本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過程是降低排放、改善柴油機(jī)性能的一個(gè)重要方面。通過提高壓縮比和合理組織缸內(nèi)燃燒過程是提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的一種重要手段，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度和熱負(fù)荷限制了發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的提高，而且目前主要的燃燒過程為定容燃燒或者定壓燃燒，這兩種燃燒模式在實(shí)際應(yīng)用中都不能充分的兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度和熱負(fù)荷與熱效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述原因，本實(shí)用新型的目的在于提供一種連續(xù)可變壓縮比而且能夠組織缸內(nèi)燃燒為定容-定壓燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以任意調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和定容燃燒和定壓燃燒比例，以適應(yīng)不同機(jī)械強(qiáng)度、熱負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的燃料。技術(shù)方案如下：

一種壓燃式定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸，及其內(nèi)部的活塞，氣缸頂部設(shè)有噴油器、缸壓傳感器、進(jìn)氣門和排氣門，進(jìn)氣門和排氣門均連接到凸輪軸；所述活塞包括筒狀的活塞壁，活塞壁內(nèi)設(shè)有恒壓活塞，恒壓活塞上方為氣缸的燃燒室，下方為活塞內(nèi)的恒壓室，恒壓活塞上設(shè)有恒壓活塞位置傳感器；活塞底部設(shè)有通向恒壓室的進(jìn)液管和回流管，回流管上設(shè)有排空管；設(shè)置在活塞底部的活塞銷通過連桿連接到曲軸，曲軸的一端通過正時(shí)鏈條與凸輪軸的鏈輪端連接；還包括控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的ECU，所述噴油器、缸壓傳感器、恒壓活塞位置傳感器，以及設(shè)置在進(jìn)液管上的進(jìn)液閥、回流管上的限壓閥、排空管上的排空閥均連接到ECU。

進(jìn)一步的，所述噴油器替換為火花塞構(gòu)成點(diǎn)燃式定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。

更進(jìn)一步的，所述曲軸的飛輪端設(shè)有曲軸位置傳感器，凸輪軸的鏈輪端設(shè)有凸輪軸位置傳感器，曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器均連接到ECU。

更進(jìn)一步的，所述進(jìn)液管和回流管均連接到儲(chǔ)能室，所述儲(chǔ)能室上設(shè)有為蓄能室提供恒定壓力流體的恒壓泵。

更進(jìn)一步的，所述活塞與氣缸之間設(shè)有活塞環(huán)；恒壓活塞與活塞壁之間設(shè)有恒壓活塞密封環(huán)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型可以任意調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和定容燃燒和定壓燃燒比例，以適應(yīng)不同機(jī)械強(qiáng)度、熱負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的燃料；通過調(diào)整壓縮比和定容燃燒與定壓燃燒的比例，可以組織最優(yōu)的缸內(nèi)燃燒過程，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，改善動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型一種定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型一種定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程流程圖。

圖4為本實(shí)用新型一種定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)與原始發(fā)動(dòng)機(jī)的P-V示意圖。

圖中：1-凸輪軸；2-噴油器；3-缸壓傳感器；4-進(jìn)氣門；5-排氣門；6-恒壓活塞；7-恒壓活塞密封環(huán)；8-曲軸位置傳感器；9-活塞；10-恒壓活塞位置傳感器；11-恒壓室；12-限壓閥；13-排空閥；14-連桿；15-回流管；16-蓄能室；17-恒壓泵；18-進(jìn)液管；19-曲軸；20-排空管；21-進(jìn)液閥；22-活塞銷；23-活塞環(huán)；24-限位環(huán)；25-氣缸；26-燃燒室；27-正時(shí)鏈條；28-凸輪軸位置傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案和技術(shù)效果做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種壓燃式定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸25，及其內(nèi)部的活塞9，氣缸25頂部設(shè)有噴油器2、缸壓傳感器3、進(jìn)氣門4和排氣門5，進(jìn)氣門4和排氣門5均連接到凸輪軸1。

所述活塞9包括筒狀的活塞壁，活塞壁內(nèi)設(shè)有恒壓活塞6，恒壓活塞6可在活塞9內(nèi)移動(dòng)，活塞9的頂部安裝有限位環(huán)24用于防止恒壓活塞6脫落。恒壓活塞6上方為氣缸25的燃燒室26，下方為活塞9內(nèi)的恒壓室11，恒壓活塞6上設(shè)有恒壓活塞位置傳感器10。

活塞9底部設(shè)有通向恒壓室11的進(jìn)液管18和回流管15，回流管15上設(shè)有排空管20，進(jìn)液管18上安裝有進(jìn)液閥21，排空管20上安裝有排空閥13回流管15上排空管20接頭之后安裝有限壓閥12。設(shè)置在活塞9底部的活塞銷22通過連桿14連接到曲軸19，且活塞銷22與連桿14小頭相連，連桿14大頭與曲軸19相連；曲軸19的一端通過正時(shí)鏈條27與凸輪軸1的鏈輪端連接；所述曲軸19的飛輪端設(shè)有曲軸位置傳感器8，凸輪軸1的鏈輪端設(shè)有凸輪軸位置傳感器28。當(dāng)用于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，上述用作柴油機(jī)時(shí)的噴油器2替換為火花塞。

如圖2所示，還包括控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的ECU，所述噴油器2、缸壓傳感器3、恒壓活塞位置傳感器10、曲軸位置傳感器8和凸輪軸位置傳感器28，以及設(shè)置在進(jìn)液管18上的進(jìn)液閥21、回流管15上的限壓閥12、排空管20上的排空閥13均連接到ECU。

本實(shí)施例多個(gè)氣缸中，每缸的進(jìn)液管18相互連通，每缸的回流管15相互連通，且進(jìn)液管18和回流管15均連接到儲(chǔ)能室16，所述儲(chǔ)能室16上設(shè)有為蓄能室16提供恒定壓力流體的恒壓泵17。

為達(dá)到較好的密封效果，本實(shí)施例的活塞9與氣缸25之間設(shè)有活塞環(huán)23；恒壓活塞6與活塞壁之間設(shè)有恒壓活塞密封環(huán)7。

一種壓燃式定容-定壓燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程如圖3所示，具體步驟為：

1)進(jìn)氣沖程：

曲軸19帶動(dòng)凸輪軸1旋轉(zhuǎn)打開進(jìn)氣門4，同時(shí)打開排空閥13排出恒壓室11中的保壓流體，使恒壓活塞6下行；控制曲軸19通過連桿14帶動(dòng)活塞9下行，吸入新鮮充量；充氣完成后關(guān)閉進(jìn)氣門4，同時(shí)關(guān)閉排空閥13。

在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制中，該處充入的為可燃混合氣。

2)壓縮沖程：

曲軸19通過連桿14帶動(dòng)活塞9上行壓縮新鮮充量；在壓縮至上止點(diǎn)時(shí)打開進(jìn)液閥21向恒壓室11中充入保壓流體，保壓流體推動(dòng)恒壓活塞6上行進(jìn)一步壓縮新鮮充量；當(dāng)恒壓活塞位置傳感器10檢測到恒壓活塞6到達(dá)限位環(huán)24時(shí)，關(guān)閉進(jìn)液閥21。

同樣，在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制中，該處是將可燃混合氣進(jìn)行壓縮。

3)做功沖程：

控制噴油器2噴入燃料，開始定容燃燒做功；當(dāng)缸壓傳感器3測得燃燒室26中的壓力P大于等于限壓閥12的壓力P_限時(shí)，活塞9和恒壓活塞6開始下行，限壓閥12打開，開始以壓力P_限做定壓燃燒。

在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制中，該處的“噴油器2噴入燃料”，則為利用火花塞點(diǎn)燃燃燒室26中的可燃混合氣。

4)排氣沖程：

曲軸19通過連桿14帶動(dòng)活塞9上行排出燃燒室26中的廢氣，同時(shí)打開進(jìn)液閥21向恒壓室11中充入保壓流體，保壓流體推動(dòng)恒壓活塞6上行進(jìn)一步排出廢氣，當(dāng)排氣門5關(guān)閉后關(guān)閉進(jìn)液閥21。

上述過程中，ECU通過凸輪軸位置傳感器28和曲軸位置傳感器8的信號(hào)確定各缸的工作沖程，進(jìn)而控制進(jìn)氣沖程所對(duì)應(yīng)的氣缸的排空閥13、進(jìn)液閥21的打開和關(guān)閉，排氣沖程所對(duì)應(yīng)的氣缸的排空閥13的打開和關(guān)閉，以及噴油器2的噴油或火花塞2的點(diǎn)火。

而且，ECU可以根據(jù)恒壓活塞位置傳感器10的信號(hào)計(jì)算出燃燒室26的當(dāng)前體積V：

式中V表示燃燒室26的當(dāng)前體積；V₀為活塞9位于壓縮上止點(diǎn)且恒壓活塞6位于限位環(huán)24處時(shí)燃燒室26的初始體積；ΔS為恒壓活塞6的位移；D為燃燒室26的直徑。

ECU將燃燒室26的實(shí)時(shí)體積V和實(shí)時(shí)壓力P信號(hào)一一對(duì)應(yīng)傳給顯示器；顯示器根據(jù)燃燒室26的實(shí)時(shí)體積V和實(shí)時(shí)壓力P信號(hào)繪制出發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃燒過程P-V圖，如圖4所示，以供進(jìn)一步研究燃燒特性。