[发明专利]高效节能发动机

说明书

本发明涉及的是一种高效节能发动机，它所涉及的是活塞式发动机，是以汽油、柴油为燃料的发动机。

目前国内外常用的各种型号的活塞式汽、柴油发动机，都是活塞运行到上止点位置时点火，这是因为此时发动机内的空间体积单位最小。只有燃烧室，虽然在此时发动机内部拥有最大的压力和压强，但此时的曲轴与连杆正处于垂直状态上，作为动力的压力也只能正面传递到曲轴架上，不产生或只产生很小的输出动力，动力输出几乎等于零。随发动机曲轴在惯性作用下继续运动，与连杆逐步产生了输出动力的夹角和力矩，但是，活塞也随之向下运动，当曲轴运行到较佳的输出动力位置时，活塞已向下运行位移了七分之一以上，因发动机的压缩比都大于1∶8，所以当发动机活塞向下运行七分之一时，发动机气缸内部也由于活塞的下移增加了一倍空间，依据物理学的空气压强原理，假设温度没有发生变化，只是体积扩大一倍，压力就应比点火时下降50％，此时力矩约50％，受力夹角约47度，综合指数最大，为0.366。而发动机活塞继续向下运行七分之二后，缸内的压力仅剩点火压力25％，此时的力矩为1，受力角87度，可它最大的能量转换也只能在0.25以内。而作功冲程的最后七分之四行程中气缸内拥有的可作功压力，只能在点火压力的25％以下，仅从对压力条件的单一数据的分析，发动机作功指数只有一个点为0.37，其余的各个工作点作功指数都已经下降到0.3以下，更不用说加上温度下降的影响和其它设备的消耗。由此可看出，作功结构不合理才是发动机热效率低的最主要原因。

本发明的目的，就是在于改变发动机的这种不合理的工作结构，提供一种能使发动机在产生最大压力时，避开没有力矩的状态和位置，并且把发动机在点火压力设制在力矩和动力输出角均为较佳的位置上，使压力在克服曲轴力臂及各种影响因素后，还有60％以上转化为输出动力，且在同等的用油条件下，使动力得到成倍的提高，马力小时的油耗也相对下降一半的活塞发动机。

本发明的目的可通过以下措施来实现：

本发明的设计是，在原汽缸的上方加设了上汽缸机构和上活塞机构，由凸轮压迫上活塞，使之占据燃烧室的空间，此时上下活塞同步运行，上下活塞之间就构成可移动的燃烧室，并将燃烧室整体下移，点火时上活塞的运行略快，使压缩比加大，就形成压燃和点火相结合的方法点燃可燃混合气，这不仅使点火后的可作功压力增加，还避开没有力矩的小角度状态，使得发动机在点火时产生的压力，60％以上转化为输出动力。

上活塞和上汽缸是此项发明的关键部位。具体设计的就是上气缸结构和上活塞结构，在现用机型的气缸上加设上气缸机构，上气缸机构包括在气缸顶部的上气缸体，和新设计的缸盖，新设计的缸盖又作为辅助设备的支撑架，它与上汽缸一同被固定在现用汽缸的顶部，在上气缸体内设计安装有上活塞，为防止火花塞的突出部分与下行的上活塞相碰，在上活塞的底部开设有凹槽，在上活塞上还设置有，与上气缸体腔室相连通的进排气通道腔，进排气通道腔向侧方向延伸，穿过上气缸体侧壁，与安装在支撑框架上的进排气控制装置相连接，在进排气通道腔内，沿活塞运动方向分别设置有与上气缸体相连通的进排气阀门，在进排气腔体侧壁上，沿法线方向开设有与进排气阀门相对应，并且相连通的进排气通道，在进排气阀门上方的支撑架上安装有摇臂驱动式凸轮控制系统，用于控制进排气阀门，采用摇臂式凸轮的目的是给控制上活塞的凸轮让出活动的空间和位置，摇臂驱动凸轮根据具体机型的不同可设置一侧、两侧、采用顶杆或液压的方式。在上活塞上方，沿横方向主轴安装有专门控制上活塞运动的直接驱动式凸轮，所述上活塞、进排气腔体及进排气系统为一体式结构，在支撑框架上安装有与曲轴相连接的，用于控制上活塞下移时间和位置的控制轮，控制轮的轴为主动轴，也就是安装有控制上活塞运动的凸轮轴，轴上还装有与控制进排气门齿轮相连的齿轮，在上活塞下安装有弹性复位机构和定位器及定位器控制装置。