本發(fā)明專利技術(shù)公開一種采用我國發(fā)明專利技術(shù)專利“ZL200710147446.7、公告號CN101144524B”中第三種實施方式所述齒輪齒條機構(gòu)作動力機構(gòu)的活塞往復(fù)式單缸高速內(nèi)燃發(fā)動機，它由所述動力機構(gòu)和我國發(fā)明專利技術(shù)專利“ZL200710193938.X公告號CN101289956B”、“ZL200710193940.7公告號101205861B”、“ZL200810169739.X公告號101434419B”、“ZL201112083190.9公告號CN102562339B”、發(fā)明專利技術(shù)申請“200710193939.4”、“201310434603.X”、“201410020453.0”、“201410208643.5”中作出的發(fā)明專利技術(shù)組合而成，該發(fā)動機可全面地消除現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機的缺陷和不足之處，具有熱效率達約70％、比重量相對地減少約30倍，基本上消除各不良燃燒污染物向大氣中排放的積極效果。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利說明】一種活塞往復(fù)式單缸高速內(nèi)燃發(fā)動機 所屬領(lǐng)域 本專利技術(shù)屬內(nèi)燃發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及一種活塞往復(fù)式單缸高速內(nèi)燃發(fā)動機。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有曲柄連桿機構(gòu)活塞往復(fù)內(nèi)燃機，簡稱之為常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機，自專利技術(shù)以來，在長 期的實踐和本領(lǐng)域科技人員不斷地改進和完善中，各方面技術(shù)已達到相當成熟的階段，在 當今的進步與發(fā)展方向上，似乎除應(yīng)用電控技術(shù)和新科技材料之外，其優(yōu)點無以復(fù)加；其缺 陷無須克服而置之不計。為了清楚地表述現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機的缺陷和不足之處，下面，將其采 用電控技術(shù)和新科技材料以外的技術(shù)，統(tǒng)稱之為發(fā)動機的"本體技術(shù)"進行表述。 現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機的"本體技術(shù)"，雖然已經(jīng)達到了相當成熟的階段，且在長期與諸 多新型設(shè)計技術(shù)方案的競爭中立于不敗之地，然而，面臨當今全球燃油價格不斷攀升，為爭 奪石油資源時而引起國際爭端和大量不良燃燒污物及二氧化碳向大氣中排放嚴重地威脅 著人類身體健康并引起氣候惡劣變化日趨嚴峻的形勢，以及相對于渦輪燃氣發(fā)動機需大幅 度地降低發(fā)動機比重量、提高發(fā)動機的使用價值和降低生產(chǎn)制造成本的迫切要求，卻顯出 諸多嚴重的缺陷和不足之處，具體如下： 動力系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)，除不平衡的旋轉(zhuǎn)慣性力和曲柄銷線速度高的危害影響 發(fā)動機工作性能和功率的提高外，發(fā)動缸內(nèi)爆發(fā)時，發(fā)動缸活塞、連桿、以及曲柄銷和曲軸， 處于接近于直線相位，導(dǎo)致發(fā)動缸內(nèi)瞬時爆發(fā)力輸出不暢，造成系統(tǒng)機械負瞬時劇增和工 作粗暴的危害；為了抑制爆發(fā)力危害，采取限制發(fā)動缸內(nèi)最高爆發(fā)力，導(dǎo)致了發(fā)動缸內(nèi)組織 燃燒工作的困難，同時也影響燃料熱效率的發(fā)揮和局限了發(fā)動缸活塞速度最大許用值，局 限了發(fā)動機功率的強化工作；上述缺陷連同曲軸轉(zhuǎn)動1周活塞往復(fù)1次的運動機制，致使不 能從動力輸出裝置的途徑成數(shù)倍地提高發(fā)動機的功率，是發(fā)動機的比重量不能大幅度降低 的主要原因之一。 現(xiàn)有廢氣渦輪增壓方式，瞬時反應(yīng)滯后，渦輪與車用發(fā)動機流量特征不合、離心壓 氣機流量范圍以及小型渦輪機性能等原因，嚴重地影響發(fā)動機的工作性能和正常地運轉(zhuǎn)， 須得添加多項輔助設(shè)置，增加了發(fā)動機的復(fù)雜性和制造成本；其增壓發(fā)動機，除應(yīng)用于大型 船泊外，不適合在交通工具上應(yīng)用，此外，實現(xiàn)增壓比JTk多5的超高增壓困難多、增壓度 低，且在汽油發(fā)動機和中小型發(fā)動機上難以普及應(yīng)用，局限了活塞往復(fù)內(nèi)燃機增壓工作全 面地展開。 現(xiàn)有發(fā)動裝置的冷卻，不論水冷或風冷，都是以確保發(fā)動裝置不受到熱負荷危害 安全可靠地工作為目標，在發(fā)動缸外大面積、不間斷、無調(diào)控或大致地調(diào)控進行冷卻；對冷 卻與熱效率關(guān)系的認知，有關(guān)資料（朱仙鼎編著，上海科技出版社出版《特種發(fā)動機原理與 結(jié)構(gòu)》第125面）指出："冷卻帶走發(fā)動缸內(nèi)30%的燃料熱量，此熱量雖大，但熱的品位低， 以此品位為依據(jù)對燃料"火用"值 (作功能力）作出分配，冷卻損失的"火用"值（作功能力）只約為3. 5%。因此，從熱的質(zhì) 量上講，冷卻損失的燃料熱率只約3. 5% (見資料附圖8. 08和8. 09示出）"。此認知上的 誤區(qū)導(dǎo)致人們認為：冷卻帶走的大量燃料熱量是沒有作功能力的廢熱，對燃料的熱效率實 質(zhì)上損失很小，但可保發(fā)動裝置不受熱負荷的危害安全可靠地工作，此熱量損失不足為惜， 長期以來熟視無睹。，此認知上的誤區(qū)至今仍誤導(dǎo)著對發(fā)動裝置冷卻采用的技術(shù)手段。 常識告訴我們，裝置在冷卻時，溫度是從頂端往下降，其高溫減去低溫存在，絕不 會是頂端的溫度不變，從下往上地減去底端的溫度而高溫依然存在，由此證明，冷卻帶走發(fā) 動缸內(nèi)燃料燃燒的熱，總是發(fā)動缸內(nèi)位于頂端溫度熱能密集品位高的熱，而且經(jīng)論證得出： 冷卻帶走發(fā)動缸內(nèi)燃料熱量的數(shù)值約為30%。，則冷卻帶走發(fā)動缸內(nèi)燃料"火用"值的數(shù)值 也同樣約為30%，即從熱的質(zhì)量上講同樣損失了約30%燃料熱效率。冷卻水攜帶的熱品位 低，所表現(xiàn)的"火用"值僅約為燃料"火用"值的3. 5%，但此"火用"值實質(zhì)上是發(fā)動缸內(nèi)位 于頂端溫度熱能密集品位高的熱經(jīng)冷卻水稀釋后所表現(xiàn)出來的"火用"值（作功能力），而 不是冷卻造成的發(fā)動缸內(nèi)損失的燃料"火用"值（作功能力），以此"火用"值當作冷卻損 失的發(fā)動缸內(nèi)燃料的"火用"值，顯然是不正確的。。 由現(xiàn)有冷卻與熱效率關(guān)系認知誤區(qū)而形成的，現(xiàn)有在發(fā)動裝置外面大面積、不間 斷、不定部位、不定時定量定速率、無調(diào)控的冷卻方式，必定在發(fā)動裝置不需要冷卻的部位、 時刻、以及冷卻強度下帶走發(fā)動缸內(nèi)大量的熱量和等量的"火用"值，造成過剩冷卻所導(dǎo)致 的大量燃料熱效率損失。 上述現(xiàn)有冷卻與熱效率關(guān)系的認知和冷卻方式的缺陷與不足之處，還能致使現(xiàn)有 冷卻技術(shù)方案不能掌控發(fā)動缸內(nèi)燃燒的溫度，導(dǎo)致發(fā)動缸內(nèi)生成大量的不良燃燒污染物向 大氣中排放；所損失的約30%的燃料熱效率，不僅是燃料的重大損失，也相應(yīng)地增加了大 量的二氧化碳向大氣中排放，同時還相應(yīng)地降低了發(fā)動機的單位功率。 發(fā)動機的燃油泵噴和氣門開閉，由定時齒輪裝置、凸輪機構(gòu)及多個工作部件共同 完成，運動件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響發(fā)動機工作性能的因素增多，不能準確地實現(xiàn)隨發(fā)動機工 況的變化工作，不僅增加了發(fā)動機的制造費用，還占用了大量的發(fā)動機體內(nèi)寶貴的空間，以 致下敘工作系統(tǒng)和調(diào)控系統(tǒng)不能實施。 發(fā)動機的工作系統(tǒng)中，缺少便于掌控發(fā)動缸內(nèi)燃燒溫度的增壓空氣量（也即供入 發(fā)動缸內(nèi)空氣量）的調(diào)控機構(gòu)和增壓缸內(nèi)中冷壓縮噴水機構(gòu)及其調(diào)控技術(shù)，同時還缺少一 種將發(fā)動機的燃油泵噴、冷卻、增壓、中冷、增壓空氣量和溫度調(diào)控、氣門開閉等工作系統(tǒng)的 調(diào)控綜合起來，統(tǒng)一調(diào)控，使之隨發(fā)動機工況的變化同步地處在發(fā)動機任一工況的任一工 作循環(huán)中，并分別在該任一同一工作循環(huán)中各自的工作參數(shù)下工作的綜合調(diào)控系統(tǒng)。 現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機向外界輸出的轉(zhuǎn)速，其低速發(fā)動機是以增加活塞行程的長度 來實現(xiàn)的，大型低速發(fā)動機的行程有的長達3米以上，造成發(fā)動機的體積和比重量成數(shù)倍 地增大，降低了發(fā)動機的使用價值，同時增加了發(fā)動機制造的難度和生產(chǎn)成本；高速發(fā)動機 則是減小活塞行程的長度，其最短的活塞行程竟不足10公分，由于活塞行程太短局限了發(fā) 動機功率的增大，導(dǎo)致高速發(fā)動機僅限于小型發(fā)動機，難以制造出大功率高速發(fā)動機。由于曲柄連桿作發(fā)動機動力機構(gòu)有不平衡慣性力、曲柄銷線速度高離心力大、發(fā) 動缸活塞對發(fā)動缸產(chǎn)生側(cè)傾力沖擊和摩擦、以及發(fā)動缸活塞熱負荷危害嚴重的制約，導(dǎo)致 發(fā)動缸活塞平均速度過大時會造成系統(tǒng)工作環(huán)境惡化、磨損加劇，甚至造成系統(tǒng)損壞，局限 了現(xiàn)有發(fā)動缸活塞平均速度的最大許用值，導(dǎo)致不能從提高發(fā)動缸活塞平均速度的途徑， 去大幅度地提高發(fā)動機的單位功率。 沒有能使汽油混合氣的壓縮比與柴油混合氣的壓縮比相同、且點火處汽油混合氣 的濃度又利于點火燃燒，使同一臺發(fā)動機可分別使用柴油或汽油作燃料的技術(shù)手段，導(dǎo)致 柴油機和汽油機分別制造和使用，造成發(fā)動機制造的浪費和使用的局限。 上述現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃機，相對于當今社會發(fā)展形勢要求所表現(xiàn)出來的嚴重的缺陷和 不足之處，已有專利技術(shù)專利和專利技術(shù)申請（注：以下所述專利技術(shù)專利和專利技術(shù)申請均我國專利技術(shù)專利 和專利技術(shù)申請），分別針對性地提出了技術(shù)方案和采用的技術(shù)手段，簡要介紹如下： 我國專利技術(shù)專利"ZL200710147446. 7、'一種齒輪齒條機構(gòu)（公告號 CN101144524B、公告日2013年8月14日）中專利技術(shù)的一種齒本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種活塞往復(fù)式單缸高速柴油發(fā)動機，其特征在于：用專利技術(shù)專利“ZL200710147446.7‘一種齒輪齒條機構(gòu)’”中具體實施方式3所述的齒輪齒條機構(gòu)作動力機構(gòu)，該發(fā)動機由專利技術(shù)專利“ZL200710147446.7”具體實施方式3所述的齒輪齒條機構(gòu)與專利技術(shù)專利“ZL200710193938.X‘一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機的增壓機構(gòu)’”中具體實施方式1所述的增壓機構(gòu)、專利技術(shù)專利“ZL200710193940.7‘一種挺桿和該挺桿的組合機構(gòu)與調(diào)控系統(tǒng)’”中具體實施方式1?2所述的“一次燃油泵噴系統(tǒng)”、具體實施方式3所述的“二次發(fā)動缸內(nèi)噴水冷卻系統(tǒng)”、具體實施方式5所述的“頂置排氣系統(tǒng)”、具體實施方式6所述的“增壓缸內(nèi)中冷壓縮噴水系統(tǒng)”、具體實施方式7所述的“增壓缸內(nèi)吸入空氣量調(diào)控系統(tǒng)”、具體實施方式9所述的“燃油水液聯(lián)體輸送泵系統(tǒng)”、具體實施方式10所述的機油泵、專利技術(shù)專利“ZL201110283190.9”所述的“一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機的頂置綜合調(diào)控系統(tǒng)”、專利技術(shù)專利“ZL200810169739.X所述的“發(fā)動機用純凈水的回收與制取設(shè)置”、專利技術(shù)申請“200710193939.4”具體實施方式1所述的“機油循環(huán)系統(tǒng)”、“往復(fù)慣性力消除機構(gòu)”、“排氣渦輪功率回收齒輪組系統(tǒng)”、“發(fā)動機頂網(wǎng)罩”、專利技術(shù)申請“201310434603.8”所述的“發(fā)動缸活塞工作環(huán)境強化系統(tǒng)”、專利技術(shù)申請“201410020453.0”所述的“一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機的噴水冷卻系統(tǒng)”、專利技術(shù)申請“201410208643.5”所述的“一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機的發(fā)動缸及其排氣設(shè)置”組合而成。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖光宇，
申請(專利權(quán))人：肖光宇，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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