六衝程缸內增壓發動機的製作方法

2023-05-11 04:25:01

專利名稱：六衝程缸內增壓發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於內燃發動機技術領域，尤其是一種六衝程的內燃發動機。
背景技術：
內燃機是燃料在發動機內部燃燒的一種熱力機，它將其它形式的能量轉變為機械能。現有技術中的內燃機技術已經十分成熟，按工作循環分一般為四衝程發動機和二衝程發動機。提高發動機充氣效率的措施之一為增壓技術，即對空氣進行預壓縮，增壓後進入氣缸的空氣量增加，可以燃燒更多的燃料，從而提高功率，改善燃燒的經濟性。現有的增壓技術有多種，廢氣渦輪增壓是增壓內燃機中應用最普遍、最有效的增壓方式，但它需要附設一整套的複雜機械，加大了發動機的體積、重量，也增加了發動機的成本。

發明內容
針對現有技術的上述不足，本實用新型提供了一種發動機缸內增壓的技術方案，把完成一個工作循環的行程數設定為六行程，從而提高了充氣效率、降低了熱負荷。
本實用新型的技術方案為六衝程缸內增壓發動機含有配氣機構和曲柄連杆機構，配氣機構由進氣門、排氣門、挺柱、推桿、搖臂、凸輪軸及凸輪軸正時齒輪等組成，曲柄連杆機構含有氣缸體與曲軸箱組、活塞連杆組、曲軸飛輪組等三部分，活塞連杆組由活塞、活塞環、活塞銷、連杆等組成，其特別之處在於配氣機構中增加增壓氣門4和增壓管3，增壓管3與各氣缸的增壓氣門4相連通並形成一個在各氣缸間相互連通的氣體通道，改變凸輪軸及凸輪軸正時齒輪的結構使其與增壓氣門3、進氣門、排氣門的開閉相配合。增壓氣門4設置在進氣門1一側。增壓管3還通過連接管16及限壓單向閥15與增壓貯氣筒14相連接，增壓貯氣筒14與剎車打氣泵上增設的餘氣連接管13相連接。在氣缸9的下部設置有與其固定連接的彈射彈簧座22，彈射彈簧座22上設置有彈射彈簧21，彈射彈簧21下端與彈射彈簧座22固定連接，活塞處於下止點位置時彈射彈簧21的上端正好與活塞裡面的活塞銷座20下底面相接觸。連杆10是分為兩段的，上段23設置有一個能容納下段凸臺26及中間彈簧24的空腔25，活動連接的上、下兩段23、27相互插接嵌套為一體，在上、下段連接處還設置有卡扣結構28。
本實用新型設計合理，技術方案可靠，僅僅在配氣機構中設置了增壓氣門和增壓管，利用現有技術中的其它成熟技術即可實現六衝程循環，並提高了充氣效率、降低了熱負荷。彈射彈簧可以吸收下行活塞的慣性力，彈射活塞向上止點行駛，減少曲柄連杆的零件和所有軸頸承受周期性的附加載荷，減少軸承的磨損。將連杆分為兩段，可改變活塞的升程，當活塞在排氣行程時，可完全掃過燃燒室，清除更多廢氣。


附圖1為本實用新型應用於五缸發動機結構示意圖；附圖2為本實用新型的彈射彈簧與氣缸、活塞結合的結構示意圖；附圖3為連杆活動連接部位剖視結構示意圖。
附圖中標記分述如下1——進氣門；2——進氣門閥；3——增壓管；4——增壓氣門；5——排氣門閥；6——排氣門；7——增壓氣門閥；8——活塞；9——氣缸；10——連杆；11——曲柄；12——曲軸箱；13——餘氣連接管；14——增壓貯氣筒；15——限壓單向閥；16——連接管；17——活塞上止點；18——連杆活動連接處；19——活塞下止點；20——活塞銷座處；21——彈射彈簧；22——彈射彈簧座；23——連杆上段；24——中間彈簧；25——空腔；26——凸臺；27——連杆下段；28——卡扣結構。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。附圖1為應用本實用新型的五缸發動機，在各氣缸9上增設了增壓氣門4，各增壓氣門4均與增壓管3相連通並形成一個在各氣缸間相互連通的氣體通道。在發動機附帶打氣泵時，本實用新型的增氣管還可以附設一個增壓貯氣筒14，它的進氣口與氣剎的打氣泵相連，接受打氣泵的餘氣(現有技術中的氣剎打氣泵工作時，只給氣剎打氣，當氣剎的貯氣筒氣充足而又不用時，氣剎貯氣筒不時地放氣，本實用新型將此部分餘氣利用起來給增壓貯氣筒14充氣)。在打氣泵上附設一個餘氣連接管13，將餘氣連接管13與增壓貯氣筒14相連，當氣剎打氣充足後，將打氣泵的餘氣打入增壓貯氣筒14內貯存，當增壓貯氣筒內的氣壓達到設定點時，增壓貯氣筒14內的壓縮空氣通過限壓單向閥15和連接管16向增壓管3限壓供氣，保證增壓管中最低氣壓。依附圖所示，六衝程缸內增壓五缸發動機的發火次序為1-4-2-5-3，圖中第一缸為作功衝程，第二缸為增壓衝程，第三缸為排氣衝程，第四缸為第二次進氣衝程，第五缸為第一次進氣衝程。附圖2顯示了彈射彈簧21的設置，此圖中氣缸9為附圖1的側向視圖，彈射彈簧21的下端與彈射彈簧座22固定連接，彈射彈簧21的上端對準活塞8裡面的銷座20，當活塞8位於下止點19時彈射彈簧21正好與活塞8裡面的銷座20下底面相接觸。附圖3為連杆活動連接處結構示意圖，連杆10分為兩段，上段23設置有一個能容納中間彈簧24和凸臺26的空腔25，下段27上的凸臺26與空腔25為插入式嵌套緊配合，在連接處還設置有卡扣結構28，此卡扣結構28為現有技術中的成熟技術，不作詳細描述，此卡扣結構要求能保證連杆兩段之間有適當的可壓縮距離。在發動機機體活塞下止點處加裝的這一套彈簧，可吸收下行活塞的慣性力，減少曲柄連杆和所有軸頸承受的周期性的附加載荷，減少軸承的磨損，將活塞彈射向上行駛。
本實用新型把連杆小頭和連杆大頭從連杆桿身分開，用插槽相連接，在插槽中間加裝一個中間彈簧。當活塞處於壓縮作功行程時，由於活塞頂的壓力最大，使連杆桿身中間的彈簧壓縮，此時將不改變連杆桿身的原來長度。(中間彈簧的最大伸張力小於活塞在壓縮上止點正常壓縮比時活塞頂的壓力。)當活塞在排氣行程接近終了時，由於活塞上行的慣性力，此時連杆桿身中的彈簧伸張，使連杆桿身變長，將活塞的升程可以達到完全掃過燃燒室，清除更多廢氣，使氣缸內殘餘廢氣量減少，提高了充氣效率及降低熱負荷。
汽油機在低速運轉時，由於進氣量減少，使得上行壓縮衝程時活塞頂部壓力變小，此時活塞上行的慣性力使連杆桿身中間彈簧伸張，從而減少了燃燒容積，提高了壓縮比，這樣就提高了發動機低速運轉時的循環熱效率(只適用於燃油缸內噴射的氣油發動機)。
本六衝程發動機循環衝量是四衝程發動機的兩倍(相同排量、相同工作環境時)，故燃燒室容積也大一倍，這樣的活塞可變升程就可以更多地排出燃燒室的殘餘廢氣。
六衝程發動機的工作原理和二衝程發動機及四衝程發動機的工作原理基本相同，只不過是六個行程，即進氣行程、增壓行程、二次進氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程，一個工作循環中曲軸轉動三周。就同一氣缸而言其六衝程如下1)進氣行程進氣行程中，進氣門打開，排氣門和增壓氣門關閉，轉動的曲軸帶動活塞從上止點移動到後半行程時做減速運動，慣性力向下，此時安裝在發動機機體活塞下止點處的彈射座上的彈射彈簧與活塞銷座相接觸，吸收活塞向下的慣性力一直到活塞下止點，再彈射活塞向上止點運動，減少曲柄連杆機構中的零件和所有軸頸承受的周期性的附加載荷和軸承磨損，還減輕發動機的振動。(二次進氣行程，作功行程的活塞行動規律和此行程一樣。)2)增氣行程在此行程中，進、排氣門均關閉，曲軸推動活塞由下止點向上止點移動，當缸內壓力上升到與增壓管內壓力接近時打開增壓氣門，活塞將缸內空氣推入增壓氣管。由於此時，缸內壓縮比小於作功正常壓縮比，活塞頂部壓力比較小，在活塞到達上止點前，由於活塞的上行慣性力和連杆桿身中間彈簧的張力，使得連杆桿身拉長，讓活塞的升程達到完全可以掃過燃燒室直至空氣更多地推進入增壓氣管再關閉增壓氣門。(另外，別的氣缸在壓縮行程開始時打開增壓氣門，增壓氣管的高壓空氣在很短的時間內進入氣缸後再關閉增壓氣門開始壓縮作功。)3)二次進氣行程在此行程中，進氣門再次打開，增壓氣門和排氣門均關閉，轉動的曲軸帶動活塞從上止點向下止點運動，將空氣從大氣中吸入氣缸，活塞到達後半行程時的彈射規律和第一次進氣行程一樣。當活塞到達下止點時，關閉進氣門。
4)壓縮行程在二次進氣行程終了時，立即打開增壓氣門，接收別的氣缸經增壓管流來的增壓空氣進入氣缸，曲軸帶動活塞上行到一定轉角時，增壓氣管中的空氣將再不能進入氣缸時關閉增壓氣門。上行的活塞頂部壓力達到正常壓縮比時，連杆桿身的中間彈簧壓縮。連杆桿身將回到原有的長度，活塞壓縮到達上止點，並開始作功行程。
5)作功行程在壓縮行程終了時，混合氣迅速燃燒，此時進、排氣門、增壓氣門都關閉。活塞向下止點移動並通過連杆使曲軸旋轉運動產生轉矩而作功。
6)排氣行程當作功行程接近終了時，排氣門打開，進氣門和增壓氣門仍關閉，彈射座上的彈簧吸收了下行活塞的慣性力，再次彈射越過下止點的活塞向上止點移動，廢氣靠活塞的推擠作用強制排出。當活塞到達上半行程作減速運行時，活塞產生向上的慣性力，加上活塞頂部壓力變小使連杆桿身的中間彈簧伸張，拉長連杆桿身，故活塞可以完全掃過燃燒室將殘餘廢氣排出。
下面以幾個實施例來具體描述本實用新型。
實施例1本實施例為六衝程缸內增壓六缸發動機，六衝程直列六缸發動機各缸點火間隔角應為1080°/6＝180°，其六個曲拐布置在同一平面內，發火次序有幾種可能的排列法，本例中假設發火次序是1-4-5-2-3-6，它們的工作循環如下表所示。
表1、六衝程缸內增壓六缸發動機工作循環表

實施例2本實施例為六衝程缸內增壓四缸發動機，六衝程直列四缸發動機發火間隔為1080°/4＝270°。其曲拐布置在兩互相錯開90°的平面，現假設其發火次序為1-2-4-3，它們的工作循環如下表所示。
表2、六衝程缸內增壓四缸發動機工作循環表

實施例3本例為六衝程缸內增壓五缸發動機，現假設發火次序為1-4-2-5-3，其工作循環如下表。
表3、六衝程缸內增壓五缸發動機工作循環表 表1中的注如下*1、第二缸增壓行程時活塞從下止點向上止點移動，同時打開增壓氣門將第一次進氣的空氣壓入增壓管並貯存。
*2、第五缸壓縮行程開始時打開增壓氣門使二缸壓入增壓管的高壓空氣進入第五缸，然後關閉增壓氣門進入壓縮行程。
本六衝程缸內增壓發動機具有以下優點1)現有技術中的四衝程發動機的成熟技術完全可以應用於六衝程缸內增壓發動機中，因此本實用新型實施容易。
2)增壓行程時將第一次進入的空氣壓入增壓管，能將缸內的熱量帶走一部分，在增壓管內被逐漸冷卻再進入別的氣缸，缸內溫度的降低使二次進氣行程能吸入更多的空氣，從而降低壓縮始點的溫度，整個循環的平均溫度也降低了，發動機的熱負荷與排氣溫度也降低了，還可提高充氣效率。
3)增加了整個循環充量，同時也為顯著降低油耗提供了可能。
4)增壓的空氣進入壓縮行程初期可加快缸內的空氣運動，可以使燃油很快在整個燃燒室空間均勻分布，加速混合氣的形成。
5)打氣泵的輔助進氣可保證增壓管中的最低氣壓，改善發動機的充氣效率和單位時間的空氣充量。
權利要求1.一種六衝程缸內增壓發動機，含有配氣機構和曲柄連杆機構，配氣機構由進氣門、排氣門、挺柱、推桿、搖臂、凸輪軸及凸輪軸正時齒輪組成，曲柄連杆機構含有氣缸體與曲軸箱組、活塞連杆組、曲軸飛輪組三部分，活塞連杆組由活塞、活塞環、活塞銷、連杆組成，其特徵在於在配氣機構中增加增壓氣門(4)和增壓管(3)，增壓管(3)與各氣缸的增壓氣門(4)相連通並形成一個在各氣缸間相互連通的氣體通道；凸輪軸及凸輪軸正時齒輪的結構是與進氣門、排氣門及增壓氣門(4)的開閉相配合的。
2.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於增壓氣門(4)設置在進氣門(1)一側。
3.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於增壓管(3)還通過連接管(16)及限壓單向閥(15)與增壓貯氣筒(14)相連接，增壓貯氣筒(14)與剎車打氣泵上增設的餘氣連接管(13)相連接。
4.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於在氣缸(9)的下部設置有與其固定連接的彈射彈簧座(22)，彈射彈簧座(22)上設置有彈射彈簧(21)，彈射彈簧(21)下端與彈簧座(22)固定連接，活塞處於下止點位置時彈射彈簧(21)的上端正好與活塞裡面的活塞銷座(20)下底面相接觸。
5.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於連杆(10)是分為兩段的，上段(23)設置有一個能容納下段凸臺(26)及中間彈簧(24)的空腔(25)，活動連接的上、下兩段(23、27)相互插接嵌套為一體，在上、下段連接處還設置有卡扣結構(28)。
專利摘要本實用新型公開了一種六衝程缸內增壓發動機，屬於內燃發動機技術領域，尤其是一種六衝程的內燃發動機。本實用新型特別之處在於配氣機構中增加增壓氣門4和增壓管3，增壓管3與各氣缸的增壓氣門4相連通並形成一個在各氣缸間相互連通的氣體通道，改變凸輪軸及凸輪軸正時齒輪的結構使其與增壓氣門3、進氣門、排氣門的開閉相配合。增壓氣門4設置在進氣門1一側。氣缸9的下部設置有彈射彈簧座22及彈射彈簧21，連杆10是分為兩段活動連接的。本實用新型設計合理，技術方案可靠，採用本方案並利用現有技術中的其它成熟技術即可實現六衝程循環，並提高了充氣效率、降低了熱負荷。
文檔編號F02B41/00GK2733006SQ20042006488
公開日2005年10月12日 申請日期2004年6月8日 優先權日2004年6月8日
發明者李路 申請人:李路