[发明专利]超高始燃压往复活塞式内燃机及其设计制造方法

说明书

本发明是超高始燃压往复活塞式内燃机及其设计制造方法，通过构造弹性或者半刚性半弹性的燃烧室，和实现超高的初始着火前燃烧室压强，即超高始燃压，实现了工质内能的能量高效迅速转化，使得往复活塞式内燃机从理论上类似和接近于等压加热循环模型，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，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和升功率，实现可以使用各种不同燃料的超高始燃压燃油一体往复活塞式内燃机。

分案申请

本申请属于分案申请，原申请为：

申请名称：内燃机及其设计制造方法

申请号：201811219095.0

申请日：2018年10月19日。

技术领域

本发明涉及一种往复活塞式内燃机。

背景技术

往复活塞式内燃机是指活塞在气缸内作往复直线运动，活塞销与连杆连接，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转，将活塞的直线运动转变为曲轴旋转运动的活塞式内燃机。往复活塞式内燃机是使用最普遍的发动机，往复活塞式内燃机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。按着火方式可以分为点燃式和压燃式两类，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；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（NO_x）、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。

理论加热循环是研究内燃机热效率的简化模式，具有理论指导作用。理论循环假设工质是理想气体，在闭口系统中作封闭循环，工质作绝热压缩和绝热膨胀过程，燃烧是定容或定压的工质加热，工质放热为定容放热，并且循环过程是可逆过程。理论加热循环内燃机可以推导出发动机效率计算公式：

等容加热循环：

等压加热循环：

混合加热循环：

以上公式中，η为热效率；ε为压缩比；k是绝热压缩和绝热膨胀过程的绝热指数，即比热比，一般地说，单原子气体的绝热指数k为1.66，双原子气体的绝热指数k为1.41，多原子气体的绝热指数k为1.33，理想干燥空气的绝热指数约为1.4；ρ为等压加热过程的容积初始膨胀比(预胀比或预膨胀比)；λ为等容加热过程的压力升高比。