一种七冲程内燃机缸结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种七冲程内燃机缸结构及其控制方法，包括缸筒、活塞、缸筒盖、余热缸、余热门、余热控制组件、曲轴连杆等，活塞滑动设置在所述缸筒内，缸筒盖与缸筒连接并密封，且所述缸筒盖、所述缸筒和所述活塞形成密封的第一腔体，所述缸筒盖上设置有与所述第一腔体连通的进气口、排气口和余热口；本发明专利技术具有七种冲程包括吸气冲程、余热冲程、压缩冲程、做功冲程、储气冲程、膨胀冲程、排气冲程，通过余热缸对燃油在第一腔体内燃烧产生的高温高压废气存储，然后通过后续冲程中对其进行释放，实现了废气再循环，实现了约等量废气再循环技术替代燃油和自增压，燃油使用量减少约30％，废气排量和温度减少约50％，整机热效率约56

【技术实现步骤摘要】
一种七冲程内燃机缸结构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及内燃机
，具体涉及一种七冲程内燃机缸结构及其控制方法。

技术介绍

[0002]近代以来，随着热机普及、煤炭石油天然气过量使用等原因，地球环境日益恶化，因水灾所影响的人群数量、面积、损失逐年递增愈演愈烈。然而人类的现代化生活却使得此类燃料用量逐年递增，甚至受新冠疫情影响燃油价格上涨几倍甚至十多倍仍然是供不应求，甚称燃料危机。为解决此类问题，提升热机的热效率和开发清洁能源是两个重要的发展方向。
[0003]在现代技术中，热机的热效率通常是汽油机25
‑
35％,柴油机35
‑
45％，喷气发动机50
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60％，未转化为做功的热量损失绝大部分是高温尾气带走的热量，即余热。利用余热从而提升热效率是一个重要的发展方向。
[0004]在现代技术中,内燃机燃烧后的废气是不能百分百的排出的，燃烧室残留的废气会和下一吸气冲程吸入的新鲜空气混合，再次循环使用。在现代自然吸气的内燃机技术中,压缩比通常为8
‑
16，吸气结束时缸内气压约0.9个标准大气压，做功结束时燃气压强约3
‑
4个标准大气压，在排气结束时缸内气压约1.2个标准大气压，吸气冲程时残留再循环的废气量约为新鲜空气的2％
‑
5％，由于受现行内燃机技术限制，燃烧室残留的废气量过多，会导致内燃机功率和效率同时大幅度下降，但是如果将废气大量排出，又会出现废气余热大量浪费的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是内燃机热效率较低和废气余热大量浪费，目的在于提一种单缸七冲程内燃机缸结构及其控制方法，解决了废气余热大量浪费和热效率低问题，大幅度降低废气余热大量浪费的同时大幅度提升热效率。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种七冲程内燃机缸结构，包括：
[0008]缸筒，具有圆柱形腔体；
[0009]活塞，其滑动设置在所述缸筒的圆柱形腔体内，所述活塞沿所述缸筒的中轴线移动；
[0010]缸筒盖，其与缸筒连接并密封，且所述缸筒盖、所述缸筒和所述活塞形成密封的第一腔体，所述缸筒盖上设置有与所述第一腔体连通的进气口、排气口和余热口；
[0011]余热缸，其与所述余热口连通；
[0012]余热控制组件，其设置在所述余热口处，用于控制所述余热缸与所述第一腔体的通断；
[0013]进气控制组件，其设置在所述进气口处，用于控制所述第一腔体的进气；
[0014]排气控制组件，其设置在所述所述排气口处，用于控制所述第一腔体的排气；
[0015]曲轴连杆，其动力输入端与所述活塞固定连接。
[0016]具体地，所述缸筒盖包括：
[0017]盖体，其具有独立的第二腔体、第三腔体和第四腔体；所述第二腔体为所述余热缸，所述余热口设置在所述盖体的底面且与所述第二腔体连通，所述进气口设置在所述盖体的底面且与所述第三腔体连通，所述排气口设置在所述盖体的底面且与所述第三腔体连通；
[0018]端盖，其设置在缸筒盖顶部并与所述缸筒盖密封连接，用于封闭所述第二腔体、第三腔体、第四腔体，所述第三腔体与进气气路连通，所述第四腔体与排气气路连通。
[0019]具体地，七种冲程包括吸气冲程、余热冲程、压缩冲程、做功冲程、储气冲程、膨胀冲程、排气冲程；
[0020]处于吸气冲程时，所述余热控制组件、所述排气控制组件关闭，所述进气控制组件开启，所述吸气冲程结束时，所述进气控制组件关闭；
[0021]处于余热冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件开启，所述余热冲程结束时所述余热控制组件关闭；
[0022]处于压缩冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件、所述余热控制组件关闭；
[0023]处于做功冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件、所述余热控制组件关闭；
[0024]处于储气冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件开启；
[0025]处于膨胀冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件处于开启状态，当所述第一腔体内气量等量于吸入新鲜空气气量时所述余热控制组件关闭；
[0026]处于排气冲程时，所述进气控制组件、所述余热控制组件关闭，所述排气控制组件开启，所述排气冲程结束时，所述排气控制组件关闭。
[0027]具体地，所述余热控制组件包括余热门，其设置在所述余热口处，且所述余热门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；
[0028]所述进气控制组件包括进气门，其设置在所述进气口处，且所述进气门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；
[0029]所述排气控制组件包括排气门，其设置在所述排气口处，且所述排气门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；
[0030]所述余热门/进气门/排气门包括：圆柱形顶端和圆盘型密封端，所述圆柱形顶端的一端与所述圆盘型密封端的中心垂直固定连接，所述圆柱形顶端设置在所述第二腔体/第三腔体/第四腔体内，所述圆盘型密封端设置在所述余热口/进气口/排气孔处，且具有有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；
[0031]所述余热控制组件/所述进气控制组件/所述排气控制组件还包括控制机构，其与所述缸筒盖固定连接，且用于控制所述余热门/所述进气门/所述排气门的封闭状态和开启状态。
[0032]作为一个实施方式，所述控制机构包括：
[0033]电动推杆，其固定端与所述缸筒盖固定连接，所述电动推杆的移动端与所述圆柱形顶端固定连接，且驱动所述圆盘型密封端移动；
[0034]控制系统，其控制信号输出端与所述电动推杆的控制信号输入端电连接。
[0035]作为另一个实施方式，所述控制机构包括：
[0036]液压缸，其固定端与所述缸筒盖固定连接，所述液压缸的移动端与所述所述圆柱形顶端固定连接，且驱动所述圆盘型密封端移动；
[0037]控制系统，其控制信号输出端与所述液压缸的控制信号输入端电连接。
[0038]作为另一个实施方式，所述余热门、所述进气门、所述排气门呈直线分布，所述控制机构包括：
[0039]驱动转轴，其设置在所述缸筒盖内，且与所述余热门、所述进气门、所述排气门之间的连线平行设置，并通过驱动装置驱动转动；
[0040]余热凸轮，其中轴与所述驱动转轴固定连接，且与所述余热门的圆柱形顶端贴合；
[0041]余热压簧，其设置在所述余热门与所述第二腔体之间，且对所述余热门的圆盘型密封端施加与所述缸筒盖贴合压缩推力；
[0042]进气凸轮，其中轴与所述驱动转轴固定连接，且与所述进气门的圆柱形顶端贴合；
[0043]进气压簧，其设置在所述余热门与所述第二腔体之间，且对所述进气门的圆盘型密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种七冲程内燃机缸结构，其特征在于，包括：缸筒，具有圆柱形腔体；活塞，其滑动设置在所述缸筒的圆柱形腔体内，所述活塞沿所述缸筒的中轴线移动；缸筒盖，其与缸筒连接并密封，且所述缸筒盖、所述缸筒和所述活塞形成密封的第一腔体，所述缸筒盖上设置有与所述第一腔体连通的进气口、排气口和余热口；余热缸，其与所述余热口连通；余热控制组件，其设置在所述余热口处，用于控制所述余热缸与所述第一腔体的通断；进气控制组件，其设置在所述进气口处，用于控制所述第一腔体的进气；排气控制组件，其设置在所述所述排气口处，用于控制所述第一腔体的排气；曲轴连杆，其动力输入端与所述活塞固定连接。2.根据权利要求1所述的一种七冲程内燃机缸结构，其特征在于，所述缸筒盖包括：盖体，其具有独立的第二腔体、第三腔体和第四腔体；所述第二腔体为所述余热缸，所述余热口设置在所述盖体的底面且与所述第二腔体连通，所述进气口设置在所述盖体的底面且与所述第三腔体连通，所述排气口设置在所述盖体的底面且与所述第三腔体连通；端盖，其设置在缸筒盖顶部并与所述缸筒盖密封连接，用于封闭所述第二腔体、第三腔体、第四腔体，所述第三腔体与进气气路连通，所述第四腔体与排气气路连通。3.根据权利要求2所述的一种七冲程内燃机缸结构，其特征在于，内燃气的七种冲程包括吸气冲程、余热冲程、压缩冲程、做功冲程、储气冲程、膨胀冲程、排气冲程；处于吸气冲程时，所述余热控制组件、所述排气控制组件关闭，所述进气控制组件开启，所述吸气冲程结束时，所述进气控制组件关闭；处于余热冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件开启，所述余热冲程结束时所述余热控制组件关闭；处于压缩冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件、所述余热控制组件关闭；处于做功冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件、所述余热控制组件关闭；处于储气冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件开启；处于膨胀冲程时，所述进气控制组件、所述排气控制组件关闭，所述余热控制组件处于开启状态，当所述第一腔体内废气量等量比于吸入新鲜空气气量时所述余热控制组件关闭；处于排气冲程时，所述进气控制组件、所述余热控制组件关闭，所述排气控制组件开启，所述排气冲程结束时，所述排气控制组件关闭。4.根据权利要求3所述的一种七冲程内燃机缸结构，其特征在于，所述余热控制组件包括余热门，其设置在所述余热口处，且所述余热门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；所述进气控制组件包括进气门，其设置在所述进气口处，且所述进气门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；所述排气控制组件包括排气门，其设置在所述排气口处，且所述排气门具有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；所述余热门/进气门/排气门包括：圆柱形顶端和圆盘型密封端，所述圆柱形顶端的一
端与所述圆盘型密封端的中心垂直固定连接，所述圆柱形顶端设置在所述第二腔体/第三腔体/第四腔体内，所述圆盘型密封端设置在所述余热口/进气口/排气孔处，且具有有与所述缸筒盖贴合的封闭状态和与所述缸筒盖分离的开启状态；所述余热控制组件/所述进气控制组件/所述排气控制组件还包括控制机构，其与所述缸筒盖固定连接，且用于控制所述余热门/所述进气门/所述排气门的封闭状态和开启状态。5.根据权利要求4所述的一种七冲程内燃机缸结构，其特征在于，所述控制机构包括：电动推杆，其固定端与所述缸筒盖固定连接，所述电动推杆的移动端与所述圆柱形顶端固定连接，且驱动所述圆盘型密封端移动；控制系统，其控制信号输出端与所述电动推杆的控制信号输入端电连接。6.根...

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