[发明专利]内燃机及其设计制造方法

说明书

内燃机及其设计制造方法,本发明是一种内燃机新方案，从理论上引入了新的能量转换方式，内燃机通过构造弹性储能结构，附加了工质内能转化为弹性势能再转化为负荷能的过程，实现了工质内能的能量迅速转化，可以降低和控制燃烧的最高温度和最高压力，可以实现大幅度提高内燃机的压缩比，大幅度提高内燃机的热效率，有效提升机械效率，并且能够同时大幅度降低有害物的排放，还能够大幅度提高内燃机的动力性能、功率和升功率，有效减小单位排量机身质量，提高功率质量比，甚至可以实现往复活塞式燃油一体发动机，可以使用各种燃油燃料，为内燃机和各种燃料的应用开拓了新的、宽广的前景。

技术领域

本发明涉及一种内燃机。

背景技术

内燃机是一种燃料在机器内部燃烧释放能量转换为动力对外做功的热力发动机，根据结构分类可以分为喷气发动机、活塞式发动机等；喷气发动机可以分为带氧化剂的火箭发动机和不带氧化剂的空气喷气发动机，空气喷气发动机包括冲压发动机、脉冲发动机、涡轮发动机；涡轮发动机又包括涡轮喷气发动机（或称作涡喷发动机）、涡轮风扇发动机（或称作涡扇发动机）、可变循环喷气发动机、燃气轮机等；活塞式发动机又可以分为往复活塞式发动机、旋转活塞式发动机（转子发动机）和自由活塞式发动机等，内燃机应用最普遍的是往复活塞式发动机，本发明方案主要就往复活塞式发动机进行论述说明，以下说明的内燃机一般指往复活塞式发动机，当涉及到其他发动机的地方时也一并说明。往复活塞式发动机按着火方式可以分为点燃式和压燃式两类，按燃料可以分为汽油机、柴油机、天然气发动机、LPG发动机、乙醇发动机和双燃料发动机等，通常普遍使用的是汽油机和柴油机。气体燃料和汽油抗爆性差，容易产生爆燃，故一般使用点燃着火方式；柴油抗爆性好，所以柴油机都使用压燃着火方式。

从内燃机的历史来看，1860年法国的莱诺依尔(Lenoir)发明了第一台实用煤气机，其热效率低于5%；1876年奥托(Nikolaus August Otto)发明了四冲程内燃机，热效率达到14%，到1884年，热效率已达到20%；1892年德国的狄塞尔(Diesel)发明压燃式柴油机，热效率达到26%；此后一百多年直到现在，内燃机经过不断的改进，出现了很多新的技术，比如增压技术、可变气门技术等等，内燃机热效率有了较大的提高，现在的汽油机热效率一般为35%左右，最高达到40%，柴油机热效率一般为40%左右，最高达到46%左右；涡轮发动机和旋转活塞式发动机（转子发动机）的热效率一般要低较多，但要进一步提高内燃机热效率变得极为困难。另一方面，内燃机的排放物会造成环境污染，排放的有害物质主要有：硫氧化物（主要为二氧化硫SO2）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）、臭气（主要为各种不完全燃烧的产物，如各种醛类）、二氧化碳（CO2）等，还有噪音污染，早期的汽油中还含有用于抗爆的铅化物，现在都全部采用无铅汽油，含铅物已极少；大部分国家都实施环境保护制定了各自的排放标准，并且排放标准的要求越来越严格，欧洲从1992年开始实施欧Ⅰ标准，1996年实施欧Ⅱ标准，2000年实施欧Ⅲ标准，2005年实施欧Ⅳ标准，2008年实施欧Ⅴ标准，2014年实施欧Ⅵ标准，而欧Ⅵ标准与之前的标准相比，各项排放物都有了极大的降低；中国从2001年4月开始实施国Ⅰ（相当于欧Ⅰ）标准，从2004年7月开始实施国Ⅱ标准，2007年7月实施国Ⅲ标准，2010年至2014年逐步实施国Ⅳ标准，2018年实施国Ⅴ标准，到2020年将实施国Ⅵ标准，而目前中国国内汽车厂家的产品大部分都未能达到国Ⅵ标准。