室A內(nèi)壓強(約O. 2Mpa)大于外界壓強大于外界大氣壓(A內(nèi)約為0. 1Mpa，外界大氣壓按101Kpa算)，A中氣體由于自身壓力經(jīng)窄縫形排氣孔10進入大氣中。當A中氣體壓強于外界大氣壓基本相同時(均約為O. 1Mpa)B中氣體壓強約為0. 2Mpa，由于壓力差，活塞會受到向上的壓力。但是由于活塞連桿組有一定質(zhì)量，活塞連桿會因慣性沖擊，繼續(xù)向下運動一小段距離。這樣的向上的壓力差，不但會減小活塞連桿組的慣性沖擊，減小了機械的振動，減小了機體的摩擦和損耗。并有利于活塞的換向。[0071] 圖9-e :當活塞運動到下止點時，窄縫形掃氣孔3和窄縫形排氣孔10均處于開啟狀態(tài)。A內(nèi)殘余的廢氣在掃氣泵4的掃氣作用下排出氣缸外，完成排氣過程。圖中只畫出了一種排氣方案，
8[0072] 為了提高掃氣的質(zhì)量，可使用不同的掃氣方案。 本實用新型的優(yōu)點在于(l)本內(nèi)燃機通過靜電分層燃燒，使內(nèi)燃機在較稀混合氣下工作，使污染物排放大大降低。(2)使用燃燒油回燃裝置，使內(nèi)燃機在冷啟動等情況下未燃燒的燃油重新進入燃燒室內(nèi)燃燒，提高了燃料的利用率。減少了大氣污染。(3)使用彎曲形排氣管，水箱，排交換器等裝置使內(nèi)燃機噪音大大降低。(4)這種新型內(nèi)燃機除了傳統(tǒng)內(nèi)燃機燃氣做功外，增加了陰室內(nèi)形成的負壓做功；A排氣排放完成后，A， B之間形成的壓差做功；水蒸氣做功這三個做功過程，大大提高了能量利用率，內(nèi)燃機的功率。[0074] (5)由于這種內(nèi)燃機在活塞往復(fù)運動的一個周期中有四個做工過程，使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩十分平穩(wěn)，可以大大飛輪的質(zhì)量。(6)由背景技術(shù)知92-冷卻耗的熱能約為25%，93-廢氣的耗熱能約為25%， Q5-—燃料未燃及損失約為3%，共53%，占一大部分。而這種新型內(nèi)燃機，燃燒時有空氣絕熱層，減少熱量損失；用缸內(nèi)冷卻，不使用冷卻水或少使用冷卻水(如需冷卻水，將冷卻水和汽缸相連，因為冷卻水正常工作時的溫度約為80-90°C，稍加熱就會汽化，具有較高的利用價值)，使Q2的值大大降低。對廢氣也進行了一系列的處理利用繼續(xù)推動活塞做功；利用廢氣使水汽化做功；利用廢氣給預(yù)熱水加熱等，使Q3的值
大大降低。利用未燃燒的燃料回燃技術(shù)使Q5的值有所降低，而Q2，Q3，Q5的值大幅度減小，Q4增加不大(噴水系統(tǒng)會消耗一定的有用功，但消耗的功很少)，這就意味著Ql-輸出功率大大增加。(7)本內(nèi)燃機相對于專利"六沖程內(nèi)燃機00113997. 5"中提出的方案的好處是a，在活塞背面組成的腔內(nèi)噴水，而不是直接在燃燒室內(nèi)噴水。直接在燃燒室內(nèi)噴水會導(dǎo)致汽缸壁溫度過低，不利于燃油的汽化，難以形成好的混合氣，使燃油燃燒不充分，使HC排放升高，燃油利用率下降。b，本內(nèi)燃機用來產(chǎn)生水蒸氣的水是高溫水，很容易汽化，可以產(chǎn)生更多的水蒸氣，產(chǎn)生更大的推力；c廢氣依靠自身壓力進入密閉腔B，不用壓縮，不消耗有用功；d沒有增加沖程，減少了摩擦. 這種內(nèi)燃機，是在現(xiàn)有內(nèi)燃機的基礎(chǔ)上僅做了幾點小的改變改變活塞連桿組的
結(jié)構(gòu)，增加l個隔板，增加了 l個進氣口和l個出氣口，單向?qū)馔ǖ?，排交換裝置，噴水及
其控機裝置，其它方面均未做改變，技術(shù)成熟，易于制造和生產(chǎn)，易于大范圍推廣。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能
認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員
來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當視為
屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于包括靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)(1)、燃燒室(2)、窄縫形掃氣孔(3)、掃氣泵(4)、活塞連桿組(5)、隔板(6)、噴水控制系統(tǒng)(7)、曲軸箱(8)、水箱及熱交換器(9)、窄縫形排氣口(10)和單向?qū)馔ǖ?11)；靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)(1)設(shè)置在內(nèi)燃機頂端，燃燒室(2)設(shè)置在內(nèi)燃機上部，內(nèi)燃機外部設(shè)置有掃氣泵(4)，掃氣泵(4)通過設(shè)置在內(nèi)燃機外壁的窄縫形掃氣孔(3)連通，在燃燒室(2)下方設(shè)置有活塞連桿組(5)，活塞連桿組(5)設(shè)置有隔板(6)和噴水控制系統(tǒng)(7)，曲軸箱(8)設(shè)置在內(nèi)燃機下部，在隔板(6)上方設(shè)置有單向?qū)馔ǖ?11)，內(nèi)燃機外部設(shè)置有水箱及熱交換器(9)，水箱及熱交換器(9)通過設(shè)置在內(nèi)燃機上的窄縫形排氣口(10)連通。
2. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)(1)由高壓直流電源(12)、噴油嘴(13)、火花塞(14)、絕緣物 質(zhì)(15)、缸內(nèi)正極(16)、噴油嘴負極(17)、噴油嘴正極(18)、排氣管(19)、排氣管正極(20) 和燃油分離管(21)構(gòu)成；噴油嘴(13)、火花塞(14)和排氣管(19)都設(shè)置在內(nèi)燃機器壁頂 端，設(shè)置在內(nèi)燃機外部的高壓直流電源(12)的正極分別與缸內(nèi)正極(16)、噴油嘴正極(18) 和排氣管正極(20)連接，高壓直流電源(12)的負極分別與噴油嘴負極(17)和排氣管(19) 連接，在排氣管(19)內(nèi)部設(shè)置有燃油分離管(21)。
3. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 活塞連桿組(5)包括活塞頭(22)、固定連桿(23)、活動連桿(24)、曲軸(25)和部分活塞裙 (26)，活塞頭(22)具有部分活塞裙(26)，活塞頭(22)底部設(shè)置有固定連桿(23)，固定連桿 (23)下端活動與活動連桿(24)頂端連接，活動連桿(24)的底端連接有曲軸(25)。
4. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 隔板(6)設(shè)置在活塞連桿組(5)中上部位，隔板(6)中心有孔，活塞連桿組(5)穿過隔板 (6)，隔板(6)將活塞連桿組(5)分成上下兩部分，隔板(6)與活塞連桿組(5)之間通過隔 板座圈(28)分開。
5. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 噴水控制系統(tǒng)(7)包括噴水口 (27)、輸水管(29)、噴水控制器(30)、高溫水入口 (43)和低 溫水入口 (44)，噴水控制器(30)側(cè)面設(shè)置有高溫水入口 (43)和低溫水入口 (44)，噴水控 制器(30)頂端的輸水管(29)上設(shè)置有兩個噴水口 (27)，高溫水入口 (43)和低溫水入口 (44)穿過隔板(6)側(cè)壁，兩個噴水口 (27)穿過隔板(6)且與隔板(6)垂直。
6. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 水箱及熱交換器(9)包括熱交換管(31)、排氣管(32)、水箱(33)、蒸餾水回流管(34)和加 水口 (35)，水箱(33)的頂部設(shè)置有加水口 (35)，排氣管(32)設(shè)置在水箱(33)的頂端側(cè)壁， 蒸餾水回流管(34)的入水口設(shè)置在水箱(33)的頂端，蒸餾水回流管(34)的出水口設(shè)置在 水箱(33)的底端。
7. 如權(quán)利要求1所述一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，其特征在于所述 單向?qū)馔ǖ?11)包括窄縫形進氣口 (36)、窄縫形出氣口 (37)、導(dǎo)氣管(3S)、氣門(39)、 氣門座(40)和復(fù)位彈簧(41)，窄縫形進氣口 (36)與導(dǎo)氣管(38)連通，導(dǎo)氣管(38)底端設(shè) 置有氣門(39)，氣門(39)底端設(shè)置有氣門座(40)，氣門座(40)底部設(shè)置有復(fù)位彈簧(41)， 復(fù)位彈簧(41)所在的腔體與窄縫形出氣口 (37)連通。
專利摘要本實用新型公開了一種具有靜電分層燃燒功能的差壓式內(nèi)燃機，靜電分層燃燒及尾氣處理系統(tǒng)設(shè)置在內(nèi)燃機頂端，燃燒室設(shè)置在內(nèi)燃機上部，內(nèi)燃機外部設(shè)置有掃氣泵，掃氣泵通過設(shè)置在內(nèi)燃機外壁的窄縫形掃氣孔連通，在燃燒室下方設(shè)置有活塞連桿組，活塞連桿組設(shè)置有隔板和噴水控制系統(tǒng)，曲軸箱設(shè)置在內(nèi)燃機下部，在隔板上方設(shè)置有單向?qū)馔ǖ?，?nèi)燃機外部設(shè)置有水箱及熱交換器，水箱及熱交換器通過設(shè)置在內(nèi)燃機上的窄縫形排氣口連通。本實用新型的優(yōu)點在于內(nèi)燃機在較稀混合氣下工作排放的污染物少，提高了燃料的利用率，減少了大氣污染，內(nèi)燃機噪音低，內(nèi)燃機的對能量的利用率高，功率大，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)，能量損失少。
文檔編號F02M25/03GK201513233SQ20092003459
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者馬文, 龍思琦 申請人:陜西科技大學