專利名稱：一種組合式復(fù)合發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種充分利用發(fā)動機排氣能的復(fù)合發(fā)動機，尤其涉及一種組合式復(fù)合發(fā)動機。
現(xiàn)有往復(fù)活塞式發(fā)動機排放出的廢氣能量約占燃料放出總能量的三分之一左右。如何利用排氣能一直是人們試圖解決的問題。早在本世紀(jì)初曾生產(chǎn)出二級膨脹式發(fā)動機，但其摩擦損失能量大而未被使用。隨著廢氣渦輪增壓發(fā)動的出現(xiàn)，又設(shè)計出了復(fù)合式發(fā)動機，其特點為當(dāng)發(fā)動機在大負荷工作時，廢氣能量驅(qū)動廢氣渦輪后尚有多余，于是再加一低壓動力渦輪，使廢氣的能量再次被利用發(fā)出功率，經(jīng)一套減速齒輪和液力耦合器，傳送到發(fā)動機的飛輪一并輸出。這種發(fā)動機雖能提高平均有效壓力，使燃油消耗率及排煙降低，但要添裝復(fù)雜的傳動裝置，導(dǎo)致工藝、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，能量轉(zhuǎn)換效率低，不易推廣使用。
為克服上述缺陷本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可充分利用發(fā)動機排氣能的組合式復(fù)合發(fā)動機。
為實現(xiàn)上述目的本實用新型的技術(shù)方案是以如下兩種方式實現(xiàn)1、它是在廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上，將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪，并包括氣缸、氣缸進氣口、壓氣機、壓氣機進氣管、中冷器以及增壓空氣取氣管、增壓空氣進氣管和發(fā)動機傳動齒輪，所述發(fā)動機氣缸和壓氣機之間設(shè)有放氣管，氣缸的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸進氣和放氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門代替發(fā)動機氣缸的進氣門，所述旋轉(zhuǎn)分配氣門的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪連接，所述氣量調(diào)節(jié)裝置與增壓空氣取氣管連通。
上述旋轉(zhuǎn)分配氣門為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)分為三段，一段無切角，另兩段斜切，切角逐漸增大對應(yīng)放氣管，切角逐漸減小對應(yīng)氣缸進氣口和增壓空氣進氣管。
2、它是在廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上，將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪，并包括氣缸、氣缸進氣口、壓氣機、壓氣機進氣管、中冷器以及增壓空氣取氣管、增壓空氣進氣管和發(fā)動機傳動齒輪，氣缸的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸進氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門代替發(fā)動機氣缸的進氣門，所述旋轉(zhuǎn)分配氣門的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪連接，所述氣量調(diào)節(jié)裝置與增壓空氣取氣管連通。
上述旋轉(zhuǎn)分配氣門為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)設(shè)為斜切狀凹面，其切交角逐漸增大。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，它是在一般廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上，將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪，取掉原增壓氣的廢氣限壓裝置，將原增壓氣的單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級，可將發(fā)動機排氣能徹底高效地轉(zhuǎn)化為進氣能；同時，利用可調(diào)氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門代替發(fā)動機氣缸的進氣門，達到調(diào)節(jié)氣缸氣量的目的。因此，本實用新型設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單合理，排氣能回收率高，最高能使發(fā)動機功率提高25％，熱效率提高13個百分點，使增壓中冷型柴油機的熱效率高達58％；同時，本實用新型把增壓、調(diào)壓、利用排氣能統(tǒng)一結(jié)合起來，增壓空氣具有較高的壓力儲備，氣量調(diào)節(jié)裝置及時跟蹤發(fā)動機工況的變化，迅速調(diào)節(jié)發(fā)動機實際工作所需的充氣量，從而提高了發(fā)動機的綜合性能。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明


圖1為本實用新型第一種方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為
圖1中旋轉(zhuǎn)分配氣門放大后的A向視圖；圖3為本實用新型第二種方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中旋轉(zhuǎn)分配氣門放大后的A向視圖。
實施例1參看
圖1本實用新型是在廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪2，并包括氣缸1、氣缸進氣口12、壓氣機6、壓氣機進氣管4、中冷器7以及增壓空氣取氣管8、增壓空氣進氣管11和發(fā)動機傳動齒輪10，發(fā)動機氣缸1和壓氣機6之間設(shè)有放氣管5，氣缸1的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸1進氣和放氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門3代替發(fā)動機氣缸1的進氣門，旋轉(zhuǎn)分配氣門3的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置9與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪10連接，氣量調(diào)節(jié)裝置9與增壓空氣取氣管8連通。
參看
圖1中旋轉(zhuǎn)分配氣門3及圖2旋轉(zhuǎn)分配氣門3為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)面分為三段，一段無切角，另兩段斜切，切角逐漸增大對應(yīng)放氣管5，可使放氣持續(xù)角增大，即放氣量增大；切角逐漸減小對應(yīng)氣缸進氣口12和增壓空氣進氣管11，可使氣缸進氣持續(xù)角減小，即進氣量減小。氣量調(diào)節(jié)裝置9根據(jù)增壓空氣取氣管8傳感的氣壓變化，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分配氣門3可做軸向移動。當(dāng)增壓空氣壓力增大時，氣量調(diào)節(jié)裝置9控制旋轉(zhuǎn)分配氣門3向左移動，氣缸1進氣量減小而放氣量增大；反之，向右移動，氣缸1進氣量增大而放氣量減小，當(dāng)增壓空氣壓力進一步減小時，旋轉(zhuǎn)分配氣門3繼續(xù)向右移動，氣缸1進氣量進一步增大，而氣缸1放氣量趨向停止。氣量調(diào)節(jié)裝置9和旋轉(zhuǎn)分配氣門3，調(diào)節(jié)發(fā)動機工作所需適當(dāng)?shù)暮愣饬?，同時回收發(fā)動機排氣能。
發(fā)動機工作時，來自壓氣機進氣管4和放氣管5的空氣受到壓氣機6的壓縮，排出的增壓空氣經(jīng)中冷器7冷卻后，由進氣管11經(jīng)旋轉(zhuǎn)分配氣門3沖入氣缸1，旋轉(zhuǎn)分配氣門3兼有控制氣缸1進氣和放氣功能。旋轉(zhuǎn)分配氣門3在進氣沖程接通增壓空氣與氣缸1，當(dāng)活塞下行至下止點前某點時，旋轉(zhuǎn)分配氣門3適時的關(guān)閉增壓空氣與氣缸1，由于充入的空氣量及壓力高于發(fā)動機的需求，同時旋轉(zhuǎn)分配氣門3又接通放氣管5和氣缸1，在滿足發(fā)動機所需充氣量的前提下，適量放出氣缸1內(nèi)的多余空氣。放出的具有一定壓力的多余空氣以很高的速度流過放氣管5沖擊壓氣機6，節(jié)省了壓氣機6消耗的功率。當(dāng)氣缸1達到發(fā)動機所需充量要求，在活塞下止點后某一點時，旋轉(zhuǎn)分配氣門3關(guān)閉放氣管5和氣缸1，發(fā)動機進入壓縮沖程。
分析發(fā)動機工作過程可知進氣沖程中活塞下行時氣缸1內(nèi)的氣壓減去放氣結(jié)束時氣缸1內(nèi)的氣壓，為本實用新型發(fā)動機所回收排氣能的壓力，這個壓力可達原發(fā)動機平均有效壓力的25％。
實施例2
為簡化發(fā)動機結(jié)構(gòu)和工作過程，可設(shè)計利用旋轉(zhuǎn)分配氣門3直接控制氣缸1進氣量，省略了放氣機構(gòu)和過程。參看圖3本實用新型是在廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪2，并包括氣缸1、氣缸進氣口12、壓氣機6、壓氣機進氣管4、中冷器7以及增壓空氣取氣管8、增壓空氣進氣管11和發(fā)動機傳動齒輪10，氣缸1的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸1進氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門3！代替發(fā)動機氣缸1的進氣門，旋轉(zhuǎn)分配氣門3！的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置9與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪10連接，氣量調(diào)節(jié)裝置9與增壓空氣取氣管8連通。
參看圖3中旋轉(zhuǎn)分配氣門3！以及圖4旋轉(zhuǎn)分配氣門3！為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)設(shè)為斜切狀凹面，其切角逐漸增大，使旋轉(zhuǎn)分配氣門3！開啟持續(xù)角逐漸增大。當(dāng)增壓空氣壓力增大時，氣量調(diào)節(jié)裝置9根據(jù)增壓空氣取氣管8傳感的壓力，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分配氣門3！向右軸向移動，使進氣持續(xù)角減小，當(dāng)增壓空氣壓力減小時，氣量調(diào)節(jié)裝置9調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)分配氣門3！向左軸向移動，使進氣持續(xù)角增大。
發(fā)動機工作時，旋轉(zhuǎn)分配氣門3！在進氣沖程開啟，當(dāng)氣缸1內(nèi)充入發(fā)動機所需氣量時，旋轉(zhuǎn)分配氣門3！關(guān)閉，關(guān)閉角由氣量調(diào)節(jié)裝置9根據(jù)增壓空氣取氣管8傳感的氣壓調(diào)節(jié)，增壓空氣壓力越高，旋轉(zhuǎn)分配氣門3！開啟持續(xù)角越小，反之開啟持續(xù)角越大。在進氣沖程活塞下行過程中，氣缸1內(nèi)的平均氣壓減去活塞在下止點時氣缸1內(nèi)的氣壓，即為發(fā)動機所回收的排氣能的壓力。
本實用新型還可將以上兩種結(jié)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)分配氣門置于發(fā)動機原進氣門之前，凡是此類結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案均屬本實用新型的保護范圍。
本實用新型也適用于非增壓發(fā)動機排氣能的回收。
權(quán)利要求1.一種組合式復(fù)合發(fā)動機，它包括氣缸(1)、氣缸進氣口(12)、單級廢氣渦輪、壓氣機(6)、壓氣機進氣管(4)、中冷器(7)以及增壓空氣取氣管(8)、增壓空氣進氣管(11)和發(fā)動機傳動齒輪(10)，其特征在于所述單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪(2)，所述發(fā)動機氣缸(1)和壓氣機(6)之間設(shè)有放氣管(5)，氣缸(1)的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸(1)進氣和放氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門(3)代替發(fā)動機氣缸(1)的進氣門，所述旋轉(zhuǎn)分配氣門(3)的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置(9)與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪(10)連接，所述氣量調(diào)節(jié)裝置(9)與增壓空氣取氣管(8)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式復(fù)合發(fā)動機，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分配氣門(3)為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)分為三段，一段無切角，另兩段斜切，切角逐漸增大對應(yīng)放氣管(5)，切角逐漸減小對應(yīng)氣缸進氣口(12)和增壓空氣進氣管(11)。
3.一種組合式復(fù)合發(fā)動機，它包括氣缸(1)、氣缸進氣口(12)、單級廢氣渦輪、壓氣機(6)、壓氣機進氣管(4)、中冷器(7)以及增壓空氣取氣管(8)、增壓空氣進氣管(11)和發(fā)動機傳動齒輪(10)，其特征在于所述單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪(2)，所述氣缸(1)的氣缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸(1)進氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門(3！)代替發(fā)動機氣缸(1)的進氣門，所述旋轉(zhuǎn)分配氣門(3！)的一端通過增設(shè)的氣量調(diào)節(jié)裝置(9)與發(fā)動機曲軸驅(qū)動的傳動齒輪(10)連接，所述氣量調(diào)節(jié)裝置(9)與增壓空氣取氣管(8)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合式復(fù)合發(fā)動機，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分配氣門(3！)為一圓柱體旋轉(zhuǎn)氣門，其圓柱體一側(cè)設(shè)為斜切狀凹面，其切角逐漸增大。
專利摘要本實用新型涉及一種充分利用發(fā)動機排氣能的復(fù)合發(fā)動機。它是在廢氣渦輪增壓中冷型發(fā)動機基礎(chǔ)上,將單級廢氣渦輪增設(shè)為雙級廢氣渦輪,并在氣缸的缸蓋上方增設(shè)一可做軸向移動調(diào)節(jié)氣缸進氣和放氣量的旋轉(zhuǎn)分配氣門代替發(fā)動機氣缸的進氣門,達到調(diào)節(jié)氣缸氣量的目的。本實用新型設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單合理,排氣能回收率高,大大提高了發(fā)動機的熱效率。
文檔編號F02B41/10GK2383983SQ99234909
公開日2000年6月21日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月31日
發(fā)明者史建軍 申請人:史建軍