一种有吸、呼、压、爆、排五个冲程的龙式发动机

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一种有吸、呼、压、爆、排五个冲程的龙式发动机
   发动机的能源消耗在国家能源消耗中占有很大的比重，发动机若能有一定的的节能效果，其意义重大无容置疑，现介绍一种节能发动机专利技术（特别对于城市交通用发动机），或有可能取得进展。但这仅是一个专利，是一种技术措施的构思和发明，需要论证，评估，成败还需研发结果来检验。（详见公开专利NO:200710057139X，；200810052146.5
   注：其原申报名称有误，已更正为：‘ 一种全工况恒压缩压恒空燃比无节气门往复式发动机’）
为了同传统四冲程发动机区分，取神龙吞云吐雾之义，称有吸 、呼 、压、 爆 、排五个冲程的发动机为龙式发动机。

关键词：发动机、五冲程、变压缩比、吸程功耗、节能、

一问题的提出
四冲程的由节气门控制的往复式发动机已经运行百年了，是近代文明的基石之一。对其进行的研究和完善工作从未停止过。大量新技术出现，以解决日益严酷的能源及环保问题。以200410070296.0为代表的很多日本专利通过两截连杆的方法实施变压缩比技术，（在专利中称辅助臂）通过偏心轴改变两截连杆的角度，实质是改变连杆长度来实施变压缩比。这类方法需要增加偏心轴控制件 限制件 单向离合器等一系列机件。机构复杂，成本过高，：变配气系统技术以 美国专利NO.5.870.984为代表，这类专利通过三维凸轮轮廓改变气门特性，通过移动装置移动接触点来改变气门的升程和角度，移动装置及凸轮加工要求极高。这种升程和角度的改变幅度受限，这两种技术就是目前所热炒的SVC变压缩比技术和VVEC变气门技术，这确实提高了发动机的性能，是发动机技术的大进步，但也有一定的局限。主要原因这两种技术是建立在固有的工作模式的基础上的。在发动机上独立实施变压缩比技术或变配气技术只是战术行为。
现有发动机的工作模式是这样的：以吸压爆排为标志的四冲程运行方式，由节气门以控制汽缸进气量来调整发动机工况，或有固定的汽缸上止点容积，或在固定的角度下气阀闭合。这种发动机有不足之处,由节气门控制意味着吸气冲程是在负压的条件下进行的,绝大多数发动机在绝大多数时间里吸气冲程是在负压的条件下进行的，导致多消耗能量。
用节气门控制发动机起于发动机诞生之日，历史久远，用节气门控制发动机功率简单有效，人们习以为常。吸程功耗是负功耗，是耗能的。不使用节气门另寻它途控制发动机可行吗?回答是肯定的，众多的设计师把目光落在配气系统上，也有一些有益尝试，如（中国五金网）丰田汽车2007年6月12日宣布：“开发出了连续可变阀门提升结构……之所以能够改善燃效，一方面是因为在低负荷区域，可以降低挤压节流阀造成的泵吸损失(Pumping Loss)以及压缩阀门弹簧（Valve Springs）产生的机械损失。另一方面，是因为在高负荷区域可以通过增大阀门提升量来吸入更多空气从而提高了输出功率。另外，并不是通过节流阀来调节空气量，而是通过改变离燃烧室更近的阀门的提升量，在踩油门时瞬间改变空气量，还改善了响应性。”未见到详细的技术细节资料，但有两个问题是值得注意的:A使用节气门引起的负压吸气功耗问题是现代发动机技术的关注点。B目前很多厂商声称的“连续可变阀门技术能解决负压吸气功耗问题”的说法值得探讨，因为当用变升程气阀来控制进气量时，负压则由进气管转移到气缸，泵吸损失依然存在，对于负压吸气功耗问题无济于事。
固定的汽缸上止点容积和由节气门调整变化的汽缸充气量之间很难达到理想平衡,至使发动机不能在全工况的条件下满足最优的（压冲程终了）空气压缩压及空燃比，不能在全工况的条件下同时获得最优的燃油效率、最大的扭矩和更清洁的尾气。而只能在某一功率段才有较好的表现，这对于车用发动机来说是远远不够的。
  二 理想往复式发动机：
   1最小的进气阻力损失，2良好的响应操控性，3发动机能在全工况的条件下获得最优化的（空气）压缩压，4发动机能在全工况的条件下获得最优化的空燃比，5低噪音，6低成本和高可靠性。
   2发动机需要在全工况的条件下同时实现 A最优的燃油效率、B最大的扭矩和C更清洁的尾气，这三个相互关联的目标是终极的目标，是所有工程师梦寐以求的最重要的目标。

三通往理想往复式发动机技术的途径：

在发动机上独立实施变压缩比技术或变配气技术只是战术行为，不能把发动机的最佳工作点延伸为全工况的线。在全工况条件下保持充气量与燃烧室容积呈准恒定比值，同步实施变压缩比技术和变配气技术，并使之与加速踏板位移量关联，
发动机在低功输出时，由于节气门的作用，气缸的充气量较少，其压缩压小，而燃烧室容积未变，燃前压力必小，燃前压力小，则扭力不足动力不佳，燃料能量转换动能的比例小，燃耗高，燃耗高则尾气不环保。
保持全工况下发动机恒压缩压是提高其性能的关键途径。
现代发动机提高了压缩比，希冀解决问题，受传统发动机技术框架所限，只能设计一个最佳工作点，也就是发动机的某一功率段是最佳的，发动机的精英研发大军在传统发动机技术框架内精雕细琢，运用电控技术大幅提高了发动机性能，但最终也未能把发动机的最佳工作点扩展至发动机的全工况的最佳工作的线。其根本原因是传统发动机在全工况的条件下没有恒定的压缩压。没有恒定的压缩压发动机最佳工作点的扩展就没有基础。动力、节能、环保就不能兼顾。
建立恒压缩压的恒压缩压不能单独依靠变压缩比技术或单独依靠变配气技术实现。只能依靠大幅变压缩比技术和大幅变配气技术的同步实施。龙式发动机具有同步联动的大幅变压缩比系统和大幅变配气系统，在不同工况下均会出现恒压缩压，在功率曲线的各个点上均会有相对固定的充气量，可以方便的在功率曲线的各个点上人为预设定优化的压缩压，及充气量。
四龙式发动机技术构成：
本案是通过如下的技术措施实施的：
1由同步联动操控定位装置和多组受控位移装置组成的同步连动定位位移装置，操控双向油缸动作。
由人力操控发动机的母指令机件（如油门踏板等），直接或通过受控定位位移装置移动N个子指令机件，再由子指令机件同步连动控制N个受控定位位移装置，N个受控定位位移装置同步移动发动机不同系统的机件以改变其工作参数，其至少同时同步调控发动机的上下缸体移动装置和组合式凸轮轴机构两机件之间的距离，使两系统工作参数之间在全工况条件下均产生刚性关联，刚性关联使发动机获得独特的全工况的恒压缩压的特性。
2上下缸体移动装置。由上缸体，下缸体，N组双向油缸为核心的受控定位位移装置，传动带紧张度调整装置组成，该发动机的缸体由两部分组成，上下缸体在多路同步连动操控定位装置的操控下经N组受控定位位移装置驱动发生位移,这种位移是以曲轴主轴轴线为基点的,这种位移改变了发动机汽缸的活塞上止点容积，这种位移可以经多路同步连动操控定位装置与组合式凸轮轴机构联动，实施对汽缸充气量和汽缸活塞上止点容积同步进行控制。由传动带紧张度调整装置解决由上下缸体移动引起的传动带松弛问题。
上下缸体移动装置也可以独立实施，实现变压缩比技术。
3组合式凸轮轴机构，由中空的凸轮轴，凸轮芯轴，升凸轮、凸轮瓣、凸轮瓣限位块组成的凸轮组，升阀件端头，阻旋转位移器，位移装置，还包括传统凸轮轴所有的部分组成。
双向油缸动作时，连接件推拉凸轮芯抽，阻旋转位移器其中的轴承阻断了凸轮芯轴旋转力，凸轮芯轴与凸轮之间的键槽限制了两者径向位移，凸轮芯轴上的驱动槽驱动凸轮瓣转动，升凸轮顶起升阀件端头的升阀翼，升筏件上的降阀翼则受控于凸轮瓣，气阀关闭角度受控于多路同步连动位移装置并可以与上下缸体移动装置同步。
电动或液压执行机构经阻旋转位移器推拉凸轮芯抽均可以改变进气或排气气阀关闭角度，可以独立实施变配汽系统技术。
4在不同工况条件下准恒定空燃比的供油系统，由传感器，转换器，电控，软件，电喷系统组成，传感器是公知的位置传感器，安装在上下缸体之间或是凸轮轴和凸轮芯轴之间，由于上下缸体之间与凸轮轴和凸轮芯轴之间的位置变化是同步的，该传感器的输出信号直接或间接同进气量成正比变化，以该传感器的信号经过转换器，电控系统，作为电喷系统调整燃油喷射量的主控信号，该传感器的信号直接或间接标示发动机进气量，在电控系统中针对该传感器的信号的不同值预设喷油量，预设定燃油供应量与充气量一系列优化比值，导致了发动机在不同工况条件下准恒定空燃比的结果使发动机具有在全工况条件下实现准恒定空燃比的供油系统。
上下缸体移动装置独立应用可以实施变压缩比：组合式凸轮轴机构独立应用可以实施变配气系统。
五龙式发动机节油原理：
1不使用节气门以减少负压吸气功耗：
发动机尤其是汽车发动机除赛车外的绝大部时间脚踏油门是不可能踏到底的，也就是说节气门不是全开的，当发动机低功输出时负压尤甚，怠速时节气门几乎是全闭合的，发动机的吸程是在负压下完成的，只要使用节气门，负压吸气功耗是不可避免的，负压吸气功耗是不必要的。但是不使用节气门如何控制发动机功率呢，那就是大幅可调气门技术。所谓大幅可调气门技术就是 本发动机特有的组合式凸轮轴机构，组合式凸轮轴机构可以大幅控制延迟进气阀闭合角度。当吸程结束时进气阀未闭，活塞上行，出现了一个呼气过程，呼气过程的长短决定了发动机充气量（功率）的大小，实施了对发动机的控制。在全放松油门的情况下呼气冲程长而压汽冲程短，在全放松油门的情况下带档滑行受车辆惯性拖带发动机运转有较小的阻力，这就给驾驶带来便利，发动机被动运转时的燃耗为怠速燃耗；不使用节气门的发动机在非满功率运行中具有三个优势，A节约了吸程功耗；B较小的压程功耗，C滑行时有更小的动能损失，其节能效果对城市交通用车的发动机尤为突出。
2与发动机功率控制器（如脚踏油门）联动的进气门闭合控制装置以及同步联动的变压缩比系统。
  进气门闭合控制装置是可控的联动的，气缸的充气量在10%-100%之间平滑的变化，是通过控制延迟气门闭合角度实现的，当吸气冲程终了时气阀没有关闭，活塞上行进气阀呼气（排气），调控气缸实际充气量。发动机满负荷时没有呼气冲程，充气量最大。反之怠速时充气量最小。气缸的充气量的变化幅度要达到10%-100%；与脚踏油门联动的多路同步连动位移装置同步联动上下缸体，移动上缸体与以曲轴为基点的下缸体之间的距离，这就是变压缩比系统，变压缩比的幅度要大，气缸上止点容积变化也要达到10%-100%的幅度范围。使发动机在任一工况条件下气缸的充气量与气缸上止点容积之间的比值为恒量。这就解决了汽缸上止点容积和汽缸充气量之间不能达到理想平衡的问题。使发动机在不同的工况下获得准恒定的缩压压，这个准恒定的压缩压是可以按优选值人为预置的，准恒定的压缩压是龙式发动机的特征，对其性能的提升是至关重要的。

3用发动机进气量标定的燃油供应系统：
目前发动机的供油依赖进气管道的负压及转速进行标定，龙式发动机的
供油依靠安装在上下缸体或凸轮轴与芯轴之间的位置传感器进行标定。由于
上下缸体（变压缩比系统）或凸轮轴与芯轴（变配气系统）的同步联动的关系，
传感器的输出值精确的标出气缸各工况下的实际充气量，按传感器不同的工况
的输出值精确预设定最佳的供油量，发动机对各种燃料均可实施预设定这就使
发动机在全工况下实现最优化的空然比，发动机更加节能和环保。

4龙式发动机可在全工况下人为设定的最优化的条件下工作：龙式发动机有一个同步连动位移装置同步联动定位位移装置，由指令机件、连动装置、N路受控定位位移装置组成，由一个母指令机件同步移动N个子指令机件,使跟随式换向定位器处于A位或C位，油缸移动相应的部件，通过母指令机件发出移动至某位置的指令，N路受控定位位移装置之中的N个子双向油缸同步移动N对零部件，使其之间的距离分别达到指令值，通过比例杠杆、通过设定凸轮瓣驱动槽的形状，预设定各工况的上止点容积与气缸充气量之间的比值，精心预设指令值，其同时同步调控发动机的上下缸体移动装置和组合式凸轮轴机构两机件之间的距离，使其所在各系统在全工况的工作参数之间均产生刚性关联，预设定的刚性关联使发动机获得独特的、全工况的、最优化的准恒压缩压的特性曲线，使发动机获得独特的、全工况的、最优化的空燃比的特性曲线；这个特性曲线保障了发动机在全工况的条件下在动力、油耗、扭矩、响应、排放等各方面趋于理想，获得全工况的最佳工作状态，而不是仅仅只有一个最佳工作点。
  五 龙式发动机研发前景：
  现代发动机是一个极其精密复杂的系统工程，在目前的运行模式下是极其完备的，任何小小改进都是很困难的；龙式发动机技术对其固有的运行模式是一种颠覆，是对经典的一种挑战和拷问；其拷问的不仅仅技术，更为重要的是对惯性思维的挑战，对企业文化的挑战，对创新机制的挑战，叶公好龙尤为可悲。
  诚然，一种专利技术仅是是一种技术措施的构思和发明，仅是一种研发方向，需要论证，评估，成败还需研发结果来检验。进山修行不等于得道成仙。
  龙式发动机技术为电控技术提供一个新舞台，与电喷技术、自适应技术、防爆震技术全兼容，可以得到各种燃烧技术理论的支持，同混合动力技术并行不悖，这就为其研发提供坚实的基础。实施其工业化的技术基础并未脱离现有技术条件，在材料、加工工艺、不存在不可克服的障碍，液压电动等执行技术已相当成熟，有效的运用发动机现代技术，最大的发挥龙式发动机技术特点，精细的设定各工况点的压缩压、空燃比，龙式发动机很可能在节能减排方面有所突破。
   六抛砖引玉
石璞不解敬候良师赐教，浅知拙见曝陈抛砖引玉
最丑陋的孩子在母亲的眼里也是美丽的，作为个人项目，本人极有可能手捧
顽石却当作美玉之璞，因此不避形惭，广求良师益友置评、赐教、讨论。

fangchao

哈哈，长见识了

zhengyanwu1121

真的有这样的？

猪行天下052099

会有吗？？？？

wang_xh1987

有个图就更好啦
已经不习惯看文字啦

修人

噢  第一次听说！！ 顶！

hflsh2000

新知识 感谢 赞一个

noway

很有想法的概念~~

05510050241

。。。。。。提问：楼主知不知道发动机的燃烧过程这个概念？
四冲程发动机的燃烧过程分为：进气，压缩，燃烧，做功，排气五部分。。。。。

asus098765

兄弟有很多理想模式在现实中是无法生产实现的，“爆”对机械部分的要求太高了，材料的老化失效如何解决？

wzx_112

全是些文字，看起有一点恼火

maddog

呼和排的区别看不懂。

liuhaiqun

有没有样机啊，在实验室能不能运作呢？