【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到内燃机技术，特别涉及到一种多种燃料、高膨胀比、低压缩比、带有中间冷却和燃烧过程的四冲程循环内燃机技术，其具有性能优异的热力学过程，即：近似于等温压缩过程、定容燃烧过程，并且热损失极低的近似于的绝热膨胀过程，同时，具有抵抗爆震燃烧或高压力升高率的能力。
技术介绍
1、如何提高内燃机效率，实现减少碳排放目标？如何使用多种燃料燃烧？这是当前内燃机的主要发展方向。
2、内燃机效率的高低主要取决于膨胀比和稀薄燃烧技术。众所周知，现阶段的汽油机效率大约为40％，机械损失约为10％至12％，其余能量均通过水箱对外散热和高温尾气对外排放而损失掉了。
3、高膨胀比使尾气排放温度大大降低，节省了尾气排放的热能损失，而低温燃烧通过增加egr率等稀薄燃烧技术，能够大大减少对外传导的热能损失。
4、汽油机由于燃烧中存在爆震现象，无法提高压缩比和膨胀比。希望通过增加egr率进行稀薄气体燃烧来降低燃烧温度也非常困难。由于其燃烧室的扁平形状，气流运动组织困难，火焰传播距离长，高egr率使火焰传播速度极大地降低，因而，燃烧不能短时间内完成，造成低温燃烧无法完成。以上低膨胀比和高温燃烧是汽油机效率长期停留在40％左右不能提高的两个主要因素。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，这种定容燃烧模式的内燃机综合了等温压缩、定容燃烧、低温燃烧和近似于绝热膨胀等优异的热力学过程，同时，还耦合了极高膨胀比与极低压缩比的超级米勒循环，
2、本专利技术的技术方案是提供了一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，由两个气缸组成一组，其至少具有一组，对于每一组具有一根曲轴和相应的两个曲柄连杆机构，其中，第一气缸用作压缩机，第二气缸用作膨胀机；具体包括进气道，进气门，燃料喷射器，第一气缸，第一活塞，第一排气门，中间冷却器，储气罐，燃烧室进气阀，凸轮轴，气门摇臂，火花塞，独立燃烧室，射流阀，射流通道，双向通道，第二气缸，第二活塞，第二排气门、排气道、压缩腔v1和膨胀腔v2；
3、随着曲轴的旋转，两个曲柄连杆机构使活塞在各自气缸的上止点和下止点之间往复运动，两个活塞的运动方向相反；其中，第一气缸完成进气和压缩冲程，被压缩气体在中间冷却器中完成冷却过程，冷却后的气体被送入独立燃烧室进行燃烧，完成燃烧过程，当燃烧后的气体压力到达最高时喷入所述第二气缸完成膨胀和排气冲程；
4、在所述第一活塞从其上止点向下移动时，关闭第一排气门，并开启进气门，使外界气体进入第一气缸，当所述第一活塞从其下止点向上移动时，关闭进气门，开始压缩第一气缸内的气体；
5、当所述第一气缸内气体的压力大于等于储气罐内气体压力时，所述第一排气门开启，将第一气缸内的气体排出第一气缸，并进入中间冷却器；
6、中间冷却器对第一气缸压缩后的高温高压气体进行冷却，并存储在储气罐中；
7、在所述第二活塞从其下止点向上运动时，关闭所述射流阀，切断所述独立燃烧室与膨胀腔v2之间的通道；开启所述第二排气门，将第二气缸内的废气通过排气道排向所述内燃机外界；
8、在所述第二气缸排气期间，同时开启所述燃烧室进气阀，使存于储气罐的气体喷入所述独立燃烧室，直至所述第二活塞上升至火花塞点火以前，在第二活塞到达上止点前度至度曲轴转角之间的位置，关闭所述燃烧室进气阀，切断所述独立燃烧室与储气罐之间的通道，使所述独立燃烧室形成固定容积封闭空间；
9、所述火花塞点燃独立燃烧室内的混合气进行燃烧，直至所述第二活塞到达其上止点时，独立燃烧室内混合气燃烧完成，并达到了最高温度和最高压力；
10、开启所述射流阀，使独立燃烧室内的高温高压气体通过射流通道进入膨胀腔v2，随着所述第二活塞从其上止点向下运动，完成所述内燃机的膨胀做功过程；
11、所述定容燃烧模式内燃机的工作过程，包括进气、压缩、膨胀和排气个冲程以及一个冷却和一个燃烧过程共同形成一个完整热力循环，并在同一根曲轴的360度旋转中完成。
12、进一步地，所述中间冷却器设置于所述第一气缸与储气罐之间，对所述第一气缸压缩后的高温高压气体进行冷却，降低气体压力和温度，增加气体密度，使得所述内燃机的压缩过程近似于等温过程。
13、进一步地，所述独立燃烧室独立于第二气缸之外，其容积不随曲轴旋转而改变，其形状近似于球体的封闭空间；所述内燃机的燃烧过程为定容燃烧过程。
14、进一步地，所述独立燃烧室的墙壁为耐热高强度低热传导率的合金材料，使其热损失降至最低，所述内燃机的膨胀过程近似于绝热过程。
15、进一步地，所述独立燃烧室的容积vc等于同等压缩比奥托循环内燃机的20％至50％，其容积vc与第二气缸膨胀腔最小容积v2min之和为气缸排量v0的3％至10％，保证所述内燃机的膨胀比处于10：1至33：1之间。
16、进一步地，所述第一气缸的压缩腔最小容积vmin等于所述气缸排量v的1％至2％，所述第二气缸膨胀腔最小容积v2min等于所述气缸排量v0的1％至6％，所述最小容积v1min和v2min包含进出气体的管道容积。
17、进一步地，所述内燃机膨胀比与压缩比之比值等于1.1至1.8。
18、进一步地，所述双向通道为气体出入独立燃烧室的通道，其设置在所述独立燃烧室的一侧，使进入独立燃烧室的气体在独立燃烧室内形成垂直方向的滚流，或形成水平方向的涡流，或者形成滚流加涡流的斜轴涡流；所述气流运动使得高egr率的混合气能够快速燃烧，实现低温燃烧。
19、进一步地，所述射流阀内部设置冷却通道。
20、进一步地，所述射流阀、燃烧室进气阀和第一排气门之任何一个或全部采用液压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，由两个气缸组成一组，其至少具有一组，对于每一组具有一根曲轴和相应的两个曲柄连杆机构，其中，第一气缸(1)用作压缩机，第二气缸(21)用作膨胀机；具体包括进气道(4)，进气门(3)，燃料喷射器(5)，第一气缸(1)，第一活塞(2)，第一排气门(6)，中间冷却器(10)，储气罐(11)，燃烧室进气阀(13)，凸轮轴(14)，气门摇臂(15)，火花塞(16)，独立燃烧室(20)，射流阀(24)，射流通道(17)，双向通道(18)，第二气缸(21)，第二活塞(22)，第二排气门(25)、排气道(26)、压缩腔V1和膨胀腔V2；
2.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述中间冷却器(10)设置于所述第一气缸(1)与储气罐(11)之间，对所述第一气缸(1)压缩后的高温高压气体进行冷却，降低气体压力和温度，增加气体密度，使得所述内燃机的压缩过程近似于等温过程。
3.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(2
4.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(20)的墙壁为耐热高强度低热传导率的合金材料，使其热损失降至最低，所述内燃机的膨胀过程近似于绝热过程。
5.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(20)的容积Vc等于同等压缩比奥托循环内燃机的20％至50％，其容积VC与第二气缸(21)膨胀腔最小容积V2min之和为气缸排量V0的3％至10％，保证所述内燃机的膨胀比处于10：1至33：1之间。
6.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述第一气缸(1)的压缩腔最小容积V(1)min等于所述气缸排量V(0)的1％至2％，所述第二气缸(21)膨胀腔最小容积V2min等于所述气缸排量V0的1％至6％，所述最小容积V1min和V2min包含进出气体的管道容积。
7.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述内燃机膨胀比与压缩比之比值等于1.1至1.8。
8.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述双向通道(18)为气体出入独立燃烧室(20)的通道，其设置在所述独立燃烧室(20)的一侧，使进入独立燃烧室(20)的气体在独立燃烧室(20)内形成垂直方向的滚流，或形成水平方向的涡流，或者形成滚流加涡流的斜轴涡流；所述气流运动使得高EGR率的混合气能够快速燃烧，实现低温燃烧。
9.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述射流阀(24)内部设置冷却通道。
10.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述射流阀(24)、燃烧室进气阀(13)和第一排气门(6)之任何一个或全部采用液压与电磁阀联合驱动。
11.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述射流阀(24)、燃烧室进气阀(13)和第一排气门(6)之任何一个或全部采用凸轮驱动。
12.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述燃料喷射器(5)将燃料喷入进气道(4)，或者喷入储气罐(11)，或者直接喷入独立燃烧室(20)。
13.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述内燃机的燃料可以是汽油、天然气、甲醇、生物燃料、氢气或各种环境友好燃料。
14.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述内燃机包括直列内燃机、V型内燃机和W型内燃机。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，由两个气缸组成一组，其至少具有一组，对于每一组具有一根曲轴和相应的两个曲柄连杆机构，其中，第一气缸(1)用作压缩机，第二气缸(21)用作膨胀机；具体包括进气道(4)，进气门(3)，燃料喷射器(5)，第一气缸(1)，第一活塞(2)，第一排气门(6)，中间冷却器(10)，储气罐(11)，燃烧室进气阀(13)，凸轮轴(14)，气门摇臂(15)，火花塞(16)，独立燃烧室(20)，射流阀(24)，射流通道(17)，双向通道(18)，第二气缸(21)，第二活塞(22)，第二排气门(25)、排气道(26)、压缩腔v1和膨胀腔v2；
2.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述中间冷却器(10)设置于所述第一气缸(1)与储气罐(11)之间，对所述第一气缸(1)压缩后的高温高压气体进行冷却，降低气体压力和温度，增加气体密度，使得所述内燃机的压缩过程近似于等温过程。
3.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(20)独立于第二气缸(21)之外，其容积不随曲轴旋转而改变，其形状近似于球体的封闭空间；所述内燃机的燃烧过程为定容燃烧过程。
4.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(20)的墙壁为耐热高强度低热传导率的合金材料，使其热损失降至最低，所述内燃机的膨胀过程近似于绝热过程。
5.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述独立燃烧室(20)的容积vc等于同等压缩比奥托循环内燃机的20％至50％，其容积vc与第二气缸(21)膨胀腔最小容积v2min之和为气缸排量v0的3％至10％，保证所述内燃机的膨胀比处于10：1至33：1之间。
6.根据权利要求1所述的一种耦合多种优异热力学过程的定容燃烧模式内燃机，其特征在于，所述第一气缸(1)的压缩腔最...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈大兹，
申请(专利权)人：湖南大兹动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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