專利名稱：主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，特別是主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機。
背景技術(shù)：
在申請?zhí)枮椤?2125235.1”的發(fā)明專利說明書中，雖然所述的中冷回 熱式二沖程內(nèi)燃機也完全具備了能提高循環(huán)熱效率的中冷回?zé)嵫h(huán)，但由于這種內(nèi)燃機 是由另設(shè)的壓氣汽缸作為氣泵來為副缸提供壓縮空氣，增加了發(fā)動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。同 時，設(shè)在壓氣汽缸上的出氣閥仍不能適應(yīng)更高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。由于內(nèi)燃機在排氣中損失 的熱量很大，因此，很有必要發(fā)展出結(jié)構(gòu)上更完善的能對排氣熱量回收利用的新型中冷 回?zé)醿?nèi)燃機。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述中冷回?zé)崾蕉_程內(nèi)燃機中的不足提供一種 改進的主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機，這種內(nèi)燃機不僅能讓主汽缸具有為副缸提供循環(huán) 壓縮空氣的氣泵功能，而且其上的出氣單向閥結(jié)構(gòu)更能適應(yīng)發(fā)動機的較高轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機包括帶有進排氣門的主汽缸、通過不同 閥門與主汽缸和回?zé)崞鬟B通的副缸、通過不同閥門與回?zé)崞骱椭虚g冷卻器連通的小副 缸，通向中間冷卻器的出氣單向閥設(shè)在主汽缸的缸蓋上，該出氣單向閥受背面的彈簧作 用落座在帶通氣孔的閥座上，在出氣單向閥之前還設(shè)有一個結(jié)構(gòu)與進排氣門相同的擋氣 門，該擋氣門的氣門桿穿過閥座中央及其上的隔氣套管被缸蓋上的擋氣凸輪控制，擋氣 門在主汽缸內(nèi)的活塞上移進行壓縮過程后開啟、在活塞行到上止點時關(guān)閉，擋氣門關(guān)閉 后，副缸與主汽缸之間的升降閥被控制開啟，副缸內(nèi)的配氣活塞也行到所設(shè)定的距上止 點一定距離的位置處，配氣活塞行到上止點時，升降閥關(guān)閉。在雙副缸十字頭機型中，副缸由副缸體內(nèi)配氣活塞的上部空間構(gòu)成，小副缸由 配氣活塞的下部空間構(gòu)成，配氣活塞經(jīng)下部穿過下缸蓋的活塞桿、十字頭和連桿與副曲 軸相連，副曲軸的轉(zhuǎn)速等于曲軸轉(zhuǎn)速的1/2。在雙副缸分開機型中，副缸處在單設(shè)的副缸體內(nèi)，小副缸處在單設(shè)的小副缸體 內(nèi)，兩副缸繞副曲軸即可對置布局、也可V型排列，在主汽缸單缸或雙缸時，兩副缸還 可直列排列，小副缸通過相應(yīng)減小缸徑或減小副曲軸上小副缸的曲柄銷半徑使其工作容 積小于副缸，副曲軸的轉(zhuǎn)速等于曲軸轉(zhuǎn)速的1/2。在單副缸機型中，所述的小副缸與副缸合并后形成一個副缸，該副缸除經(jīng)升降 閥與主汽缸連通外，與回?zé)崞鬟B通的兩個進出氣閥和與中間冷卻器連通的充氣閥也都設(shè) 在副缸的缸蓋上，帶動副缸內(nèi)配氣活塞的副曲軸與曲軸的轉(zhuǎn)速相同。對于雙副缸機型中升降閥的設(shè)置，升降閥倒放在副缸上面并處于躲開進氣閥的 位置處，升降閥關(guān)閉時，其閥頭落座在與主汽缸上側(cè)部連通的通氣道的閥座上，在升降 閥的中心設(shè)有安裝噴油器的通孔，外側(cè)固定在缸蓋上的噴油器的噴油嘴伸在升降閥的通 孔內(nèi)，在升降閥的閥頭上設(shè)有環(huán)形布置的與閥座隔有一定徑向間隙的若干導(dǎo)向葉片，這 些導(dǎo)向葉片與從副缸來的流向通氣道的徑向氣流形成有一定的傾斜角，在缸蓋上裝有伸 進通氣道的電熱塞。在各機型中升降閥也可這樣設(shè)置，升降閥位于主汽缸與副缸之間、并落座在下 面彎通氣道的閥座上，彎通氣道的下側(cè)端與主汽缸連通，在升降閥的中心設(shè)有安裝噴油器的通孔，外側(cè)固定在缸蓋外殼上的噴油器的噴油嘴伸在升降閥的通孔內(nèi)，在彎通氣道 下側(cè)轉(zhuǎn)彎處安裝有電熱塞，該電熱塞經(jīng)穿過副曲軸箱并躲開副曲軸和穿過副缸外側(cè)水套 的長套管伸到彎通氣道。為對擋氣門進一步控制，擋氣門背面的出氣單向閥經(jīng)其上的壓環(huán)被上面的彈簧 作用，壓環(huán)則經(jīng)套管與伸在電控線圈內(nèi)的銜鐵相連，或讓出氣單向閥直接與帶有銜鐵的 套管相連，當(dāng)主汽缸內(nèi)的活塞上行開始壓縮過程后，電控線圈被通電會在壓縮空氣將要 沖開出氣單向閥之前至活塞行到上止點時吸引銜鐵使彈簧不再作用出氣單向閥。在中冷回?zé)醿?nèi)燃機中還設(shè)有功率穩(wěn)定系統(tǒng)，在回?zé)崞鞯某鰵舛伺c進氣閥之間的 連通管路上分別設(shè)有與電控單元連通的溫度傳感器和壓力傳感器，在剛改變控制噴油量 的油門踏板位置后，當(dāng)回?zé)崞鲀?nèi)的溫度和壓力上升或降低時，電控單元會控制油泵裝置 和噴油器相應(yīng)的減少或增加噴油量。在車用中冷回?zé)醿?nèi)燃機中設(shè)有制動能量回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括經(jīng)相應(yīng)的信 號線被電控單元控制的安裝在回?zé)崞髋c進氣閥之間連通管路上的截止閥、帶有進出閥并 通過進出氣管路與回?zé)崞鬟M氣端的連通管路相連通的儲氣筒，還包括設(shè)在缸蓋上的控制 進排氣門工作狀態(tài)的氣門控制機構(gòu)；車輛正常行駛時，截止閥開啟、進出閥關(guān)閉，車輛 制動需回收制動能量時，電控單元控制截止閥關(guān)閉、讓進出閥開啟，發(fā)動機產(chǎn)生的壓縮 空氣進入儲氣筒；在利用制動能量時，電控單元讓截止閥和進出閥開啟、發(fā)動機利用儲 氣筒內(nèi)的壓縮空氣工作，氣門控制機構(gòu)則讓發(fā)動機不產(chǎn)生壓縮空氣。為配合制動能量回收利用系統(tǒng)，所述氣門控制機構(gòu)的驅(qū)動控制器與缸蓋內(nèi)的選 擇軸相連，在選擇軸上設(shè)有控制進氣門的處在不同角度并依次排列的進氣頂塊、進放氣 頂塊和放氣頂塊，還設(shè)有控制排氣門的排氣頂塊，在各頂塊上面分別設(shè)有裝在滑孔內(nèi)的 中間推塊、各中間推塊通過其上部的頂頭頂在其上面相對應(yīng)的搖臂一端的軸窩內(nèi)，控制 進氣門的三個中間推塊并排裝在滑孔內(nèi)，其上三個并排相對應(yīng)的進氣搖臂、進放氣搖臂 和放氣搖臂的中部可被凸輪軸上的相應(yīng)進氣凸輪、進放氣凸輪和放氣凸輪分別控制，三 個并排搖臂的另一端同時壓在一個控制著下面進氣門的共用從動臂上，排氣門的排氣搖 臂另一端直接壓在排氣門的氣門桿上，在適應(yīng)發(fā)動機不同工作狀態(tài)時，由選擇軸所選定 的相應(yīng)頂塊經(jīng)其上的中間推塊頂起上面相應(yīng)的搖臂、使該搖臂升到能被凸輪軸上相對應(yīng) 的凸輪進行壓動控制的位置，未被頂起的其余搖臂并不與凸輪軸上的凸輪相接觸；發(fā)動 機正常進氣時，選擇軸上的進氣頂塊使進氣搖臂升起，讓進氣門被進氣凸輪控制，回收 制動能量時，進放氣頂塊使進放氣搖臂升起、讓進氣門被進放氣凸輪控制在進氣過程中 開啟關(guān)閉后、又在作功和排氣過程中開啟關(guān)閉，此過程中排氣門始終關(guān)閉，在利用制動 能量時，放氣頂塊使放氣搖臂升起，讓進氣門被放氣凸輪控制在進氣過程中開啟、在壓 縮排出過程結(jié)束時關(guān)閉。中冷回?zé)醿?nèi)燃機的中間冷卻器還設(shè)有分流冷卻控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，部分或 大部分相鄰的各主汽缸的出氣單向閥分別經(jīng)帶有換向閥板和旁流管的出氣管與單設(shè)或成 組的中間冷卻器進氣端相連通，各出氣管上的旁流管直接或經(jīng)幾條匯集成的旁流管路分 別與相對應(yīng)的各單設(shè)或成組中間冷卻器出氣端的出氣管路連通，這些中間冷卻器的出氣 管路分別再經(jīng)充氣閥與相對應(yīng)的小副缸連通，各小副缸又經(jīng)出氣閥與帶有同步換向閥板 和旁流管的流出管路相連通，各流出管路通向與回?zé)崞鬟M氣端相通的連通管路，而各流
6出管路上的旁流管匯集成總旁流管路后、與回?zé)崞鞒鰵舛说倪B通管路相連通，由該管路 再分別經(jīng)進氣閥與各相對應(yīng)的副缸連通；在中或低功率時，部分或大部分主汽缸出氣管 上的換向閥板偏轉(zhuǎn)與旁流管相通，讓這部分主汽缸排出的壓縮空氣繞過中間冷卻器，同 時，相對應(yīng)側(cè)的各小副缸的同步換向閥板也偏轉(zhuǎn)與旁流管溝通，讓這部分小副缸排出的 壓縮空氣經(jīng)總旁流管繞過回?zé)崞髁飨蚧責(zé)崞鞒鰵舛说倪B通管路。在本發(fā)明中冷回?zé)醿?nèi)燃機的主汽缸因具有氣泵功能而能提供進行中冷回?zé)嵫h(huán) 的壓縮空氣后，不僅因省去壓氣汽缸而簡化了發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，而且主汽缸內(nèi)所進行的進 氣過程也有助于減少當(dāng)汽缸采用低散熱結(jié)構(gòu)后所受的熱負荷。主汽缸上所設(shè)的出氣單向 閥在與擋氣門相組合后，使其更能適應(yīng)較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機包括雙副缸十字頭型、雙副缸分開型和單副缸型三種 不同結(jié)構(gòu)，雙副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機所進行的等壓回?zé)嵫h(huán)由于能把一定功率狀態(tài)下的 排氣熱量基本吸盡，這種結(jié)構(gòu)的中冷回?zé)醿?nèi)燃機也具有最高的循環(huán)效率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明雙副缸十字頭型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的總體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本發(fā)明雙副缸分開型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的總體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3中的①_⑥圖是本發(fā)明雙副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的工作過程圖。其中，圖 ①進氣過程；圖②壓縮排出過程；圖③中間冷卻過程；圖④等壓回?zé)徇^程；圖⑤燃燒作 功過程。圖⑥排氣過程。圖4是雙副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機缸蓋的實際結(jié)構(gòu)剖視圖。圖5是沿圖4中A-A線的缸蓋底面圖。圖6是缸蓋中擋氣門和出氣單向閥的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖7是帶有電控線圈的出氣閥的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖8是帶有功率穩(wěn)定和制動能量回收利用系統(tǒng)的中冷回?zé)醿?nèi)燃機的總體布置 圖。圖9是缸蓋內(nèi)氣門控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖10是沿圖9中B-B線的俯視圖。圖11是控制進氣門的三個不同進氣凸輪的外形結(jié)構(gòu)圖。圖12是本發(fā)明單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的總體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖13是單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的實際結(jié)構(gòu)剖視圖。圖14是圖13中缸蓋底面主汽缸和副缸上各氣門的布置圖。圖15中的①_⑥圖是本發(fā)明單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的工作過程圖。其中，圖 ①進氣過程；圖②壓縮排出過程；圖③中間冷卻過程；圖④等容回?zé)徇^程；圖⑤燃燒作 功過程。圖⑥排氣過程。圖16是中冷回?zé)醿?nèi)燃機的中間冷卻器分流冷卻控制系統(tǒng)圖。
具體實施方式
圖1示出的是一種雙副缸十字頭型中冷回?zé)醿?nèi)燃機，由圖可見， 在主汽缸36的缸蓋2上不僅設(shè)有進氣門5和排氣門10，通向中間冷卻器28的出氣單向閥 23也設(shè)在缸蓋2上，為防止作功燃氣進入中間冷卻器，在出氣單向閥23之前增設(shè)了一個 結(jié)構(gòu)與進排氣門相同的擋氣門15。與主汽缸36相配合的副缸62斜靠在主汽缸旁，兩者 經(jīng)之間被升降閥44控制的通氣道54連通?；?zé)崞?0的出氣端經(jīng)連通管路79和進氣閥76與副缸62連通。中間冷卻器28的出氣端經(jīng)出氣管路29和進出氣閥83的進氣口 1與 小副缸85連通，小副缸又經(jīng)進出氣閥83的出氣口 3和連通管路81與回?zé)崞?0的進氣端 連通，回?zé)崞鲃t置于與主汽缸的排氣門10相連通的排氣管路14內(nèi)。在圖1中，副缸62的容積是由副缸體64內(nèi)配氣活塞65的上部空間所構(gòu)成，小 副缸85則由配氣活塞的下部空間構(gòu)成，配氣活塞65經(jīng)下部穿過下缸蓋63的活塞桿67、 十字頭68和連桿70與下面的副曲軸71傳動相連。由于主汽缸36內(nèi)的活塞38被曲軸41 帶動兩圈才有一次作功過程，因此副曲軸71的轉(zhuǎn)速等于曲軸41轉(zhuǎn)速的1/2。圖2示出的是一種雙副缸分開型中冷回?zé)醿?nèi)燃機，在這種內(nèi)燃機中，副缸62處 在單設(shè)的副缸體64內(nèi)，其中的配氣活塞69也采用了普通的活塞結(jié)構(gòu)。小副缸85處在單 設(shè)的小副缸體53內(nèi)，在小副缸85上設(shè)有帶充氣閥84和出氣閥82的缸蓋43。由于兩副 缸是繞副曲軸71分別布置，即可如圖2中所示那樣讓兩副缸對置布局，也可以一定的角 度呈V型排列。實際中，在主汽缸36被制成單缸或雙缸機型時，兩個副缸還可直列排 列，讓副缸所占寬度大于主汽缸所占寬度。在圖2的雙副缸分開機型中，為讓小副缸85的工作容積小于副缸62，在兩副缸 內(nèi)的活塞行程相同條件下，可相應(yīng)減小小副缸85的氣缸直徑。而在兩副缸的缸徑相同條 件下，就可如圖2中所示，通過減小副曲軸71上小副缸85的曲柄銷72 (如虛線所示)半 徑讓小副缸的工作容積小于副缸62。圖2中副曲軸71的轉(zhuǎn)速等于曲軸41轉(zhuǎn)速的1/2。圖1雙副缸十字頭機型中的副缸和小副缸都處在一個副缸體64內(nèi)，結(jié)構(gòu)上較為 緊湊，但所增設(shè)的活塞桿67和十字頭68增加了往復(fù)運動慣性，同時副缸中的配氣活塞65 也要采用無油潤滑方式工作。圖2中雙副缸分開機型的兩副缸因分開布置，在結(jié)構(gòu)上較 為靈活，也能讓配氣活塞得到良好的潤滑。與圖1中小副缸85由一個滑閥控制缸內(nèi)的充 氣和排氣不同，圖2中的小副缸85是采用充氣閥84控制從中間冷卻器28流進來的低溫 壓縮空氣，采用出氣閥82控制進入回?zé)崞?0的低溫壓縮空氣。圖1和圖2中的噴油器 57都設(shè)在了副缸62的上側(cè)位置，實際中，為避免升降閥44過熱和減小散熱損失，噴油 器一般需設(shè)在升降閥與主汽缸之間的通氣道上。另外，為形成低散熱汽缸結(jié)構(gòu)，在缸蓋 2的底面設(shè)有陶瓷隔熱層37，在活塞38和配氣活塞65上分別設(shè)有陶瓷活塞頂39、66。雙副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的工作過程如圖3① ⑥所示，下面結(jié)合工作過程圖 說明這種內(nèi)燃機的工作原理。①進氣過程進氣過程中主氣缸36內(nèi)的活塞38下行，進氣門5開啟，外界空氣 經(jīng)進氣門充入主汽缸。②壓縮排出過程主汽缸36充滿空氣后，活塞38開始上行壓縮汽缸內(nèi)的空氣。 活塞上行一定的距離后，出氣單向閥23外側(cè)的擋氣門15提前開啟，隨著活塞繼續(xù)上行， 在主汽缸36內(nèi)的壓縮空氣壓力超過中間冷卻器28內(nèi)的壓力時，汽缸內(nèi)壓力和溫度都已上 升的壓縮空氣就會沖開出氣單向閥23沿管路27流進中間冷卻器28。在活塞38行到上止 點時，出氣單向閥23外側(cè)的擋氣門15也被控制關(guān)閉，以防與活塞相接觸。活塞行到上 止點后，壓縮排出過程結(jié)束。接下去的燃燒作功過程在說明完中間冷卻和回?zé)徇^程后繼 續(xù)說明。③中間冷卻過程被活塞排出主汽缸的溫度和壓力升高了的壓縮空氣進入中間 冷卻器28后，被冷卻器外面的冷卻水散熱降溫，使壓縮空氣的壓縮熱被導(dǎo)至外界、讓壓縮過程接近等溫狀態(tài)。壓縮空氣被降溫后因體積相應(yīng)收縮、使主汽缸36中的活塞38能 更容易的把壓縮空氣排出汽缸，從而相應(yīng)減小了活塞壓縮功的消耗，同時也為將要進行 的回?zé)徇^程提供了更大的溫度差。被中間冷卻器28冷卻的低溫壓縮空氣在小副缸85吸 氣過程中經(jīng)開啟的進出氣閥83充入小副缸，完成中間冷卻過程。在小副缸85的汽缸容積相當(dāng)于主汽缸容積的1/3 1/4時，可讓主汽缸36作為 氣泵而進行的壓縮排出過程中具有較高的容積效率，能把主汽缸內(nèi)90%左右的空氣壓進 中間冷卻器，同時，因壓縮空氣的溫升只有250 300°C，中間冷卻器所產(chǎn)生的中冷散熱 損失也不是很大。④等壓回?zé)徇^程小副缸85吸入經(jīng)中間冷卻的低溫壓縮空氣后，壓縮空氣又在 小副缸向外排氣時被配氣活塞65經(jīng)開啟的進出氣閥83充進回?zé)崞?0，讓壓縮空氣被回?zé)?器外面排氣管14中的高溫排氣加熱、使排氣熱量被相應(yīng)回收。被回?zé)崞骷訜崃说膲嚎s空 氣沿連通管路79經(jīng)開啟的進氣閥76充入容積增大了的副缸62內(nèi)。因回?zé)岷鬁囟壬摺?體積增加了的壓縮空氣在進到副缸62內(nèi)能相應(yīng)膨脹并通過推動活塞桿67對外作功，使回 熱過程中被加熱了的壓縮空氣壓力并不升高(在一定回?zé)釡囟确秶鷥?nèi))，讓回?zé)嵩诘葔籂?態(tài)下進行。因等壓回?zé)幔剐「备?5排進回?zé)崞?0內(nèi)的壓縮空氣壓力并不上升，仍能以低 溫狀態(tài)進入回?zé)崞?，從而讓回?zé)崞魍饷婺媪鞫^的溫度已經(jīng)降低的排氣熱量能被低溫壓 縮空氣進一步吸收，讓排氣中的熱量能被基本吸盡，使內(nèi)燃機的排氣損失大大減少，讓 循環(huán)效率大幅度提高。一般情況下，可讓副缸62的容積大于小副缸85容積的1.5 2倍，而副缸62的 容積則相當(dāng)于主汽缸36容積的1/2左右，以便讓回?zé)崞?0能在一定溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)等壓 回?zé)?，又不讓副?2的工作容積過份增大。⑤燃燒作功過程在副缸62充入經(jīng)回?zé)岬膲嚎s空氣后，配氣活塞65開始上行對 其內(nèi)的熱壓縮空氣進行二次壓縮，當(dāng)配氣活塞上行到所設(shè)定的位置時，主汽缸36中的活 塞38也完成了壓縮排出過程行到上止點，在主汽缸的擋氣門15關(guān)閉后，副缸62與主汽 缸36之間的升降閥44被控制開啟，副缸內(nèi)由噴油器57噴油燃燒所形成的作功燃氣便經(jīng) 升降閥44進入主汽缸36，推動其內(nèi)的活塞38下行作功。在活塞38下行一定距離后，副 缸62內(nèi)的配汽活塞65已行到上止點，把副缸內(nèi)的作功燃氣全部壓進主汽缸。配氣活塞 行到上止點時，升降閥44關(guān)閉，又開始下行的配氣活塞接著吸入從回?zé)崞鞫鴣肀桓邷嘏?氣加熱了的壓縮空氣，進入主汽缸的作功燃氣繼續(xù)推動活塞下行作功。⑥排氣過程主汽缸36內(nèi)的活塞38完成作功過程行到下止點后，排氣門10開 啟，向上運行的活塞便把作功后的廢氣經(jīng)排氣門10向外排出，并沿排氣管14流過回?zé)崞?80，使廢氣中的熱量被回?zé)崞鲀?nèi)的低溫壓縮空氣吸收?；钊械缴现裹c后，排氣過程結(jié)束，接下來活塞又將下行，以重復(fù)進行上述的 循環(huán)工作過程。在本發(fā)明的中冷回?zé)醿?nèi)燃機中，發(fā)動機的四沖程在主汽缸內(nèi)進行，中間 冷卻和回?zé)徇^程在外圍的中間冷卻器、回?zé)崞骱拖鄳?yīng)的副缸內(nèi)進行。圖1和圖2中所示出的主汽缸和副缸上的各不同閥門及噴油器等只是處在有利于 說明發(fā)動機工作原理的位置上，實際中各閥門的布置如圖4和圖5所示，為減小壓縮空氣 被活塞排出汽缸時所產(chǎn)生的流動損失，在主汽缸36的缸蓋2上設(shè)置了兩套擋氣門15和其
9背面的出氣單向閥23，兩擋氣門處在進氣門5和排氣門10之間的兩側(cè)位置(參看圖5)。 由于兩擋氣門15相隔一定的距離，為讓兩擋氣門能被同步帶動開啟和關(guān)閉，凸輪軸9上 的擋氣凸輪17是經(jīng)一個被其側(cè)面兩連桿21約束、并能平移上下運動的從動臂20帶動兩 擋氣門15的氣門桿16。對于升降閥44，可如圖1和圖2所示讓其處在副缸62上面垂直布置，以不占用 主汽缸上面的布閥空間，并在升降閥以外的通氣道54上布置噴油器和電熱塞，以防止升 降閥過熱和減少散熱損失，也可如圖4所示，把升降閥44倒放在副缸62上面并處于躲開 進氣閥76的位置處。升降閥44關(guān)閉時(圖中是開啟狀態(tài))，其閥頭50落座與主汽缸36 上側(cè)部連通的通氣道54的閥座55上。在升降閥44的中心設(shè)有安裝噴油器的通孔，外側(cè) 固定在缸蓋2上的噴油器57的噴油嘴58伸進升降閥的通孔內(nèi)，并處在即不阻礙氣流向主 汽缸流動、又能有利于噴油的高度位置。為了讓流向主汽缸的壓縮空氣能與噴油器所噴 出的燃油良好混合，并促成不會產(chǎn)生碳煙的藍焰燃燒過程，在升降閥的閥頭50上設(shè)有環(huán) 形布置的若干導(dǎo)向葉片12，這些導(dǎo)向葉片與閥座55隔有一定的徑向間隙，并與從副缸62 來的流向通氣道54的徑向氣流形成有一定的傾斜角，以使讓流過導(dǎo)向葉片的壓縮空氣形 成旋轉(zhuǎn)氣流，與噴油嘴所噴出的燃油進行更好的霧化，實現(xiàn)點火后的藍焰燃燒。在缸蓋 2上設(shè)有伸進通氣道54的電熱塞60，以便在起動及低功率時點燃作功燃油混合氣。噴油 器被設(shè)置在升降閥或通氣道上面后，因噴油過程只能在升降閥44開啟后開始，會相應(yīng)增 加主汽缸內(nèi)的后燃時間，好在較高的排氣溫度能被回?zé)崞鞔罅炕厥眨a(chǎn)生的后燃損失 并不很大。同時，在發(fā)動機中等功率時，因作功燃氣已提前從回?zé)崞髦蝎@得部分熱量， 并不需要噴油器持續(xù)長時間的噴油過程。升降閥44的提升開啟、是被其兩側(cè)同步移動的 提升搖臂49在凸輪軸52上的雙提升凸輪51帶動下進行的。在作功燃氣壓力大于升降閥 背部的彈簧47彈力時，上升的升降閥44可由固定在缸蓋2外殼上的頂桿48限位阻擋。 副缸62上的進氣閥76的氣門桿22經(jīng)搖臂77被凸輪78帶動。擋氣門15和其背部的出氣單向閥23的更詳細結(jié)構(gòu)如圖6所示，出氣單向閥23在 其背面彈簧31作用下落座在帶通氣孔25的閥座24上，出氣單向閥前面的擋氣門15的氣 門桿16穿過閥座24中央及其上隔氣套管26后被缸蓋2上的擋氣凸輪控制。由于擋氣門 的設(shè)置，在較高發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，即使在壓縮過程中活塞行到上止點，被小彈力彈簧控制 的出氣單向閥23未及時關(guān)閉，而按時關(guān)閉的擋氣門15也會阻擋高壓燃氣的進入，讓出氣 單向閥在作功過程中進行關(guān)閉。在圖7中，為減小氣流沖開出氣單向閥所受到的阻力， 在出氣單向閥之上增設(shè)有電控線圈34，在這種結(jié)構(gòu)中，擋氣門15背面的出氣單向閥23經(jīng) 其上的壓環(huán)32被上面的彈簧31作用，壓環(huán)32則經(jīng)套管33與伸在電控線圈34內(nèi)的銜鐵 35相連，或者讓出氣單向閥23直接與帶有銜鐵的套管33相連，這樣設(shè)置后，當(dāng)主汽缸內(nèi) 的活塞上行開始壓縮過程后，電控線圈34被通電會在壓縮空氣將要沖開出氣單向閥23之 前至活塞行到上止點時吸引銜鐵35，使彈簧31的彈力不再作用出氣單向閥，讓壓縮空氣 不受阻擋的被排向中間冷卻器。在中冷回?zé)醿?nèi)燃機從低功率狀態(tài)加大油門后，會因回?zé)崞鞯幕厥諢崃吭龆喽?輸出功率更大，為達到油門踏板規(guī)定位置下的穩(wěn)定輸出，在圖8所示的中冷回?zé)醿?nèi)燃機 系統(tǒng)圖中，在回?zé)崞?0的出氣端與進氣閥76之間的連通管路79上分別設(shè)有與電控單元 88連通的溫度傳感器89和壓力傳感器90，這樣，在發(fā)動機運行過程中，在剛改變完油門
10踏板91的位置后，當(dāng)回?zé)崞?0內(nèi)的溫度和壓力因回?zé)崃康淖兓仙蚪档蜁r，電控單元 88便會控制油泵裝置59和噴油器57相應(yīng)的減少或增加噴油量，讓輸出功率穩(wěn)定在與油門 踏板位置相對應(yīng)狀態(tài)上。在車用中冷回?zé)醿?nèi)燃機中，還設(shè)有如圖8所示的制動能量回收利用系統(tǒng)，這一 系統(tǒng)包括經(jīng)相應(yīng)的信號線被電控單元88控制的安裝在回?zé)崞?0與進氣閥76之間連通管 路79上的截止閥95、帶有進出閥97并通過進出管路96與回?zé)崞?0進氣端的連通管路81 相連通的儲氣筒98，還包括設(shè)在缸蓋2上的控制進排氣門工作狀態(tài)的氣門控制機構(gòu)99。 車輛正常行駛時，回?zé)崞?0出氣端的連通管路79上的截止閥95開啟，通往儲氣筒98的 進出閥97關(guān)閉，發(fā)動機以正常的中冷回?zé)釥顟B(tài)運行。在踩下制動踏板92讓車輛減速時， 為回收車輛的減速能量，電控單元88便會如圖中狀態(tài)所示，控制截止閥95關(guān)閉、讓進出 閥97開啟，車輛減速行駛中發(fā)動機產(chǎn)生的壓縮空氣便無法通過截止閥95而被壓進儲氣筒 98，讓車輛的減速動能得到相應(yīng)回收。在這一過程中，因副缸62內(nèi)的配氣活塞65仍進行 著吸氣和排出過程，為減小其產(chǎn)生的真空壓力損失，設(shè)在截止閥95以外的連通管路79上 的充氣單向閥93便會讓外界空氣充進連通管路，并在副缸吸氣時進入副缸。在儲氣筒98 充滿壓縮空氣后而車輛使發(fā)動機仍繼續(xù)產(chǎn)生壓縮空氣時(如下長坡)，可讓發(fā)動機產(chǎn)生的 壓縮空氣經(jīng)所設(shè)的壓力閥(未畫)泄掉，以起到制動剎車作用。在儲氣筒98內(nèi)已充入一 定壓力的壓縮空氣后，當(dāng)需要利用這部分壓縮空氣時，電控單元88便讓進出閥97開啟， 同時使氣門控制機構(gòu)99讓發(fā)動機不產(chǎn)生壓縮空氣，由儲氣筒98流出的壓縮空氣讓發(fā)動機 運轉(zhuǎn)，這一狀態(tài)中因發(fā)動機不再消耗壓縮功，使發(fā)動機的油耗相應(yīng)降低并讓輸出功率相 應(yīng)增大。當(dāng)儲氣筒98內(nèi)的壓縮空氣壓力降到一定程度后，電控單元88便會關(guān)閉進出閥 97，并使氣門控制機構(gòu)恢復(fù)到正常狀態(tài)讓發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。配合車輛回收利用制動能量的發(fā)動機上的氣門控制機構(gòu)如圖9和圖10所示，這 種氣門控制機構(gòu)的驅(qū)動控制器101與缸蓋2內(nèi)的選擇軸102相連，在選擇軸上設(shè)有控制進 氣門5的處在不同角度并依次排列的進氣頂塊103、進放氣頂塊104和放氣頂塊105，在 選擇軸上還設(shè)有控制排氣門10的排氣頂塊106。由圖可見，在各頂塊上面分別設(shè)有裝在 滑孔內(nèi)的中間推塊107，各中間推塊通過其上部的頂頭108頂在其上面相對應(yīng)的搖臂一端 的軸窩113內(nèi)。控制進氣門5的三個中間推塊107并排裝在滑孔109內(nèi)，其上三個并排 相對應(yīng)的進氣搖臂8、進放氣搖臂110和放氣搖臂112的中部可被上側(cè)凸輪軸9上的相應(yīng) 進氣凸輪7、進放氣凸輪114和放氣凸輪115分別控制，三個并排搖臂的另一端同時壓在 一個控制著下面進氣門5的共用從動臂116上(參看圖10)。這種裝在中間推塊107上 部頂頭108上面的并排及單個搖臂是由其兩側(cè)的擋板100保持在規(guī)定的位置上。排氣門 10的排氣搖臂13另一端是直接壓在排氣門的氣門桿11上。兩擋氣門15因不進行控制 變動，可被相對固定的擋氣搖臂18另一端帶動的一個上下側(cè)被限位了的倒T型從動件19 同時壓動。在適應(yīng)發(fā)動機不同工作狀態(tài)時，由選擇軸102所選定的相應(yīng)頂塊經(jīng)其上的中 間推塊107頂起上面相應(yīng)的搖臂、使該搖臂升到能被凸輪軸9上相對應(yīng)的凸輪進行壓動控 制的位置，未被頂起的其余搖臂因高度較低，并不會與凸輪軸上的凸輪相接觸。圖9中的進氣搖臂8已被選擇軸102上的進氣頂塊103頂起，只被凸輪軸9上的 進氣凸輪7壓動控制，進氣搖臂的另一端經(jīng)下面的共用從動臂116控制著進氣門5，說明 此時發(fā)動機進行的是正常運行過程。在車輛減速制動需回收制動能量時，電控單元控制驅(qū)動控制器101會讓選擇軸102上的進放氣頂塊104使進放氣搖臂110升起，讓進氣門5 被進放氣凸輪114控制，使進氣門5在進氣過程中開啟關(guān)閉后，又在凸輪上的凸起部分 117(參看圖11)作用下，在已不噴油燃燒的作功和排氣過程中開啟和關(guān)閉，把吸入氣缸 的空氣又返回進氣管，以避免把冷的空氣排向回?zé)崞?。此過程中，相配合的選擇軸102 上的排氣頂塊106已轉(zhuǎn)到降低位置，讓排氣門10始終處于關(guān)閉狀態(tài)。在回收制動能量 時，也可讓擋氣門15在不噴油燃燒的作功過程中開啟，但需要為擋氣門在選擇軸102上 再增設(shè)一個二次通氣頂塊和與擋氣搖臂18并排設(shè)置的二次通氣搖臂(未畫)。同時，還 要把進放氣凸輪114上的凸起部分117改成與進氣凸輪相同的形狀，讓進放氣凸輪失去放 氣功能，成為一個二次進氣凸輪。這樣在主汽缸中的活塞每次上行時都可把壓縮空氣排 向儲氣筒，使產(chǎn)生的壓縮空氣量增加一倍，也會明顯加大回收制動能量時所產(chǎn)生的制動 阻力。在車輛利用制動能量時，因為是利用儲氣筒內(nèi)的壓縮空氣讓發(fā)動機運轉(zhuǎn)，選擇 軸102讓放氣頂塊105升起，把放氣搖臂112頂高到被凸輪軸9上的放氣凸輪115能控制 的位置，使進氣門5被放氣凸輪115控制在進氣過程中開啟、在壓縮排出過程結(jié)束時才關(guān) 閉，讓從進氣管吸入主汽缸的空氣又返回到進氣管。放氣凸輪115、進氣凸輪7和進放氣 凸輪114的形狀如圖11中所示。圖12示出的是一種單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機，在這種內(nèi)燃機中，原雙副缸機型 中的小副缸與副缸合并后形成一個副缸73，由圖可見，該副缸除經(jīng)升降閥44與主汽缸36 連通外，與回?zé)崞?0連通的兩個進出氣閥76、82和與中間冷卻器28連通的充氣閥84也 都設(shè)在副缸73的缸蓋上，主汽缸36經(jīng)其缸蓋2上的擋氣門15和相組合的出氣單向閥23 與中間冷卻器28相連通。圖中所示出的處在排氣門10之后的進氣門5是處于開啟狀態(tài)， 發(fā)動機正在進行進氣過程，而副缸73內(nèi)的配氣活塞69也正下行進行吸氣、把回?zé)崞?0 內(nèi)被排氣管14中高溫排氣加熱了的壓縮空氣引入副缸。在這種單副缸機型中，因副缸73 為配合回?zé)崞鞫黾右粋€吸氣排氣循環(huán)，配氣活塞69的副曲軸74與主汽缸中活塞38的 曲軸41轉(zhuǎn)速是相同的。在圖12中，發(fā)動機的噴油器57及電熱塞(未畫)設(shè)在了副缸73 的上側(cè)。實際中，單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的結(jié)構(gòu)如圖13所示，為讓升降閥44不占用主 汽缸36和副缸73上的布閥空間，在這里，升降閥44設(shè)在了主汽缸36與副缸73之間， 并落座在下面彎通氣道56的閥座55上，彎通氣道的下側(cè)端與主汽缸36相連通。在升降 閥44的中心處設(shè)有安裝噴油器57的通孔45，外側(cè)固定在缸蓋外殼4上的噴油器57的噴 油嘴58伸在升降閥的通孔45內(nèi)，并處在即不阻礙氣流向主汽缸內(nèi)流動、又能有助于噴油 燃燒的高度上。在彎通氣道56下側(cè)轉(zhuǎn)彎處安裝有電熱塞60，該電熱塞是經(jīng)穿過副曲軸箱 75并躲開副曲軸74和穿過副缸73外側(cè)水套的長套管61伸到彎通氣道56處的。缸蓋2底面的主汽缸36和副缸73上的各氣門布置如圖14所示，在主汽缸36的 缸蓋底面設(shè)置進氣門5和排氣門10后，在兩氣門之間的兩側(cè)設(shè)有兩個擋氣門15，在副缸 73的缸蓋底面分別設(shè)有通向回?zé)崞?0進氣端的出氣閥82，通向回?zé)崞鞒鰵舛说倪M氣閥76 和與中間冷卻器28出氣端連通的充氣閥84。主汽缸中擋氣門15背部的出氣單向閥23經(jīng) 出氣管路27與中間冷卻器28的進氣端連通。對于副缸上各閥門的開啟關(guān)閉控制，如圖 13所示，三個閥門分別經(jīng)三個推桿30和相對應(yīng)的位于兩提升凸輪51之間的三個從動臂111被凸輪軸52上的各自凸輪分別控制。單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的工作過程如圖15① ⑥所示。①進氣過程進氣過程中活塞38下行，進氣門5開啟，外界的空氣經(jīng)進氣門充 入主汽缸36。②壓縮排出過程主汽缸36充滿空氣后，活塞38開始上行壓縮吸入汽缸內(nèi)的空 氣，這時出氣單向閥23外的擋氣門15也提前開啟，在活塞繼續(xù)上行，使空氣壓力超過中 間冷卻器28內(nèi)的壓力時，主汽缸內(nèi)的壓縮空氣便沖開出氣單向閥23進入中間冷卻器28。 活塞行到上止點時，擋氣門也同時關(guān)閉，壓縮排出過程完成。③中間冷卻過程進入中間冷卻器28內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)冷卻降溫后因壓縮過程接 近于等溫狀態(tài)，使壓縮空氣的體積相應(yīng)收縮，活塞能夠容易的把壓縮空氣壓進中間冷卻 器，讓活塞所消耗的壓縮功相應(yīng)減少，同時也為將要進行的回?zé)徇^程提供了很大的溫度 差。被中冷后的壓縮空氣在副缸73進行第一次吸氣時經(jīng)開啟的充氣閥84充入副缸。在 副缸73的工作容積等于主汽缸36容積的1/3左右時，中間冷卻所散失的熱量便不會很 大。④等容回?zé)徇^程進入副缸73中的低溫壓縮空氣在配氣活塞69上行，出氣閥 82開啟時被壓入回?zé)崞?0，被主汽缸36排出的高溫廢氣加熱，使排氣熱量得到相應(yīng)回 收。隨后，進入回?zé)崞鞅慌艢饧訜崃说膲嚎s空氣在副缸73內(nèi)的配氣活塞69向下運行時、 經(jīng)開啟的進氣閥76又充回進副缸(參看過程①圖)，等容回?zé)徇^程結(jié)束。在等容回?zé)徇^程中，從副缸73內(nèi)的低溫壓縮空氣離開副缸進入回?zé)崞?0被外面 的排氣加熱，到被加熱了的壓縮空氣又返回副缸，因回?zé)岷蟾鞑糠值娜莘e沒有變化，會 讓被加熱了的壓縮空氣壓力相應(yīng)升高。為減少配氣活塞69在把低溫壓縮空氣壓進回?zé)崞?所消耗的壓縮功，可讓出氣閥82稍晚開啟或在出氣閥82之后增設(shè)一個單向閥，等配氣 活塞把副缸內(nèi)低溫壓縮空氣壓縮到與回?zé)崞鲀?nèi)壓力相同時，再讓壓縮空氣經(jīng)開啟的出氣 閥82進入回?zé)崞?。由于低溫壓縮空氣在進入回?zé)崞髦耙仁艿揭欢ǖ膲嚎s，會使壓縮 空氣的溫度相應(yīng)上升，減小了與排氣的溫度差，使能回收的排氣熱量相對減少。因此， 這種單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的回?zé)嵝室陀谶M行等壓回?zé)岬碾p副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃 機。⑤燃燒作功過程在副缸73充入回?zé)崃说膲嚎s空氣、配氣活塞69對壓縮空氣進 行二次壓縮上行到規(guī)定位置，主汽缸36內(nèi)的活塞38也完成壓縮排出過程行到上止點時， 升降閥44被控制開啟，讓副缸內(nèi)由噴油器57噴油燃燒所產(chǎn)生的作功燃氣經(jīng)升降閥進入主 汽缸，推動活塞38下行作功。配氣活塞69行到上止點，把副缸內(nèi)的全部燃氣壓進主汽 缸后升降閥44關(guān)閉，接下來副缸73開始吸入從中間冷卻器來的低溫壓縮空氣，進入主汽 缸的作功燃氣則繼續(xù)推動活塞38下行完成作功過程。⑦排氣過程主汽缸內(nèi)的活塞38完成作功過程行到下止點后，排氣門10開啟， 向上運行的活塞便把作功后的廢氣向外排出，廢氣經(jīng)過回?zé)崞?0后，讓回?zé)崞鲀?nèi)的低溫 壓縮空氣被相應(yīng)加熱，使排氣熱量得到回收?；钊械缴现裹c完成排氣過程后，接下來 又將下行，以重復(fù)進行上述的循環(huán)工作過程。中冷回?zé)醿?nèi)燃機在大功率運行時，中間冷卻器所散出的熱量約占總?cè)剂蠠崃康?17%。雖然中間冷卻損失了一部分熱量，但由于給等壓回?zé)釀?chuàng)造了很大的溫度差，讓
13所回收的熱量更多。而在中低功率時，由于排氣溫度的降低，讓能回收的熱量也相應(yīng)減 少，中間冷卻的熱損失便會相對增大。但不中冷也不能更好的回?zé)?，為在中低功率下?能平衡好中冷與回?zé)?，可采用圖16所示的中冷回?zé)醿?nèi)燃機的中間冷卻器分流冷卻控制系 統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，部分或大部分相鄰的各主汽缸36的出氣單向閥23分別經(jīng)帶有換向 閥板120和旁流管121的出氣管127與單設(shè)或成組的中間冷卻器128進氣端連通，各出氣 管127上的旁流管121直接或經(jīng)幾條匯集成的旁流管路122分別與相對應(yīng)的各單設(shè)或成組 中間冷卻器128出氣端的出氣管路123連通，這些中間冷卻器128的出氣管路分別再經(jīng)充 氣閥84與相對應(yīng)的小副缸85連通，各小副缸85又經(jīng)出氣閥82與帶有同步換向閥板124 和旁流管125的流出管路181相連通，各流出管路通向與回?zé)崞?0進氣端相連通的連通 管路81。而各流出管路181上的旁流管125匯集成總旁流管路126后、與回?zé)崞?0出氣 端的連通管路79相連通，由該管路再分別經(jīng)進氣閥76與各相對應(yīng)的副缸62連通。在圖16示出的四主汽缸機型中，右側(cè)兩個主汽缸36是與由兩個中間冷卻器合并 后所形成的中間冷卻器128相組合的。而在六主汽缸機型中，便可讓四個主汽缸每兩缸 為一組，分別與各自的成組中間冷卻器相組合。圖16中的中冷回?zé)醿?nèi)燃機是處于低功率 狀態(tài)，右側(cè)主汽缸36出氣管127上的換向閥板120已偏轉(zhuǎn)與旁流管121相通，讓該側(cè)主 汽缸排出的壓縮空氣不被冷卻并繞過中間冷卻器128，以減少發(fā)動機在低功率時因中間冷 卻所損失的熱量。同時，相對應(yīng)側(cè)的各小副缸85的同步換向閥板124也隨同偏轉(zhuǎn)與旁流 管125溝通，讓這部分小副缸所排出的未經(jīng)冷卻的壓縮空氣經(jīng)總旁流管126繞過回?zé)崞?0 流向回?zé)崞鞒鰵舛说倪B通管路79，以不干擾從左側(cè)主汽缸36、中間冷卻器28和小副缸85 而來的低溫壓縮空氣在回?zé)崞髦械幕責(zé)?。實際上，對圖16中的四主汽缸機型如進行更準確的冷卻控制，可讓三個主汽缸 分別經(jīng)三個單設(shè)的中間冷卻器128來進行中間冷卻的分流控制，在低功率時，只有一個 主汽缸的壓縮空氣被中間冷卻器28最大限度的冷卻，以能用較大的溫差進入回?zé)崞魅セ?收溫度較低的排氣熱量。當(dāng)功率逐漸加大、排氣熱量也增加后，再逐缸增加被中間冷卻 器128冷卻的壓縮空氣，以便更好的控制中冷與回?zé)岬钠胶?。但這種每缸單設(shè)中間冷卻 器的控制方式會增加旁流管路122和出氣管路123的數(shù)量。在多缸機中，讓每兩個主汽 缸單設(shè)一個中間冷卻器128可能更為適合。以上詳細描述了雙副缸十字頭型、雙副缸分開型和單副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機的 具體結(jié)構(gòu)和工作過程，雙副缸型中冷回?zé)醿?nèi)燃機所進行的等壓回?zé)徇^程在一定功率下 (如中等功率)由于能把排氣熱量基本吸盡，實際中將具有最高的循環(huán)效率。同時由于在 雙副缸機型中副曲軸的轉(zhuǎn)速只是主汽缸曲軸轉(zhuǎn)速的1/2，有助于減小氣流進出副缸時所受 到的阻力，與普通內(nèi)燃機相比，增加副缸后所產(chǎn)生的氣體流動損失便不會很大。而單副 缸中冷回?zé)醿?nèi)燃機則是能進行中冷回?zé)嵫h(huán)的最簡單機型。在中冷回?zé)醿?nèi)燃機中，因作功時配氣活塞會把副缸內(nèi)的絕大部分氣體壓入主氣 缸參與燃燒作功過程，活塞上的頂隙容積和通氣道所占容積加起來也不會超過普通高壓 縮比柴油機的燃燒室容積，這使中冷回?zé)醿?nèi)燃機的基礎(chǔ)效率(不進行中冷回?zé)釙r)不會低 于一般柴油機。經(jīng)計算，回?zé)崞鲀?nèi)被外面排氣加熱了的壓縮空氣溫度提高10°C，發(fā)動機的循環(huán) 熱效率就會相應(yīng)提高約0.6%，如回?zé)岷髩嚎s空氣的溫度升高值能達到200 350°C，因
14回?zé)崴岣叩难h(huán)效率就會提高12% 21%，再加上中冷回?zé)醿?nèi)燃機所具有的40%左右 的基礎(chǔ)效率，便可讓中冷回?zé)醿?nèi)燃機的有效效率達到52% 61%，大大超過傳統(tǒng)的普通 內(nèi)燃機。對于車用中冷回?zé)醿?nèi)燃機，在使其具備回收利用制動能量的功能后，行車中還 會讓油耗降的更多。
權(quán)利要求
1.主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機，包括帶有進排氣門(5、10)的主汽缸(36)、通過 不同閥門與主汽缸(36)和回?zé)崞?80)連通的副缸(62)、通過不同閥門與回?zé)崞?80)和 中間冷卻器(28)連通的小副缸(85)，其特征在于通向中間冷卻器(28)的出氣單向閥 (23)設(shè)在主汽缸的缸蓋(2)上，該出氣單向閥受背面的彈簧作用落座在帶通氣孔(25)的 閥座(24)上，在出氣單向閥(23)之前還設(shè)有一個結(jié)構(gòu)與進排氣門相同的擋氣門(15)，該 擋氣門的氣門桿(16)穿過閥座(24)中央及其上的隔氣套管(26)被缸蓋(2)上的擋氣凸 輪(17)控制，擋氣門(15)在主汽缸(36)內(nèi)的活塞(38)上移進行壓縮過程后開啟、在活 塞行到上止點時關(guān)閉，擋氣門(15)關(guān)閉后，副缸(62)與主汽缸(36)之間的升降閥(44) 被控制開啟，副缸內(nèi)的配氣活塞(65)也行到所設(shè)定的距上止點一定距離的位置處，配氣 活塞(65)行到上止點時，升降閥(44)關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是副缸(62)由副缸體(64)內(nèi)配 氣活塞(65)的上部空間構(gòu)成，小副缸(85)由配氣活塞(65)的下部空間構(gòu)成，配氣活塞 經(jīng)下部穿過下缸蓋(63)的活塞桿(67)、十字頭(68)和連桿(70)與副曲軸(71)相連，副 曲軸的轉(zhuǎn)速等于曲軸(41)轉(zhuǎn)速的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是副缸(62)處在單設(shè)的副缸體 (64)內(nèi)，小副缸(85)處在單設(shè)的小副缸體(53)內(nèi)，兩副缸繞副曲軸(71)即可對置布 局、也可V型排列，在主汽缸(36)單缸或雙缸時，兩副缸還可直列排列，小副缸通過相 應(yīng)減小缸徑或減小副曲軸(71)上小副缸(85)的曲柄銷(72)半徑使其工作容積小于副缸 (62)，副曲軸(71)的轉(zhuǎn)速等于曲軸(41)轉(zhuǎn)速的1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是所述的小副缸與副缸合并后 形成一個副缸(73)，該副缸除經(jīng)升降閥(44)與主汽缸(36)連通外，與回?zé)崞?80)連通 的兩個進出氣閥(76、82)和與中間冷卻器(28)連通的充氣閥(84)也都設(shè)在副缸(73)的 缸蓋上，帶動副缸內(nèi)配氣活塞(69)的副曲軸(74)與曲軸(41)的轉(zhuǎn)速相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是升降閥(44)倒放在副缸 (62)上面并處于躲開進氣閥(76)的位置處，升降閥關(guān)閉時，其閥頭落座在與主汽缸(36) 上側(cè)部連通的通氣道(54)的閥座(55)上，在升降閥(44)的中心設(shè)有安裝噴油器(57)的 通孔，外側(cè)固定在缸蓋(2)上的噴油器(57)的噴油嘴(58)伸在升降閥(44)的通孔內(nèi)， 在升降閥(44)的閥頭(50)上設(shè)有環(huán)形布置的與閥座(55)隔有一定徑向間隙的若干導(dǎo)向 葉片(12)，這些導(dǎo)向葉片與從副缸(62)來的流向通氣道(54)的徑向氣流形成有一定的傾 斜角，在缸蓋(2)上裝有伸進通氣道(54)的電熱塞(60)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是升降閥(44)位于主汽 缸與副缸之間、并落座在下面彎通氣道(56)的閥座(55)上，彎通氣道(56)的下側(cè)端與 主汽缸(36)連通，在升降閥(44)的中心設(shè)有安裝噴油器的通孔(45)，外側(cè)固定在缸蓋外 殼(4)上的噴油器(57)的噴油嘴(58)伸在升降閥的通孔(45)內(nèi)，在彎通氣道(56)下側(cè) 轉(zhuǎn)彎處安裝有電熱塞(60)，該電熱塞經(jīng)穿過副曲軸箱(75)并躲開副曲軸(74)和穿過副缸 (73)外側(cè)水套的長套管(61)伸到彎通氣道(56)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是擋氣門(15)背面的出 氣單向閥(23)經(jīng)其上的壓環(huán)(32)被上面的彈簧(31)作用，壓環(huán)(32)則經(jīng)套管(33)與伸 在電控線圈(34)內(nèi)的銜鐵(35)相連，或讓出氣單向閥(23)直接與帶有銜鐵的套管(33)相連，當(dāng)主汽缸(36)內(nèi)的活塞(38)上行開始壓縮過程后，電控線圈(34)被通電會在壓 縮空氣將要沖開出氣單向閥(23)之前至活塞行到上止點時吸引銜鐵(35)使彈簧不再作用 出氣單向閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是在回?zé)崞?80)的出 氣端與進氣閥(76)之間的連通管路(79)上分別設(shè)有與電控單元(88)連通的溫度傳感器 (89)和壓力傳感器(90)，在剛改變控制噴油量的油門踏板(91)位置后，當(dāng)回?zé)崞?80) 內(nèi)的溫度和壓力上升或降低時，電控單元(88)會控制油泵裝置(59)和噴油器(57)相應(yīng) 的減少或增加噴油量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是在車用中冷回?zé)醿?nèi)燃機中設(shè) 有制動能量回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括經(jīng)相應(yīng)的信號線被電控單元(88)控制的安裝在回 熱器(80)與進氣閥(76)之間連通管路(79)上的截止閥(95)、帶有進出閥(97)并通過 進出氣管路(96)與回?zé)崞?80)進氣端的連通管路(81)相連通的儲氣筒(98)，還包括 設(shè)在缸蓋(2)上的控制進排氣門(5、10)工作狀態(tài)的氣門控制機構(gòu)(99)；車輛正常行駛 時，截止閥(95)開啟、進出閥(97)關(guān)閉，車輛制動需回收制動能量時，電控單元(88) 控制截止閥(95)關(guān)閉、讓進出閥(97)開啟，發(fā)動機產(chǎn)生的壓縮空氣進入儲氣筒(98)； 在利用制動能量時，電控單元(88)讓截止閥(95)和進出閥(97)開啟、發(fā)動機利用儲氣 筒(98)內(nèi)的壓縮空氣工作，氣門控制機構(gòu)(99)則讓發(fā)動機不產(chǎn)生壓縮空氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是所述氣門控制機構(gòu)(99)的驅(qū)動控 制器(101)與缸蓋(2)內(nèi)的選擇軸(102)相連，在選擇軸上設(shè)有控制進氣門(5)的處在不 同角度并依次排列的進氣頂塊(103)、進放氣頂塊(104)和放氣頂塊(105)，還設(shè)有控制 排氣門(10)的排氣頂塊(106)，在各頂塊上面分別設(shè)有裝在滑孔內(nèi)的中間推塊(107)、各 中間推塊通過其上部的頂頭(108)頂在其上面相對應(yīng)的搖臂一端的軸窩(113)內(nèi)，控制進 氣門(5)的三個中間推塊并排裝在滑孔(109)內(nèi)，其上三個并排相對應(yīng)的進氣搖臂(8)、 進放氣搖臂(110)和放氣搖臂(112)的中部可被凸輪軸(9)上的相應(yīng)進氣凸輪(7)、進放 氣凸輪(114)和放氣凸輪(115)分別控制，三個并排搖臂的另一端同時壓在一個控制著下 面進氣門(5)的共用從動臂(116)上，排氣門的排氣搖臂(13)另一端直接壓在排氣門的 氣門桿上，在適應(yīng)發(fā)動機不同工作狀態(tài)時，由選擇軸(102)所選定的相應(yīng)頂塊經(jīng)其上的 中間推塊(107)頂起上面相應(yīng)的搖臂、使該搖臂升到能被凸輪軸(9)上相對應(yīng)的凸輪進行 壓動控制的位置，未被頂起的其余搖臂并不與凸輪軸上的凸輪相接觸；發(fā)動機正常進氣 時，選擇軸(102)上的進氣頂塊(103)使進氣搖臂(8)升起，讓進氣門(5)被進氣凸輪 (7)控制，回收制動能量時，進放氣頂塊(104)使進放氣搖臂(110)升起、讓進氣門(5) 被進放氣凸輪(114)控制在進氣過程中開啟關(guān)閉后、又在作功和排氣過程中開啟關(guān)閉， 此過程中排氣門(10)始終關(guān)閉，在利用制動能量時，放氣頂塊(105)使放氣搖臂(112) 升起，讓進氣門(5)被放氣凸輪(115)控制在進氣過程中開啟、在壓縮排出過程結(jié)束時關(guān) 閉。
11.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的中冷回?zé)醿?nèi)燃機，其特征是部分或大部分相 鄰的各主汽缸(36)的出氣單向閥(23)分別經(jīng)帶有換向閥板(120)和旁流管(121)的出 氣管(127)與單設(shè)或成組的中間冷卻器(128)進氣端相連通，各出氣管(127)上的旁流 管(121)直接或經(jīng)幾條匯集成的旁流管(122)分別與相對應(yīng)的各單設(shè)或成組中間冷卻器(128)出氣端的出氣管路(123)連通，這些中間冷卻器(128)的出氣管路分別再經(jīng)充氣閥 (84)與相對應(yīng)的小副缸(85)連通，各小副缸(85)又經(jīng)出氣閥(82)與帶有同步換向閥板 (124)和旁流管(125)的流出管路(181)相連通，各流出管路通向與回?zé)崞?80)進氣端相 通的連通管路(81)，而各流出管路(181)上的旁流管(125)匯集成總旁流管路(126)后、 與回?zé)崞?80)出氣端的連通管路(79)相連通，由該管路再分別經(jīng)進氣閥(76)與各相對 應(yīng)的副缸(62)連通；在中或低功率時，部分或大部分主汽缸 (36)出氣管(127)上的換 向閥板(120)偏轉(zhuǎn)與旁流管(121)相通，讓這部分主汽缸排出的壓縮空氣繞過中間冷卻器 (128)，同時，相對應(yīng)側(cè)的各小副缸(85)的同步換向閥板(124)也偏轉(zhuǎn)與旁流管(125)溝 通，讓這部分小副缸排出的壓縮空氣經(jīng)總旁流管(126)繞過回?zé)崞?80)流向回?zé)崞鞒鰵?端的連通管路(79)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種主汽缸四沖程中冷回?zé)醿?nèi)燃機，包括主汽缸(36)、副缸(62)、中間冷卻器(28)和回?zé)崞?80)，經(jīng)主汽缸上的擋氣門(15)和出氣單向閥(23)排出的壓縮空氣經(jīng)中間冷卻器冷卻后、其壓縮熱被導(dǎo)至外界，使壓縮過程接近等溫狀態(tài)，從而減少了活塞所消耗的壓縮功，被冷卻后的低溫壓縮空氣在由副缸送到回?zé)崞鞅煌饷媾艢夤軆?nèi)的排氣加熱后，也使排氣中的熱量得到大部分回收，從而可相應(yīng)減少燃燒作功時的噴油量，因采用了低散熱汽缸結(jié)構(gòu)和能回收利用排氣熱量，使這種內(nèi)燃機的熱效率大幅度提高，它不僅能作為船舶、電站及動力源的動力裝置，還因其具備回收利用制動能量這一功能，把它當(dāng)作車輛的動力裝置是更為可行的。
文檔編號F02B29/04GK102011640SQ201010511299
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者韓培洲 申請人:韓培洲