高效節(jié)能發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種高效節(jié)能發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，它經(jīng)歷了蒸汽機、外燃機和內(nèi)燃機三個發(fā)展階段。內(nèi)燃機的種類十分繁多，常見的汽油機、柴油機是典型的內(nèi)燃機。但是，由于汽油和柴油的性質(zhì)不同，因而在發(fā)動機的工作原理和結(jié)構(gòu)上都有所不同。
[0003]一、汽油機的工作原理是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構(gòu)對外輸出機械能。以四沖程汽油機為例，是在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。
[0004]I)進氣行程
[0005]活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力0p，即pa =(0.80?0.90)Opο進入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340?400K。
[0006]2)壓縮行程
[0007]壓縮行程時，進、排氣門同時關(guān)閉?；钊麖南轮裹c向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800?2000kPa，溫度達600?750K。
[0008]3)做功行程
[0009]當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力PZ達3000?6000kPa，溫度TZ達2200?2800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構(gòu)對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達b點時，其壓力降至300?500kPa，溫度降至1200?1500K。在做功行程，進氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。
[0010]4)排氣行程
[0011]排氣行程時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點r點的壓力稍高于大氣壓力，即pr = (1.05?1.20)ρΟο排氣終點溫度Tr = 900?1100K?；钊\動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
[0012]二、柴油機的工作原理是和汽油機一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機采用壓縮終點自燃著火，其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機有所不同。
[0013]I)進氣行程
[0014]進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力pa =(0.85?0.95) p0，比汽油機高。進氣終點溫度Ta = 300?340K，比汽油機低。
[0015]2)壓縮行程
[0016]由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε = 16?22)。壓縮終點的壓力為3000?5000kPa，壓縮終點的溫度為750?1000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。
[0017]3)做功行程
[0018]當壓縮行程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以1MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5000?9000kPa，最高溫度達1800?2000K。由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。
[0019]4)排氣行程
[0020]柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr = 700?900K。對于單缸發(fā)動機來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個行程中只有一個行程是做功的，其他三個行程是消耗動力為做功做準備的行程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足，但是，同時也存在結(jié)構(gòu)復雜，工藝難度大、技術(shù)要求高等問題。
[0021]并且，目前普通的內(nèi)燃機還存在著能源使用效率不高的問題，表現(xiàn)為:
[0022]1、發(fā)動機的活塞到達上止點，壓縮比達到一定時點燃或壓燃(柴油機采用壓燃技術(shù))，不僅初燃期能量沒有得到有效利用，且使氣缸壓力增大，影響發(fā)動機的使用壽命；
[0023]2、由于燃料品質(zhì)不同，汽缸內(nèi)燃料最佳壓縮比不同，若要求使用高標號汽油的車輛不小心使用低標號油品時，可能提如爆燃廣生爆震，對發(fā)動機造成損壞。
[0024]為此，本實用新型人在2014年9月13日提出的專利授權(quán)公告號為204041238U，實用新型名稱為一種高效節(jié)能發(fā)動機，利用動力加速補償裝置調(diào)整曲軸與氣缸夾角再點燃，增加發(fā)動機動力，降低發(fā)動機怠速和動載轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了節(jié)能的目的。但是，作為該發(fā)動機的關(guān)鍵部件-動力加速補償裝置，由于驅(qū)動加速補償活塞運轉(zhuǎn)的加速補償傳動機構(gòu)還存在設(shè)計不合理的地方，導致在運轉(zhuǎn)過程中存在了誤差的積累，容易產(chǎn)生振動，極大的影響了整機運行的流暢性和穩(wěn)定性。
[0025]為此，如何通過技術(shù)改進，提高內(nèi)燃機的能源使用效率，減少能源消耗和環(huán)境污染，一直以來都是人們非常關(guān)注的課題。
【實用新型內(nèi)容】
[0026]本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供的一種能使發(fā)動機輸出動力增大，提高發(fā)動機使用壽命，提高燃油的通用性，減少廢氣排放，降低發(fā)動機抖動，降低噪聲，使氣體燃燒更加充分，更加環(huán)保的高效節(jié)能發(fā)動機。
[0027]本實用新型是采用如下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)上述目的:一種高效節(jié)能發(fā)動機，包括發(fā)動機機架及其上設(shè)置的動力傳遞系統(tǒng)、火花塞、噴油器和進排氣系統(tǒng)，動力傳遞系統(tǒng)包括作為動力主傳動系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)和與曲柄連桿機構(gòu)對應(yīng)的動力加速補償裝置；
[0028]曲柄連桿機構(gòu)包括機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，機體組包括曲軸箱、氣缸體、與氣缸體連接配合的氣缸蓋，活塞連桿組包括設(shè)置在氣缸體內(nèi)的主動力活塞和與主動力活塞活動連接的主動力活塞連桿，曲軸飛輪組包括曲軸和與曲軸連接的飛輪，曲軸設(shè)置在曲軸箱內(nèi)；
[0029]動力加速補償裝置包括與主動力活塞對應(yīng)設(shè)置在同一氣缸體內(nèi)的加速補償活塞、與加速補償活塞連接的加速補償活塞桿；
[0030]所述加速補償活塞桿與曲軸之間連接有加速補償傳動機構(gòu)，曲軸通過加速補償傳動機構(gòu)帶動加速補償活塞在氣缸體內(nèi)部做有規(guī)律的補償空間運動，增加吸氣空間和壓縮距離從而增大壓縮比，以及增加輸出動力的曲軸角度，從而使發(fā)動機低能耗高效率運轉(zhuǎn)；
[0031]其特征在于，所述加速補償傳動機構(gòu)