[发明专利]小余隙容积爆排发动机

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，尤其是一种爆排发动机。

背景技术

传统内燃机中，由于其结构和循环方式的限制，活塞处于上止点时，活塞上方容积（即余隙容积）较大，这使曲轴转角增大，活塞下行时，活塞上方容积进一步增大形成在活塞对曲轴有可观力矩时，活塞上方气体压力明显下降，因此发动机的扭矩和效率受限。因此，需要发明一种新型发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种小余隙容积爆排发动机，包括高压气源和爆排活塞做功机构，所述高压气源经充气门与所述爆排活塞做功机构的气缸连通，所述气缸经排气门与排气道连通，所述爆排活塞做功机构的活塞设置在所述气缸内，处于上止点时的所述活塞的上方容积与所述活塞的截面积之比小于5mm。

选择性地，上述活塞处于上止点时的所述活塞的上方容积（V）与所述活塞的截面积（S）之比（即V/S）还可以小于4.8mm 、4.6mm 、4.4mm 、4.2mm 、4.0mm 、3.8mm 、3.6mm 、3.4mm 、3.2mm 、3.0mm 、2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.4mm、1.2mm、1.0mm、0.8mm、0.6mm、0.4mm或小于0.2mm。

一种小余隙容积爆排发动机，包括高压气源和爆排活塞做功机构，所述高压气源经充气门与所述爆排活塞做功机构的气缸连通，所述气缸经排气门与排气道连通，所述爆排活塞做功机构的活塞设置在所述气缸内，处于上止点时的所述活塞的上方容积与所述活塞的截面积和所述活塞的直径的乘积之比小于5：100。

选择性地，上述活塞处于上止点时的所述活塞的上方容积（V）与所述活塞的截面积（S）和所述活塞的直径（D）的乘积之比（即V/（S×D））还可以小于4.8:100、4.6:100、4.4:100、4.2:100、4.0:100、3.8:100、3.6:100、3.4:100、3.2:100、3.0:100、2.8:100、2.6:100、2.4:100、2.2:100、2.0:100、1.8:100、1.6:100、1.4:100、1.2:100、1.0:100、0.8:100、0.6:100、0.4:100或小于0.2:100。

选择性地，所述高压气源设为连续燃烧室、外燃工质发生器、高压气体源或气体液化物高压供气系统。

进一步地，在所述气缸上设燃料入口。

进一步地，在所述气缸上设点火装置。

选择性地，所述充气门设为外开充气门。

进一步地，在所述排气道上设叶轮动力机构。

选择性地，所述高压气源设为连续燃烧室，所述连续燃烧室的空气过量系数小于1.95。

选择性地，所述高压气源设为连续燃烧室，所述连续燃烧室的承压能力大于5MPa。

选择性地，在所述气缸上设有燃料入口和/或点火装置的结构中，所述充气门可设为缸内高压充气门。

本发明的原理是：尽可能减少所述活塞处于上止点时的上方容积，使曲轴转角增大，所述活塞下行到一定程度时，在所述活塞上方形成一定容积供高压气源内的气体冲入或为燃烧化学反应提供空间，这样使所述活塞处于对曲轴有一定力矩的位置时，所述气缸内保持气体的高压状态，进而提高发动机的扭矩和效率。

本发明所公开的小余隙容积爆排发动机的工作过程是：所述高压气体源内的高压气体工质在所述充气门的控制下，当所述活塞开始离开上止点下行时，开始充入所述气缸内，所述高压气体工质充入所述气缸达到设定量时，所述充气门关闭，此时被充入所述气缸内的所述高压气体工质直接膨胀推动所述活塞做功或与燃料发生燃烧化学反应后膨胀推动所述活塞做功，做功后的工质通过所述排气门排入所述排气道，当排气完成时所述排气门关闭，所述小余隙容积爆排发动机进入下一个循环过程。

本发明中，在设有连续燃烧室的结构中，可使所述连续燃烧室内的空气过量系数小于1.90、1.85、1.80、1.75、1.70、1.65、1.60、1.55、1.50、1.45、1.40、1.35、1.30、1.25、1.20、1.15、1.10或小于1.05，或等于1。

本发明所公开的某些技术方案中，由于采用了连续燃烧室，故可以大幅度减小空气过量系数，空气过量系数的减小会使柴油发动机的体积和重量大幅度降低，进而降低造价，提高车辆等运载系统的效率。