技术领域
[0001] 本
发明涉及一种内燃机及其燃烧方法，特别为一种高效内燃机及其燃烧方法。
背景技术
[0002] 目前内燃机整体的配比和
燃烧室的形状均不是很合理，燃烧室或
涡流室气油混合不好、燃烧不完全，使其燃油耗高，排放高，远远超过了国家标准，同时启动性能也不如人意，发动较为困难。
发明内容
[0003] 本发明的目的就是为了解决
现有技术的上述
缺陷而提供一种高效内燃机及其燃烧方法。
[0004] 本发明的目的通过以下技术解决方案来实现。
[0005] 一种高效内燃机，它包括有
机体、
曲轴总成、
连杆活塞总成、
配气机构、缸盖总成、空滤器总成、消音器总成、冷却系统、润滑系统、供油系统，燃烧系统，其特征在于：在内燃机燃烧系统中燃烧室内设有燃烧室夹
角α，
[0006] 当内燃机为非直喷式时，涡流式，
涡流室下镶
块上设有起动孔和主喷孔，主喷孔纵轴线与活塞中心线的
水平垂线的平行线成燃烧室夹角α；
[0007] 当内燃机为非直喷式时，预燃式，喷头的大喷孔或喷头整体园心线与活塞中心线成燃烧室夹角α；
[0008] 当内燃机为直喷式时，燃烧室里活塞的头部至少设有一个涡流室，室内设有锥体，锥体和涡流室的中心线与活塞的中心线偏心或同心，它们的共同轴线与活塞的中心线成燃烧室夹角α；或者燃烧室里活塞的头部为凸形面，在凸形的中部设有涡流室，涡流室内设有锥体，锥体和涡流室的中心线与活塞的中心线偏心或同心，涡流室两侧凸起顶端为尖角，对应于
活塞头部的凸形面缸盖的对应配合燃烧室面形状为弧面或直线或尖角，其直线或者弧面或尖角与活塞的中心线成燃烧室夹角α。
[0009] 一种高效内燃机的燃烧方法，它依序包括有均匀混合步骤(一种均匀混合方法)；或者着火步骤(一种增加启动性能的方法)；或者均匀混合燃烧步骤(一种均匀混合燃烧方法)；或者均匀混合步骤、均匀混合燃烧步骤；或者均匀混合步骤、着火步骤、均匀混合燃烧步骤，其特征在于：
[0010] a：当为涡流式或预燃式内燃机时，其均匀混合步骤是：洁净空气进入
气缸、压缩后气体通过主喷孔燃烧室夹角α进入涡流室喷射、旋转均匀混合或旋转多维立体均匀混合；或空气进入空滤器
滤芯上与轴线成角度β的相倾斜的折槽通道或旋转至气缸、压缩后气体螺旋通过主喷孔燃烧室夹角α进入涡流室喷射、旋转均匀混合或旋转多维立体均匀混合或强
力紊流混合或强力紊流多维立体均匀混合；其着火步骤是：在压缩冲程
上止点左右有预燃或助燃或着火；其均匀混合燃烧步骤是：混合气体以自身为轴心的自转、以
缸套为轴心的公转或强力紊流的公转、旋转均匀混合燃烧，燃尽排出；
[0011] b：当为直喷式内燃机时，其均匀混合步骤是：洁净空气通过侧向气道进入气缸旋转，压缩后气体进入涡流室，喷射均匀混合；或洁净空气通过侧向气道进入气缸旋转，压缩后气体在涡流室凹凸物其至少一条凹或凸的条或弧条或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸条或凹槽尖角中旋转，喷射均匀混合；或者洁净空气以自身为轴心自转、以缸套为轴心公转进入气缸旋转，压缩后气体进入涡流室，喷射均匀混合；或者洁净空气以自身为轴心自转、以缸套为轴心公转进入气缸旋转，压缩后气体经过凹凸物其至少一条凹或凸的条或弧条或放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸条或凹槽进入涡流室步骤，喷射均匀混合；其着火步骤为：在压缩冲程上止点左右有预燃或助燃或着火；其均匀混合燃烧步骤为：交叉立体旋转混合燃烧或自转、公转均匀混合燃烧或旋转扩散均匀混合燃烧或扩散绕着缸套轴线旋转均匀混合燃烧，燃尽排出。
[0012] 本发明的目的还可通过以下技术解决措施来进一步实现：
[0013] 前述的一种高效内燃机，其中所述的燃烧室为燃烧室为部分或全部的分体结构，在燃烧室内或内表面设有凹凸物；或者凹凸物上均设有棱角或棱角上设有尖角；或者凹凸物具有聚温快或聚
温度高；或者凹凸物
散热快或散温度低的形状；或者凹凸物的材料具有聚温快或聚温度高或散热快或散温度低的作用。
[0014] 前述的一种高效内燃机，其中所述的活塞的顶部与缸盖的燃烧室面为凹凸配合；或凹凸物配合或二边以上形体，或至少一个平面或弧面的形体，正方体或长方体，梯形体，棱形体，锥体，
齿轮形体，或它们分别组成的凹凸物的凹凸配合；或者凹凸物或凹凸物上均设有棱角或棱角上设有尖角。
[0015] 前述的一种高效内燃机，其中所述的凹凸物其为凹凸物其为至少一处的至少一个的凹槽或凸条形体的丝或柱或平面或弧面或二边以上形体或园形体或椭圆形体或凸圈体或锥体或直线形体或齿轮形体或弧形体或花瓣形体或扁柱形体的纵截面体或月亮形体或它们分别组成的形体；或者放射形或八字形或扭曲八字形或凸圈的凸条或凹槽；或者它们上设有凹凸物或光滑面，凸圈为一整圈或为间断的环形圈，或在凹凸物内设有孔或通孔，或在凹凸物上设有孔或连孔。
[0016] 前述的一种高效内燃机，其中所述的内燃机燃烧室活塞的顶端至少设有一个
槽口向上的环形槽或弧形凹凸物或鼻卷胡型凹槽或
马蹄型槽。
[0017] 前述的一种高效内燃机，其中所述的内燃机燃烧室活塞的裙部的底面内设有集油凹槽，活塞的底面为内高外低中间水平状，拍打面的尾部为一角或弧，或在
活塞裙部外周设有凹槽或克让坑形成的槽，集油凹槽与凹槽之间设有油孔连通。
[0018] 前述的一种高效内燃机，其中所述的空滤器总成包括有壳体、进气管、滤芯，滤芯设在壳体内，滤芯上设有与轴线成角度β的相倾斜的折槽通道，进气管内设有旋转螺旋形气道，或者进气管或壳体设有隔
热层或
隔热的材料制成；在壳体上侧面设有与滤芯的中心线成角度γ的进气口，进气口与内燃机纵水平轴线呈0-180度或0-360度，进气口与滤芯相连通；或在运动中的进气口与运动方向一致或成喇叭口样式；空滤器壳体上的进气口为
叶片式进气口或螺旋喇叭口式、通道，在进气口内侧的壳体上设有通气孔与滤芯相通。
[0019] 前述的一种高效内燃机，其中所述的配气机构
凸轮为偏心凸轮，偏心凸轮的行线由基线、开行线、关行线和深程线组成，基线为一半园弧线，在基线的两端光滑过渡连接有开行线和关行线的一端，开行线、关行线为直线或者弧线，深程线为弧线，开行线、关行线的另一端分别与深程线的两端光滑连接，开行线与关行线同基弧的对称轴偏心分布。
[0020] 前述的一种高效内燃机，其中所述的油
泵的
柱塞上设有螺旋形回
油槽，柱塞的回油槽上设有两个或两个以上回油孔，在柱塞套对应于柱塞上螺旋形回油槽
位置处对应设有解压槽，柱塞回油口的顶部为倒喇叭口状。
[0021] 前述的一种高效内燃机，其中所述的在自然吸气的状况下，配气机构其配气
相位为进气
门开上止点前2-10°，进气门关
下止点后10-38°，排气门开下止点前25-45°，排气门关上止点后2-10°。
[0022] 前述的一种高效内燃机，其中所述的油路系统中的调速机构包括有拉杆、
弹簧、调速操纵
手柄部件，在拉杆与调速操纵手柄部件间，间隔设有两根长短和拉力不同的弹簧。
[0023] 本发明的优点是适合大中小缸经的，单缸多缸的，水
风冷的内燃机，自然吸气(
增压中冷更好)充分燃烧增大动力，低油耗248～180g/kw·h，低排放欧1～4，低噪声、低振动、低
怠速、低成本、长寿命、好起动(-20～5℃不带辅助)、可靠性好，与同型号同油耗、排放标准比生产和使用成本下降一半；是更新换代的动力强劲的节油、环保的用于轿车动力的最理想的内燃机及各种配套动力，性能达超世界先进水平。如一台165型柴油机自然吸气，标定功率2.21/kw/2600r/min，燃油耗率248g/kwh，与同型号现有国标优等品燃油耗率301.9g/kwh比较，每年可节约燃油费1043.48元/年2.21/kw台。
[0024] 本发明的目的、优点、和特点，将通过下面优先
实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例是参照
附图仅作为例子给出的。
附图说明
[0025] 图1为本发明的纵剖面结构示意图。
[0026] 图2为本发明横剖面结构示意图。
[0027] 图3为本发明的侧视局剖结构示意图。
[0028] 图4为本发明图3的左视图。
[0029] 图5为本发明空滤器结构示意图。
[0030] 图6是图5的俯视图。
[0031] 图7为本发明空滤器结构又一示意图。
[0032] 图8为本发明空滤器滤心结构示意图。
[0033] 图9为本发明空滤器进气管结构示意图。
[0034] 图10为本发明为涡流内燃机时，燃烧室结构示意图。
[0035] 图11为图10的侧视图。
[0036] 图12为本发明为涡流内燃机时，燃烧室结构又一示意图。
[0037] 图13为本发明活塞结构示意图。
[0038] 图14为图13的侧视图。
[0039] 图15是本发明为涡流内燃机时活塞头部结构示意图。
[0040] 图16是本发明为涡流内燃机时活塞头部结构另一示意图。
[0041] 图17是本发明为直喷内燃机燃烧室结构示意图。
[0042] 图18是本发明为直喷内燃机燃烧室结构又一示意图。
[0043] 图19是本发明为直喷内燃机燃烧室结构另一示意图。
[0044] 图20是本发明为直喷内燃机燃烧室结构再一示意图
[0045] 图21是本发明燃烧室结构示意图。
[0046] 图22为本发明缸盖与活塞凹凸配合局部结构示意图
[0047] 图23为本发明调速机构结构示意图。
[0048] 图24为本发明配气机构凸轮行线结构示意图。
[0049] 图25为本发明配气机构凸轮行线结构又一示意图。
[0050] 图26是为本发明配气机构凸轮行线结构再一示意图。
[0051] 图27为本发明为涡流内燃机燃烧室主喷孔位置示意图。
[0052] 图28为本发明为涡流内燃机燃烧室主喷孔位置右视示意图。
[0053] 图29是本发明油泵结构示意图。
[0054] 图30本发明油泵偶件结构示意图。
[0055] 如图14所示，本发明它包括有机体1、曲轴总成2、连杆活塞总成3、配气机构、缸盖总成4、空滤器总成5、消音器总成6、冷却系统、润滑系统、供油系统，燃烧系统，其在内燃机燃烧系统中燃烧室7内设有燃烧室夹角α。具体是当内燃机为非直喷式时，涡流式，涡流室13下镶块8上设有起动孔9和主喷孔10，主喷孔10纵轴线与活塞12中心线水平垂直线的平行线成一燃烧室夹角α。
[0056] 当内燃机为非直喷式时，预燃式时，喷头的大喷孔或喷头整体园心线与活塞中心线成燃烧室7夹角α；或者当内燃机为直喷式时，燃烧室7里活塞12的头部至少设有一个涡流室13，室内设有锥体14，锥体14和涡流室13的中心线与活塞12的中心线偏心或同心，它们的共同轴线与活塞12的中心线成燃烧室7夹角α；或者燃烧室里活塞的头部为凸形面，在凸形的中部设有涡流室13，涡流室13内设有锥体14，锥体14和涡流室的中心线与活塞的中心线偏心或同心，涡流室两侧凸起顶端为尖角，对应于活塞头部17的凸形面缸盖15的对应配合燃烧室面形状为弧面或直线或尖角，其直线或者弧面或尖角与活塞的中心线成燃烧室夹角α。
[0057] 如图17-22所示，其中所述的活塞12的顶部与缸盖15的燃烧室7面为凹凸配合或凹凸物20配合或二边以上形体，或至少一个平面或弧面的形体，正方体或长方体，梯形体，棱形体，锥体，齿轮形体，或它们分别组成的凹凸物的凹凸配合；或者凹凸物20或凹凸物20上均设有棱角16或棱角上设有尖角18；所述的凹凸配合也可为活塞12的顶部与缸盖15的燃烧室7面为齿轮形配合，或者凹凸物20或凹凸物20棱角16设有尖角18；或活塞12的顶部与缸盖15的燃烧室7面为凹凸锥体配合，或者凹凸物20或凹凸物20棱角16设有尖角18。
[0058] 当内燃机为直喷式时，燃烧室7里活塞的头部17为凸形面，在凸形的中部设有涡流室13，涡流室13两侧凸起顶端为尖角19，涡流室13内设有一锥体14，锥体14和涡流室的中心线与活塞12的中心线偏心或同心，对应于活塞头部17的凸形面缸盖15的对应配合面形状为弧面55或直线56或尖角57。
[0059] 燃烧室7为部分或全部的分体结构，或者在燃烧室7内或其内表面设有凹凸物20。或者凹凸物20上均设有棱角16或棱角16上设有尖角18；或者凹凸物20具有聚温快或聚温度高；或者凹凸物20散热快或散温度低的形状；或者凹凸物20的材料具有聚温快或聚温度高或散热快或散温度低的作用。凹凸物20其为至少一处的至少一个的凹槽或凸条形体的丝或柱或平面或弧面或二边以上形体或园形体或椭圆形体或凸圈体或锥体或直线形体或齿轮形体或弧形体或花瓣形体或扁柱形体的纵截面体或月亮形体或它们分别组成的形体；凸圈20为一整圈或为间断的环形圈，或在凹凸物20内设有孔或通孔，或在凹凸物20上设有孔或连孔。或者凹凸物20其为放射形20或八字形20或扭曲八字形20或凸圈的凸条或凹槽，其凸圈20至少为一道的凸圈20，或它们上设有凹凸物20或光滑面，凸圈20为一整圈或为间断的环形圈；或者凹凸物20为放射形或曲八字形的凸条或者凹槽或者孔或连孔，凸条或者凹槽的截面形状为连孔中间的凸弧形或三角形或弧锥形或多边形。燃烧室7活塞12的顶端至少设有一个槽口向上的环形槽21或凹凸物20或新鼻卷胡型凹槽或马蹄型槽21。在鼻卷胡型凹槽内设有交叉凹槽与鼻卷型凹槽连通，马蹄形凹槽上部内弧线的跨度大于蹄下部的两中心距的距离，其左右弧凹槽底面49在一平面上或不在一平面上，或者槽底面49是两个不等的角度或坡度槽，或两个不等的弧率槽底面49。内燃机燃烧室7的活塞12的头部顶端为在平面上或新鼻卷胡凹槽的气门凹坑与活塞12顶端周边相交处是弧形尖角或相切处是弧形尖角50，相距是0-4毫米。燃烧室7活塞12的裙部的底面内设有集油凹槽22，活塞12的底面为内高外低54中间水平状53，拍打面23的尾部为一角或弧52，或在活塞12裙部外周设有凹槽22或克让坑形成的槽24，集油凹槽22与凹槽24之间设有油孔25连通。
[0060] 如图5-图9所示，空滤器总成5包括有壳体26、进气管27、滤芯28，滤芯28设在壳体26内，滤芯28上设有与轴线成角度β的相倾斜的折槽通道29，进气管27内设有旋转螺旋形气道47，进气管27或壳体设有隔热层30或隔热的材料制成；在壳体26上侧面设有与滤芯28的中心线成角度γ的进气口31，进气口31与内燃机纵水平轴线呈0-180度或0-360度，进气口31与滤芯28相连通；空滤器壳体26上的进气口31为叶片式或螺旋喇叭口51进气口，在进气口31内侧的壳体上设有通气孔32与滤芯28相通。或在运动中的进气口31与运动方向一致并且成喇叭口样式。
[0061] 如图24-26所示，配气机构凸轮33为偏心凸轮33，偏心凸轮33的行线由基线34、开行线35、关行线36和深程线37组成，基线34为一半园弧线，在基线34的两端光滑过渡连接有开行线35和关行线36的一端，开行线35、关行线36为直线或者弧线，深程线37为弧线，开行线35、关行线36的另一端分别与深程线37的两端光滑连接，开行线35与关行线36同基弧的对称轴偏心分布。
[0062] 如图29-30所示，供油系统中，油泵38的柱塞39上设有螺旋形回油槽40，柱塞39的回油槽40上设有至少两个以上回油孔41，在柱塞套42对应于柱塞39上螺旋形回油槽40位置处对应设有解压槽，柱塞头部回油口43的顶部为倒喇叭口状。
[0063] 如图23所示，供油系统中的调速机构包括有拉杆44、弹簧45、调速操纵手柄部件46，在拉杆44与调速操纵手柄部件46间，间隔设有两根长短和拉力不同的弹簧45。
[0064] 本发明高效内燃机，其燃烧方法它依序包括有均匀混合步骤(一种均匀混合方法)；或者着火步骤(一种增加启动性能的方法)；或者均匀混合燃烧步骤(一种均匀混合燃烧方法)；或者均匀混合步骤、均匀混合燃烧步骤；或者均匀混合步骤、着火步骤、均匀混合燃烧步骤：
[0065] 当为涡流式内燃机时，所述的均匀混合步骤依序包括有进气步骤、气体入口旋转步骤、进气道旋转步骤、喷射均匀混合步骤，其中在进气步骤中气体通过空滤器5的进气口31和通气孔32进入滤芯28，气体沿滤芯28的折槽29旋转，在
离心力的作用下，气体中的杂质通过排杂口排出壳体，旋转的净气体进入进气管27进入进气道旋转步骤，旋转的气体经过压缩步骤进行压缩，压缩后的高速气体通过主喷孔10形成螺旋旋转的气体的(角度)进入涡流室13，在涡流室13导向槽的作用下气体进行多维立体涡流后，此时喷射器喷射
燃料进入涡流室13和气体进行喷射均匀混合步骤；所述的涡流式内燃机气体和燃料在燃烧室13内形成旋转多维立体涡流后由主喷孔10喷出在燃烧室7或内燃机燃烧室内或者表面上的凹凸物20或凹凸物20或凹凸物20上棱角16或棱角16上尖角18处着火燃烧。
[0066] 所述的涡流式内燃机混合燃烧步骤包括自转公转混合步骤、燃烧步骤、排气步骤，气体和燃料在燃烧室内由于主喷孔10的角度和活塞12顶部、缸套的作用形成自转公转混合步骤，燃烧完全，燃净排出。
[0067] a：当为直喷式内燃机时，所述的均匀混合步骤依序包括有进气步骤、气体入口旋转步骤、进气道旋转步骤、自转公转旋转步骤、喷射均匀混合步骤，其中在进气步骤中气体通过空滤器5的进气口31和通气孔32进入滤芯28，气体沿滤芯28的折槽29旋转，在离心力的作用下气体中的杂质通过排杂口排出壳体26，旋转的净气体进入进气管27进行进气道旋转步骤，旋转的气体通过侧向进气道形成自转公转旋转步骤，自转公转旋转的气体经过压缩步骤进行压缩，压缩后的高速气体进入涡流室13，此时喷射器48喷射燃料进入涡流室13和气体进行喷射均匀混合步骤；
[0068] b：所述直喷式内燃机的燃烧室着火步骤是喷射混合的气体在燃烧室7内或内燃机燃烧室或表面上的凹凸物20或凹凸物20或凹凸物20上棱角16或棱角上尖角18处着火燃烧。
[0069] 为本发明工作时，空气经过空滤器5进入其进气管27。进气管27内设有螺旋形气道47，空气沿着螺旋形气道47上升进入叶片管式进气口31，(最好进气口与内燃机水平轴线呈0-180度或0-360度，避开了内燃机对
环境温度的影响)，空气通过滤芯28上的倾斜折槽29通道进入滤芯进气道47，由于是倾斜折槽29，加大空气穿透滤芯28的速度，并将杂质排到滤芯28的底部，通过杂质出口排出，解决了现有技术滤芯28因杂质需经常清洗易损使用成本高、并阻碍了空气的透过速度，影响了进气量，容易造成空气温度升高，燃烧
质量不高的缺陷。一对正时齿轮的转动时，带动
凸轮轴转动，其上的凸轮同步转动，开行线35与挺柱
接触推动挺柱，打开气门，深程弧线37与挺柱接触，顶柱气门，不让其回落，最后气门沿关行线36回落，完成一个进排气过程。在自然吸气的状况下，其配气相位为进气门开上止点前2-10°，进气门关下止点后10-38°，排气门开下止点前25-45°，排气门关上止点后2-10°，配气相位的数值比现有技术均有所缩小。对于进气凸轮而言，为了使进气门迅速打开到最大深程37，进气迅速、通畅，所以凸轮要偏心设置，延长深程线37的长度就是为了保持气门在最大深程的时间。对于排气凸轮而言，为了使排气门迅速打开到最大深程37，排气迅速、通畅，加之排气时没有活塞12阻挡，所以排气凸轮可比进气偏心角大设置。延长深程线37的长度也是为了保持气门在最大深程的时间。经过滤芯28的空气通过进气管行至气门到达气缸，进气时，活塞12从上止点向下止点运行，压缩时，活塞12从下止点向上止点运行对空气进行压缩，旋转的气体以主喷孔10喷α角的轴线方向通过主喷孔10喷向涡流室13的放射形槽20，使气流交叉回旋，使油气充分混合，此时活塞12又从上止点向下止点运行，充分混合的油气从主喷孔10喷出，通过活塞12与缸套的导向旋转，使其充分燃烧，在油嘴48喷射时，活塞12接近于上止点，在内燃机燃烧室各尖角18处温度急剧升高，点燃混合气体进行燃烧，内燃机启动开始工作(增强了内燃机的启动性能)。燃烧的气流通过活塞
12顶部形状的导流构成自转，在缸套的导流下形成围绕缸套的公转。多个尖角18促进充分燃烧，使油耗、排放达到国际先进水平，功率增大，
扭矩增大。将消声器6的储气溶积增大，将排放出的气体通过排气管快速储存到消声器6中，同时利用另外没排气的冲程逐步排出废气，降低了嘈音分贝点，减少了噪音，同时占用现有内燃烧机放废的空隙，同时与空气散热面积增加，减少了噪音。
[0070] 活塞12到达上止点左右，开始喷油，油嘴的喷射压力为10-300MPa。
[0071] 本发明的方法在使用时，首先将从油箱来的冷油经过电加热或利用冷却糸统的温度把油(燃料)加热，使常温的冷油成为高于常温度的热油或者加热成热油或热油至油气或油和油气的混合体，也可以加热至纯油气状态，将加热后的热油通过油咀48喷射至燃烧室7或内燃机燃烧室，与燃烧室7内空气进行混合或混合燃烧，喷射可采用持续喷射或一次性喷射。油咀48喷射CA角(时间)在上止点前35度至上止点后60度；持续喷射时，使做功的曲轴11的CA角(时间)延长，也就是
做功冲程对活塞的压力时间延长，降低了最高燃烧噪音，增加了功率，同时极大的降低了排放。燃烧室7或内燃机燃烧室由于在燃烧时温度急剧上升，所以在燃烧发生后即可对燃烧室7或内燃机燃烧室进行控温增压，将水喷至燃烧室7内，使其温度下降，由于在喷射水时，燃烧继续进行，使水吸收热量产
生物理变化变成
蒸汽，对活塞12顶部产生压力，使活塞12顶部压力升高，功率增大，
热能转化为机械能的效率提高，从而也使燃油耗率降低。燃烧后的废气按常规技术排气。
