[发明专利]压缩做功独立室往复式四冲程发动机

说明书

技术领域：

本发动机属于一种四冲程往复活塞式内燃机。

背景技术：

1883年葛·戴姆勒(Gottlieb Daimler)制成第一台四冲程往复活塞式汽油机，1897年狄赛尔首先制成了柴油机。现有四冲程往复活塞式发动机是在一个汽缸内完成发动机的进气、压缩、燃烧膨胀做功、排气循环。进气过程中冷的空气在吸气与压缩过程吸收温度高的汽缸壁、活塞、汽缸盖上的热量，压缩空气消耗的功等于绝热压缩功加上空气吸收热量增加的压缩功；燃烧膨胀做功过程中，高温的燃气的热量传给温度低的汽缸壁、活塞、汽缸盖，燃气做的膨胀功等于绝热膨胀功减去因热量损失而减少的膨胀功。汽油机采用火花塞点燃、柴油机采用压缩自燃方式点燃。燃料的燃烧在温度较低的汽缸壁、活塞顶部、汽缸盖底部上燃烧不完全，产生CO、CH、碳烟等有害物质，燃烧室中心的高温会产生NO。为了改善燃烧现采用电子控制喷射燃油，为降低有害物质的排放采用催化剂使排气中的有害物质转化成无害物质。1987年英国的牟利特(Merritt)研制成功表面催化燃烧的汽油机使得燃烧大大改善，但结构过于复杂。

发明内容：

为了降低压缩功、提高膨胀功与改善发动机的燃烧就有了本发明压缩做功独立室往复式四冲程发动机。本发明的发动机结构上与现在的往复活塞式发动机结构大部分相同，本发明的发动机的进气压缩冲程与做功排气冲程分别在两个容腔内进行，点燃方式采用催化点燃或蓄热点燃，应用于汽油机没有了现有发动机的火花塞点火系统。本发明的发动机异于现有的往复式活塞发动机的有以下单元：

1、两个由活塞、缸套、汽缸盖组成容腔，一个用容腔用于吸气与压缩(以下称压缩室)，另一容腔用于膨胀做功与排气(以下称做功室)，两个缸套平行相邻，活塞连着连杆曲轴，做功室活塞运动滞后于压缩室活塞一定曲柄角度；

2、压缩室汽缸盖上的进气道与进气阀，做功室汽缸盖上的排气道与排气阀；

3、在汽缸盖上连接压缩室与做功室的通道(以下称两室通道)；

4、在两室通道压缩室端让压缩气体进入通道的单向阀(以下称压缩室出气阀)；

5、在两室通道上靠近做功室的闸阀(以下称通道闸阀)，通道闸阀定时地打开与关闭通道；

6、在通道闸阀与压缩室之间两室通道上的容腔(以下称中间室)；

7、涂在通道闸阀与做功室之间两室通道壁上的催化剂膜或在这段通道内的蓄热器，用于点燃混合气体；

8、装在通道闸阀与做功室之间两室通道上的加热器，用于发动机启动时加热催化剂膜或蓄热器；

9、驱动进气阀、排气阀、通道闸阀定时地打开与关闭的凸轮机构，进气阀在压缩活塞从上止点运行到过下止点后一定角度时间内(即压缩室处于进气冲程)打开、排气阀在做功活塞从下止点前一定角度运行到上止点时间内(即做功室处于排气冲程)打开、通道闸阀在做功活塞从上止点前一定角度运行到过下止点后一定角度时间内(即做功室在做功冲程及做功冲程前后一定时间内)打开，凸轮轴的转速等于曲轴转速。

本发明的发动机与现在的往复式四冲程发动机相比具有以下特点：

1、进气压缩冲程在低温的室内进行，充气系数高，降低了压缩功的损耗；

2、膨胀做功冲程在高温的室内进行，室壁温度高，传热损失小，热效率高，且可以通过增大做功室的活塞行程或缸径使得膨胀容积大于压缩容积，膨胀功可进一步提高；

3、采用催化剂或蓄热器点燃，燃烧是桶形燃烧，燃烧可靠完全，排放好，汽油机可省去火花塞点火系统；

4、压缩室不在承受爆炸压力，压缩室的缸套、活塞、连杆、汽缸盖的机械负荷与热负荷大大降低，零件可设计的轻、薄、小，减少材料消耗；

5、凸轮的转速等于曲轴转速，即两倍于现有往复活塞式发动机凸轮轴的转速。凸轮的动程角增大到现有往复活塞式发动机凸轮的两倍，凸轮轴传递的功率基本一样，凸轮轴传动系的扭矩减小，零件可设计的轻、薄、小，减少材料消耗；

6、进气阀与排气阀分别布置在压缩室、做功室的汽缸盖上，气道由现有往复活塞式发动机的两室四通道减少到两室两通道，流通截面增大了，阻力减小了，流通时间为每转一个冲程，利用率提高一倍，对应的进排气管支管少了一半，材料也减少了；

7、热负荷集中了，需要冷却空间变小了，冷却系统的效率提高了，降低冷却泵的功率消耗；

8、做功室的热负荷高了，对材料提出更高的要求；

9、燃料燃烧的好，减少了有害物质的排放。

附图说明：

图1：含一组压缩室与做功室发动机的压缩室与做功室的俯视图；