本發(fā)明涉及熱能與動力領域,尤其是一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機。
背景技術:
由現(xiàn)有技術,采用適當?shù)脑鰤貉b置提高發(fā)動機進氣壓力,以提高進氣密度,提高發(fā)動機的效率,但增壓裝置需要能量較多,且導致系統(tǒng)更加復雜。發(fā)明一種結構簡單且有效增壓裝置,是時之所需。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機,通過一個增壓器經過連通通道一分時向兩個汽缸供給壓縮空氣,實現(xiàn)增壓效果。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機,是一種具有兩個汽缸的四沖程內燃發(fā)動機,包括:兩個相同的汽缸,即汽缸一和汽缸二,增壓器,連通通道一,總進氣門。
所述總進氣門,是一個開關裝置,連接空氣源與連通通道一,用于控制空氣從空氣源流入連通通道一。
所述汽缸一與汽缸二容積相等。
所述增壓器包括一個圓筒形空室,即由壓氣室壁界定的壓氣室,里面有一個由曲軸驅動的可往復移動的活塞三。增壓器還包括一個通氣門,所述通氣門是雙向的;即空氣可以從連通通道一經過通氣門流向增壓器內,也可以從增壓器內經過通氣門流向連通通道一;通過這種方法,可通過連通通道一向壓氣室供應進氣,也可以從壓氣室向連通通道一壓出空氣。
所述連通通道一是空氣移動通道,包含四個接口,接口一連接汽缸一的進氣門一,接口二連接汽缸二的進氣門二,接口三連接增壓器的通氣門,接口四連接總進氣門,四個接口之間相互連通。
汽缸一、汽缸二、增壓器共用同一根曲軸;汽缸一的曲柄臂一的相位與汽缸二的曲柄臂二的相位差360度;汽缸一的曲柄臂一的相位與增壓器的曲柄臂三的相位相差90度。比如:當曲柄臂一的相位為0度時,曲柄臂二的相位為360度,曲柄臂三的相位為90度。
進一步,在一些實例中,增壓器的容積等于汽缸一容積的兩倍。增壓器要產生明顯效果,必須有增壓器提供的空氣密度要明顯大于自然進氣的空氣密度,在增壓器轉速一定的情況下,增壓器的容積有一定要求,這里,優(yōu)選增壓器的容積是汽缸一容積的兩倍。
本發(fā)明的有益效果是:1,創(chuàng)造了特定結構,使一個增壓器可分時向兩個汽缸增壓補氣,實現(xiàn)發(fā)明目的;2,結構簡單,制造成本較低,可靠性高;3,沒有明顯的延時壓增現(xiàn)象。
本發(fā)明所述一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機可進一步改進成一種兩級增壓發(fā)動機,包括:第一級增壓系統(tǒng),第二級增壓系統(tǒng),發(fā)動機本體;第一級增壓系統(tǒng)包括渦輪,壓氣機,連通通道二,連通通道三,穩(wěn)流器,利用廢氣渦輪增壓;第二級增壓系統(tǒng)包括增壓器,連通通道一,總進氣門,利用增壓器機械運動增壓;發(fā)動機本體包括汽缸一,汽缸二,曲軸;其中,穩(wěn)流器是一個一端開口的罐體,與連通通道二相連接,可存放增壓空氣,蓄能,穩(wěn)定氣壓。
第一級增壓系統(tǒng)的壓氣機通過連通通道二與第二級增壓系統(tǒng)的總進氣門連接;第二級增壓系統(tǒng)的連通通道一包含四個接口,接口一連接汽缸一的進氣門一,接口二連接汽缸二的進氣門二,接口三連接增壓器的通氣門,接口四連接總進氣門,四個接口之間相互連通;發(fā)動機本體的排氣門一和排氣二通過連通通道三與第一級增壓系統(tǒng)的渦輪連接。
改進的所述一種兩級增壓發(fā)動機有益效果是:1,壓氣機使空氣壓縮,使第二級增壓系統(tǒng)在容積不變的前提下吸入了更高壓力和密度的空氣,從而產生更好的增壓效果;2,第二級增壓系統(tǒng)的存在,吸入了更多空氣,同時也會排出更多廢氣,從而更強更好的驅動渦輪旋轉,進而更有力的驅動壓氣機;所以,第一級廢氣渦輪增壓系統(tǒng)與第二級增壓系統(tǒng)相互促進,產生了正效果。
本發(fā)明中,根據發(fā)動機領域的公知技術,在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)。
附圖說明
圖1一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機示意圖。
圖2一個工作循環(huán)示意圖。
圖3過程一示意圖。
圖4過程二示意圖。
圖5過程三示意圖。
圖6過程四示意圖。
圖7過程五示意圖。
圖8過程六示意圖。
圖9過程七示意圖。
圖10過程八示意圖。
圖11一種兩級增壓發(fā)動機示意圖。
圖中,1曲軸,2連通通道一,2.1接口一,2.2接口二,2.3接口三,2.4接口四,3總進氣門,4氣流方向,5渦輪,6壓氣機,7連通通道二,8連通通道三,9穩(wěn)流器。
10汽缸一,11燃燒室一,12活塞一,13進氣門一,14排氣門一,15排氣道一,16曲柄臂一,17火花塞一,18燃料噴射器一。
20汽缸二,21燃燒室二,22活塞二,23進氣門二,24排氣門二,25排氣道二。
30增壓器,31壓氣室,32活塞三,33通氣門,36曲柄臂三。
具體實施方式
實施例一。
下面結合說明書附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5、附圖6、附圖7、附圖8、附圖9、附圖10對本發(fā)明作進一步描述。
如附圖1,一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機,是一種具有兩個汽缸的四沖程內燃發(fā)動機,包括:兩個相同的汽缸,即汽缸一(10)和汽缸二(20),增壓器(30),連通通道一(2),總進氣門(3)。
所述總進氣門(3),是一個開關裝置,連接空氣源與連通通道一(2),用于控制空氣從空氣源流入連通通道一(2)。
所述汽缸一(10)與汽缸二(20)容積相等。
所述增壓器(30)包括一個圓筒形空室,即由壓氣室(31)壁界定的壓氣室(31),里面有一個由曲軸(1)驅動的可往復移動的活塞三(32)。增壓器(30)還包括一個通氣門(33),所述通氣門(33)是雙向的;即空氣可以從連通通道一(2)經過通氣門(33)流向增壓器(30)內,也可以從增壓器(30)內經過通氣門(33)流向連通通道一(2);通過這種方法,可通過連通通道一(2)向壓氣室(31)供應進氣,也可以從壓氣室(31)向連通通道一(2)壓出空氣。
所述連通通道一(2)是空氣移動通道,包含四個接口,接口一(2.1)連接汽缸一(10)的進氣門一(13),接口二(2.2)連接汽缸二(20)的進氣門二(23),接口三(2.3)連接增壓器(30)的通氣門(33),接口四(2.4)連接總進氣門(3),四個接口之間相互連通。
汽缸一(10)、汽缸二(20)、增壓器(30)共用同一根曲軸(1);汽缸一(10)的曲柄臂一(16)的相位與汽缸二(20)的曲柄臂二的相位差360度;汽缸一(10)的曲柄臂一(16)的相位與增壓器(30)的曲柄臂三(36)的相位相差90度。比如:當曲柄臂一(16)的相位為0度時,曲柄臂二的相位為360度,曲柄臂三(36)的相位為90度。
進一步,在一些實例中,增壓器(30)的容積等于汽缸一(10)容積的兩倍。增壓器(30)要產生明顯效果,必須有增壓器(30)提供的空氣密度要明顯大于自然進氣的空氣密度,在增壓器(30)轉速一定的情況下,增壓器(30)的容積有一定要求,這里,優(yōu)選增壓器(30)的容積是汽缸一(10)容積的兩倍。
所述一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機進一步描述如下:見附圖1。
增壓器(30)包括一個圓筒形空室,即由壓氣室(31)壁界定的壓氣室(31)。活塞三(32)可移動地放置在壓氣室(31)中并通過曲柄臂三(36)連接至曲軸(1)。
增壓器(30)還包括一個通氣門(33)。通氣門(33)是雙向的,即空氣可以從連通通道一(2)經過通氣門(33)流向增壓器(30)內,也可以從增壓器(30)內經過通氣門(33)流向連通通道一(2)。通過這種方法,可通過連通通道一(2)向壓氣室(31)供應進氣,也可以從壓氣室(31)向連通通道一(2)壓出空氣。
連通通道一(2)作為空氣移動通道,一方面,當總進氣門(3)打開時,連通通道一(2)通過總進氣門(3)接受來自空氣源例如周圍環(huán)境的空氣,并適時分配給汽缸一(10)、汽缸二(20)、增壓器(30)。
另一方面,當總進氣門(3)關閉時,連通通道一(2)接受來自增壓器(30)的壓縮空氣,并根據進氣門一(13)、進氣門二(23)的打開和關閉情況,適時將壓縮空氣分配給汽缸一(10)和汽缸二(20)。通過這種方法,連通通道一(2)起到傳輸壓縮空氣的作用。
汽缸一(10)包括由燃燒室壁界定的燃燒室一(11)?;钊唬?2)可移動地放置在燃燒室一(11)中并通過曲柄臂一(16)連接至曲軸(1)。汽缸一(10)還包括火花塞一(17),用于向燃燒室一(11)釋放點火火花。燃燒室一(11)還包括燃料噴射器一(18),用于提供和噴射燃燒所需的燃料。
汽缸一(10)包括一個通過進氣門驅動機構驅動的進氣門一(13)和一個通過排氣門驅動機構驅動的排氣門一(14)。在本例中,驅動機構可配置為凸輪驅動機構??蛇\轉進氣門一(13)的驅動機構以打開和關閉進氣門一(13)以使空氣從連通通道一(2)進入燃燒室一(11);類似地,可運轉排氣門一(14)的驅動機構以打開和關閉排氣門一(14)以將燃燒產物從燃燒室一(11)排入排氣道一(15)。通過這種方法,可通過連通通道一(2)向燃燒室一(11)供應進氣,并從燃燒室一(11)向排氣道一(15)排出燃燒產物。
可以理解,汽缸二(20)包括與如上所述的汽缸一(10)相同部件。因此,可通過連通通道一(2)向燃燒室二(21)供應進氣,并從燃燒室二(21)向排氣道二(25)排出燃燒產物。
本發(fā)明中,所述一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機,一個工作循環(huán)包括四個連續(xù)的過程,具體如下:如附圖2。
附圖2是描述了所述一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機的三個組件(汽缸一(10)、汽缸二(20)、增壓器(30))各自在一個工作循環(huán)的四個連續(xù)行程,并進一步將這四個行程拆分成八個過程,說明如下。
本發(fā)明中,所述一種單增壓器補氣雙汽缸發(fā)動機,一個工作循環(huán)包括八個連續(xù)的過程;又因為增壓器(30)相位比汽缸一(10)提前90度,導致一個工作循環(huán)中增壓器(30)進氣比汽缸一(10)進氣提前,這里將過程一分成過程一和過程九兩部分陳述;具體如下。
過程一。過程一也是上一個周期的過程九。如附圖3。
總進氣門(3)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
增壓器(30)處于進氣行程的前程,通氣門(33)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下由上止點向下止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入增壓器(30)。
過程二。如附圖4。
總進氣門(3)繼續(xù)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于進氣行程的前程,進氣門一(13)打開,排氣門一(14)關閉,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下由上止點向下止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸一(10)。
汽缸二(20)處于做功行程的前程,進氣門二(23)關閉,排氣門二(24)關閉,高溫高壓的燃氣推動活塞二(22)從上止點向下止點移動,并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。
增壓器(30)處于進氣行程的后程,通氣門(33)繼續(xù)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至下止點;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入增壓器(30)。
當過程二起始點時,曲柄臂一(16)的相位為0度,曲柄臂二的相位為360度,曲柄臂三(36)的相位為90度。
過程三。如附圖5。
總進氣門(3)繼續(xù)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于進氣行程的后程,進氣門一(13)繼續(xù)打開,排氣門一(14)繼續(xù)關閉,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至下止點;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸一(10)。
汽缸二(20)處于做功行程的后程,進氣門二(23)繼續(xù)關閉,排氣門二(24)繼續(xù)關閉,高溫高壓的燃氣推動活塞二(22)繼續(xù)移動,直至下止點,并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。
增壓器(30)處于壓縮行程的前程,通氣門(33)關閉,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下由下止點向上止點移動,空氣被壓縮。
過程四。如附圖6。
總進氣門(3)關閉。
汽缸一(10)處于壓縮行程的前程,進氣門一(13)繼續(xù)打開,排氣門一(14)繼續(xù)關閉,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下從下止點向上止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸一(10)。
汽缸二(20)處于排氣行程的前程,進氣門二(23)繼續(xù)關閉,排氣門二(24)打開,活塞二(22)在曲軸(1)的帶動下從下止點向上止點移動。;氣流方向(4),燃燒后的廢氣在汽缸二(20)內外壓差作用下向汽缸二(20)外排出。如附圖7。
增壓器(30)處于壓縮行程的后程,通氣門(33)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點;氣流方向(4),壓縮空氣從增壓器(30)進入連通通道一(2)。
因為增壓器(30)沒有燃燒室,當活塞三(32)到達上止點時,增壓器(30)內的空氣都被擠出,汽缸一(10)和增壓器(30)之前吸入的空氣都流入汽缸一(10)的燃燒室。通過這種方法,相對沒有增壓器(30),汽缸一(10)吸入了更多的空氣。
過程五。如附圖7。
總進氣門(3)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于壓縮行程的后程,進氣門一(13)關閉,排氣門一(14)繼續(xù)關閉,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點。
汽缸二(20)處于排氣行程的后程,進氣門二(23)繼續(xù)關閉,排氣門二(24)繼續(xù)打開,活塞二(22)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點;氣流方向(4),燃燒后的廢氣在汽缸二(20)內外壓差作用下向汽缸二(20)外排出。
增壓器(30)處于進氣行程的前程,通氣門(33)繼續(xù)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下由上止點向下止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入增壓器(30)。
過程六。如附圖8。
總進氣門(3)繼續(xù)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于做功行程的前程,進氣門一(13)繼續(xù)關閉,排氣門一(14)繼續(xù)關閉,高溫高壓的燃氣推動活塞一(12)從上止點向下止點移動,并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。
汽缸二(20)處于進氣行程的前程,進氣門二(23)打開,排氣門二(24)關閉,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下由上止點向下止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸二(20)。
增壓器(30)處于進氣行程的后程,通氣門(33)繼續(xù)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至下止點;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入增壓器(30)。
過程七。如附圖9。
總進氣門(3)繼續(xù)打開;氣流方向(4),空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于做功行程的后程,進氣門一(13)繼續(xù)關閉,排氣門一(14)繼續(xù)關閉,高溫高壓的燃氣推動活塞一(12)繼續(xù)移動,直至下止點,并通過曲柄連桿機構對外輸出機械能。
汽缸二(20)處于進氣行程的后程,進氣門二(23)繼續(xù)打開,排氣門二(24)繼續(xù)關閉,活塞二(22)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至下止點;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸二(20)。
增壓器(30)處于壓縮行程的前程,通氣門(33)關閉,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下由下止點向上止點移動,空氣被壓縮。
過程八。如附圖10。
總進氣門(3)關閉。
汽缸一(10)處于排氣行程的前程,進氣門一(13)繼續(xù)關閉,排氣門一(14)打開,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下從下止點向上止點移動;氣流方向(4),燃燒后的廢氣在汽缸一(10)內外壓差作用下向汽缸一(10)外排出。
汽缸二(20)處于壓縮行程的前程,進氣門二(23)繼續(xù)打開,排氣門二(24)繼續(xù)關閉,活塞二(22)在曲軸(1)的帶動下從下止點向上止點移動;氣流方向(4),空氣從連通通道一(2)進入汽缸二(20)。
增壓器(30)處于壓縮行程的后程,通氣門(33)打開,活塞三(32)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點;氣流方向(4),壓縮空氣從增壓器(30)進入連通通道一(2)。
過程九。過程九也就下一個周期的過程一。如附圖3。
總進氣門(3)打開,空氣從空氣源例如周圍環(huán)境進入連通通道一(2)。
汽缸一(10)處于排氣行程的后程,進氣門一(13)繼續(xù)關閉,排氣門一(14)繼續(xù)打開,活塞一(12)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點;氣流方向(4),燃燒后的廢氣在汽缸一(10)內外壓差作用下向汽缸一(10)外排出。
汽缸二(20)處于壓縮行程的后程,進氣門二(23)關閉,排氣門二(24)繼續(xù)關閉,活塞二(22)在曲軸(1)的帶動下繼續(xù)移動,直至上止點。
實施例二。如附圖1、附圖11。
一種兩級增壓發(fā)動機,包括:第一級增壓系統(tǒng),第二級增壓系統(tǒng),發(fā)動機本體;第一級增壓系統(tǒng)包括渦輪(5),壓氣機(6),連通通道二(7),連通通道三(8),穩(wěn)流器(9),利用廢氣渦輪(5)增壓;第二級增壓系統(tǒng)包括增壓器(30),連通通道一(2),總進氣門(3),利用增壓器(30)機械運動增壓;發(fā)動機本體包括汽缸一(10),汽缸二(20),曲軸(1);其中,穩(wěn)流器(9)是一個一端開口的罐體,與連通通道二(7)相連接,可存放增壓空氣,蓄能,穩(wěn)定氣壓;增壓器(30)包括一個雙向通氣的通氣門(33)。
第一級增壓系統(tǒng)的壓氣機(6)通過連通通道二(7)與第二級增壓系統(tǒng)的總進氣門(3)連接;第二級增壓系統(tǒng)的連通通道一(2)包含四個接口,接口一(2.1)連接汽缸一(10)的進氣門一(13),接口二(2.2)連接汽缸二(20)的進氣門二(23),接口三(2.3)連接增壓器(30)的通氣門(33),接口四(2.4)連接總進氣門(3),四個接口之間相互連通;發(fā)動機本體的排氣門一(14)和排氣二通過連通通道三(8)與第一級增壓系統(tǒng)的渦輪(5)連接。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例,但可以理解的是,本發(fā)明并不局限于所公開的實施方式和構件,相反,旨在涵蓋包括在所附的權利要求書的主旨和范圍之內的各種改型、特征結合、等效的裝置以及等效的構件。此外,出現(xiàn)在附圖中的各構件的特征的尺寸并不是限制性的,其中各構件的尺寸可以與描繪在附圖中的構件的尺寸不同。因此,本發(fā)明用于覆蓋對本發(fā)明的改型和變形,只要它們均在所附的權利要求書和它們的等效方案的范圍之內即可。