專利名稱：反芻式發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機技術領域里一種高適應性動力設備。
背景技術：
尋常使用的四行程發(fā)動機，基本特征都是具有較為固定的配氣程序，即使都采用了氣門早開遲閉，點火(噴油)自動跟蹤，甚至也允許有氣體經(jīng)進氣門回流(反芻)出去，但本質(zhì)上并不是為了適應浮動氣源給發(fā)動機造成的影響，實質(zhì)都是為了消除氣流貫性力所帶來的危害，也就是說，傳統(tǒng)技術還沒有真正把浮動氣源作為技術對象來處理。
處理浮動氣源有三種技術措施①直接調(diào)控燃燒室的容積，事實上很難操作。②利用空氣增壓設備，給劣質(zhì)氣源提供補償，這是目前較為成熟的技術，但從熱力學角度分析，氣源增壓技術永遠擺脫不了效能制約。否則，四行程發(fā)動機就不如供氣式二行程發(fā)動機優(yōu)越了。③削高就低，利用進氣門的反芻作用，將過多的進氣再回流出去，將密度不足的氣源提高壓縮比，從而保證作功氣體的質(zhì)量密度最佳，此辦法表面上會降低單位排量的功率輸出，而事實上這么做反而有效地拉大了做功氣體的爆、排落差，提高了熱能利用率，很合算。更重要的是解決了浮動氣源這一技術難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的，是通過對發(fā)動機配氣機構的更新改造(而不是外部增壓)，使傳統(tǒng)意義的發(fā)動機，不再局限于特定的大氣密度環(huán)境，從而提出并完善浮動氣源條件下的，發(fā)動機技術方法和措施。由于目前技術上的原因，尚無法獲取壓縮氣峰值密度的動態(tài)信息，本發(fā)明只能采用人工調(diào)節(jié)方法，來達到浮動氣源條件下的發(fā)動機跟蹤技術效果。
反芻式發(fā)動機是本發(fā)明的特征名稱，它所提出的技術方案是，將進氣門與發(fā)動機的固定式配合關系，改為隨氣源變化而變化的浮動式配合關系，其浮動范圍不僅服從氣源變化范圍，也服從燃料辛烷值對壓縮氣所附加的浮動需求，以及進氣門本身對氣流所產(chǎn)生常規(guī)效應的綜合需求。其基本方法是首先確定進氣門鎖定進氣的上限和下限，這里所指的進氣門已不再是專門固守氣缸進氣的專職部件，而是具有進氣、排氣和阻氣，三種職能的工作部件。進氣門保守進氣的上限和下限確定之后，然后再確定有效進氣上限(指無反芻時)時的工作壓縮比，并以此為基準，可根據(jù)氣源密度變化和燃料辛烷值變化，人為地限制進氣，以及人為地排出(反芻)進氣，最終造成氣缸內(nèi)有效進氣(指進氣門關閉時進氣)量壓縮后，能滿足單位辛烷值點火時的最佳氣壓密度要求。其具體方法是(一)進氣機構獨立分置，另設專門的進氣凸輪軸，以及專門的凸輪軸齒輪盤，速比不變。
(二)改變進氣凸輪軸與齒輪盤之間的固定配合關系，使兩者之間的傳動關系需經(jīng)第三者(反芻器)調(diào)節(jié)后才發(fā)生。
(三)在進氣凸輪軸與齒輪盤之間增加新的調(diào)節(jié)媒介裝置——反芻器。反芻器的作用是隨時改變凸輪軸與齒輪盤之間的咬合相位角，該相位角與進氣上限(無反芻時)時的基態(tài)相位之差，稱為反芻角(α)。反芻角大，從進氣門溢出的氣體也多，并且進氣門開啟時間也晚，進氣也少。反之，其效果也相反。
(四)本發(fā)明提供的反芻器有兩種，并且各有優(yōu)勢，它們是①內(nèi)控式反芻器，特征是只能在發(fā)動機停轉時進行調(diào)節(jié)；②外控式反芻器，它可以實現(xiàn)遠距離電力調(diào)控，并且不受發(fā)動機狀態(tài)限制。
(五)內(nèi)控式反芻器，它是利用了螺栓起重結構原理，將進氣凸輪軸上延伸出來的轆柄，與齒輪盤上延伸出來的絆輪連結起來，即螺栓的一端限制在轆柄上，螺栓的另一端被限制在絆輪上，螺栓是雙向螺紋，螺紋分界處置有可供操作的多方體釘蓋，轉動螺桿時會引起轆柄和絆輪之間的角度改變，從而帶動整個反芻角的改變。它的優(yōu)點是結構最簡，穩(wěn)定性好，如外力槍彈和突然飛來物不易擊中，擊中后也不一定使它受到破壞。
(六)外控式反芻器，它是利用了液壓式起重結構原理，將進氣凸輪軸上延伸出來的轆柄改造成一個葉輪式活塞，這個葉輪式活塞被限定在充滿油液的絆輪殼體之中，絆輪殼內(nèi)有一個不允許油液自由流動的輪內(nèi)主輻，主輻上安裝有電動油泵和電動油閥。當電動油泵工作時，油液會從低油壓區(qū)間強行推進到高油壓區(qū)間，從而造成葉輪式活塞在絆輪殼中運動，引起反芻相位角的減少；當電動油閥工作時，等于主輻開禁，油液會自動從高油壓區(qū)流向低油壓區(qū)，引起反芻角的擴大，進氣門反芻量也會因此增加。
(七)外控機構的設置，本發(fā)明的外控設備主要是向電動設備供電的發(fā)電系統(tǒng)，以及控制發(fā)電的指令系統(tǒng)，它主要利用了反芻器是個旋轉體特點將供電線圈固定在反芻器上，并且處于永久性供電狀態(tài)，為旋轉電樞提供外磁場的是設在發(fā)動機殼上的指令線圈，指令線圈所需的磁場電流由外電源提供，當外電源發(fā)生故障時，還可以由安裝在絆輪上的永久磁鐵提供，絆輪上的永久磁鐵是用來標記反芻角大小的檢測設備，當指令線圈處于閉路狀態(tài)時，受永久磁鐵的脈沖刺激也會產(chǎn)生電流和磁場，從而保證供電線圈向電動設備的正常供電。
本發(fā)明的外控指令，是通過控制外磁場(指令線圈)的進退來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的反芻器安裝設計一概具有方向性，即在反芻器發(fā)生故障時，只允許反芻角(α)的自動擴大。
圖1是本發(fā)明總體等效示意圖，在圖上1是發(fā)動機殼；2是進氣門；3是火花塞；4是活塞；5是氣缸蓋；6是排氣門；7是進氣控制系統(tǒng)；8是反芻器總承；9是發(fā)動機曲軸；10是發(fā)動機正時齒輪；11是排氣控制系統(tǒng)。
圖2是本發(fā)明內(nèi)控式反芻器的等效示意圖，圖面上12是轆柄，它和中軸(進氣凸輪軸)是一體；13是定位螺栓，起限定反芻角(α)之作用；14是緩沖彈簧；15是絆輪殼；16是中軸，軸上置有進氣凸輪；17是絆輪端蓋，起止推作用；18是進氣齒輪盤，有外螺紋與絆輪殼結為一體；19是反芻角(α)指針，它安裝在轆柄上；20是讀數(shù)盤，安裝在絆輪殼上。
圖3是外控式反芻器的等效示意圖，圖上21是角度表，功能是將兩次電脈沖信號轉換成反芻角(α)讀數(shù)；22是測角線圈，功能是將來自絆輪殼的兩次磁脈沖信號轉換成電脈沖信號；23是永久磁鐵，與葉輪聯(lián)動；24是葉輪式活塞，它和中軸一體，并且配有油封；25是絆輪殼，內(nèi)部為液油注滿；26是中軸，軸上置有進氣凸輪和油封；27是自動油閥，它配合電動油泵工作；28是電動油閥；29是供電線圈，它專門為電動油閥提供啟動電流；30是指令線圈，為電動油閥所專用；31是永久磁鐵，它和絆輪殼聯(lián)動；32是電動油泵，柱塞式油泵上有內(nèi)閥門，它安裝在絆輪殼內(nèi)主輻上，主輻上另一油道為電動油閥所控制；33是供電線圈，它專門向電動油閥供電；34是指令線圈，為電動油泵所專用；35是齒輪盤；36是讀數(shù)盤，當發(fā)動機靜止時，可以用試磁法判定反芻角大?。?7是絆輪端蓋，蓋上有油封，起止推和密封作用。
具體實施例方式本發(fā)明同外部增壓措施相比，具有能耗低，技術跟蹤可靠，節(jié)能效果明顯等優(yōu)勢，尤其在軍用直升飛機上使用，本發(fā)明會直接產(chǎn)生節(jié)油15％以上的效果，而普通增壓式發(fā)動機反而會增耗15％以上，兩者續(xù)航能力至少有30％的反差。而在陸地上，由本發(fā)明制造的內(nèi)燃機車，可以在不更換車頭情況下，從北京出發(fā)直駛拉薩，即使是內(nèi)控式反芻機，中途也不過調(diào)整數(shù)次反芻量，而它的節(jié)能效果將是無與倫比的可觀數(shù)字。
由本發(fā)明提供的方法所制造的產(chǎn)品，如果應用在陸地上，當氣壓高于700毫巴時，適于采用高辛烷值的燃料，以減少因反芻量過大引起的功率下降，氣源密度低于700毫巴時可選擇辛烷值較低的燃料，以利于發(fā)動機維持適度的反芻量，理論反芻量以30％左右為最佳，一定的反芻量是節(jié)能的主要因素之一，因為它會提高熱機效率。
由于本發(fā)明的進氣機構是分置的，進氣門的遲閉反芻同樣造成進氣門的遲開阻氣，所以理論反芻角肯定大于實際反芻角(α)，司機應憑經(jīng)驗，聽聽發(fā)動機聲音再作決斷，如果認為發(fā)動機聲沉悶乏力，可按動K2鍵，或者將定位螺栓收緊，待出現(xiàn)突爆征兆時應按動K1鍵，或將定位螺栓放開少許，此時的反芻量應為最佳狀態(tài)，節(jié)能，并且動力充足。因發(fā)動機密封不好造成的壓縮不足，應謹慎操作反芻器。
權利要求
1.反芻式發(fā)動機，屬于四行程發(fā)動機的改進裝備，主要改進方案包括，新增反芻器(8)，將原進、排氣合一的統(tǒng)一配氣系統(tǒng)，分解為進氣控制系統(tǒng)和排氣控制系統(tǒng)，其特征在于本發(fā)明所設立的配氣方式，已不再是專為特定氣源條件下而建立的固定工作程序，而是利用反芻器(8)對進氣系統(tǒng)的工作相位實施調(diào)控，從而造成氣缸有效進氣隨反芻角(α)的改變而改變，最終達到對未來壓縮氣峰值密度實施調(diào)控之目的。
2.根據(jù)權利要求1所述的反芻式發(fā)動機，其特征是反芻器(8)分為內(nèi)控式和外控式兩種，內(nèi)控式反芻器是通過調(diào)整定位螺栓(13)來造成絆輪(15)和轆柄(12)之間的距離改變，從而帶動中軸(16)與齒輪盤(18)之間的反芻角之改變；外控式反芻器是利用葉輪式活塞(24)和絆輪殼內(nèi)主輻，將殼內(nèi)油液分隔為高壓區(qū)和低壓區(qū)，絆輪轉動時，通過電動油泵(32)將低壓區(qū)油液強行推進到高壓區(qū)，造成反芻角的減少，又通過電動油泵的開啟動作，造成高壓區(qū)油液自動向低壓區(qū)流動，引起反芻角的增加，而絆輪殼上的供電線圈(29、33)是否向電動設備(28、32)供電啟動，完全取決于指令線圈(30、34)是否獲得電流，為供電線圈提供必要的磁場環(huán)境。
全文摘要
反芻式發(fā)動機，屬于內(nèi)燃機技術領域里一種高適應性動力裝備，所改進的配氣方法，能使同一發(fā)動機適應不同辛烷值的能源條件，適應浮動氣源條件下的正常工作，所提供的間接式調(diào)控方法，能滿足動態(tài)條件下的調(diào)控要求，本發(fā)明高效節(jié)能、性能穩(wěn)定可靠，保護措施完善，能適應航空、地面、國防及民用發(fā)動機的工作要求。
文檔編號F02D13/02GK101070787SQ20061007693
公開日2007年11月14日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權日2005年5月7日
發(fā)明者陳甲申 申請人:陳甲申