活塞式發(fā)動機的燃燒裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于發(fā)動機燃燒技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，包括氣缸、氣缸蓋、活塞、火花塞、進氣門、出氣門和噴油器，所述的氣缸的頂部設(shè)置氣缸蓋，氣缸上部設(shè)置火花塞、進氣門、出氣門和噴油器，氣缸內(nèi)部的活塞通過連桿與曲軸箱連接，所述的活塞的頂面設(shè)置為凹球面，氣缸內(nèi)的壓縮比為8?12。本發(fā)明裝置使燃油更快，充分均勻地和空氣混合燃燒，最大限度的減少燃油浪費。如不完全燃燒，冒黑煙；充分利用燃油燃燒后的無用功，使之轉(zhuǎn)變成有效做功。從而達到提高功效，減少油耗。使發(fā)動機節(jié)油10%?15%的同時，還能提高發(fā)動機的有效利用熱能做功，在原來基礎(chǔ)上提高25%左右的有效功率。
【專利說明】
活塞式發(fā)動機的燃燒裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于發(fā)動機燃燒技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，適用于汽油機、柴油機的發(fā)動機的燃油進行燃燒。
【背景技術(shù)】
[0002]怎樣充分利用發(fā)動機燃油燃燒后的熱能有效做功，一直以來也是工程師們孜孜不倦追求的目標，如:改變壓縮比，渦輪增壓等，但是，每種技術(shù)都有極限，當(dāng)技術(shù)改良到一定程度的時候，要達到或跨越一定的高度，就會力不從心。目前怎樣使燃燒室里的燃油和空氣快速均勻地混合攪拌在一起，成為技術(shù)人員的追求目標，如:利用噴油嘴噴油的時候，環(huán)形噴射油霧帶動空氣旋轉(zhuǎn)，形成油氣混合來達到目的;有的在活塞頂端改變幾何形狀，通過活塞壓縮空氣的時候，形成旋轉(zhuǎn)氣流，實現(xiàn)油氣快速混合等，但這些收效甚微。
[0003]在固定壓縮比的情況下，不管是現(xiàn)有的坑式活塞、碗式活塞或者平頂式活塞，他們在氣缸的燃燒室內(nèi)活動到上止點時，活塞頂面與缸蓋之間都有一段距離，燃燒室內(nèi)的壓強影響著燃油的燃燒程度。發(fā)動機的做功沖程是，燃油燃燒時，一瞬間造成混合氣體急劇膨脹，推動活塞運動做功，通過壓力公式P = F/S知道當(dāng)燃爆混合氣壓力F—定時壓強P的大小跟整個燃燒室的面積有關(guān)。例如，同樣排量的汽油機和柴油機在同樣行駛的里程情況下。為什么柴油機會省油呢?就是因為柴油機的壓縮比較大(1: 18左右)，壓縮比大，最后壓縮形成燃燒室的表面積對比壓縮比較小的汽油機來講，柴油機的燃燒室室內(nèi)表面會更小。那么，在同樣的作用功下，根據(jù)P = F/S.壓力F—定時。此時因為整個柴油機的燃燒室內(nèi)表面積對同等排量的汽油機來講，此時柴油機活塞表面承受的壓力會更大，做功會更大，以至同樣的行駛里程下柴油機省油。那么在控制住燃燒速度和膨脹體積及燃燒溫度的情況下，最大化的降低氣缸內(nèi)受壓的表面積是我們需要研究的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，克服發(fā)動機燃燒的熱能不能更加充分利用的問題。通過改進進氣口氣門的頭部形狀和改進活塞頂面的形狀，解決因油氣混合不均勻產(chǎn)生不完全燃燒的黑煙的問題，達到均值燃燒的效果，杜絕浪費資源的目的。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，包括氣缸、氣缸蓋、活塞、進氣門、出氣門和噴油器，所述的氣缸的頂部設(shè)置氣缸蓋，氣缸上部設(shè)置進氣門、出氣門和噴油器，氣缸內(nèi)部的活塞通過連桿與曲軸箱連接，所述的活塞的頂面設(shè)置為凹球面，氣缸內(nèi)的壓縮比為8-12。
[0007]優(yōu)選地，所述的活塞處于上止點時，活塞頂端與氣缸蓋接觸。
[0008]所述的進氣門由氣門頭部和桿部組成，所述的氣門頭部的內(nèi)表面設(shè)置由中心向邊緣輻射的導(dǎo)流條。
[0009]所述的導(dǎo)流條為向內(nèi)凹的溝槽或者向外凸出
[0010]所述進氣門的氣門頭部為部的形狀為平頂或者喇叭頂。
[0011]工作原理:
[0012]a.當(dāng)發(fā)動機吸氣的時候，進入發(fā)動機的空氣會因為氣門頭部內(nèi)側(cè)的導(dǎo)流條而改變運動軌跡，極速旋轉(zhuǎn)的進入燃燒室，快速的和燃油燃氣混合，從而避免了燃燒室內(nèi)局部混合燃氣過濃過稀，造成爆震或者燃燒不充分造成燃油浪費，大致可以節(jié)油5 %左右；
[0013]b.當(dāng)發(fā)動機燃燒的時候，沒有改進之前的燃燒室的內(nèi)壁和缸套壁上的油氣混合物會因為熱傳導(dǎo)的作用，不能充分燃燒浪費，現(xiàn)在因為改變了活塞頂端的形狀，與缸蓋吻合(如同現(xiàn)實生活中廚房的圓底鍋和鍋蓋的關(guān)系)屏蔽了油氣和缸套的接觸，這些混合油氣也參入了完全燃燒，可以節(jié)油5%左右。
[0014]c.由于改進了發(fā)動機燃燒室的形狀，在活塞的頂端中央大量的可燃油氣匯集成堆更集中，離火花塞更近，點燃或壓燃的時候會更快、更徹底。減少了擴散燃燒，會因為來不及燃燒而排出形成浪費，這里也可以節(jié)油5%左右。
[0015]d.在不改變活塞行程的情況下，讓本發(fā)明凹球形活塞無限接近吻合缸蓋，而不發(fā)生機械撞擊的時候，形成燃燒室的容積，不改變?nèi)紵业娜莘e(要求和原來的燃燒室的容積相等)，通過計算，首先求出凹球形活塞凹心和缸蓋之間的高度，從而計算出整個改進后的凹球形活塞和缸蓋形成的燃燒室內(nèi)表表面積。通過和現(xiàn)有燃燒室的內(nèi)表面積對比，會發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的燃燒室的內(nèi)表表面積明顯減少。本發(fā)明的燃燒室，由于屏蔽了原發(fā)動機對缸壁的無用功，而轉(zhuǎn)移到活塞上，把無用功轉(zhuǎn)化成有用功，從而增加發(fā)動機的有效功率。目的就是為了使發(fā)動機的燃燒室的內(nèi)表面積最小化，使活塞的表面面積最大化，從而承受更大的壓力，做更多的功。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0017]使燃油更快，充分均勻地和空氣混合燃燒，最大限度的減少燃油浪費。如不完全燃燒，冒黑煙;充分利用燃油燃燒后的無用功，使之轉(zhuǎn)變成有效做功。從而達到提高功效，減少油耗。使發(fā)動機節(jié)油10 % -15 %的同時，還能提高發(fā)動機的有效利用熱能做功，在原來基礎(chǔ)上提高25%左右的有效功率。
【附圖說明】
[0018]圖1為活塞處于上止點時的示意圖。
[0019]圖2是活塞處于下止點時的示意圖。
[°02°]圖3是活塞的立體示意圖。
[0021]圖4是圖3的正視圖。
[0022]圖5是氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖6是實施例中兩種活塞的對照圖。
[0024]其中，I一氣缸，2—氣缸蓋，3—活塞，31—凹球面，32—連接孔，4一進氣門，41一氣門頭部，411 一導(dǎo)流條，42—桿部，5—出氣門，6—噴油器，7—曲軸箱，8—燃燒室，9 一連桿。
【具體實施方式】
[0025]—種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，包括氣缸1、氣缸蓋2、活塞3、、進氣門4、出氣門5和噴油器6，所述的氣缸I的頂部設(shè)置氣缸蓋2，氣缸I上部設(shè)置進氣門4、出氣門5和噴油器6，氣缸I內(nèi)部的活塞3通過連桿9與曲軸箱7連接，所述的活塞3的頂面設(shè)置為凹球面31，氣缸I內(nèi)的壓縮比為8-12，活塞3處于上止點時，活塞3頂?shù)綒飧咨w2內(nèi)壁，即活塞頂端的邊緣與氣缸蓋內(nèi)壁接觸。
[0026]所述的進氣門4由氣門頭部41和桿部42組成，所述的氣門頭部41的內(nèi)表面設(shè)置由中心向邊緣輻射的導(dǎo)流條411。
[0027]所述的導(dǎo)流條411為向內(nèi)凹的溝槽或者向外凸出
[0028]所述進氣門4的氣門頭部41為部的形狀為平頂或者喇叭頂。
[0029]節(jié)油示例計算:
[0030]東風(fēng)雪鐵龍排氣量為1.6L的某型號汽油發(fā)動機:1.6升、缸徑d= 78.5mm、半徑R =39.25mm，最大功率106馬力，氣缸的高度1η = 82πιπι，壓縮比e = 10.5:l，e=h1:h2，則燃燒室的高度 h2 = 7.8mm;
[0031]保持本發(fā)明凹球形活塞所構(gòu)成的燃燒室的容積V凹與該汽油發(fā)動機柱形燃燒室的容積V柱相等，同時保持本發(fā)明凹球形活塞無限接近吻合缸蓋，而不發(fā)生機械撞擊，即:V柱=V凹；
[0032]首先計算出h3(h3為凹球面的頂面圓心到缸蓋的高度)的高度:
[0033]V柱= JiR2h2、V凹=JTh3(3R2+h32) X1/6;
[0034]貝Ijv柱=jiR2h2 = Ji X 39.252 X 7.8 = 37731.45mm3 ；
[0035]V凹=Jih3(3R2+h32) X 1/6 = Jih3(3 X 39.252+h32) X 1/6;
[0036]V凹=V柱= 37731.45mm3
[0037]整理得，h33+4624.6113-72144 = 0113^= 14.9mm
[0038]其次計算兩種燃燒室的表面積差:將燃燒室頂面的缸蓋近似為平面(沒有容積)，即由于缸蓋的表面積不變，在下面的計算中省略；
[0039]本發(fā)明活塞凹球面的表面積S凹=3i(R2+h32)，該汽油發(fā)動機柱形燃燒室的表面積為 S柱=S 側(cè)+S 活塞= 3idh2+3TR2 ；
[0040]S 凹=3i(R2+h32)=3T(39.252+14.92)?5534mm2[0041 ] S 柱=S 側(cè)+S 活塞=78.5π X 7.8+39.25?
[0042]=1922.6+4837.3 ^ 6760mm2
[0043]改進后前后燃燒室的面積差比:
[0044]S 柱-S 凹=6760-5534 = 1226mm2
[0045]根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以看到本發(fā)明的發(fā)動機的燃燒室比原燃燒室的表面積減少1226mm2。那么，在同等工況下，加在這多出的1226mm2表面的壓力會平均施加在本發(fā)明的缸蓋和凹球形的活塞上1226臟2/2 = 613臟2。原活塞承受的壓力是4837.37個面積單位的壓力，那么現(xiàn)在改進后的凹球形活塞所承受的壓力為613+5534 = 6147個面積單位的壓力。根據(jù)做功的公式W=F*S。因現(xiàn)有活塞的行程S是相同的。那么，換算本發(fā)明發(fā)動機做功的百分比為:
[0046]6147/4837.37?1.27?127%。
[0047]原發(fā)動機的最大功率為106馬力，改進后本發(fā)明的發(fā)動機功率為:
[0048]106*127% = 134.6 馬力。
[0049]通過以上的例證，經(jīng)過簡單的改進后，我們能讓1.6升的發(fā)動機變得跟2.0升的發(fā)動機一樣動力強勁。而且更節(jié)油環(huán)保。并且同理，我們也可以改進任何活塞式發(fā)動機，達到同樣的效果，增加25%左右的動力。
【主權(quán)項】
1.一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，包括氣缸(I)、氣缸蓋(2)、活塞(3)、進氣門(4)、出氣門(5)和噴油器(6)，其特征在于:所述的氣缸(I)的頂部設(shè)置氣缸蓋(2)，氣缸(I)上部設(shè)置進氣門(4)、出氣門(5)和噴油器(6)，氣缸(I)內(nèi)部的活塞(3)通過連桿(9)與曲軸箱(7)連接，所述的活塞(3)的頂面設(shè)置為凹球面(31)，氣缸(I)內(nèi)的壓縮比為8-12。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，其特征在于:所述的活塞(3)處于上止點時，活塞頂端與氣缸蓋接觸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，其特征在于:所述的進氣門(4)由氣門頭部(41)和桿部(42)組成，所述的氣門頭部(41)的內(nèi)表面設(shè)置由中心向邊緣輻射的導(dǎo)流條(411)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)流條(411)為向內(nèi)凹的溝槽或者向外凸出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種活塞式發(fā)動機的燃燒裝置，其特征在于:所述進氣門(4)的氣門頭部(41)為部的形狀為平頂或者喇叭頂。
【文檔編號】F02F3/26GK106089401SQ201610638063
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月5日 公開號201610638063.9, CN 106089401 A, CN 106089401A, CN 201610638063, CN-A-106089401, CN106089401 A, CN106089401A, CN201610638063, CN201610638063.9
【發(fā)明人】代希春
【申請人】代希春