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一种活塞往复式内燃机增压机构

阅读:220发布:2021-07-31

专利汇可以提供一种活塞往复式内燃机增压机构专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 活塞 往复 内燃机 的工质流动系统及其调控设置。随功率轴转动而上下运动的 框架 的上端,连接发动缸活塞[7],下端作成 增压 缸活塞[5],增压缸底盖板上装有进 风 管[14],进气止回 阀 [2],压气止回阀[3];增压缸从进风管[14]吸入的空气喷有 水 雾,供压缩时中冷,蓄气通道储存压缩空气,切向供入发动 缸套 进气口[10],压气止回阀[3]的杆头连接压缩空气调控机构。发动缸排气口[12]设在缸顶后侧,闸板式排气阀[21]下边紧压的增压空气旁通孔道和排气管进口上边的空气吸入止回阀[22],对排气系统和废气降温并兼有 去污 和 预防 废气 涡轮 喘振的功效。上述增压机构结构紧凑,传动直接,增压稳定并兼有降温功能;工质流动系统,增设有优化性能的调控设置,便于中小型 发动机 实施。,下面是一种活塞往复式内燃机增压机构专利的具体信息内容。

1.“一种齿轮齿条机构”作动输出的活塞往复发动机增压机构,其特征在于:以齿条框架作增压框架,增压框架上端的横向连接部分,连接发动缸活塞[7],下端横向连接部分做成增压缸活塞[5],增压缸活塞[5]的直径大于发动缸活塞[7]的直径,具体数值依增压设计要求确定,两活塞同步运动且行程相同;由动力输出轴齿轮与增压框架两侧部位作出的齿槽啮合联接,构成动力输出系统与增压系统的联合运动;发动缸活塞[7]在爆发压力推动作功下行的同时,增压缸活塞[5]压缩缸内已吸入的空气,并将过滤的空气从发动机顶盖面进口[13]吸入,吸入的空气对发动缸顶部散热后,经横隔通风口[8]至增压缸上部空间;活塞返回上行时,发动缸活塞[7]压缩发动缸[11]内的空气,同时增压缸活塞[5]将已吸入机体内的空气从增压缸[16]的进风管[14、15]吸入增压缸[16];在增压缸进风管[14]吸入空气的同时,对进风管[14]进行喷射雾使之与空气混合进入增压缸,对空气在流动途径吸入的热量和空气受压缩时产生的热实行降温。
2.一种传统的曲柄连杆机构作发动机动力输出的增压机构,其特征在于:包括增压框架[30],增压框架[30]上端的横向连接部分连接发动缸活塞,下端横向连接部分做成增压缸活塞,两活塞同步运动且行程相同,增压缸活塞直径大于发动缸活塞直径,具体的数值依设计要求确定;曲柄连杆机构的曲柄、曲柄销[33]和连杆[32]置于连接两对置活塞的框架[30]内,曲轴[31]从框架前后开口穿出;发动缸活塞[7]在爆发压力推动作功下行的同时,增压缸活塞[5]压缩缸内已吸入的空气,并将过滤的空气从发动机顶盖面进风口[13]吸入,吸入的空气对发动缸顶部散热后,经横隔通风口[8]至增压缸上部空间;活塞返回上行时,发动缸活塞[7]压缩发动缸[11]内的空气,同时增压缸活塞[5]将已吸入机体内的空气从增压缸[16]的进风管[14、15]吸入增压缸[16];在增压缸进风管[14]吸入空气的同时,对进风管[14]进行喷射水雾使之与空气混合进入增压缸,对空气在流动途径吸入的热量和空气受压缩时产生的热实行降温。
3.如权利要求1或2所述的增压机构,其中还包含增压缸底盖板[20],底盖板[20]上面的增压缸进风管[14、15],进气止回[2],压缩空气止回阀[3],及底盖板[20]下面的进气通道[1],压缩空气蓄气通道[4],压缩空气通道连通管[19],上压缩空气蓄气通道[9],发动缸套进风口[10]和发动缸[11]构成的增压供风系统,其特征在于:活塞向上运动时从进风管[14、15]进入的与喷射的水雾混合的空气,由底盖板[20]下面的进气通道[1]通过进气止回阀[2]进入增压缸[16];活塞下行,进气止回阀[2]关闭,增压缸活塞[5]对增压缸[16]吸入的与水雾混合的空气实现中冷压缩,当增压缸[16]内的空气压力大于蓄气通道里空气的压力时,压缩空气止回阀[3]开启,增压缸内剩余容积与蓄气通道连通;两活塞同步下行至发动缸予排气结束,此时发动缸活塞[7]打开发动缸套[11]的进气口[10],压缩空气连通容积:下蓄气通道[4]、连通管[19]和上蓄气通道[9]里的压缩而且中冷的空气,以涡流进入发动缸[11],对活塞[7]顶面构成燃烧室的凹进部分扫气,相继对发动缸[11]扫气,扫气结束时,排气阀[21]关闭排气口[12];活塞继续下行,发动缸继续充气,上述过程同时,压缩中冷空气对发动缸[11]和活塞[7]进行降温,至下止点时,增压缸压气止回阀[3]关闭,此时压缩空气的容积相对发动缸[11]的进气口[10]未开时的容积大,压力降低,这对发动缸[11]和活塞[7]也取到降温功效;活塞从下止点返回向上运动,增压缸[16]进气止回阀[2]开,增压缸[16]吸气,发动缸活塞[7]压缩发动缸里充入的空气,活塞[7]上行在关闭发动缸进气口时,将压缩空气隔开,一部分伫储在压缩空气蓄气通道里,另一部分由活塞[7]上升继续压缩,参与燃烧。
4.如权利要求3中所述的增压机构,其还包含压缩空气止回阀[3],摇杆[17],板弹簧[18]和伸缩杆[29]构成的增压空气调控机构,其特征在于:摇杆[17]一端联接压缩空气止回阀[3]的伸出发动缸底盖板外面的阀杆头,另一端联接伸缩杆[29]的下端杆头,调节伸缩杆[29]上升,带动摇杆[17]与之相联接的摇臂,摇杆[17]的另一摇臂拉动压缩空气止回阀[3]的杆头,使压缩空气止回阀[3]的关闭有一定的间隙不能完全关闭或加大已留有的间隙;调节伸缩杆[29]下降,由板弹簧[18]的弹力固定伸缩杆[29]的下降位置和摇杆[17]的位置,压缩空气止回阀的弹簧压力使压缩止回阀[3]的关闭间隙缩小或关闭,通过上述方法,调节压缩空气止回阀[3]的关闭间隙,使一定量的压缩空气返回增压缸[16],增压缸[16]随之相应的减少从进风管吸入空气,从而达到调控增压空气量的目的,即调控供入发动缸的空气量的目的。
5.如权利要求4所述的增压机构,其特征在于:其中还包含由发动缸[11]的排气阀[21],压缩空气蓄气通道[9],压缩空气旁通通道[25]及由旁通通道闸板[24],板弹簧[26],楔形头伸缩杆[27],螺母[28]构成的增压空气旁通通道供气调控机构和增压空气旁通系统,旋动螺母[28]使伸缩杆[27]前进,伸缩杆[27]杆头斜面压迫闸板[24]前行,缩小或关闭旁通道[25]并同时推动板弹簧[26],旋动螺母[28]使伸缩杆[27]后退,板弹簧[26]的弹力使闸板[24]相应后退,开通或扩大旁通通道[25],由上述方法调控压缩空气蓄气通道[19]里的压缩中冷空气从旁通通道[25]进入排气管[23]的量;排气阀[21]的下边,紧压旁通通道出口,排气阀[21]在开闭发动缸排气口[12]的同时,开闭旁通通道[25]的出口,则发动缸在进行排气时,压缩空气蓄气通道[9]向排气口[12]部位处供入空气与废气混合,实现对工质降温去污,同时对排气口部位降温。
6.如权利要求5所述的增压机构,其特征在于:其排气系统由所述的压缩空气旁通系统和旁通空气调控机构及排气管[23],废气涡轮吸入空气止回阀[22]构成,排气口[12]设在发动缸[11]顶后侧,闸板式排气阀[21]上下运动开闭排气口[12]的同时,开闭压缩空气旁通通道出口,在发动缸排气期间供入适量的压缩空气,对排气口[12]部位和排气实现降温,并具有去污功效;排气管[23]进口上边装配吸气止回阀[22],在排气管[23]排气间断时间里,由废气涡轮此时的鼓风作用,从止回阀[22]吸入空气,对排气管进口及排气阀[21]降温,同时防止废气涡轮的喘振,排气管排气时,止回阀[22]在自身配置的弹簧的作用下关闭,使排气工作正常进行;排气管尾端连通废气涡轮,回收废气中的能量,增加发动机的热效率。

说明书全文

一种活塞往复式内燃机增压机构

[0001] 技术领域 本发明属于活塞往复内燃机发动机
[0002] 背景技术 为了提高活塞往复内燃机的功率,热效率和去污的需要,目前采用的方法是废气涡轮增压或另设机构增压;废气涡轮增压难以适应各工况的需求,瞬态反应滞后,需添加辅助设施解决,增加了发动机的复杂性和制造成本。机外机械增压,也增加了复杂性,同时还得另消耗功率,以上措施还缺少对增压空气量和温度的调控,在节能去污方面没有取得明显的效果,因此虽然取到一定的成效,但并不理想,在用途最广、数量最多的中小型发动机上难以普及。
[0003] 发明内容 为了解决上述传统发动机强化和优化存在的问题,根据强化原理和节能去污及优化要求,设计一种两缸对置,供气缸大于发动缸,两活塞用框架结构连接成一体,动传动部分置于框架内,动力轴从框架前后穿出的发动机体内活塞式增压方案,同时增添了增压空气的量和温度的调控,排气增加了压缩空气旁通和排气间歇时、涡轮吸气降温并予防喘振等设置。经过滤的空气从发动机顶盖板中间的开口进入机体,在流入增压缸的沿途,对发动缸及其他机件和机油降温。
[0004] 用申请200710147446.7“一种齿轮齿条机构”作发动机的动力传输,将此机构的齿条框架作增压框架,其上端连接发动缸活塞,下端横向连接部分作成增压缸活塞,则两活塞成为一个整体,同步运动且行程相同;增压缸活塞直径是发动缸活塞直径的两倍以上(具体数值的增减由设计要求确定),与增压缸配合构成活塞往复式增压机构。其积极效果是:利用了曲柄箱的空间,在不增加其他辅助设置下,实现超高增压,可获得5倍以上的发动缸未增压的功率,结构紧凑,传动直接,增压稳定,配合有序;且增压缸内每循环可控制一定量的空气,在增压缸吸入空气时,喷入适量的雾与空气混合,水雾则在增压缸内吸收(即回收)空气沿途降温携带的热量和压缩过程生成的热汽化成为水蒸汽,从而实现空气在增压缸内中冷(中冷的喷水机构,在申请200710193940.7中提出);调节喷水量可调控压缩空气温度,有利于组织燃烧。中冷后的压缩空气还可以对发动缸和活塞进行降温,于是本来受热负荷困扰的增压措施成为有力降温手段;喷水中冷压缩还减少了大量的压缩耗功;生成的水蒸汽与空气混合进入发动缸,可改善发动缸内的燃烧过程并且提高热效率;发动缸同不增压的功率相同的发动缸相比,其散热面积缩小了3-4倍,减小了发动缸对外的传热损失,相对地增加了发动机的热效率。其他积极效果为:此齿条框架(增压框架)有于利于连接往复惯性力消除机构和有利对其他机构的传动,有利组合双缸并联式结构的发动机(其具体实施在申请“200710193940.7”、“200710193939.4”中提出)。
[0005] 用传统的曲柄连杆机构作发动机的动力传输时,用一类似齿条框架结构的框架作增压框架,将曲柄、曲柄销和连杆置于框架内,曲柄轴从框架前后穿出,框架上端连接发动缸活塞,下端横向连接部分做成增压缸活塞与增压缸配合,构成与上述相同的活塞式增压机构。其不同之处只是发动机的功率输出方式不同,其他技术特征和积极效果与“一种齿轮齿条机构”作动力输出时的增压机构相同。
[0006] 增压缸底盖板上,设有增压缸进气止回和压缩空气止回阀;缸外侧安装有进管与底盖板下面的进气通风道连通;压缩空气止回阀下面是压缩空气蓄气通道,由底盖板下面从缸侧伸出底盖板向上,再转弯后切向通往发动缸套进气口,并环绕发动缸套下截成为发动缸的下部分。压缩中冷后的空气存储在蓄气通道里;在发动缸活塞下行打开发动缸套进风口时,中冷空气以一定的压力高速切向进入发动缸,对活塞顶面和发动缸进行降温。因发动缸活塞连接在框架上,框架上下运动时,活塞与蓄气通道里的冷空气相对运动,蓄气通道里的冷空气可导走活塞带有的热量,消除热负荷的危害。采用蓄气通道伫储增压后的压缩空气,使发动缸的压缩和功率的输出等工作与增压工作有机地结合,同时地进行。
[0007] 压缩空气止回阀杆从蓄气通道伸出至发动机底盖板外面,联接“增压缸吸入空气调节机构”调节压缩空气止回阀关闭间隙,使一定量的压缩空气返回增压缸,达到调节增压缸吸入空气量的目的。其积极效果是可以调节发动缸的压缩比,有利发动机的启动,按发动机的负荷供气,配备合理的空燃比;如将增压缸吸入空气调节机构与调速器构件连接,按发动机的转数和负荷适时供气,可便于实现机械式汽油缸内喷射燃烧。
[0008] 排气口设在发动缸后上侧,减小发动缸顶面热负荷,便于其他设置在顶面布置。排气管进口上边,设有吸入空气止回阀,利用排气结束间断时间涡轮的鼓风作用吸入冷空气对排气阀及排气流动系统降温,同时避免废气涡轮在排气间歇时的喘振。
[0009] 闸板式排气阀下面是压缩空气旁通通道口,排气阀在开启排气口的同时打开旁通通道出口,使压缩空气供入排气管进口与废气混合,对废气去污,同时对排气口和废气进行降温。旁通通道还配有调节机构,对旁通空气进行调控。以上措施有利于小型发动机和排气温度高的内燃机实现废气涡轮回收排气中的能量增加发动机的热效率和功率,并兼有去污功效。下面结合附图对以上发明作进一步详细说明。
[0010] 附图说明 图1:供风系统增压机构剖面图;图2.1:增压缸及增压缸底盖板上供风系统结构图;图2.2:蓄气通道压缩空气供入发动缸横向剖视图;图2.3供风系统纵向剖视图;图3:增压缸吸入空气调控机构图;图4.1:排气系统平面结构图;图4.2:排气系统结构纵向剖视图;图5:压缩空气旁通调节机构横向剖视图;图6:曲柄连杆机构发动机增压结构图。
[0011] 具体实施方式1:如图1所示:采用申请“一种齿轮齿条机构”(申请号200710147446.7)作功率传输,此机构[6]中齿条框架上端横向连接部分连接发动缸活塞[7],下端横向连接部分作成增压缸活塞[5],于是齿条框架就成了增压框架,两活塞同步且行程相同;增压缸活塞[5]的直径是发动活塞[7]的直径的2倍以上,构成超高增压机构,使发动机的功率为发动缸不增压时功率的5倍以上(具体数值依设计要求而定),增压缸作在功率输出轴(齿轮轴)下面,四面用横隔连铸在机体上(如图2.1所示)。
[0012] 增压缸底盖板[20]缸内的面积布置有进气止回阀[2]和压缩空气止回阀[3],图2.1还示出:增压气缸外侧在盖板[20]上安装进风管[14.15],与进风通道[1]连通(图中虚线所示),进风管[14]上端风口正对中冷喷水降温喷咀,(中冷喷水降温机构在另申请
200710193940.7中提出,此处说明从略),压缩空气连接管[19]下端安装在增压缸底盖板上增压缸左后侧,与下面的压缩空气蓄气通道[4](图中虚线示出)连通,上端连通上压缩空气蓄气通道[9](图2.3所示),蓄气通道[9]切向通往发动缸缸套[10]的进气口并环形围抱发动缸缸套[10]下段(图2.2、2.3所示),构成发动缸的下段部分。
[0013] 图4.2所示:发动缸[11]上后侧排气口[12](图1中所示)由闸板式排气阀[21]定时开闭,排气阀[21]下面,设置有压缩空气旁通通道[25]连通压缩空气蓄气通道[9](图4.2所示),压缩空气旁通通道[25]的出口由排气阀[21]的操作与排气口[12]同步开闭,在发动缸排气期间供入压缩空气对排气口和废气实现降温,并兼有去污的功效。
[0014] 图5示出:压缩空气旁通通道[25]的供气量,由板弹簧[26]、闸板[24]、楔形头伸缩杆[27]、螺母[28]构成的调控机构进行调节,旋动螺母[28]使伸缩杆[27]楔形头压迫闸板[24]和板弹簧[26]头前进,缩小或关闭旁通通道[25],旋动螺母[28]使伸缩杆[27]后退,板弹簧[26]回复弹力使闸板[24]后退,旁通通道随之打开或扩大,从而调节旁通空气供入量。
[0015] 图4.1、图4.2示出:排气管[23]进口上边,设置一空气吸入止回阀[22],排气管[23]通往废气涡轮(图中未画出),在发动缸排气间断时,废气涡轮产生了鼓风作用,空气从止回阀[22]吸入,对排气阀、排气管及废气涡轮降温,同时预防废气涡轮的喘振。废气涡轮回收的废气能量通过齿轮传递到功率轴上输出,增加发动机的热效率。上述措施便于转速高、排气温度高,缸数少的中小型发动机实现废气能量回收。
[0016] 图3示出:增压缸压缩空气止回阀[3]的阀杆伸出发动机底盖板,伸出的杆头联接摇杆[17]的一端,摇杆[17]另一端联接调控伸缩杆[29]。拉动伸缩杆[29]上升使摇杆[17]牵动止回阀[3]杆头后退,则止回阀[3]的关闭有一定的间隙,因此有一定量的压缩空气返回增压缸,使增压缸减少从进风通道里吸入空气;旋转螺母使伸缩杆在板弹簧[18]的作用力下降,在止回阀杆弹簧的作用下,止回阀关闭间隙缩小或关闭。减小或者关闭压缩空气的返回。由此,调节伸缩杆[29]的上下,就能调节增压缸的增压空气量。
[0017] 发动机运行,工质流动系统中、工质流动机制如下:
[0018] 发动缸[11]作功时,两活塞同步下行,增压缸活塞[5]压缩已吸入增压缸[16]的空气;同时吸入经过滤的空气(空气过滤器图中未画出)从发动机盖面进风口[13]进入发动机机体,流经发动缸[11]顶部散热片,往下通过发动机横隔通风口[8]及齿条框架中空部位和其他空间,然后伫于增压缸上部空间(即活塞[5]上面);发动缸活塞[7]下行至发动缸缸套进风口上附近处,排气阀[21]开启,排气开始,吸入空气止回阀[22]自动关闭,旁通通道[25]的出口同时打开,压缩空气蓄气通道[9]里的压缩空气随之供入,对排气口和排气实现降温并与排气混合去污;旁通空气量由调控机构根据工况和排气温度适时调控。活塞[5]继续压缩增压缸内空气,当增压缸内空气压力超过蓄气通道内压缩空气的压力时,压气止回阀[3]打开,压缩空气进入压缩空气蓄气通道,暂时伫储;活塞下行至活塞[7]打开发动缸[11]的缸套进风口[10]时,压缩空气以涡流进入发动缸,对发动缸活塞顶面及构成燃烧室的凹进部分扫气并实现降温,并同时对发动缸实行扫气和降温,扫气结束,排气阀[21]关闭,排气结束;吸入空气止回阀[22]在涡轮的鼓风作用下开启,对排气阀[21]及排气管[23]的进口部位降温。活塞继续下行至下止点,发动缸缸套进风口[10]全开,此时充气容积最大,压缩空气压力降低,对发动缸实现降温;与此同时增压缸压气止回阀[3]关闭。活塞从下止点向上返行,增压缸[16]开始吸入空气(已进入机体的空气),与此同时,中冷喷水咀向进风管[14]喷入水雾,水雾随空气混合进入增压缸,吸收空气沿途降温携来的热量和活塞[5]向下运动压缩空气生成的热汽化,由水雾汽化吸收热量对增压空气实现中冷降温;发动缸活塞[7]压缩发动缸[11]和蓄气通道内的空气,至发动缸套进气口[10]关闭时,发动缸[11]和蓄气通道[9]里的压缩空气隔开,蓄气通道里的空气保持分开时的压力伫在蓄气通道里,发动缸里的压缩空气继续压缩;活塞行至上止点,发动缸内压缩完成,燃烧开始,增压缸吸气完成,增压缸进气止回阀关闭,活塞从上止点向下运动,下轮循环开始,如此循环。
[0019] 具体实施方式2:如图6所示:框架[30]上端连接发动缸活塞[7](活塞[7]下口作出的与活塞垂直的侧伸部分,用螺钉连接在框架[30]上,构成增压框架的上端横向连接部分),曲柄轴[31]从框架[30]前后中间开口穿出,曲柄销[33]安置在框架[30]内,在框架[30]内转动,框架[30]的下端横向连接部分作成增压缸活塞[5];增压缸[16]和盖板[20]以及其他各部分的结构和设置(即技术特征)与实施方式1相同,图中表示与说明此处从略。
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