一种滑膛式季差绝热内燃机制造技术

一种滑膛式季差绝热内燃机，属于机械电子领域

【技术实现步骤摘要】
一种滑膛式季差绝热内燃机
[
][0001]本专利技术属于机械
、
电子
，确切的讲是以简单合理的机械构造，同步切换气缸的绝热环境，实现在燃烧及做功阶段气缸为高“保温”环境，而在吸气及压缩阶段下为相对“低温”环境；实现高压缩比下的绝热运行，前所未有的提高了效率
。
[
技术介绍
][0002]从
1974
年以来，在全世界的发动机行业特别是柴油机行业中绝热技术正在蓬勃兴起，采用绝热技术以提高发动机的性能指标的原理也是非常简单的
。
根据卡诺循环的热效率可知，在高温热源
T1
和低温热源
T3
之间工作的热机，提高
T1
或降低
T2
均可以提高卡诺循坏的热效率
。
对于柴油机
(
其它类型的内燃机也一样
)
来讲，这就意味着燃烧室内的温度
(
高温热源
)
越高，其热效率相应就越高
。
在普通的柴油机中，由于燃烧系统的金属材料不可能承受太高的温度，只好采用冷却措施进行降温，结果降低的高温热源的温度，使发动机的热效率降低
。
如果在燃烧系统中采用既耐高温又隔热的材料如陶瓷等取代金属材料，减少柴油机高温热源的热损失和热传导，则可以提高柴油机高温热源的工作温度，因而就能提高柴油机的循环热效率，从节能的观点来讲，能改善发动机的燃油经济性
。
采用隔热材料形成低传热，低热损失的发动机即绝热发动机，由于实际上不可能实现“理想绝热”，因此也有“隔热”或“低传热”发动机的说法
。
另外，在实际应用中，大都采用陶瓷发动机，也有人干脆把这种发动机称为陶瓷发动机，但这并不意味着整个发动机的所有零部件全是用陶瓷材料制成的
。
[0003]柴油机采用绝热以后，使得发动机的热损失得到重新分布，即排气热量大大增加，特别是限制了壁部热量传递，而使燃烧室壁部的传热显著减少，从而大大地减少了冷却循环所带走的热量
。
在这种情况下，就可以减少冷却循环系统的尺寸和重量，减小水泵功率和风扇尺寸，甚至可以取消冷却系统，这是绝热柴油机的一大优点
。
采用绝热后，使燃烧室壁面温度迅速提高，从而改善了冷起动条件，降低了碳烟和碳氢化合物的排放量，同时也缩短了着火延迟并降低了噪音，这是绝热柴油机的又一大优点
。
[0004]但是，令人失望的是，并不像所预期的那样，绝热对发动机热效率的影响并不大，分析表明绝热给燃油消耗率仅带夹很小的影响
。
非增压柴油机采用绝热后，其燃油消耗率比传统的水冷式发动机没多大改善，而且随着发动机绝热程度的提高，输出功率则急剧下降
。
中冷增压发动机采用绝热后，与不绝热的发动机相比，功率虽有所提高，但燃油消耗率却改善甚少
。
上述现象的根本原因在于采取绝热措施后节省下来的能量并不能直接转化为活塞动力
。
对于这种现象，不少人用进气被加热而容积效率降低来解释
。
然而对传入活塞顶面热流量的测量结果表明：与铝合金相比，陶瓷材料在膨胀初期放热大，这只能认为是由于传热率的增大而导致的结果
。
同样还测量了排气门表面的热流量，得到的结论是：传入高温固体表面的热流量不能用常规的办法来预测
。
即使是陶瓷发动机，想利用提高表面温度把冷却热直接转换成活塞动力来输出都是不可能的
。
[0005]因此，通过底部循环回收绝热所节省下来的能量被认为是提高绝热发动机的功率
和燃油经济性的一种最终手段
。
关于排气热量的回收有以下几点：燃气从气缸排出直至涡轮前，最大可损失
50
％的有效能量，所以排气系统的绝热对于排气能量的回收是很重要的
。
涡轮复合方法用于一般发动机可提高燃油经济性高达
10
％，而用于绝热发动机则可达
13
％左右
。
兰肯底循环用于绝热发动机可使热效率高达
63
％，功率增加
22
％左右
。
[0006]绝热涡轮增压柴油机排气中的多余热能还可采用所谓的兰肯底循环予以回收
。
即通过余热锅炉产生蒸汽，驱动蒸汽涡轮，以回收更多的排气余热
。
这种发动机的燃油消耗率可达
166g/kW
·
h
，兰肯循环是由两个等压过程
(
加热和冷却
)
及两个绝热过程
(
膨胀和压缩
)
组成的最简单的蒸汽动力循环，所用工质一般为水蒸气，这种循环可使柴油机的功率和燃油经济性得到大幅度的提高
。
凡是不受体积和重量限制的场合，如发电
、
船船和机车等附加兰肯底循环，均能收到明显的经济效益
。
法国
280CV
型增压中冷柴油机采用绝热涡轮复合装置和绝热兰肯循环时热能利用率进行了比较，可以看出：如果发动机燃烧室壁面需热损失减少
30
％
(
包括机油和中冷的热损失
)
，则发动机总的热损失相应地可减少
15
～
20
％
。
如果用涡轮复合装置来回收排气能量，可使燃油消耗率下降约8％；而采用兰肯循环来回收排气能量，则可使燃油消耗率下降约
15
％
。
如果燃烧室壁面热损失减少
60
％，则发动机总的热损失相应地减少
40
～
50
％，已经证明，在这种情况下，采用兰肯循环可降低燃油消耗率
20
％
。
[0007]但实验测量结果表明：绝热对发动机的自身循环的效率收益仅仅为
1.0
％
。
通过循环模拟计算，对绝热发动机热效益收益不大所做出的解释是：为了减少冷却损失，即使把燃烧室壁面换成传热率低的材料，但由于壁的热容量大，导致壁面温度上升而高位
(
高温度区间
)
循环；其结果并不能太大的降低绝热缸壁的吸热数量，热量仍然缓存在高温缸壁内，排气冲程时又释放出去了；其结果是：缸压的增加不明显，但排出的热量大大的增加了；造成缸壁只能“隔热”而不能“绝热”。
而在燃挠室内壁温度上升情况下，进气
、
压缩行程中的气体被更热的壁面加热，导致压缩功增大
。
由于膨胀功的增加部分是与此相反的，所以热效率几乎没有提高，其结果是排气损失热量明显增大
。
[0008]由如上的讨论可知到目前为止，尽管国内外不少人都正在探索柴油机绝热这一复杂的问题，但据目前情况来看，绝热柴油机真正能否付诸实践仍需一段较长时间的验证，这就需要通过内燃机工作者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种滑膛式季差绝热内燃机，所涉结构包括：壳体
、
汽缸盖
、
火花塞
、
汽缸膛
、
汽缸膛进气口
、
汽缸膛排气口
、
汽缸膛导热段
、
汽缸膛绝热段
、
汽缸膛导向体
、
导向体进气口
、
导向体排气口
、
汽缸膛驱动组件
、
曲轴
、
连杆
、
活塞及喷油组件或化油器；也包含有：润滑系统
、
冷却系统
、
正时系统；各个组件之间的连接关系：连杆的一端通过活塞销连接着活塞，另一端通过曲柄销连接着曲轴；正时系统是通过电子同步控制或机械装置将曲轴或活塞的运动位置传输出去，并通过汽缸膛驱动组件驱动汽缸膛，使得汽缸膛在汽缸膛导向体的约束下，直线往复滑动；控制气门
、
喷油嘴
、
活动绝热板的协同运动，而使得内燃机能完成4冲程的循环过程；该组件是常规的凸轮构造或滑槽盘构造或滑槽柱面构造，将上述构造的匀速的转动转换成汽缸膛的往复的直线运动；或者使用直线电机作为汽缸膛驱动组件来直接驱动汽缸膛；基本工作过程：当上一个排气冲程结束后，汽缸膛绝热段被汽缸膛驱动组件移离活塞顶部所在部位，汽缸膛排气口都与导向体排气口之间处于错位位置，而汽缸膛进气口尽管能与导向体进气口相通，但又被活塞与燃烧室隔离；气缸燃烧室就处于密闭状态；当曲轴通过连杆带动活塞下移扩容时，不断增大的燃烧室空间就处于真空状态，当下移至下止点附近时，活塞顶部越过汽缸膛进气口，导致汽缸膛进气口与导向体进气口都与燃烧室相通，处于真空状态将吸入混合气体，由于是节流膨胀，将迫使混合气体进行一定降温，这就完成了吸气冲程；然后活塞再由下止点向上运动，进行压缩冲程，在这2个冲程中：相对低温的汽缸膛导热段处于顶部与汽缸盖之间，该段的汽缸膛内表面是用导热良好的材料制成的，再加上汽缸膛外部表面被包含汽缸膛导向体在内的接触部件的强制散热，将被维持较低的温度；当燃烧室内混合气体被压缩到活塞上止点...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小平，罗天珍，
申请(专利权)人：罗天珍，
类型：发明
国别省市：