[发明专利]压燃式节能汽油机

说明书

本发明涉及汽油发动机的供油途径和点燃方式。

现有的汽油发动机一般都是通过进气管的化油器或电喷技术向气缸内供油，采用火花塞点燃混合气来推动活塞做功。这种汽油机的热效率最高只能达到30％，与柴油机的45％比起来就相距甚远。由于汽油机的经济效益比柴油机差，再加上力量小、容易爆缸和热车不好起动等缺点，导致了汽油车在市场上越来越遭冷落，而柴油车却越来越受欢迎局面。随着燃油价格的上涨，这种趋势还将会愈演愈烈。因此，迅速改进汽油机的构造原理，大幅度地提高汽油机的经济效益，已经成为当代社会经济发展的迫切需要。

本发明的目的是要提供一种既有良好的机械性能，又具备很高经济效益的新型汽油发动机。

为了找出汽油机热效率低下的原因，我们认真分析和比较了汽油机与柴油机的有关特点。

                汽油机            柴油机

工作原理        四冲程            四冲程

供油途径        缸外化油器        缸内喷油嘴

气缸压力        558-882 kPa       3430-4140 kPa

(压缩比)        6-11              16-22

点燃方式        火花塞点燃        压缩点燃

热机效率        20-30％           30-45％

根据热学理论，内燃机所做体积功的计算公式为：W=nRTln(V₂/V₁)=nRTln(P₁/P₂)。结合上表所列的特点可以看出：导致汽油机热效率低下的原因是气缸压力(或压缩比)太小，而导致气缸压力小的原因又是缸外化油器供油方式。因为混合气的温度会随着气缸压力的增大而升高，不经火花塞点火就会发生自燃而引起爆缸，这历来都是汽油机难以克服的致命弱点。

汽油机为什么没有象柴油机那样采用气缸内的喷油嘴供油方式呢？为此，我们查阅了内燃机发展的有关历史。

  内燃机          引燃方式      热效率       发明人

二冲程煤气机

  1860年           点燃           4％       法国 里诺

四冲程煤气机                                法国 德罗沙

1862-1876年        点燃           14％      德国 奥托

四冲程汽油机

  1883年           点燃           20％      德国 戴勒姆

四冲程柴油机

1892-1897年        压燃           30％      德国 狄塞尔

通过内燃机发展的历史过程可以看出：汽油机的缸外供油方式主要是从煤气机那里沿袭而来，柴油机没有采用缸外供油方式则是因为此路不通，直到后来狄塞尔发现了空气在高压条件下所产生的高温可以把柴油点燃时，柴油机的发明才得以宣告成功。除此以外，无论我们从哪方面进行分析，都没有发现汽油机不可以采用缸内供油的确切理由。

综合上述原因，为了改善汽油机的机械性能和提高汽油机的经济效益，本发明对现有技术作了两个方面的改进：一是取消了原有的化油器或电喷技术供油装置，在燃烧室内设喷油嘴直接向气缸内供油，解决了因混合气的压力过高而导致的爆缸问题，从而提高了汽油机的压缩比；二是取消了原有的火花塞点火装置，利用空气被压缩时所产生的高温把汽油点燃，使汽油的燃烧更加充分可靠。实现本发明的具体方案是：在燃烧室内设有喷油嘴，用高压油泵将汽油直接喷入气缸与空气混合燃烧；在气缸设计方案中把汽油机的压缩比从现在的6-11提高到16-22，利用空气在高压条件下所产生的高温把汽油点燃。

利用本发明的两点改进，可以构成单缸和多缸发动机或二冲程和四冲程发动机等多种实施例。这种新型汽油机的主体结构与现有的柴油机基本相似，因此，没有必要再作“图面说明”。但是，由于汽油的性能与柴油相距甚远，所以在配套设施方面也会有些不同。例如：油箱不能象柴油机那样与发动机靠得太近；喷油时间应该比柴油机更晚等等。

本发明具有下列优点：

1．这种新型汽油机彻底消除了老式汽油机的力量小、容易爆缸和热车不好起动等缺点，机械性能将比现有的柴油机更好；2．随着压缩比的增大，这种新型汽油机的热效率可以由现在的上限30％提高到45％左右，其经济效益再也不会比柴油机更差。