[实用新型]一种具有静电分层燃烧功能的差压式内燃机

说明书

技术领域：

本实用新型属于内燃机领域，涉及一种差压式内燃机，尤其是一种具有静电分层燃烧功能的差压式内燃机。

背景技术：

为了提高能量利用率，20世纪末曾试图研制不需要冷却的绝热发动机，最终因为特种陶瓷等结构材料不过关而以失败告终。近年来提出了一种“少冷却”或“低散热”内燃机设计理念：一种方案是在气缸上端设计长度只略大于活塞环高度的冷却腔，气缸盖中在排气门座与喷油器座之间的最热地区设冷却通道，用机油循环冷却。同时向活塞和气缸壁大量喷射机油，进行内冷却，带来了一系列好处，但需要一个大的机油泵和机油散热器。

内燃机在排气时废气的压力约0.4MPa，气体温度约1000K，具有较高能量。专利“六冲程内燃机00113997.5”提出了一种六冲程内燃机方案，来利用废气中的能量。原理如图1。

其原理是：排气冲程时只排出一部分高温废气，剩余的高温废气留在气缸内，并被压缩，当活塞运动到上止点时，通过设在气缸顶部的喷水口向高温气体喷水，水被高温气体，气缸壁以及活塞快速加热而汽化，使气缸内压强剧增，推动活塞做功，这一方案不仅利用了废气中的能量来推动活塞做功，而且喷水对气缸有冷却作用，减少了冷却系统带走了热量，大大的提高了内燃机的能量利用率。但是也存在很多不足：a，四冲程变为原来的六冲程，增大了摩擦损失和零件的负荷；b，高温气体需压缩，消耗了一部分有用功；c，只能利用很少一部分废气的热能；d，喷出的水没有循环利用，耗水量大；e，水没有被预热，汽化的水量少，产生蒸汽压强小。

一氧化碳CO，碳氢化合物HC，氮氧化合物NOx是对大气环境和人类的健康影响很大且已被各国排放法规限制的内燃机排放物。此外，噪声污染也是一个很严重的问题。而汽油机排气中的有害成分(CO，HC，NOx)的数量与混合气的浓度有密切关系(如图2)。由图可以看出用较稀的燃气燃烧有害气体的排放量会大大降低。但一般的汽油机所用的混合比范围正是排放高的范围。为了达到很低的排放水平，一般使用缸内直喷(GDI)分层燃烧方式。

例如：三菱缸内直喷分层燃烧系统；丰田汽油直喷燃烧系统。其原理是：通过一定的方法，使燃烧室的的大部分区域是较稀的混合气，而在火化塞间隙周围局部形成具有良好着火条件的较浓的混合气，为了有利于火焰的传播，混合气浓度从火花塞开始又浓到稀逐步过渡。目前，实现分层燃烧的常用方法有三种：(1)借助燃烧室的形状的壁面引导方式(2)依靠气流运动的气流引导的方式(3)依靠燃油喷雾控制方式。前两种都可能形成壁面油膜，是造成碳氢化合物HC排放的主要原因；后一种方式与喷雾特性，喷射时刻关系密切，但控制起来较困难。

对噪音污染的控制，除了从设计角度考虑外，广泛采用的方法是使用消声器，其原理是：通过多次改变气流方向；重复地使气流通过收缩，扩大的端面；将气流分割为很多的支流，并沿不光滑的平面流动；将气流冷却等方式将废气中的能量消耗掉，降低噪音。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有静电分层燃烧功能的差压式内燃机，包括静电分层燃烧及尾气处理系统1、燃烧室2、窄缝形扫气孔3、扫气泵4、活塞连杆组5、隔板6、喷水控制系统7、曲轴箱8、水箱及热交换器9、窄缝形排气口10和单向导气通道11；静电分层燃烧及尾气处理系统1设置在内燃机顶端，燃烧室2设置在内燃机上部，内燃机外部设置有扫气泵4，扫气泵4通过设置在内燃机外壁的窄缝形扫气孔3连通，在燃烧室2下方设置有活塞连杆组5，活塞连杆组5设置有隔板6和喷水控制系统7，曲轴箱8设置在内燃机下部，在隔板6上方设置有单向导气通道11，内燃机外部设置有水箱及热交换器9，水箱及热交换器9通过设置在内燃机上的窄缝形排气口10连通。

所述静电分层燃烧及尾气处理系统1由高压直流电源12、喷油嘴13、火花塞14、绝缘物质15、缸内正极16、喷油嘴负极17、喷油嘴正极18、排气管19、排气管正极20和燃油分离管21构成；喷油嘴13、火花塞14和排气管19都设置在内燃机器壁顶端，设置在内燃机外部的高压直流电源12的正极分别与缸内正极16、喷油嘴正极18和排气管正极20连接，高压直流电源12的负极分别与喷油嘴负极17和排气管19连接，在排气管19内部设置有燃油分离管21。

所述活塞连杆组5包括活塞头22、固定连杆23、活动连杆24、曲轴25和部分活塞裙26，活塞头22具有部分活塞裙26，活塞头22底部设置有固定连杆23，固定连杆23下端活动与活动连杆24顶端连接，活动连杆24的底端连接有曲轴25。