[发明专利]一种提高内燃机热效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机热效率、节约能源领域。

背景技术

内燃机诞生近150年以来，所采用的连杆机构一直袭用着传统的直线型连杆机构。这种连杆机构的主要弊病是：当气缸压力处于峰值阶段时，因曲柄与连杆间的夹角关系、致使连杆作用在曲柄上的切向分力(产生的扭矩值)很小，因此，机构的热能动力驱动效率很低；而当两者间的夹角关系朝着有利于驱动效率提升的方向变化时、气缸压力已呈指数关系急速下降(后劲乏力)。

由于常规连杆机构的曲柄上止点相位始终处于与气缸中心线重合的位置，因其机构动力学特性所致、缸内热力循环所产生的热能动力难以有效地输出、致使大量的热能被热幅射散失、冷却介质和排气过程所带走。这就是常规内燃机热效率长期处于较低水平的根本原因。

为了提高内燃机的有效热效率，国内、外学者百年以来，都是试图通过不断完善气缸内部的热力循环来提高内燃机的热效率，却忽视了连杆机构的动力学特性及其热能动力的驱动效率对内燃机有效热效率的直接影响。鉴于常规连杆机构的热能动力驱动效率低下这一关键原因，当今，相当完善的热力循环和高水平的燃烧效率也无法改变内燃机热效率长期不见明显提升的客观现实。可见，常规连杆机构的动力学特性及其热能动力的驱动效率严重地阻碍着内燃机有效热效率的提升。

发明内容

一种提高内燃机热效率的方法，采用非常规的连杆机构，使发动机曲柄位于活塞上止点时的相位按需要设定在沿发动机的旋转方向、相对于气缸中心线偏移(-10～+36)°曲柄转角范围内某一最佳位置，使发动机在同等的输入条件下所输出的扭矩值大幅增加，因而，可以显著提高发动机的有效热效率。

本项发明的技术方案是，采用新的连杆机构、以改变常规连杆机构曲柄上止点的相位始终位于与气缸中心线重合位置的历史状态、消除其制约内燃机热效率提升的固有障碍。通过机构的优化设计，使曲柄对应于活塞上止点时的相位沿着发动机的旋转方向、相对于气缸中心线偏移到(-10～+36)°曲柄转角范围内的最佳位置，从而显著提高连杆机构热能动力的驱动效率，最终达到提高内燃机有效热效率、降低燃油消耗率、减少排气污染的目的。

附图说明：

图1：发动机输出端的指示扭矩对比曲线图。

具体实施方式

采用非常规的连杆机构，使发动机曲柄位于活塞上止点时的相位按需要设定在沿发动机的旋转方向、相对于气缸中心线偏移(-10～+36)°曲柄转角范围内某一最佳位置，使发动机在同等的输入条件下所输出的扭矩值大幅增加，因而，可以显著提高发动机的有效热效率。

若选择某款现有常规发动机产品作为研究对象，将其改制成采用本项发明专利和新型连杆机构的发动机，通过可靠的分析计算，在发动机的输入条件不变的前提下，得出前后两种发动机净扭矩的对比曲线，如附图所示。由此可知：采用本专利技术改制成的发动机，其输出扭矩值的增幅相当可观。