技术领域
[0001] 本
发明属于发动机技术领域，具体涉及一种直列、V列或其他型号的
曲轴连杆活塞五冲程喷进气式发动机。
背景技术
[0002] 目前使用较多的发动机分为两冲程、四冲程和六冲程发动机，两冲程发动机因油耗大的缺点，而不被广泛使用在
汽车上。
四冲程发动机又分为单缸和多缸，不管是几缸，都是吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在汽车上使用较多的发动机一般正常的有直列三缸、四缸、五缸、六缸甚至多缸和V型多缸发动机。
[0003] 有的发动机加装了
增压器，来加大汽缸的压
力，从而提高发动机的动力和
稳定性，但是同时也增加了油耗。
汽油直列三缸发动机活塞在
上止点点火做功顺序是一、二、三。汽油直列四缸发动机活塞在上止点点火做功顺序是一、二、四、三。汽油直列五缸发动机活塞在上止点点火做功顺序是一、二、四、五、三。汽油直列六缸发动机在上止点点火做功顺序是一、五、三、六、二、四。
[0004] 六冲程发动机燃烧柴油或汽油，柴油和汽油做功燃烧一定时间后，通过把
水喷进炽热的
气缸里，水
马上就变成
温度高达816°的
蒸汽，体积急剧膨胀1600倍，气缸内压强增大，推动活塞再次做功。
[0005] 现有的上述发动机均不同程度地存在着动力不高或油耗较大等问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服
现有技术发动机动力低、油耗大的
缺陷，提供一种五冲程喷进气式发动机，其所需
燃料为柴油、汽油或
天然气，其形式可以是直列或V列，可以是三缸、四缸、五缸或多缸。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
[0008] 一种五冲程喷进气式发动机，包括曲轴连杆活塞以及喷进气系统。
[0009] 所述的喷进气系统包括有喷进气
门总
开关13和机油-喷进气控制系统。
[0010] 所述的喷进气门总开关13由喷进气门盖56、外圆筒管57、气门大小调节开关圆筒58以及气门开关圆筒59等组成，气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59依次套接在外圆筒管57中，喷进气门盖56固连在外圆筒管57一端；
[0011] 其中气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59的内表面和外表面、外圆筒管57的内表面都加工有一段凹槽；
[0012] 所述的外圆筒管57、气门大小调节开关圆筒58以及气门开关圆筒59的
侧壁上对应
位置都加工有相同大小的内孔，其中外圆筒管57上的内孔与喷进气门小口5相连，[0013] 当气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59转动到三个内孔对准时，就会实现喷进气；其工作过程为：首先通过控制气门开关圆筒59旋转一定
角度，进而控制气门开闭，然后通过改变气门大小调节开关圆筒58的旋转角度，进而控制喷进气量。
[0014] 本发明的每个气缸6的左边或右边加装一个喷进气门总开关13，喷进气门总开关13由机油-喷进气控制系统进行控制，具体为喷进气门总开关13通过机油-喷进气控制系统的摆动
摇臂61、摆动连杆55和喷进气配气
凸轮轴34连接，喷进气配气
凸轮轴34通过
齿轮啮合与机油
泵总成35连接，机油泵总成35通过机油泵送油管36与机油泄压
阀37连通；
机油
泄压阀37的机油泄压阀活塞49推拉各个喷进气总开关13向气缸6内喷气，机油泄压阀37的空气开关41控制机油压力和喷进气气压；
[0015] 当送气管B33里面没有空气时，回位
弹簧A43向上推动
柱塞杆44，打开机油泄压小囗46，使得发动机在不踩踏
油门脚踏板40，即车辆处于低转速、
怠速情况时，以四冲程模式正常工作。
[0016] 当踩下油门脚
踏板40时，发动机以五冲程模式工作：
[0017] (1)当发动机由低转速向高转速转变时，机油管A45内的机油压力增大，推动机油泄压阀活塞49进而推动气门总开关连杆52，进而通过摇臂54使气门大小调节开关圆筒58旋转，使喷进气的气孔增大，增加喷进气量；
[0018] (2)当发动机由高转速向低转速转变时，机油管A45内的机油压力减小，推动机油泄压阀活塞49的推力减小，在机油泄压阀活塞49里的回位弹簧B50的反作用下，推回机油泄压阀活塞49，拉回气门总开关连杆52，进而通过摇臂54使气门大小调节开关圆筒58旋转，使喷进气的气孔减小，减小喷进气量。
[0019] 如上所述，本发明的喷进气量可以根据
发动机转速的变化而变化，并且受油门大小控制：当需要增加动力时，加大油门开度，喷进气量就会增加，机油压力增大，动力就会增大；当需要减小动力时，减小油门开度，喷进气量就会减少，机油压力减小，动力就会减小；当继续减小油门开度，直至松开油门脚踏板40时，发动机就会由五冲程模式变为四冲程模式工作。
[0020] 当发动机工作时，气泵工作，送气管B33内充满气体。气体压力推动空气泄压活塞42，进而回位弹簧A43推动柱塞杆44堵死机油泄压小囗46，机油在机油管A45内继续流动；
通过调节调整开关47，使圆锥头与机油管A45留有恰当的机油缝隙48。当机油管A45内的机油流过时，允许在一定时间内通过机油缝隙48一定的机油；当加大油门开度时，机油量增大，机油管A45内的机油压力增大，推动机油泄压阀活塞49，增大机油泄压阀活塞49下方的机油管开口60，使机油通过机油管B53流回机油泵总成35；此时，机油泄阀活塞连杆51向后移动，推拉各个气门总开关连杆52和摇臂54，最后使喷进气门总开关13中的气门大小调节开关圆筒58旋转，加大喷进气门开口。反之，当油门减小开度时，使喷进气门减小。
[0021] 在图6所示中，喷进气门总开关13最里面的气门开关圆筒59通过摆动摇臂61和摆动连杆55与喷进气配气凸轮轴34相连。在一个工作周期内，曲轴8转两圈，喷进气配气凸轮轴34转动一次，通过摆动摇臂61和摆动连杆55使气门开关圆筒59转动一次，进而使各内孔对准，打开喷进气门。
[0022] 本发明中空气的来源：在大型汽油或柴油汽车上，都装有
刹车总气泵17，把用于
制动中以及制动完毕后向大气排出的多余空气回收到低压贮气筒28中，进而可以向发动机内各个气缸6喷进气增压；在不刹车情况下，刹车总气泵17供给高压贮气筒19的气体大于9公斤每平方厘米时，将多余的气体回收到低压贮气筒28里。小型汽车或其他没有刹车总气泵17的汽车上，可以在发动机皮带轮上或曲轴
飞轮齿轮上装一个低压空气泵，向各个气缸6喷进气来增加压力，进而增加马力。
[0023] 本发明的总体工作过程为：
[0024] 首先启动发动机，通过皮带带动
曲轴皮带轮16进而使刹车总气泵17工作，通过刹车总气泵送气管18，刹车总气泵17向高压贮气筒19充气，当高压贮气筒19内压力超过9.0公斤每平方厘米气压时，止回阀27打开，把排向大气外面的多余空气回收到低压贮气筒28。低压贮气筒28通过送气管B33与喷进气空气散
热管31连通，此时，低压贮气筒28内的压力与喷进气空气
散热管31压力相同。通过调整空气泄压阀32，当喷进气空气散热管31的压力超过0.8公斤每平方厘米时，就会打开放气，进而调整低压贮气筒28的压力，保证发动机增压正常工作。当不踩油门脚踏板40时，喷进气门总开关13关闭，发动机四冲程工作；当踩下油门脚踏板40时，喷进气门总开关13打开，发动机五冲程工作。
[0025] 下面说明一下本发明的发动机喷进气、活塞
点火顺序：
[0026] 本发明用于单缸柴油或
汽油发动机时：活塞在下到
下止点喷进气，活塞上到上止点点火；
[0027] 本发明用于两缸柴油或汽油发动机时：活塞在下到下止点一、二喷进气，活塞上到上止点一、二点火；
[0028] 本发明用于三缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、三喷进气，活塞上到上止点一、二、三点火；本发明用于四缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、四、三喷进气，活塞上到止点一、二、四、三点火；
[0029] 本发明用于五缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、四、五、三喷进气，活塞上到上止点一、二、四、五、三点火；
[0030] 本发明用于六缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、五、三、六、二、四喷进气，活塞上到上止点一、五、三、六、二、四点火。
[0031] 更多缸形式以此类推。上述
柴油发动机和汽油发动机的点火顺序时间是一样的，不一样的就是压燃和点燃的点火方式。
[0032] 下面结合图1介绍一个气缸喷进气五冲程周期的工作过程：
[0033] (1)吸气冲程
[0034] 图1-A1是吸气冲程，图1-A6中活塞1在上止点时，提前20°进气门在A处打开，活塞1在下止点时，进气门B处关闭；其中，进气门可以早开，但不能晚闭，活塞1在下止点气门必须关闭。
[0036] 图1-A2是喷进气冲程，图1-A6中活塞1在下止点提前35°的C处喷进气门打开，活塞1在下止点向后45°的D处关闭；发动机在转速高时喷进气门开的就大，转速低时喷进气门开的就小；在低转速和怠速时，发动机不向外发出大动力，喷进气门关闭，也就是没有这个喷进气冲程，发动机以四冲程工作。
[0037] (3)压缩冲程
[0038] 图1-A3是压缩冲程。活塞1由下止点向上止点，压缩180°。
[0040] 图1-A4是做功冲程，活塞1由上止点向下止点，点火、并在125°-140°做功。
[0042] 图1-A5是排气冲程，图1-A6中，在做功冲程中活塞1将要到达下止点前51°30′时，排气门在E处开启；活塞1在上止点后19°31′时，排气门在F处关闭，此角度称为排气延迟角(一般四冲程发动机的气门开启和关闭也并不正好在上止点和下止点，而是提前或延后一些)；整个排气冲程持续的
曲轴转角为180°+51°30′+19°31′＝251°01′。
[0043] 本发明的有益效果在于：
[0044] (1)在低速或怠速时，以四冲程模式工作，减少油耗；
[0045] (2)在高速时或需要大动力时，以五冲程模式工作时，并且可以根据动力需要改变喷进气量，使气缸增压或减压，改变动力，比现有发动机爆发力强；
[0046] (3)由于加入了喷进气冲程，使燃料燃烧更充分，提高了燃油效率。
附图说明
[0047] 图1-A1至图1-A6是一个气缸的五冲程配气
相位示意图
[0048] 图2是本发明的整体结构正视图
[0049] 图3是本发明的整体结构俯视图
[0050] 图4是本发明的整体结构左视图
[0051] 图5是喷进气系统的正视图
[0052] 图6是喷进气系统的俯视图
[0053] 图7是喷进气门总开关的三维视图
[0054] 图8是喷进气门总开关的分解图
[0055] 图9(1)至图9(4)是喷进气门总开关总体结构示意图
[0056] 图10是喷进气门总开关的排列示意图
[0057] 图11是四缸发动机的喷进气门总开关的排列示意图
[0058] 图中：
[0059] 1-活塞，2-连杆，3-排气门杆，4-进气门杆，5-喷进气门小口，[0060] 6-气缸，7-气缸盖，8-曲轴，9-喷进气配气齿轮，10-配气链条，[0061] 11-进气和
排气凸轮轴齿轮，12-进排气凸轮轴齿轮，13-喷进气门总开关，[0062] 14-进排气凸轮轴齿轮，15-顶位式配气进气凸
轮齿轮轴，16-曲轴皮带轮，[0063] 17-刹车总气泵，18-刹车总气泵送气管，19-高压贮气筒，20-刹车贮气筒压力表，[0064] 21-送气管，22-刹车总分配气泵高压总开关，23-多个高压刹车送气管，[0065] 24-高压刹车分气泵，25-回收高压气体回气管，26-止回阀，27-止回阀，[0066] 28-低压贮气筒，29-喷进气气压表，30-送气管A，31-喷进气空气散热管，[0067] 32-空气泄压阀，33-送气管B，34-喷进气配气凸轮轴，35-机油泵总成，[0068] 36-机油泵送油管，37-机油泄压阀，38-机油压力表，39-机油泄压与
大气压连通管，
[0069] 40-油门脚踏板，41-空气开关，42-空气泄压活塞，43-回位弹簧A，[0070] 44-柱塞杆，45-机油管A，46-机油泄压小囗，47-调整开关，48-机油缝隙，[0071] 49-机油泄压阀活塞，50-回位弹簧B，51-机油泄阀活塞连杆，52-气门总开关连杆，
[0072] 53-机油管B，54-摇臂，55-摆动连杆，56-喷进气门上盖，57-外圆筒管，[0073] 58-气门大小调节开关圆筒，59-气门开关圆筒，60-机油管开口，61-摆动摇臂具体实施方式
[0074] 下面结合附图，对本发明的一种五冲程喷进气式发动机进行详细介绍。
[0075] 图2-图4分别是本发明的整体结构正视图、俯视图和左视图，可以看出本发明的一种五冲程喷进气式发动机，是在现有技术中的曲轴连杆活塞发动机的结构
基础上，增加了喷进气系统。
[0076] 所述的喷进气系统，如图5和图6所示，其包括有喷进气门总开关13和机油-喷进气控制系统。
[0077] 所述的喷进气门总开关13如图7-图9所示，其由喷进气门盖56、外圆筒管57、气门大小调节开关圆筒58以及气门开关圆筒59等组成，气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59依次套接在外圆筒管57中，喷进气门盖56固连在外圆筒管57一端；
[0078] 其中气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59的内表面和外表面、外圆筒管57的内表面都加工有一段凹槽；
[0079] 所述的外圆筒管57、气门大小调节开关圆筒58以及气门开关圆筒59的侧壁上对应位置都加工有相同大小的内孔，其中外圆筒管57上的内孔与喷进气门小口5相连，[0080] 当气门大小调节开关圆筒58和气门开关圆筒59转动到三个内孔对准时，就会实现喷进气；其工作过程为：首先通过控制气门开关圆筒59旋转一定角度，进而控制气门开闭，然后通过改变气门大小调节开关圆筒58的旋转角度，进而控制喷进气量。
[0081] 本发明的每个气缸6的左边或右边加装一个喷进气门总开关13，图10是以六缸发动机为例的喷进气门总开关的排列示意图，喷进气门总开关13由机油-喷进气控制系统进行控制，具体为喷进气门总开关13通过机油-喷进气控制系统的摆动摇臂61、摆动连杆55和喷进气配气凸轮轴34连接，喷进气配气凸轮轴34通过齿轮啮合与机油泵总成35连接，机油泵总成35通过机油泵送油管36与机油泄压阀37连通；机油泄压阀37的机油泄压阀活塞49推拉各个喷进气总开关13向气缸6内喷气，机油泄压阀37的空气开关41控制机油压力和喷进气气压；
[0082] 当送气管B33里面没有空气时，回位弹簧A43向上推动柱塞杆44，打开机油泄压小囗46，使得发动机在不踩踏油门脚踏板40，即车辆处于低转速、怠速情况时，以四冲程模式正常工作。
[0083] 当踩下油门脚踏板40时，发动机以五冲程模式工作：
[0084] (1)当发动机由低转速向高转速转变时，机油管A45内的机油压力增大，推动机油泄压阀活塞49进而推动气门总开关连杆52，进而通过摇臂54使气门大小调节开关圆筒58旋转，使喷进气的气孔增大，增加喷进气量；
[0085] (2)当发动机由高转速向低转速转变时，机油管A45内的机油压力减小，推动机油泄压阀活塞49的推力减小，在机油泄压阀活塞49里的回位弹簧B50的反作用下，推回机油泄压阀活塞49，拉回气门总开关连杆52，进而通过摇臂54使气门大小调节开关圆筒58旋转，使喷进气的气孔减小，减小喷进气量。
[0086] 如上所述，本发明的喷进气量可以根据发动机转速的变化而变化，并且受油门大小控制：当需要增加动力时，加大油门开度，喷进气量就会增加，机油压力增大，动力就会增大；当需要减小动力时，减小油门开度，喷进气量就会减少，机油压力减小，动力就会减小；当继续减小油门开度，直至松开油门脚踏板40时，发动机就会由五冲程模式变为四冲程模式工作。
[0087] 当发动机工作时，气泵工作，送气管B33内充满气体。气体压力推动空气泄压活塞42，进而回位弹簧A43推动柱塞杆44堵死机油泄压小囗46，机油在机油管A45内继续流动；
通过调节调整开关47，使圆锥头与机油管A45留有恰当的机油缝隙48。当机油管A45内的机油流过时，允许在一定时间内通过机油缝隙48一定的机油；当加大油门开度时，机油量增大，机油管A45内的机油压力增大，推动机油泄压阀活塞49，增大机油泄压阀活塞49下方的机油管开口60，使机油通过机油管B53流回机油泵总成35；此时，机油泄阀活塞连杆51向后移动，推拉各个气门总开关连杆52和摇臂54，最后使喷进气门总开关13中的气门大小调节开关圆筒58旋转，加大喷进气门开口。反之，当油门减小开度时，使喷进气门减小。
[0088] 在图6所示中，喷进气门总开关13最里面的气门开关圆筒59通过摆动摇臂61和摆动连杆55与喷进气配气凸轮轴34相连。在一个工作周期内，曲轴8转两圈，喷进气配气凸轮轴34转动一次，通过摆动摇臂61和摆动连杆55使气门开关圆筒59转动一次，进而使各内孔对准，打开喷进气门。
[0089] 本发明中空气的来源：在大型汽油或柴油汽车上，都装有刹车总气泵17，把用于制动中以及制动完毕后向大气排出的多余空气回收到低压贮气筒28中，进而可以向发动机内各个气缸6喷进气增压；在不刹车情况下，刹车总气泵17供给高压贮气筒19的气体大于9公斤每平方厘米时，将多余的气体回收到低压贮气筒28里。小型汽车或其他没有刹车总气泵17的汽车上，可以在发动机皮带轮上或曲轴飞轮齿轮上装一个低压空气泵，向各个气缸6喷进气来增加压力，进而增加马力。
[0090] 本发明的总体工作过程为：
[0091] 首先启动发动机，通过皮带带动曲轴皮带轮16进而使刹车总气泵17工作，通过刹车总气泵送气管18，刹车总气泵17向高压贮气筒19充气，当高压贮气筒19内压力超过9.0公斤每平方厘米气压时，止回阀27打开，把排向大气外面的多余空气回收到低压贮气筒28。低压贮气筒28通过送气管B33与喷进气空气散热管31连通，此时，低压贮气筒28内的压力与喷进气空气散热管31压力相同。通过调整空气泄压阀32，当喷进气空气散热管31的压力超过0.8公斤每平方厘米时，就会打开放气，进而调整低压贮气筒28的压力，保证发动机增压正常工作。当不踩油门脚踏板40时，喷进气门总开关13关闭，发动机四冲程工作；当踩下油门脚踏板40时，喷进气门总开关13打开，发动机五冲程工作。
[0092] 下面说明一下本发明的发动机喷进气、活塞点火顺序：
[0093] 本发明用于单缸柴油或汽油发动机时：活塞在下到下止点喷进气，活塞上到上止点点火；
[0094] 本发明用于两缸柴油或汽油发动机时：活塞在下到下止点一、二喷进气，活塞上到上止点一、二点火；
[0095] 本发明用于三缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、三喷进气，活塞上到上止点一、二、三点火；本发明用于四缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、四、三喷进气，活塞上到止点一、二、四、三点火；
[0096] 本发明用于五缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、二、四、五、三喷进气，活塞上到上止点一、二、四、五、三点火；
[0097] 本发明用于六缸柴油或汽油发动机时：活塞下到下止点一、五、三、六、二、四喷进气，活塞上到上止点一、五、三、六、二、四点火。
[0098] 更多缸形式以此类推。上述柴油发动机和汽油发动机的点火顺序时间是一样的，不一样的就是压燃和点燃的点火方式。
[0099] 图1-A1至图1-A6是一个气缸的五冲程配气相位示意图，下面结合图1介绍一个气缸喷进气五冲程周期的工作过程：
[0100] (1)吸气冲程
[0101] 图1-A1是吸气冲程，图1-A6中活塞1在上止点时，提前20°进气门在A处打开，活塞1在下止点时，进气门B处关闭；其中，进气门可以早开，但不能晚闭，活塞1在下止点气门必须关闭。
[0102] (2)喷进气冲程
[0103] 图1-A2是喷进气冲程，图1-A6中活塞1在下止点提前35°的C处喷进气门打开，活塞1在下止点向后45°的D处关闭；发动机在转速高时喷进气门开的就大，转速低时喷进气门开的就小；在低转速和怠速时，发动机不向外发出大动力，喷进气门关闭，也就是没有这个喷进气冲程，发动机以四冲程工作。
[0104] (3)压缩冲程
[0105] 图1-A3是压缩冲程。活塞1由下止点向上止点，压缩180°。
[0106] (4)做功冲程
[0107] 图1-A4是做功冲程，活塞1由上止点向下止点，点火、并在125°-140°做功。
[0108] (5)排气冲程
[0109] 图1-A5是排气冲程，图1-A6中，在做功冲程中活塞1将要到达下止点前51°30′时，排气门在E处开启；活塞1在上止点后19°31′时，排气门在F处关闭，此角度称为排气延迟角(一般四冲程发动机的气门开启和关闭也并不正好在上止点和下止点，而是提前或延后一些)；整个排气冲程持续的曲轴转角为180°+51°30′+19°31′＝251°01′。
