專利名稱：改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是指一種能夠阻止廢氣倒流、增加新鮮空氣量、改善燃燒性能、提高輸出功率和降低尾氣排放的改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入汽車時(shí)代，在美國(guó)，汽車保有量達(dá)2億多輛，平均1.3人擁有一輛汽車。然而由于發(fā)動(dòng)機(jī)存在設(shè)計(jì)缺陷，造成油料燃燒不夠充分，不但油耗偏高，而且尾氣中大量的CO、HC、NOx等有害物質(zhì)帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染。當(dāng)今所謂的環(huán)保車，大多是通過(guò)加裝三元催化器等尾氣凈化裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是這種被動(dòng)的方法是以提高使用及維護(hù)成本為代價(jià)的。因此，人們?cè)噲D通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，從根本上改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料、降低污染、提高功率、延長(zhǎng)壽命的目的。
就現(xiàn)有的傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而言，普遍存在的問(wèn)題是由于發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)配氣相位中存在疊開(kāi)角，從而使得在進(jìn)氣門早開(kāi)、排氣門遲關(guān)期間，進(jìn)氣管、氣缸和排氣管連通為一體。此時(shí)排氣管內(nèi)的高溫高壓廢氣不但不能排出，反而倒流入氣缸乃至進(jìn)氣管中，使混合氣受熱膨脹，阻礙新鮮空氣進(jìn)入氣缸參與工作以及稀釋了混合氣，導(dǎo)致燃料燃燒不充分、尾氣排放超標(biāo)；另外還導(dǎo)致燃燒速度過(guò)慢、補(bǔ)燃期延長(zhǎng)，使廢氣在排氣管中繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生噪音污染；倒流廢氣自帶高溫加上壓縮沖程中產(chǎn)生的高溫，造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高，偏離了正常的工作溫度，使得機(jī)油變質(zhì)、濃度變稀，降低潤(rùn)滑性能，進(jìn)而加速了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命。由于目前的發(fā)動(dòng)機(jī)中普遍存在疊開(kāi)角，因此上述問(wèn)題也就普遍存在。比如，TJ376Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位是上止點(diǎn)前19°進(jìn)氣門開(kāi)，上止點(diǎn)后19°排氣門關(guān)，氣門疊開(kāi)角為38°；YC6105Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位是上止點(diǎn)前17°進(jìn)氣門開(kāi)，上止點(diǎn)后18°排氣門關(guān)，氣門疊開(kāi)角為35°；BJ492Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位是上止點(diǎn)前24°進(jìn)氣門開(kāi)，上止點(diǎn)后22°排氣門關(guān)，氣門疊開(kāi)角為46°等等，都存在疊開(kāi)角。
傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣理論認(rèn)為在氣門重疊期間，進(jìn)氣管、氣缸與排氣管三者連為一體，由于進(jìn)氣管內(nèi)氣體壓力大于排氣管內(nèi)氣體壓力，新鮮充量便借此壓力差進(jìn)入氣缸，驅(qū)趕殘余廢氣及與之混合后的部分混合氣流入排氣管，這一階段稱為燃燒室掃氣。(摘自人民交通出版社《內(nèi)燃機(jī)性能提高技術(shù)》)本人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀察及實(shí)踐，認(rèn)為疊開(kāi)期不但起不了“掃氣”的作用，反而給廢氣以倒流入進(jìn)氣管的機(jī)會(huì)1、廢氣是一種高溫高壓的氣體，雖然在排氣終了時(shí)氣缸大部分廢氣已經(jīng)排到排氣管中，但排氣管內(nèi)氣體的壓力仍然大于大氣壓，即大于進(jìn)氣管內(nèi)氣體的壓力。因?yàn)槿绻B開(kāi)期間排氣管內(nèi)氣壓低于大氣壓，這段時(shí)間就不會(huì)有廢氣排出，甚至回流。因此，所謂的“掃氣”作用是不存在的。
2、以六缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，每120°(曲軸轉(zhuǎn)角)有一個(gè)氣缸開(kāi)始打開(kāi)進(jìn)氣門進(jìn)入進(jìn)氣行程，每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣持續(xù)時(shí)間相當(dāng)于曲軸轉(zhuǎn)角260°左右，即每一個(gè)缸處于疊開(kāi)期間時(shí)，總有另外一個(gè)氣缸正處在進(jìn)氣行程，而且由于進(jìn)氣阻力及氣缸真空度的影響，進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體的壓力總要比大氣壓要小一些，否則氣體就不能夠由進(jìn)氣管外向進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)。
3、因?yàn)檗D(zhuǎn)速很高，活塞瞬間上行至疊開(kāi)期間時(shí)，產(chǎn)生壓縮作用，燃燒室的殘余廢氣實(shí)際上仍是一種壓縮氣體，氣壓要比進(jìn)氣管大，也要比大氣壓大。
綜上所述可以看見(jiàn)，在疊開(kāi)期間，進(jìn)氣管內(nèi)氣壓小于大氣壓，而氣缸及排氣管內(nèi)氣壓大于大氣壓，那么，必然產(chǎn)生廢氣倒流入進(jìn)氣管的現(xiàn)象，并產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其能夠阻止廢氣倒流，改善燃燒工況，節(jié)省燃料，降低排放污染，提高動(dòng)力性和耐久性，具有增效、環(huán)保、節(jié)能、耐久等多重功效。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案消除發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)配氣相位中的疊開(kāi)時(shí)間，即把疊開(kāi)角設(shè)置為0°，公差為±1°，其特征是在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位中設(shè)置進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門早關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1°。可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)需要通過(guò)進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪來(lái)設(shè)置角α和角δ；并通過(guò)對(duì)相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角θ的調(diào)整來(lái)使角α和角δ的角度相等，從而容易地消除疊開(kāi)角。
發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速都很高，活塞每一行程歷時(shí)都很短，轉(zhuǎn)速為5600r/min時(shí)，一個(gè)行程歷時(shí)僅為0.0054s。這樣短時(shí)間的進(jìn)氣過(guò)程往往會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)充氣不足，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，因此，消除了疊開(kāi)角之后，采取設(shè)置進(jìn)氣門早開(kāi)角與排氣門早關(guān)角的配氣相位，在避免廢氣倒流的同時(shí)，延長(zhǎng)進(jìn)氣時(shí)間，以達(dá)到增加新鮮空氣充量的目的，從而改善燃燒工況，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
但是，當(dāng)采用渦輪增壓器、多氣門或其他方法提高充氣量系數(shù)之后，本發(fā)明可以采用如下技術(shù)方案消除發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)配氣相位中的疊開(kāi)時(shí)間，即把疊開(kāi)角設(shè)置為0°，公差為±1 °，其特征是在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位中設(shè)置進(jìn)氣門遲開(kāi)角α和排氣門遲關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1°?？梢愿鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)需要通過(guò)進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪來(lái)設(shè)置角α和角δ；并通過(guò)對(duì)相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角θ的調(diào)整來(lái)使角α和角δ的角度相等，從而容易地消除疊開(kāi)角。
在保證充氣充分的情況下采取設(shè)置進(jìn)氣門遲開(kāi)角與排氣門遲關(guān)角的配氣相位，可以在避免廢氣倒流的同時(shí)，達(dá)到延長(zhǎng)排氣時(shí)間使排氣更加干凈、進(jìn)一步增加新鮮空氣充量、改善燃燒性能、減輕熱負(fù)荷等目的。
采用上述技術(shù)方案之后，由于本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)消除了疊開(kāi)角，則不存在進(jìn)氣門開(kāi)、排氣門關(guān)時(shí)進(jìn)氣管與排氣管直接連通的可能，因此也就不會(huì)使廢氣倒流入氣缸乃至進(jìn)氣管中，從而也就不會(huì)阻礙氣缸內(nèi)燃料的燃燒，進(jìn)而使燃料得以充分燃燒，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，節(jié)省燃料，減少尾氣中有害物質(zhì)的排放，達(dá)到了增效環(huán)保節(jié)能的多重效果，并進(jìn)一步具有以下的效果1、由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度的降低，保持了潤(rùn)滑油的粘度和潤(rùn)滑性能，有效地減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作可靠性和耐久性。
2、由于新鮮空氣充氣量的增加，實(shí)際上提高了壓縮比以及改善了燃燒工況，使低溫起動(dòng)更加容易，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)和控制環(huán)境污染起到積極的作用。
3、由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度的降低，可以通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)適當(dāng)提高壓縮比，來(lái)實(shí)現(xiàn)空燃比和過(guò)量空氣系數(shù)的提升，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性以及降低有害物質(zhì)的排放。
4、由于燃燒充分快速，補(bǔ)燃期縮短，從根源上控制噪音和雜音的發(fā)生，降低噪音污染以及排氣溫度。
5、由于消除了疊開(kāi)角，則消除了因?yàn)榇嬖诏B開(kāi)角造成化油器回火以及汽車自燃的事故隱患。
6、存在疊開(kāi)角時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)是廢氣倒流、尾氣排放、機(jī)體溫度最為嚴(yán)重的時(shí)候，本技術(shù)方案由于消除了疊開(kāi)角，將顯著改善經(jīng)常塞車、紅綠燈頻繁的城市空氣質(zhì)量。


下面結(jié)合

對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明不限于附圖所示圖1為現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖；圖2為本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖，其特征是配氣相位中設(shè)置了進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門早關(guān)角δ；圖3為本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖，其特征是配氣相位中設(shè)置了進(jìn)氣門遲開(kāi)角α和排氣門遲關(guān)角δ；圖4為本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的配置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1所示的為現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖，圖中顯示其存在進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門遲關(guān)角δ，即存在疊開(kāi)角。圖中1為進(jìn)氣門開(kāi)，2為進(jìn)氣門關(guān)，3為排氣門開(kāi)，4為排氣門關(guān)，5為上止點(diǎn)，6為下止點(diǎn)，β為進(jìn)氣門遲關(guān)角，γ為排氣門早開(kāi)角。
圖2顯示了本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖，其消除了疊開(kāi)角，即疊開(kāi)角為0°，設(shè)置了進(jìn)氣門早開(kāi)角α、排氣門早關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1°。圖中1為進(jìn)氣門開(kāi)，2為進(jìn)氣門關(guān)，3為排氣門開(kāi)，4為排氣門關(guān)，5為上止點(diǎn)，6為下止點(diǎn)，β為進(jìn)氣門遲關(guān)角，γ為排氣門早開(kāi)角。
圖3顯示了本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位圖，其消除了疊開(kāi)角，即疊開(kāi)角為0°，設(shè)置了進(jìn)氣門遲開(kāi)角α、排氣門遲關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1 °。圖中1為進(jìn)氣門開(kāi)，2為進(jìn)氣門關(guān)，3為排氣門開(kāi)，4為排氣門關(guān)，5為上止點(diǎn)，6為下止點(diǎn)，β為進(jìn)氣門遲關(guān)角，γ為排氣門早開(kāi)角。
圖4所示的為本發(fā)明的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的配置結(jié)構(gòu)示意圖。通過(guò)調(diào)整氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角θ可以很容易地消除疊開(kāi)角。
實(shí)施例以EQ6100型發(fā)動(dòng)機(jī)作為一個(gè)實(shí)施例，按本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行改進(jìn)通過(guò)調(diào)整相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角θ消除疊開(kāi)角，相鄰氣缸進(jìn)、排氣凸輪之間的夾角θ設(shè)置為128.6°，并通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪設(shè)置進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門早關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為15°±1°，進(jìn)氣門遲關(guān)角β為56°，排氣門早開(kāi)角γ為38.5°，以此數(shù)據(jù)并參照原來(lái)凸輪軸其他數(shù)據(jù)加工出一根新的凸輪軸。把新的凸輪軸替換原凸輪軸，在隨后的實(shí)驗(yàn)中得出以下數(shù)據(jù)節(jié)油15％左右；怠速轉(zhuǎn)速顯著下降，平穩(wěn)而安靜(怠速是尾氣污染很嚴(yán)重的時(shí)候)；扭矩增大，動(dòng)力增強(qiáng)，行車輕快；溫度下降，水箱中冷卻水的最高溫度為65℃(當(dāng)時(shí)室外氣溫25℃)，用手直接去觸摸發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，只有溫?zé)岬氖指?，這與普通發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)氣歧管的熾熱(表明廢氣倒流入了進(jìn)氣管)現(xiàn)象不同；尾氣污染下降，在排放的尾氣中，沒(méi)有強(qiáng)烈刺激鼻眼的氣味；噪音與雜音明顯減少。
由上面的說(shuō)明，可以看見(jiàn)本發(fā)明具有以下特點(diǎn)適于四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的改造，技術(shù)方案優(yōu)越，實(shí)施簡(jiǎn)便，改造成本低廉，易于推廣普及，能夠有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，節(jié)省燃料，增強(qiáng)動(dòng)力性能，提高耐久性能，同時(shí)降低尾氣中有害物質(zhì)的排放以及有效地改善地球變暖現(xiàn)象，達(dá)到增效、環(huán)保、節(jié)能、耐久等多重效果，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
上述實(shí)施例只是用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是用來(lái)限制本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不超出下面所提出的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其它的多種結(jié)構(gòu)變化是顯而易見(jiàn)的，同樣落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其為四沖程式發(fā)動(dòng)機(jī)，相鄰進(jìn)、排氣凸輪之間具有夾角θ，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位中設(shè)置進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門早關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于通過(guò)進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪來(lái)設(shè)置所述角α和角δ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于通過(guò)調(diào)整所述夾角θ來(lái)使所述角α和角δ的角度相等。
4.一種改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其為四沖程式發(fā)動(dòng)機(jī)，相鄰進(jìn)、排氣凸輪之間具有夾角θ，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位中設(shè)置進(jìn)氣門遲開(kāi)角α和排氣門遲關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度，公差為±1°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于通過(guò)進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪來(lái)設(shè)置所述角α和角δ。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于通過(guò)調(diào)整所述夾角θ來(lái)使所述角α和角δ的角度相等。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。其技術(shù)方案是消除發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的配氣相位中的疊開(kāi)時(shí)間，即把疊開(kāi)角設(shè)置為0°，其特征是在配氣相位中設(shè)置進(jìn)氣門早開(kāi)角α和排氣門早關(guān)角δ，或設(shè)置進(jìn)氣門遲開(kāi)角α和排氣門遲關(guān)角δ，角α和角δ均設(shè)置為相等的角度?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整相鄰進(jìn)、排氣凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)此方案。本發(fā)明提高了氣缸內(nèi)新鮮空氣充量，使燃燒更充分，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，具有增效、環(huán)保、節(jié)能、耐久等多重功效。
文檔編號(hào)F01L1/34GK1542262SQ0311439
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月1日
發(fā)明者晏家全 申請(qǐng)人:晏家全