[发明专利]一种超大膨胀比的活塞式发动机

说明书

技术领域

本发明提出一种超大膨胀比(压缩比)的活塞式发动机，可适应现有点燃式和压燃式发动机燃烧技术的水平，对提高发动机热机效率有极大的好处。

背景技术

发动机动力输出的过程，其本质上是进入整机的燃料化学能转化为曲轴有效输出功的过程。输出功率的大小取决于化学能转换为有效输出功的功率，通过提高燃料能量转换的总效率可以提高发动机有效输出功率的大小。发动机有效效率共经历三级转换，即存在燃烧效率、循环热效率和机械效率三个转换效率。在发动机实际运行中，燃烧效率都很高，可以假定为100％，对效率提高影响不大。

提高循环热效率可提高整机的有效效率，循环热效率随压缩比的增大而上升。提高压缩比的大小可以提升发动机有效输出功率。现有提高发动机压缩比的方法主要有磨削气缸盖、在燃烧室内增加固定物、更换较薄的气缸垫、更换活塞或连杆长度等方法。这些方法均是通过使燃烧室容积变小，从而提高压缩比。点燃式发动机压缩比受到爆燃的限制，压燃式发动机压缩比受到最大爆发压力的限制，这使得发动机压缩比的提高受到限制。

发明内容

本发明的目的是：设计一种超大膨胀比的活塞式发动机。通过控制进气行程中吸入的气体总质量，使所设计的发动机理论压缩比能够适应现有燃烧技术水平，避免发动机产生爆震或最大爆发压力过高的现象。本发明通过设计任意大膨胀比的发动机，极大的降低了燃油消耗率，达到大幅度节能效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高发动机效率的方法，其控制活塞式发动机进气行程中吸入的气体总质量，使进气终了时的真空度为p₁，单位为bar(1bar＝0.1MPa),所述p₁为：

(1)确定所述发动机的理论压缩比ε，该理论压缩比ε反映了进气压力为1个标准大气压时气体被压缩的程度，此时不会导致爆震或最大爆发压力过大的情况；

(2)设计发动机的膨胀比(即压缩比)ε_e，可根据节能需求任意选择超大的值；

(3)根据所述的理论压缩比ε和膨胀比ε_e计算进气终了时的真空度p₁，即p1=ϵϵe.]]>

根据本发明，通过下述方式(A)实现：提前关闭进气门，从而减小吸入的气体总质量，使得进气行程终点时缸内具有所需的真空度p₁。

根据本发明，通过下述方式(B)实现：在进气装置中设置一个负压装置，通过该负压装置控制进气终了时的真空度为p₁。

根据本发明，所述负压装置为一个真空调压阀。

根据本发明，所述ε_e大于已知发动机的常规膨胀比(即压缩比)。例如，所述ε_e比已知发动机的常规膨胀比(即压缩比)提高一倍或更多。

根据本发明，对于汽油为燃料的上述发动机，所述ε_e大于10。优选所述ε_e大于等于15。更优选所述ε_e大于等于20。

根据本发明，对于柴油为燃料的上述发动机，所述ε_e大于20。优选所述ε_e大于等于30。更优选所述ε_e大于等于40。

本发明还提供如下的技术方案：

一种提高发动机效率的方法，其通过延迟关闭排气门的时间，控制活塞式发动机进气行程中吸入的气体总质量来提高所述发动机的效率。

根据本发明，上述方法中，结合二冲程工作模式最佳，因为通过延迟排气门关闭的时间，可以排出一部分吸入的新鲜空气，可以充分排出气缸中的废气，由于所设计的ε_e比已知发动机的常规膨胀比(即压缩比)提高一倍或更多，可使燃烧仍保持正常状态，一方面可以提高燃烧效率，另外一方面可以提高循环热效率，可以大大提高发动机的性能。

本发明还提供如下的技术方案：