[发明专利]一种取消进气门、进气管的四冲程内燃机及其工作方法

说明书

本发明公开了一种取消进气门、进气管的四冲程内燃机及其工作方法，内燃机结构包括气缸，气缸一端设有活塞及曲轴，另一端设有主喷油嘴、副喷油嘴、排气门、温度传感器以及纯液氧喷射嘴，纯液氧喷射嘴连接纯液氧储存装置；主喷油嘴、副喷油嘴、排气门、温度传感器以及纯液氧喷射嘴均与控制器连接。本发明的有益效果在于：机械结构更加简单，体积更小，能量损失更少，也更加环保。

技术领域

本发明涉及内燃机领域，尤其涉及一种取消进气门、进气管的四冲程内燃机及其工作方法。

背景技术

目前的内燃机，以四冲程汽油机、柴油机为例，传统内燃机是进气冲程吸入气缸内的空气中的氧气和燃料进行燃烧反应，空气是一种混合气体，按体积计，氧气占20.95％，氮气占78.09％，其他气体如氩气、二氧化碳等占0.96％，除氧气外，79.05％的气体不参与燃烧反应，从燃烧反应的角度，79.05％的气体是多余的，传统内燃机气缸内做功的工质主要为空气中的氧气和燃料燃烧反应后的燃烧产物和空气中剩余的其他气体。

四冲程内燃机每一循环做功包括4个冲程：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、排气冲程。

在内燃机进气冲程，活塞由上止点运动到下止点，对于柴油机，空气由内燃机的进气管经过打开的进气门进入气缸内，对于汽油机，是油气混合物由内燃机的进气管经过打开的进气门进入气缸内。

在内燃机压缩冲程，活塞由下止点运动到上止点，当进气门和排气门关闭后，对于柴油机，在内燃机压缩冲程后期上止点前由喷油器喷入柴油，柴油在内燃机压缩冲程后期上止点附近自燃着火燃烧，点火方式为压燃，对于汽油机，油气混合物在进气冲程就开始混合形成，汽油在内燃机压缩冲程后期上止点附近着火燃烧，点火方式为火花塞点燃。

在内燃机膨胀冲程，活塞由上止点运动到下止点，工质膨胀做功，将燃料的化学能转变为可对外输出的机械能。在膨胀冲程下止点附近排气门打开。

在排气冲程，活塞由下止点运动到上止点，工质管经打开的排气门由排气管排入到大气中。然后周而复始，循环做功。

传统的内燃机由进气管进入气缸内的空气中的氧气不能进行精确的控制，容易造成燃料的不完全燃烧，燃烧效率低，空气中除氧气外的其他气体不参与燃烧反应，其中的氮气还会氧化为NO_x有害气体,排气中污染物多，污染环境。传统内燃机的排气量大，排气时带走大量的热量，能量损失大，燃料燃烧产生的热量，仅有25％至40％的热量转变为有效功，25％至50％的热量由排气带走。

目前内燃机的稀薄混合气的均质低温压燃HCCI技术是一种很有潜力的高效低污染的燃烧方式，这种燃烧方式有以下特点：

1、燃烧室内的充量的均质化，即燃烧室内燃料和空气的混合气在着火前已均匀混合好，且燃烧室空间各点上的温度和压力基本保持一致。

2、压燃，即混合气的着火燃烧过程是受可燃混合气的化学动力学的控制。这种燃烧方式在混合气进行化学反应时，各点的反应速度和加速度是一致的，在同一时间进行同时燃烧，所以具有爆炸燃烧的特点。

3、不论是燃烧前还是燃烧后，在燃烧室任一瞬间只存在一个相。

在燃烧前是混合气相，在燃烧后是燃烧产物相。

4、为了实现高效率超低排放，HCCI燃烧方式采用均质混合气的低温稀薄燃烧。由于混合气均匀稀薄，燃烧不产生碳烟，而稀混合气的燃烧火焰温度低，所以NO_x生成量非常低，同时这种燃烧方式等容度很高，因此热效率高。

HCCI技术也存在一些缺点：

1、燃料的开始燃烧的时刻很难控制，混合气的密度、气缸的温度和压力需要进行精确的检测和控制，内燃机的ECU管理程序也要进行相应的加强，目前缺乏直接有效的手段控制HCCI

燃烧速率和着火时刻。