CN102588105B - 负压式发动机及其工作循环过程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负压式发动机及其工作循环过程，它是由机体、汽缸、汽缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构等部件组成，配气机构是在汽缸盖上装有进气门和排气门；活塞在上止点时与汽缸盖之间的间隙保证活塞碰不到汽缸盖即可，进气门和排气门与汽缸盖的接触密封面设在汽缸盖的顶面，活塞在下止点时的整个汽缸空间作为燃烧室，燃烧系统的喷油嘴和火花塞安装在汽缸壁的活塞下止点处。本发明在耗油量相同的情况下只要适当增加缸径产生的功率要大得多，并且噪音降低，节省燃料。<!-- 2 -->

Description

负压式发动机及其工作循环过程

技术领域

本发明涉及发动机。

背景技术

发动机是汽车的动力源，发动机还广泛应用于交通运输机械、农业机械、工程机械和发电机组等各个方面。发动机种类繁多，其中二冲程和四冲程发动机是最常见，属于往复活塞式内燃机。内燃机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。它们都是靠燃料燃烧产生的高温高压而做功。

发动机的主要构造是由机体、气缸、缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构等部件组成。

二冲程发动机的工作原理是，气缸体上有三个孔，即进气孔、排气孔和换气孔，这三个孔分别在一定时刻由活塞关闭；其工作循环包含两个行程：1.第一行程：活塞自下止点向上移动，三个气孔同时被关闭后，进入气缸的混合气被压缩；在进气孔露出时，可燃混合气流入曲轴箱；2.第二冲程：活塞压缩到上止点附近时，火花塞点燃可燃混合气，燃气膨胀推动活塞下移作功。这时进气孔关闭，密闭在曲轴箱内的可燃混合气被压缩；当活塞接近下止点时排气孔开启，废气冲出；随后换气孔开启，受预压的可燃混合气冲人气缸，驱除废气，进行换气过程。二冲程发动机的优点是：1.二冲程发动机没有阀，这就大大简化了它们的结构，减轻了自身的重量；2.二冲程发动机每一回转点火一次，每一回转它有双倍的动力冲程，而四冲程发动机每隔一次回转点火一次，这就赋予了二冲程发动机重要的动力基础；3.二冲程发动机可在任何方位上运转，这在某些设备如链锯上很重要。这些优点使二冲程发动机更加轻便，简易，制造成本低廉，轻便和双倍动力的结合使它优于四冲程发动机。但二冲程发动机润滑系统不足，零部件耗损快，燃料效率不高，燃烧润滑油，产生空气污染。这些不足意味着二冲程发动机只能应用于那些马达不常使用和“推重比”很重要的场合。

四冲程发动机的工作原理是，汽缸盖上装有进气门和排气门，进气门和排气门与汽缸盖的接触密封面为汽缸盖的底面，燃烧系统的喷油嘴安装在汽缸盖上向汽缸底方向喷油。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。四冲程汽油机在进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程内完成一个工作循环。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180°，活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气；压缩行程时，进、排气门同时关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高；在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°，当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能；排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°，燃烧后的废气在汽缸内外压差和活塞的排挤作用向缸外排气。四冲程发动机虽克服了二冲程发动机的缺点，但却不具备二冲程发动机的优点。

发明内容

为了保留现有二冲程发动机轻便、简易和制造成本低廉的优点，本发明在四冲程发动机的基础上，对其进行改进，提供一种负压式发动机。

为了达到上述目的，本发明负压式发动机采取的技术方案是；它是由机体、汽缸、汽缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构等部件组成，配气机构是在汽缸盖上装有进气门和排气门；其特征在于，活塞在上止点时与汽缸盖之间的间隙保证活塞碰不到汽缸盖即可，进气门和排气门与汽缸盖的接触密封面设在汽缸盖的顶面，活塞在下止点时的整个汽缸空间作为燃烧室，燃烧系统的喷油嘴和火花塞安装在汽缸壁的活塞下止点处。

其工作循环过程是：1、第一进程，当活塞在上止点开始下行时，进气门开启，排气门关闭，经滤清器过滤的空气进入燃烧室，活塞下行至下止点时，进气门关闭，喷油嘴开启和火花塞点火，点火的瞬间排气门随之开启，并瞬间关闭；2、第二回程，活塞在负压作用下自下止点向上移动，当活塞接近上止点时排气门开启，废气冲出，转入第一进程。

做功原理是，第一进程中经滤清器过滤的空气进入燃烧室，第二回程中，喷油与空气混合后首先被火花塞点燃，燃烧消耗汽缸中部分氧气，并使罐内的气体膨胀，此时，排气门随之开启并瞬间关闭，排除罐内多余的膨胀气体，使汽缸内外压力相等，排气门瞬间关闭后封闭汽缸，汽缸内热气在汽缸壁导热作用下温度迅速下降，气体缩小，使汽缸内气压低于外面大气压(统称负压)，借以使活塞上移，产生动力。

本发明发动机中的燃料只起到辅助作用，不作为动力直接来源，与传统发动机相比，在耗油量相同的情况下只要适当增加缸径产生的功率要大得多。由于燃料只是燃烧不是爆燃，噪音大大降低；由于在工作中没有压缩行程，不消耗能量，所以也节省了燃料；由于进气门和排气门设在汽缸盖的顶面，所以不会产生气门掉进后发生顶缸现象。

附图说明

图1、图2是本发明实施例的原理示意图，图中仅以单缸发动机为例，其中

图1是活塞在上止点时的情况，图2是活塞在下止点时的情况。

图例说明，1-曲轴连杆机构，2-汽缸，3-活塞，4-排气门，5-进气门，6-喷油嘴和火花塞，7-汽缸盖，8-燃烧室。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种负压式发动机，它的构造是由机体、汽缸2、汽缸盖7、活塞3、燃烧系统、配气机构和曲轴连杆机构1等部件组成，配气机构是在汽缸盖2上装有进气门5和排气门4；其中，活塞3在上止点时与汽缸盖7之间的间隙保证活塞3碰不到汽缸盖7即可，一般不大于2mm，即仅设微小的自由间隙，进气门5和排气门4与汽缸盖7的接触密封面设在汽缸盖7的顶面，活塞3在下止点时的整个汽缸空间作为燃烧室8，燃烧系统的喷油嘴和火花塞6安装在汽缸壁的活塞3下止点处；

其工作循环过程是：1、第一进程，当活塞3在上止点开始下行时，进气门5开启，排气门4关闭，经滤清器过滤的空气进入燃烧室8，活塞3下行至下止点时，进气门5关闭，喷油嘴开启和火花塞6点火，点火的瞬间排气门4随之开启，并在瞬间排气门4关闭；2.第二回程：活塞3在负压作用下自下止点向上移动，当活塞3接近上止点时排气门4开启，废气冲出，转入第一进程。

Claims (2)

1.一种负压式发动机，它是由机体、汽缸、汽缸盖、活塞、燃烧系统、配气机构和曲轴连

杆机构部件组成，配气机构是在汽缸盖上装有进气门和排气门；其特征在于，活塞在上止点时与汽缸盖之间的间隙保证活塞碰不到汽缸盖即可，进气门和排气门与汽缸盖的接触密

封面设在汽缸盖的顶面，活塞在下止点时的整个汽缸空间作为燃烧室，燃烧系统的喷油嘴

和火花塞安装在汽缸壁的活塞下止点处。

2.一种如权利要求1所述的负压式发动机的工作循环过程，其特征在于，第一进程，当

活塞在上止点开始下行时，进气门开启，排气门关闭，经滤清器过滤的空气进入燃烧室，活

塞下行至下止点时，进气门关闭，喷油嘴开启和火花塞点火，点火的瞬间排气门随之开启，

并瞬间关闭；第二回程，活塞在负压作用下自下止点向上移动，当活塞接近上止点时排气门

开启，废气冲出，转入第一进程。