高速四衝程柴油發動機的製作方法

2023-06-24 22:24:56 1

專利名稱：高速四衝程柴油發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及內燃機領域，具體地說，涉及一種能提高內燃機轉速的高速四衝程柴油發動機。
背景技術：
目前目前四衝程柴油發動機工作一個循環如下，以單缸為例(圖1所示)發動機在外力的帶動下使曲軸旋轉，通過連杆帶動活塞在氣缸中上下往復運動四個衝程，只有一次作功過程，當氣缸中產生作功後，發動機自行運轉。
1、進氣衝程，曲軸帶動活塞從上止點向下止點運動，隨著活塞頂上方的容積的增大，壓力下降產生真空度，此時進氣門開，可燃氣被吸入氣缸，直至活塞運動到下止點結束，這個衝程中排氣門關。
2、壓縮衝程，此時進排氣門關閉，曲軸繼續旋轉，活塞從下止點向上止點運動隨著活塞的上行，氣缸中的可燃氣受壓縮，直到活塞運動到上止點進氣衝程的可燃氣被壓入燃燒室中，壓縮衝程結束。
3、作功衝程，在曲軸的繼續轉動下活塞又從上止點向下止點運動，在上一個衝程結束前，柴油泵通過噴油器向燃燒室噴油，當活塞開始離開上止點時，可燃氣遇到柴油燃燒產生壓力，此時進排氣門仍關閉，強大的氣體壓力作用在活塞頂上，通過連杆傳給曲軸，使曲軸旋轉，活塞運動到下止點作功衝程結束。
4、排氣衝程，曲軸和飛輪利用作功衝程的慣性力矩繼續旋轉，帶動活塞由下止點向上止點運動，此時進氣門關排氣門打開，已燃氣被活塞驅趕出氣缸，直到活塞運動到上止點，排氣衝程結束，四衝程工作一個循環完成。
這種四衝程柴油發動機的缺點是因排氣衝程中，燃燒室內的已燃氣沒有完全被趕出氣缸，因此只能作為下一個循環進入氣缸可燃氣的預熱，而燃燒室內已燃氣的氣壓約為(107.8-117.8千帕)，從而降低了下一個循環進氣衝程中進入氣缸內的可燃氣的氣壓，使發動機的動力和轉速減小。
因四衝程柴油發動機活塞行程長，增加了四個衝程工作的時間，從而降低了發動機的轉速。
四衝程柴油發動機因柴油的粘度大，揮發性差，需要用高壓油泵和噴油器將柴油強行噴入氣缸與空氣混合，又因柴油的點燃溫度高，不宜點燃，需要使柴油自燃，然而柴油的自燃度為(300度左右)，因此壓縮終點的溫度為(500-700度)壓力(3430-4410千帕)，因此為了獲得壓縮終點能夠達到柴油自燃度和壓力，目前高速四衝程柴油發動機利用排氣量大於進氣量的原理，用蝸輪增壓器給進氣衝程增壓，從而增加進氣壓力，提高發動機動力和轉速，與汽油機相比轉速低。

發明內容
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種能提高發動機轉速和動力的高速四衝程柴油發動機。
實現上述目的的技術方案是一種高速四衝程柴油發動機，包括曲軸、連杆、活塞、氣缸、進氣門、排氣門、燃燒室、渦輪增壓器、噴油器、排氣支管、曲軸齒輪、傳動齒輪、氣門凸輪齒輪、柴油泵齒輪以及機箱、柴油泵、潤滑系統，燃燒室由殼體、小活塞、連接杆、復位彈簧、壓柱、凸輪、凸輪齒輪、連接銷、密封環和油環組成，凸輪齒輪安裝在凸輪的軸上並與傳動齒輪嚙合，凸輪位於壓柱上方，復位彈簧套裝在壓住上，壓柱通過連接杆和連接銷與小活塞連接，密封環和油環套裝在小活塞上；排氣支管上安裝有氣壓調節閥。
採用上述技術方案後，燃燒室的結構由固定型燃燒室改成活動燃燒室，利用曲軸帶動凸輪旋轉，燃燒室在排氣衝程中下降關閉，進氣衝程上升打開，壓縮和作功衝程開，使已燃氣完全驅趕出氣缸，提高進氣衝程可燃氣進氣量，增加作功動力。通過這種結構可以改變曲軸的扭矩，減少活塞的行程，從而降低四個衝程運動所需時間，提高轉速，因活塞行程縮短，壓縮空氣氣壓不足，因此利用排氣量大於進氣量的原理，在排氣支管上裝氣壓調節閥，使已燃氣氣壓大於進氣衝程進入的可燃氣氣壓，可燃氣氣壓在進氣衝程結束後，排氣門打開，曲軸旋轉30度，排氣門關閉，已燃氣進入氣缸給壓縮衝程增壓。


圖1為現有技術中四衝程柴油發動機的結構示意圖；圖2為本實用新型高速四衝程柴油發動機的結構示意圖；圖3為圖2中燃燒室部位的結構放大示意圖；圖4為曲軸和凸輪之間的傳動關係圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖2、3、4所示，一種高速四衝程柴油發動機，包括曲軸1、連杆2、活塞3、氣缸10、進氣門4、排氣門5、燃燒室6、渦輪增壓器7、噴油器8、排氣支管11、曲軸齒輪1-1、傳動齒輪12、氣門凸輪齒輪13、柴油泵齒輪14以及機箱、柴油泵、潤滑系統，燃燒室由殼體6-9、小活塞6-1、連接杆6-2、復位彈簧6-3、壓柱6-4、凸輪6-5、凸輪齒輪6-5.1、連接銷6-6、密封環6-7和油環6-8組成，凸輪齒輪6-5.1安裝在凸輪6-5的軸上並與傳動齒輪12嚙合，凸輪6-5位於壓柱6-4上方，復位彈簧6-3套裝在壓住6-4上，壓柱6-4通過連接杆6-2和連接銷6-6與小活塞6-1連接，密封環6-7和油環6-8套裝在小活塞6-1上；排氣支管11上安裝有氣壓調節閥9。
如圖2、3所示，燃燒室6的殼體6-9外形呈圓柱型。
如圖3、4所示，燃燒室6的工作過程如下運動型燃燒室6在進氣衝程、壓縮衝程、作功衝程打開，排氣衝程關閉時，曲軸1上的齒輪1-1通過傳動齒輪12帶動凸輪齒輪6-5.1轉動，從而帶動凸輪6-5旋轉，當排氣衝程排氣門打開時，凸輪6-5旋轉將壓柱6-4壓下，通過連接杆6-2使小活塞6-1下壓直到排氣衝程結束，活塞6-1運動到下止點，運動型燃燒室6關閉。進氣衝程時，凸輪由低向高旋轉，壓住6-4在復位彈簧6-3的作用下向上復位，並帶動小活塞向上運動，直到進氣衝程結束，燃燒室活塞6-1運動到上止點，運動型燃燒室完全打開。由於凸輪工作面為180度，因此壓縮衝程和作功衝程，運動型燃燒室開。
如圖2、3、4本實用新型的工作原理如下(1)進氣衝程，曲軸1帶動活塞3從上止點向下止點運動，此時排氣門5關，燃燒室6和進氣門4打開，可燃氣被吸入氣缸10直至活塞3運動到下止點，進氣門4關閉，燃燒室6完全打開，進氣衝程結束。
(2)壓縮衝程，活塞3由下止點向上止點運動，此時進氣門4關，排氣門5打開，曲軸1繼續旋轉30度，排氣門5關閉，燃燒室6開，活塞3從下止點繼續向上止點運動，隨著活塞3上行，氣缸10中可燃混合氣受壓縮，直至活塞3運行到上止點，氣缸10內可燃混合氣被壓縮到燃燒室6中，壓縮衝程結束。
(3)作功衝程，在曲軸1繼續轉動下活塞3又從上止點向下止點運動，在活塞3的上一個衝程結束前，柴油泵通過噴油器8將柴油噴入燃燒室6，使柴油與可燃混合氣自燃，此時進排氣門5關，燃燒室6開，強大的氣體壓力作用在活塞3頂上，通過連杆2傳給曲軸1，使曲軸1旋轉，對外輸出動力，活塞3運動到下止點作功衝程結束。
(4)排氣衝程，曲軸1和飛輪利用作功衝程存儲的慣性力矩繼續旋轉，帶動活塞3由下止點向上止點運動，此時進氣門4關，排氣門5打開。排氣門5打開時，燃燒室6開始關閉，燃燒後廢氣被活塞3驅趕出氣缸10，活塞3運動到上止點，排氣門5和燃燒室6關閉，排氣衝程結束，高速柴油發動機工作一個循環結束。
本實用新型的高速四衝程柴油發動機，由於排氣支管11內已燃氣與進氣衝程的可燃氣混合，給壓縮衝程加壓，使壓縮終點溫度過高，易使噴入燃燒室柴油爆燃。因此燃料系，需在噴入燃燒室內，柴油量同等的情況下，延長噴油時間。
當發動機啟動時，排氣支管11內已燃氣氣壓不足，因此需要關閉排氣支管11上的氣壓調節閥9，曲軸1在外力的帶動下旋轉，使可燃氣壓入排氣支管11，壓縮衝程排氣門5打開，排氣支管11內可燃氣進入氣缸10給壓縮衝程加壓，當作功衝程作功後，氣壓調節閥9自行調節。(發動機轉速越高，排氣支管內氣壓越高，氣壓調節閥閥門越大)。
權利要求1.一種高速四衝程柴油發動機，包括曲軸(1)、連杆(2)、活塞(3)、氣缸(10)、進氣門(4)、排氣門(5)、燃燒室(6)、渦輪增壓器(7)、噴油器(8)、排氣支管(11)、曲軸齒輪(1-1)、傳動齒輪(12)、氣門凸輪齒輪(13)、柴油泵齒輪(14)以及機箱、柴油泵、潤滑系統，其特徵在於a、燃燒室由殼體(6-9)、小活塞(6-1)、連接杆(6-2)、復位彈簧(6-3)、壓柱(6-4)、凸輪(6-5)、凸輪齒輪(6-5.1)、連接銷(6-6)、密封環(6-7)和油環(6-8)組成，凸輪齒輪(6-5.1)安裝在凸輪(6-5)的軸上並與傳動齒輪(12)嚙合，凸輪(6-5)位於壓柱(6-4)上方，復位彈簧(6-3)套裝在壓住(6-4)上，壓柱(6-4)通過連接杆(6-2)和連接銷(6-6)與小活塞(6-1)連接，密封環(6-7)和油環(6-8)套裝在小活塞(6-1)上；b、排氣支管(11)上安裝有氣壓調節閥(9)。
2.根據權利要求1所述的高速四衝程柴油發動機，其特徵在於燃燒室(6)的殼體(6-9)外形呈圓柱型。
專利摘要一種高速四衝程柴油發動機，包括曲軸(1)、連杆(2)、活塞(3)、氣缸(10)、進氣門(4)、排氣門(5)、燃燒室(6)、渦輪增壓器(7)、噴油器(8)、排氣支管(11)、曲軸齒輪(1－1)、傳動齒輪(12)、氣門凸輪齒輪(13)、柴油泵齒輪(14)以及機箱、柴油泵、潤滑系統，燃燒室由殼體(6－9)、小活塞(6－1)、連接杆(6－2)、復位彈簧(6－3)、壓柱(6－4)、凸輪(6－5)、凸輪齒輪(6－5.1)、連接銷(6－6)、密封環(6－7)和油環(6－8)組成，排氣支管(11)上安裝有氣壓調節閥(9)。本實用新型可以提高發動機轉速和動力。
文檔編號F02B23/00GK2888092SQ200620069448
公開日2007年4月11日 申請日期2006年2月15日 優先權日2006年2月15日
發明者張標 申請人:張標