[发明专利]一种能够排净废气的高效节能发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机领域，尤其是一种能够排净废气的高效节能发动机。

背景技术

我们都知道发动机燃烧做功后的气体是不能够再助燃的，但是这些废气却占有新鲜空气的空间，使得氧气的含量降低，所以燃烧后的废气被排出的越干净，则发动机所做的功就越大，效率也越高。但由于发动机燃烧室的容积是固定的，因此发电机在排气冲程终了时，不可能将废气全部排尽，总会滞留下一部分残余废气，由于残余废气稀释了新鲜空气中的氧气，所以影响了发动机的输出功率，并且产出有害气体一氧化碳和氮氧化物等。残余废气越多，则氧含量就相对越少，燃料燃烧就越不充分，使得做功越小，并且产出的有害气体一氧化碳和氮氧化物等就越多。这是因为燃料在富氧的条件下燃烧就会生成二氧化碳，在缺氧的条件时就容易生成一氧化碳。又因为氧气含量少了，则氮气的含量比例就会多，在燃烧时，过量的氮气就会吸收热量与氧气参与反应，生成有害的氮氧化物，导致发动机的能量进一步降低。

为了提高发动机效率和减少有害气体对环境的污染，人们采取了很多办法，也取得了明显的效果，其中提高压缩比就是实例，实践证明压缩比越高，热效率越高，这其中一个很重要的原因就是压缩比与气缸内剩余的废气成反比，压缩比越大则燃烧室剩余的废气就越少，使得功率和效率也就越大。所以几年以前汽油发动机的压缩为6～10，而如今普遍都在9～12之间。

但是提高压缩比是有限度的，当压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现爆燃等不正常燃烧等现象而降低发动机的功率。这是汽油的燃烧特性所决定的，当气缸内的温度和压力升高到一定程度时，气缸内的混合气就会自动燃烧而爆炸，这个自动燃烧的压力及温度称为临界值。如果气缸内的压力超过了临界值，汽油就会因为压缩而在点火之前被点燃，这种现象被称为爆震，会使发动机倒转，对发动机也造成比较大的伤害。而对于涡轮增压发动机来说，当涡轮增压介入以后，燃烧室的压力会进一步升高，爆震就更容易发生，所以提高压缩比可以排出更多的废气，是节油节能的措施，但是节能的幅度有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够排净废气的高效节能发动机，.以解决气缸燃烧室滞留部分残余废气的问题，从而提高发动机的输出功率与效率，同时达到减少有害气体一氧化碳和氮氧化物的目的，即便是发动机在低压缩比时也能够达到较高的效率，以减少高压缩比带来的麻烦。

本发明的技术方案为：一种能够排净废气的高效节能发动机，包括有普通发动机的部件，如气缸、曲轴、活塞、进气门和排气门等，其特征是：在气缸的顶部新增一个排气活动塞，用弹簧与气缸连接；此排气活动塞可以上下滑动，被排气门带动运行，在排气时向活塞方向滑动，最大限度地压缩气缸内剩余的空间，达到排净废气的目的。在吸气冲程时又被排气门带动向上而自动回归原位，以便多吸入新鲜空气。

本发明的优点在于通过排净废气，使得氧气的含量增加而使燃料燃烧更充分，从而大幅度提高了发动机的功率和效率，达到节约燃油的目的。由于氧气的比例增大，所以在低压缩比的发动机上同样能够节油。同时由于排净了温度很高的废气，可减少因温度过高而造成提前爆燃的概率，所以也适用于高压缩比的发动机，尤其是适用于涡轮增压发动机。氧气含量的增加也是有害气体减少的主要措施，更有利于环保。

为了达到这一目的，需要对原有的发动机做一定的改动，由于增加了排气活动塞，所以原有排气门的上端需要增加一个排气辅助杆，目的是带动排气活动塞同时运行，同时。又由于排气活动塞占据了进气门的位置，所以需要把进气门从原来的气缸的顶部移动至气缸侧面靠近顶部的位置，这样就不会影响排气活动塞的工作了。

气缸的最大体积不变、活塞形状与位置保持不变。当排气冲程时，排气门向下移动，使废气通道敞开，同时排气辅助杆带动排气活动塞同时向下运行，以缩小燃烧室的空间，当排气冲程结束时，气缸内剩余的废气空间最小，使得废气全部排出。当吸气时，排气门向上移动，带动排气活动塞一同向上运行，当排气冲程结束时，气缸内剩余的废气空间最大，以便吸进更多的新鲜空气。

附图说明

图1是本发明的一种能够排净废气的高效节能发动机的吸气冲程剖面结构示意图。

图2是本发明的气缸上部剖面结构示意图。

图3是本发明的发动机压缩冲程剖面结构示意图。

图4是本发明的发动机做功冲程剖面结构示意图。

图5是本发明的发动机排气冲程初始阶段剖面结构示意图。

图6是本发明的发动机排气冲程中间阶段剖面结构示意图。