專利名稱：一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，具體涉及每缸至少一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，雙頂置凸輪軸的高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
汽車是石油資源的消耗大戶，隨著汽車保有量的迅速增加和石油資源的日漸枯竭，解決汽車的節(jié)能和代用燃料問題是世界各國(guó)共同關(guān)注的問題。
目前汽車使用的發(fā)動(dòng)機(jī)主要為使用柴油燃料的柴油機(jī)和使用汽油燃料的汽油機(jī)。柴油機(jī)和汽油機(jī)由于燃料特性不同，采用的著火方式也不同，柴油機(jī)采用壓燃式，汽油機(jī)采用點(diǎn)燃式。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是指當(dāng)活塞位于下止點(diǎn)時(shí)的氣缸總?cè)莘e與活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的燃燒室容積之比，是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，柴油機(jī)壓縮比一般為20左右，汽油機(jī)為10左右。通常壓縮比高，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率就高，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好于汽油機(jī)的主要原因就是壓縮比高。解決汽油機(jī)的節(jié)能問題，有許多方法，而提高壓縮比一直是人們孜孜以求的主要改進(jìn)方向，但是由于汽油燃料的特性，當(dāng)壓縮比提高到一定時(shí)，要產(chǎn)生爆震燃燒，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒失控、局部過熱、機(jī)件加速磨損甚至損傷。傳統(tǒng)的汽油機(jī)(化油器式)，根據(jù)最易發(fā)生爆震的工況(如最大扭矩工況)選擇壓縮比，一般最高為9左右。而現(xiàn)代汽油機(jī)由于采取了電控系統(tǒng)，為提高壓縮比提供了一定條件，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在大部分工況下以較高壓縮比正常燃燒，當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)，通過爆震傳感器采集爆震信號(hào)，反饋給電子控制單元(ECU)，由ECU給點(diǎn)火線圈指令，推遲點(diǎn)火提前角，用以消除爆震，一般壓縮比最高為11左右，壓縮比的提高是有限的。為了進(jìn)一步提高壓縮比，而同時(shí)又不發(fā)生爆震，目前提出許多改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)壓縮比提高的建議，例如德國(guó)TK設(shè)計(jì)股份公司申報(bào)的中國(guó)專利(公開號(hào)CN1176678A)中所述，有令曲軸相對(duì)汽缸升降、汽缸長(zhǎng)度可變、活塞長(zhǎng)度可變、燃燒室設(shè)容積可變的副室以及曲柄半徑可變等多種方法。所有這些方法，都能實(shí)現(xiàn)提高壓縮比的目的，從而達(dá)到提高功率、降低油耗，但卻使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，可靠性下降，制造成本上升，因此沒有一種真正推廣應(yīng)用。
汽車代用燃料世界各國(guó)進(jìn)行了許多研究，其中甲醇和乙醇作為代用燃料是研究的熱點(diǎn)之一，研究成果表明甲醇和乙醇都可作為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)使用的代用燃料，而且是比汽油更有利于環(huán)保的的清潔燃料。但是根據(jù)燃料特性，甲醇、乙醇燃料也存在一些不利因素，如冷起動(dòng)困難、燃料供應(yīng)系統(tǒng)不健全等問題，使推廣和發(fā)展受到制約。
本實(shí)用新型的目的是提供一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)高壓縮比、高點(diǎn)火能量，改進(jìn)燃燒過程，提高燃燒效率，極大地降低油耗，提高功率，并能使該發(fā)動(dòng)機(jī)隨意選擇汽油、甲醇、乙醇、汽油和甲醇任意混合以及汽油和乙醇任意混合五種燃料中任一種作為燃料使用，克服和解決已有技術(shù)的不足和缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)成如下根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括汽缸2、燃燒室12、點(diǎn)火系統(tǒng)、電子控制單元ECU6、氧傳感器8和噴油器5，其中，每個(gè)汽缸2設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣門3和至少一個(gè)排氣門10，氣缸蓋底面13的排氣門3處向內(nèi)凹進(jìn)形成一個(gè)浴盆形的燃燒室12，進(jìn)氣門3與燃燒室12之間有一條淺槽14相通，火花塞11布置在燃燒室12內(nèi)排氣門10附近，氣缸總?cè)莘e與上述燃燒室容積的比值即壓縮比為12-16。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述的氧傳感器8設(shè)置于排氣管9上用以識(shí)別空氣燃料的比值，通過電子線路將空氣燃料比反饋給電子控制單元ECU6，隨后電子控制單元ECU6對(duì)空氣燃料比進(jìn)行處理，并給噴油器5發(fā)出指令，以縮小或增加噴油器5的噴油時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)空燃比的控制。
根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)所用的燃料為汽油、甲醇、乙醇、甲醇與汽油任意比例混合的混合物、或乙醇與汽油任意比例混合的混合物。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在基本不用增加成本的前提下，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)高壓縮比，從而改進(jìn)燃燒過程，提高燃燒效率，最大限度地降低油耗、增加功率、減少排放，并能靈活地使用汽油、或甲醇、或乙醇、或汽油和甲醇任意混合、或汽油和乙醇任意混合五種燃料中任意一種。


附圖1為大大簡(jiǎn)化示意表示的根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例或第二實(shí)施例I-I’剖面結(jié)構(gòu)圖；附圖2為第一實(shí)施例氣缸蓋仰視圖；附圖3為第二實(shí)施例氣缸蓋仰視圖；附圖4為電子控制裝置ECU控制空燃比的流程框圖。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
在附圖中，1為活塞，2為汽缸，3為進(jìn)氣門，4為進(jìn)氣管，5為噴油器，6為電子控制單元ECU，7為點(diǎn)火線圈，8為氧傳感器，9為排氣管，10為排氣門，11為火花塞，12為燃燒室，13為氣缸蓋底面，14為導(dǎo)向淺槽，15為高壓線。
如圖1所示，噴油器5位于進(jìn)汽管4上，氧傳感器8位于排氣管9上，噴油器5與氧傳感器8分別與電子控制單元ECU6相連，ECU根據(jù)氧傳感器8所采集的空燃比數(shù)值，從而向噴油器5發(fā)出指令，增大或減小噴油量。點(diǎn)火線圈7通過高壓線15與火花塞11相連，同時(shí)也與電子控制單元ECU6進(jìn)行電相連，接收ECU6的指令，并根據(jù)ECU6的指令動(dòng)作，例如點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間的長(zhǎng)短和點(diǎn)火能量的高低等。
圖2示出了本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。圖2為該實(shí)施例的汽缸蓋的仰視圖，從圖中可以看出，每個(gè)汽缸2的缸蓋上設(shè)置有一個(gè)進(jìn)氣門3和一個(gè)排氣門10，氣缸蓋底面13的排氣門10處向內(nèi)凹進(jìn)一個(gè)浴盆形的燃燒室12，進(jìn)氣門3與燃燒室12之間有導(dǎo)向淺槽14相通，火花塞11布置在燃燒室12內(nèi)排氣門10附近。
圖3示出了本實(shí)用新型的另一實(shí)施例。圖3為該實(shí)施例的汽缸蓋的仰視圖，從圖中可以看出，每個(gè)汽缸2的缸蓋上設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門3和兩個(gè)排氣門10，氣缸蓋底面13的兩個(gè)排氣門10處向內(nèi)凹進(jìn)一個(gè)浴盆形的燃燒室12，進(jìn)氣門3與燃燒室12之間有導(dǎo)向淺槽14相通，火花塞11布置在燃燒室12內(nèi)靠近兩個(gè)排氣門10的地方。
上述兩個(gè)實(shí)施例的燃燒室12，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常緊湊，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x非常短，由于擠流和旋流的作用使燃燒速度加快，從而可以實(shí)現(xiàn)使用較高的壓縮比，壓縮比可達(dá)12-16，而又不發(fā)生爆震。
本實(shí)用新型還采用擊穿點(diǎn)火原理的點(diǎn)火系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基本工作原理為足夠高的點(diǎn)火能量?jī)?chǔ)存于離火花塞最近的電容中，在高電壓下在極短的擊穿階段將能量快速釋放，釋放時(shí)間長(zhǎng)短根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況可以調(diào)整。該系統(tǒng)包括點(diǎn)火線圈7，高壓線15和火花塞11。目前發(fā)動(dòng)機(jī)使用的點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火要經(jīng)歷擊穿、電弧和輝光三個(gè)階段，放電主要在輝光階段。本實(shí)用新型采用的點(diǎn)火系統(tǒng)與目前使用的點(diǎn)火系統(tǒng)比具有點(diǎn)火能量高、放電時(shí)間快的特點(diǎn)，有利于提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，推遲點(diǎn)火提前角，提高壓縮比。
圖4示出了ECU控制空燃比的流程框圖。圖中點(diǎn)虛線所在的位置即為ECU6。從圖中可以看出，曲軸位置傳感器與ECU6的曲軸位置數(shù)據(jù)輸入端口相連，將采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給ECU6；節(jié)氣門位置傳感器和進(jìn)氣壓力傳感器也分別與ECU6的負(fù)荷信號(hào)輸入端口連接，將其采集的負(fù)荷信號(hào)傳遞給ECU6；安裝在排氣管9上的氧傳感器8與ECU的空燃比輸入信號(hào)端口連接，將其采集到的空燃比信號(hào)傳遞給ECU6；ECU6根據(jù)上述數(shù)據(jù)，確定基本噴油脈寬，同時(shí)將氧傳感器8采集的空燃比信號(hào)與理論空燃比λ＝14.6比較，對(duì)基本噴油脈寬進(jìn)行修正，λ＞14.6時(shí)給安裝在進(jìn)氣管上的噴油器5與一個(gè)增加噴油脈寬的指令，當(dāng)λ＜14.6時(shí)，給噴油器5一個(gè)減少噴油脈寬的指令，由此完成對(duì)空燃比的控制。
根據(jù)上述ECU控制原理，本實(shí)用新型所用燃料可為汽油、或甲醇、或乙醇、或汽油和甲醇任意混合、或汽油和乙醇任意混合五種燃料之一。在本實(shí)用新型中，由在排氣管9上布置的氧傳感器8識(shí)別空氣和燃料的比例，當(dāng)空燃比濃時(shí)，即在本實(shí)用新型中為當(dāng)λ＜14.6時(shí)，反饋給ECU一個(gè)信號(hào)，經(jīng)ECU處理后給布置在進(jìn)氣管上的噴油器發(fā)出指令，縮短噴油時(shí)間，當(dāng)空燃比稀時(shí)，即在本實(shí)用新型中為當(dāng)λ＞14.6時(shí)，讓噴油器增加噴油時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空燃比的控制，擺脫甲醇、乙醇等代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)推廣過程中由于燃料供給系統(tǒng)制約帶來的影響，使發(fā)動(dòng)機(jī)成為靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)因?yàn)槭褂眉状蓟蛞掖既剂蠒r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)存在冷起動(dòng)困難的問題，本實(shí)用新型的高壓縮比特征，可使壓縮后燃?xì)鉁囟忍岣?，有利于冷起?dòng)，本實(shí)用新型采用擊穿點(diǎn)火系統(tǒng)的特征，具有高的點(diǎn)火能量，有利于冷起動(dòng)，本實(shí)用新型采用的電子控制系統(tǒng)的特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火時(shí)間和點(diǎn)火能量的精確控制，有利于冷起動(dòng)。通過上述三個(gè)特征，可解決使用甲醇或乙醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)存在的冷起動(dòng)困難問題。
這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的實(shí)際替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其他變形和改變。
權(quán)利要求1.一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括汽缸(2)、燃燒室(12)、點(diǎn)火系統(tǒng)、電子控制單元ECU(6)、氧傳感器(8)和噴油器(5)，其特征在于，每個(gè)汽缸(2)設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣門(3)和至少一個(gè)排氣門(10)，氣缸蓋底面(13)的排氣門(3)處向內(nèi)凹進(jìn)形成一個(gè)浴盆形的燃燒室(12)，進(jìn)氣門(3)與燃燒室(12)之間有一條淺槽(14)相通，火花塞(11)布置在燃燒室(12)內(nèi)排氣門(10)附近，氣缸總?cè)莘e與上述形成的燃燒室容積的比值即壓縮比為12-16。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述的氧傳感器(8)設(shè)置于排氣管(9)上，通過電子線路與電子控制單元ECU(6)相連，而電子控制單元ECU(6)又與噴油器(5)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)所用的燃料為汽油、甲醇、乙醇、甲醇與汽油任意比例混合的混合物、或乙醇與汽油任意比例混合的混合物。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高壓縮比點(diǎn)燃式靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括一個(gè)可實(shí)現(xiàn)高壓縮比的燃燒室，一個(gè)采用擊穿點(diǎn)火原理的點(diǎn)火系統(tǒng)，一個(gè)電子控制單元(ECU)、氧傳感器和噴油器。本發(fā)動(dòng)機(jī)能夠最大限度地提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，并能使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)可以隨意靈活地使用汽油、或甲醇、或乙醇、或甲醇與汽油任意混合、或乙醇與汽油任意混合五種燃料之一的燃料。
文檔編號(hào)F02D15/00GK2630506SQ03242640
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者程鳳岐, 趙洪旺 申請(qǐng)人:程鳳岐, 趙洪旺