壓縮環(huán)槽24 間之軸向間隙）再經(jīng)歷其動(dòng)能被耗散為熱能的過程，此時(shí)，竄氣能量基本耗散的差不多了， 如還有余力，竄氣會(huì)進(jìn)入下一突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)即第二壓縮活塞環(huán)4之閉合間隙（圖中從上到 下第二個(gè)虛線箭頭所示或稱為第H級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)）再經(jīng)歷壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的過程，下 來經(jīng)歷壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的竄氣巧日果還有壓力能與動(dòng)能的話）會(huì)進(jìn)入第H級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié) 構(gòu)?(在圖1中所示為第H環(huán)岸與氣缸壁間之環(huán)隙或稱為第H級(jí)突擴(kuò)膨脹腔室，雖然是環(huán) 隙，但相對(duì)第二壓縮活塞環(huán)之閉合間隙而言仍為突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)）再經(jīng)歷其動(dòng)能被耗散為熱 能的過程，然后，在進(jìn)入曲軸箱空間?之前，還有其它級(jí)的突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)和突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu) (圖未視)設(shè)置在活塞裙部27與氣缸本體1的內(nèi)壁之環(huán)隙(3之間(雖然是環(huán)隙，但相對(duì)油環(huán) 之閉合間隙而言仍為突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu))，等著可能仍有余力的竄氣泄漏而實(shí)施突縮節(jié)流和突 擴(kuò)膨脹效應(yīng)進(jìn)行攔截。如此該般，高壓竄氣的壓力能與動(dòng)能逐級(jí)大幅降低，經(jīng)歷多次突縮節(jié) 流與突擴(kuò)膨脹過程后，高壓竄氣的能量將被消耗殆盡，再無余力進(jìn)入到曲軸箱內(nèi)，從而達(dá)成 阻止竄氣泄漏之目的。
[0030] 綜上所述，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，通過設(shè)置突縮節(jié)流結(jié)構(gòu) 將高壓竄氣的壓力能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，然后再通過設(shè)置突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)使高速竄氣的動(dòng)能耗散為 熱能，多級(jí)節(jié)流膨脹法的關(guān)鍵在于構(gòu)造一個(gè)從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室到曲軸箱的具有多級(jí)節(jié)流膨脹 功能的余隙通道，該余隙通道在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣壓縮，點(diǎn)火燃燒與膨脹做功過程中會(huì)產(chǎn)生足 夠大的流動(dòng)阻力，能有效地阻止高壓混合氣和高溫高壓之燃?xì)鈴陌l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和氣缸到曲 軸箱的竄氣泄漏，而在排氣過程中則能確保只有少量碳氨排放物可從余隙中逸出，本發(fā)明 的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法的理論與實(shí)現(xiàn)，既能大幅有效地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)積 碳和尾氣排放中的碳氨排放，又能顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庑屎桶l(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，適合 推廣應(yīng)用。
[0031] W上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng) 域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室和曲 軸箱，從燃燒室到曲軸箱之間還設(shè)置有多級(jí)節(jié)流膨脹功能的余隙通道，所述的余隙通道包 括氣缸本體、活塞本體、第一壓縮活塞環(huán)、第二壓縮活塞環(huán)以及油環(huán)組件，所述余隙通道從 燃燒室以下經(jīng)活塞本體、第一壓縮活塞環(huán)、第二壓縮活塞環(huán)以及油環(huán)組件到曲軸箱依次設(shè) 有至少一級(jí)或一級(jí)以上的突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)和突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)，每級(jí)所述突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)和突擴(kuò)膨 脹結(jié)構(gòu)中突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)的徑向余隙尺寸與相鄰的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)的徑向余隙尺寸之比小于 1. 0,所述的多級(jí)節(jié)流膨脹法具體包括如下步驟： a、 第一級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)將燃燒室內(nèi)部分高壓燃油混合氣和高溫高壓燃?xì)庑纬傻母邏?竄氣之壓力能轉(zhuǎn)換為高速竄氣之動(dòng)能，經(jīng)歷壓力能轉(zhuǎn)換為高速竄氣之動(dòng)能再進(jìn)入相鄰的第 一級(jí)關(guān)擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)； b、 相鄰的第一級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)將流入的高速竄氣之動(dòng)能膨脹耗散為高速竄氣之熱能， 能量被大量耗散后的高速竄氣之壓力與速度均大幅降低； c、 上述竄氣帶著大幅降低后的壓力與速度進(jìn)入第二級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)，再經(jīng)歷上述將高 壓竄氣之壓力能轉(zhuǎn)換為高速竄氣之動(dòng)能的過程，壓力能轉(zhuǎn)換為高速竄氣之動(dòng)能進(jìn)入相鄰的 第二級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)，再經(jīng)歷上述將高速竄氣之動(dòng)能膨脹耗散為高速竄氣之熱能的過程， 竄氣之壓力與速度再次大幅降低； d、 重復(fù)上述步驟，經(jīng)歷多次突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)與突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)之節(jié)流與膨脹耗散過程后， 高壓竄氣之壓力能與動(dòng)能將被消耗殆盡，再無余力進(jìn)入到曲軸箱內(nèi)，從而達(dá)成阻止竄氣泄 漏之目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，每級(jí)所述突 縮節(jié)流結(jié)構(gòu)和突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)中突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)的徑向余隙尺寸與相鄰的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)的徑 向余隙尺寸之比小于1. 0,優(yōu)選為0. 1-0. 5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，所述活塞本 體的外圓周上從上到下依次設(shè)有第一環(huán)岸、第一壓縮環(huán)槽、第二環(huán)岸、第二壓縮環(huán)槽、第三 環(huán)岸、油環(huán)槽、活塞裙部或第四環(huán)岸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所 述氣缸本體的內(nèi)壁與第二環(huán)岸之間設(shè)置有一級(jí)或多于一級(jí)的所述的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所 述氣缸本體的內(nèi)壁與第三環(huán)岸之間設(shè)置有一級(jí)或多于一級(jí)的所述的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所述氣缸 本體的內(nèi)壁與第三環(huán)岸之間還設(shè)置有一級(jí)或多于一級(jí)的所述的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所 述第二壓縮活塞環(huán)與第二壓縮環(huán)槽間之背隙區(qū)域設(shè)置有一級(jí)所述的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所 述氣缸本體的內(nèi)壁與所述活塞裙部或第四環(huán)岸之間設(shè)置有一級(jí)或多于一級(jí)的所述的突擴(kuò) 膨脹結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，在所 述油環(huán)組件與油環(huán)槽間之背隙區(qū)域設(shè)置有一級(jí)所述的突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，其特征在于，所述 突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)包括第一級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)、第二級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)和第三級(jí)突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)，所 述突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)包括第一級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)、第二級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)和第三級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)， 其中，所述第一級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)設(shè)置在氣缸本體的內(nèi)壁與第二環(huán)岸之間，所述第二級(jí)突擴(kuò) 膨脹結(jié)構(gòu)設(shè)置在第二壓縮活塞環(huán)與第二壓縮環(huán)槽間之背隙區(qū)域，所述第三級(jí)突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu) 設(shè)置在氣缸本體的內(nèi)壁與第三環(huán)岸之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的多級(jí)節(jié)流膨脹法，通過設(shè)置突縮節(jié)流結(jié)構(gòu)將高壓竄氣的壓力能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，然后再通過設(shè)置突擴(kuò)膨脹結(jié)構(gòu)使高速竄氣的動(dòng)能耗散為熱能，多級(jí)節(jié)流膨脹法的關(guān)鍵在于構(gòu)造一個(gè)從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室到曲軸箱的具有多級(jí)節(jié)流膨脹功能的余隙通道，該余隙通道在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣壓縮，點(diǎn)火燃燒與膨脹做功過程中會(huì)產(chǎn)生足夠大的流動(dòng)阻力，能有效地阻止高壓混合氣和高溫高壓之燃?xì)鈴陌l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和氣缸到曲軸箱的竄氣泄漏，而在排氣過程中則能確保只有少量碳?xì)渑欧盼锟蓮挠嘞吨幸莩?，既能大幅有效地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)積碳和尾氣排放中的碳?xì)渑欧?，又能顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庑屎桶l(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，適合推廣應(yīng)用。
【IPC分類】F02B41-02, F02F3-00
【公開號(hào)】CN104564320
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410759514
【發(fā)明人】王少平, 陶凝
【申請(qǐng)人】陶凝
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日