专利名称：新型内燃机的制作方法
新型内燃机本发明属于一种热机，特别是一种新型内燃机。目前广泛使用的内燃机自发明以来历经百多年，其基本构造和四冲程工作原理一直保持不变，人们在此框架内只做些技术改进工作，发明了许多新技术，例如电喷、共轨、涡轮增压等等，不过这些都没能使内燃机有重大改进，其效率还很低，还有许多缺点未克服。 当今资源和环境对提高内燃机效率有殷切期待，对限制内燃机排放有严格标准，然而要使内燃机在高效率低排放方面有重大改进，特别是效率有显著提高，若不突破原有框架，只是寻求技术进步，理论和实践都证明极其困难，甚至可以说已无可能。要使内燃机有重大改进就必须对其作重大改造。在所有热机中，内燃机的最特别之处是把发热器和工作部分合二为一在吸气冲程和压缩冲程时它是发热器，产生着高温高压工质；在做功冲程和排气冲程时它又变为工作部分，利用高温高压工质膨胀做功。这种既是发热器又是工作部分的特殊设计使内燃机存在诸多缺点I.汽缸象内燃机的心脏，把心房设为燃烧室很不科学，让高温在体内最要害部位肆虐。为了避免机件因过热遭受损坏就要增设高效冷却装置，严实包裹着汽缸的水套要夺去工质35-40%的能量，从而大大降低内燃机的热效率，这是巨大的无奈的浪费。2.由于内燃机的压缩冲程设定了压缩比，排气冲程只能按设定的压缩比排出部分废气，未排出部分与下一工作循环的燃料混合将导致燃料因缺氧而燃烧不全，造成排放废气的污染物中总是含有可燃物HC、CO,冒黑烟现象则是严重缺氧。无论以后技术改进到何种程度，即使内燃机燃烧学研究将来在技术上取得重大突破，内燃机的燃烧效率也绝对不可能达到100%，因为它不可能取消压缩比排出全部废气。3.采用多缸组合克服了转动不均匀的缺点，却产生了机械效率降低的缺点，每个汽缸都有配气机构、曲柄连杆机构，在所有热机中数内燃机的结构最复杂，因机械损耗使其效率降低约10% .4.做功冲程末，工质的温度还很高，还有相当的压强，因活塞已到了下止点，工质就无法再对活塞做功，只好作为废工质排出汽缸外，打开排气阀时就发出类似响亮的鞭炮声，这样既浪费了工质的能量，又产生很大的噪音。虽然加装消声器能降噪，但无论技术如何改进都无法让“还有相当压强的工质”能继续做功直至压强很小，因为内燃机的“特殊设计”使其不可能做到单独延长四冲程中的做功冲程的行程。5.燃料爆燃瞬间会产生强度很大的高温高压，这对机件的性能就提出很高的要求。耐热合金使机器的成本增大，加厚机件使机器变得笨重。6.由发电机、蓄电池、电动机组成的启动装置虽不属于内燃机的基本构造，却是其重要的辅助设备，这套装置在整个内燃机的成本中所占比重不小。7.低温严寒难启动，冷却水结冰会损坏机件。本发明的目的是提供一种效率高、成本低、重量轻、低排放、低噪音、故障少、易维修的新型内燃机，通过对现有内燃机的结构作重大改造来实现，从根本上解决现有内燃机因设计的缺陷而出现的诸多问题。下面结合附图
对本发明提出的技术方案作详细说明。
本发明的发热器由空气滤清器(I)、进气管(2)、压气机(3)、输气管(4)、燃料供给系统(5)、点火装置(6)、燃烧室(7)等构成，工作部分由汽缸(8)、曲柄连杆机构(9)、进气阀(10)、排气阀(11)、排气管(12)等构成，启动装置由贮气筒(13)、启动阀(14)、止回阀
(15)等构成，见图I.燃烧室(7)由外套(16)、火焰管(17)构成，见图2.进气阀(10)由阀门(18)、阀杆(19)、弹簧(20)构成，见图3.外套用直径4_6cm的普通钢管制成，长度根据机器功率的大小设计；火焰管用布满小孔的钢片卷成管状，直径略小于外套，长度与外套相同。进气阀的开闭由活塞控制当活塞在上止点时，进气阀处于开启状态；当工质推动活塞下行时，进气阀跟着下行；当进气阀的阀门关闭进气口后，工质便作绝热膨胀推动活塞继续下行直至下止点；当活塞从下止点上行时，进气阀处于关闭状态；当活塞上行压缩弹簧时，工质的压力使阀门仍紧闭；当活塞将上行到上止点时就顶起阀杆推开阀门，弹簧再将阀门推到进气阀的上止点。排气阀的开闭由凸轮、挺柱、推杆、摇臂组成的配气机构控制，机轴每转动一周排气阀就开闭一次，活塞上行时排气阀就打开，活塞下行时排气阀就关闭。
实施例本发明的工作原理经过滤清的空气从进气管进入压气机被压缩，压强增大到 6-9个大气压，经输气管进入燃烧室的外套与火焰管之间的夹层，再从许多小孔进入管膛帮助燃料燃烧，生成约900°C的高温燃气，燃料燃烧释放的热能大大增强工质做功的能力，然后进入汽缸推动活塞做功，使活塞与进气阀一起下行，在进气阀闭气后工质就作绝热膨胀推动活塞做功，当活塞下行到下止点时工质的压强接近大气压，温度大大降低，最后被活塞全部排出汽缸。工质做的功部分输给压气机，其余向外输出机械功。本发明的启动打开启动阀，贮气筒内的压缩空气就进入输气管再经燃烧室进入汽缸推动活塞使曲轴开始转动，从而带动压气机、燃料供给系统和点火装置工作，机器便进入工作状态，此时可关闭启动阀。止回阀与启动阀并联，在机器进入工作状态后，当输气管的气压高于贮气筒的气压时，止回阀就打开；当贮气筒的气压高于输气管的气压时，止回阀就关闭，这样就能保证下次启动时有足够的气压。本发明与现有内燃机比较具有以下优点I.效率高。(I)燃烧效率燃料在充足空气助燃下燃烧温度可达200(TC，本发明按黄金分割确定工质的最佳工作温度为约900°C，就需用更多新鲜空气与炽热燃气混合生成符合工作温度要求的工质，充裕的空气使燃料能充分燃烧，同时燃烧室的科学设计为燃料能充分燃烧提供技术支持，故其燃烧效率可达100%。(2)热效率工质做功前的温度900°C远低于现有内燃机的2000°C，做功后的温度也低得多，因此只需在机体的部分表面安装散热片即可，无需用水套大面积包裹全部汽缸夺走大量热能致使工质做功的能力大大降低，另外做功后的工质不仅温度低，压强也低至接近大气压，废工质带走的能量就少，热效率就高。
(3)机械效率为使机轴转动均匀，本发明的压气机宜采用双缸，工作部分宜采用三缸，共5个缸，与五缸内燃机相比，前者只有3个排气阀的开闭需消耗机械能，其余阀门均自动开闭，而后者有5个进气阀和5个排气阀的开闭需消耗机械能，并且还有大小齿轮摩擦的损耗，所以本发明的机械效率较高。2.成本低。(I)仅廉价的启动装置一项就使其成本降低不少，若应用到汽车上作为汽车的发动机，既可以跟汽车的制动装置共用一个贮气筒，同时又可以为制动装置省去一个压气机， 从而进一步降低成本。(2)工质的温度和压强较低，对机件的性能要求就较低，机器的制造成本也就较低。另外其燃料供给系统是连续工作的，就无须象现有内燃机的那样加工要求高精密度，并且产生的工质能供应多缸工作。(3)燃气轮机的燃烧室需用昂贵的耐热合金制造，本发明的燃烧室科学设计使其可以用普通材料制造压缩空气进入外套与火焰管之间的狭长夹层后再从许多小孔进入管膛与燃料充分接触帮助燃料燃烧，既能不断冷却管体，又能巧妙利用气流使炽热燃气的高温区域始终出现在管膛的中心而不会靠近管壁。3.重量轻。其工作压强远低于现有内燃机燃料爆燃瞬间产生的高压，所以对机件的强度要求低，可以用较薄的材料制造，另外省去了庞大的水套散热器冷却系统，从而较大减轻了重量和减小了体积。4.低排放。这个优点取决于燃烧效率，由于燃料能充分燃烧，所以排放废气的污染物中只含不可燃物，可燃物HC、CO的排放为零，能达到最高排放标准，完全杜绝冒黑烟现象。5.低噪音。可以通过改变进气阀弹簧的长度来调整工质的膨胀比，或通过缸径大小的设计，或通过活塞行程长短的设计，使工质作绝热膨胀做功后的压强接近大气压，这样噪音就很小，无需加装消声器。6.故障少。发热器只有压气机、燃料供给系统和点火装置易出故障，而这些装置已分别在空气压缩机、燃气热水器上被广泛使用，技术已很成熟，从这些装置的使用情况看， 长时间工作也很少发生故障；工作部分只是简单的机械装置，在较低的温度压强下工作，易保养不易出故障；启动装置除了启动阀经无数次开闭造成的磨损，基本无故障，经久耐用， 特别适合频繁启动的汽车采用。7.易维修。构造简单，无高精零部件；发热器和工作部分明确分开，出现故障时容易寻找根源。8.采用点燃式，低温不影响启动，而且气温越低越有利于机器工作。无冷却水，不会因结冰损坏机件。
权利要求
1.1.一种新型内燃机，其特征是发热器由空气滤清器(I)、进气管(2)、压气机(3)、输气管(4)、燃料供给系统(5)、点火装置(6)、燃烧室(7)等构成，工作部分由汽缸(8)、曲柄连杆机构(9)、进气阀(10)、排气阀(11)、排气管(12)等构成，启动装置由贮气筒(13)、启动阀(14)、止回阀(15)等构成。
2.根据权利要求I所述的技术方案，其特征是燃烧室(7)由外套(16)、火焰管(17) 构成，外套用直径4-6cm的普通钢管制成，长度根据机器功率的大小设计；火焰管用布满小孔的钢片卷成管状，直径略小于外套，长度与外套相同。
3.根据权利要求I所述的技术方案，其特征是进气阀(10)由阀门(18)、阀杆(19)、 弹黃(20)构成。
4.根据权利要求I所述的技术方案，其特征是进气阀的开闭由活塞控制，当活塞在上止点时，进气阀处于开启状态；当工质推动活塞下行时，进气阀跟着下行；当进气阀的阀门关闭进气口后，工质便作绝热膨胀推动活塞继续下行直至下止点；当活塞从下止点上行时， 进气阀处于关闭状态；当活塞上行压缩弹簧时，工质的压力使阀门仍紧闭；当活塞将上行到上止点时就顶起阀杆推开阀门，弹簧再将阀门推到进气阀的上止点。
5.根据权利要求I所述的技术方案，其特征是排气阀的开闭由凸轮、挺柱、推杆、摇臂组成的配气机构控制，机轴每转动一周排气阀就开闭一次，活塞上行时排气阀就打开，活塞下行时排气阀就关闭。
全文摘要
本发明公开了一种新型内燃机，其发热器由空气滤清器(1)、进气管(2)、压气机(3)、输气管(4)、燃料供给系统(5)、点火装置(6)、燃烧室(7)等构成，工作部分由汽缸(8)、曲柄连杆机构(9)、进气阀(10)、排气阀(11)、排气管(12)等构成，启动装置由贮气筒(13)、启动阀(14)、止回阀(15)等构成，从根本上解决现有内燃机因设计的缺陷而出现的诸多问题，具有效率高、成本低、重量轻、低排放、低噪音、故障少、易维修等优点。
文档编号F02B75/40GK102588106SQ201210060489
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者张善沐 申请人:张善沐