CN101619675B - 一种增设供气系统的全汽动式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增设供气系统的全汽动式内燃机，它由机械动力系统、燃烧系统及供气系统组成，在现有技术的基础上，它通过在燃烧系统中设置且使杠杆A的延伸部位于杠杆B上方替换现有的协调卡作用，这种配合但不相连接的结构使机构整体简单可靠；且通过压缩空气式弹性装置替换现有设备的巨型弹簧，使用寿命长、体积小；同时还增设有一由高压气瓶及空气压缩机组成的供气系统，使主汽缸内燃烧更为稳定；本发明的改进使内燃机整体更利于大规模生产，且具有更好的实用性和可靠性。

Description

一种增设供气系统的全汽动式内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机，尤其涉及一种增设供气系统的全汽动式内燃机。

背景技术

中国发明专利号ZL200510100647.2，申请日：2005年10月28日，发明名称为：一种全汽动式内燃机。该发明公布的一种全汽动式内燃机包括两个系统：燃烧系统和机械动力系统、机械动力系统包括涡轮和涡轮轴，燃烧系统主要包括两个主汽缸和两套由辅助汽缸、巨型弹簧、强力杠杆和高压气管构成的辅助装置。左主汽缸通过高压气管与右辅助汽缸相通。右主汽缸也通过高压气管与左辅助汽缸相通；主汽缸的外壳顶部侧边有一个高压喷嘴，高压喷嘴与涡轮相通；活塞上端设置与强力杠杆相连的协调卡，强力杠杆与巨型弹簧相连，巨型弹簧由钢架固定，强力杠杆还与辅助汽缸的活塞相连，这种结构的全汽动式内燃机采用内燃机的燃烧方式和燃气轮机的机械动力方式，不仅燃烧效率高、结构简单、成本低、可靠性高，而且操作简单，同时维修方便。但是，它有几项缺点可能不利于大规模生产和被广泛使用：1、协调卡可能不够坚固可靠；2、巨型弹簧体积过大、可能容易疲劳老化，而且它的摆放位置可能会使高压喷嘴过长。3、缺少一个强有力的供气系统。

发明内容

本发明的目的是针对上述全汽动式内燃机存在的不足，提供一种增设供气系统的全汽动式内燃机，它通过结构改良，并增设供气系统，使设备运行更为稳定可靠、实用性更强。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种增设供气系统的全汽动式内燃机，包括由一个涡轮和该涡轮的涡轮轴组成的机械动力系统，以及由分别位于涡轮轴左、右两侧的左主汽缸和左辅助汽缸、右主汽缸和右辅助汽缸组成的燃烧系统，其中左主汽缸通过左高压气管与右辅助汽缸相通，右主汽缸通过右高压气管与左辅助汽缸相通；在左、右主汽缸上均设有连通至涡轮的高压喷嘴；其特征在于：

还包括一供气系统，供气系统由通过高压气管连接的高压气瓶和空气压缩机组成，在高压气瓶两侧分别设有左、右高压气阀门，高压气阀门分别通过高压气管及进气阀门与左、右主汽缸连通。

所述燃烧系统中，左、右辅助汽缸均由外壳与活塞组成，外壳底部设有排气阀门，活塞顶部连接有杠杆B；在左主汽缸与左辅助汽缸、右主汽缸与右辅助汽缸之间均设有一压缩空气式弹性装置，压缩空气式弹性装置由外壳和活塞组成；主汽缸的活塞和压缩空气式弹性装置内的活塞通过一杠杆A固定连接，且杠杆A带有一延伸部，延伸部位于杠杆B上方；并有一连杆A的上端与杠杆B铰接，连杆A的下端与一连杆B的端部铰接；在左、右主汽缸底端均设有一个进气阀门、一个排气阀门及一个电火花塞。

在所述左主汽缸与高压气瓶之间及右主汽缸与高压气瓶之间分别设有一凸轮转轴，凸轮转轴上设有四个分别与对应主汽缸的进气阀门、排气阀门、高压气阀门、辅助汽缸的排气阀门配合的凸轮，凸轮转轴的端部与所述连杆B的一端固定连接。

所述机械动力系统的涡轮轴下端延伸至高压气瓶处，并通过配合一传动轴连接驱动空气压缩机。

所述压缩空气式弹性装置、主汽缸及辅助气缸并排且平行设置。

所述高压喷嘴设置在靠近主汽缸外壳顶部的侧面，在左高压气管、右高压气管内均设有单向弹性阀门。

本发明在现有全汽动式内燃机的基础上，通过设置且使杠杆A的延伸部位于杠杆B上方替换现有的协调卡作用，这种配合但不相连接的结构使机构整体简单可靠；且通过压缩空气式弹性装置替换现有设备的巨型弹簧，使用寿命长、体积小；同时还增设有一由高压气瓶及空气压缩机组成的供气系统，使主汽缸内燃烧更为稳定；设备还在主汽缸下部设置有驱动各阀门开闭的凸轮转轴，结构紧凑可靠；本发明整体更利于大规模生产，且具有更好的实用性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

如图1所示一种增设供气系统的全汽动式内燃机，包括三个系统：燃烧系统、机械动力系统和供气系统。

1、燃烧系统

燃烧系统的作用是让油气混合体爆燃产生高压气体，再让高压气体作加速运动，由高压喷嘴高速喷出从而产生动力来源，燃烧系统可分为两个主汽缸和辅助装置。两个主汽缸3a、3b是采用互动形式工作的。当左主汽缸3a做功时(油气混合体在主汽缸内爆燃产生高压热气团，热气团从高压喷嘴作加速运动喷出的过程)，右主汽缸3b完成吸气工作。

主汽缸3a/3b由汽缸外壳和活塞组成，外壳底端有一个进气阀门19，一个排气阀门20，一个电火花塞18、一个连通高压气管17的高压气阀门11a/11b，在靠近外壳顶部侧面有一个高压喷嘴，左主汽缸3a的构造和右主汽缸3b的构造完全相同。

主汽缸3a/3b的工作方式：

①、活塞从汽缸底部向顶端运动，油气混合体从进气阀门19吸入汽缸。

②、当活塞运动到主汽缸高压喷嘴位置时，活塞停止运动。此刻活塞正好封闭主汽缸高压啧嘴。

③、主汽缸内油气混合体被电火花塞18点燃。

④、高压气体将活塞向上推开，与此同时，高压气体从喷嘴作加速运动喷出。

⑤、当大部分高压热气体喷出后，主汽缸内充满废气。活塞开始从顶部向下运动。废气从排气阀门20排出，当活塞运动到汽缸底部时，废气被排出，此刻主汽缸完成了一次做功过程。

一个主汽缸3a/3b的辅助系统包括一个压缩空气式弹性装置5a/5b，一个辅助气缸4a/4b，一个杠杆A 6a/6b，一个杠杆B 7a/7b，一个连接该主汽缸3a/3b底部到另一个主汽缸3b/3a所属的辅助汽缸4b/4a底部的高压气管12a/12b，一个连杆A 8a/8b，一个连杆B 9a/9b，一个凸轮转轴10a/10b。

在本发明中的压缩空气式弹性装置5a、5b，与背景技术所述现有一种全汽动式内燃机中的巨型弹簧的功能相似。但是其工作原理是利用空气被压缩后产生的弹性工作的，压缩空气式弹性装置5a、5b与主汽缸3a、3b，辅助气缸4a、4b大体平行。实践证明压缩空气式弹性装置体积小，力量大、坚固可靠。

压缩空气式弹性装置5a/5b由外壳和活塞组成，活塞上端连接杠杆A 6a/6b。左压缩空气式弹性装置5a和右压缩空气式弹性装置5b的结构相同。辅助汽缸4a/4b，由外壳，活塞组成，外壳底部有排气阀门21，活塞顶部连接杠杆B 7a/7b。左辅助气缸4a的构造和右辅助汽缸4b相同。主汽缸活塞和压缩空气式弹性装置内的活塞由杠杆A 6a/6b固定连接，辅助汽缸内的活塞上部与杠杆B 7a/7b固定连接。

杠杆A 6a/6b与杠杆B 7a/7b是断开的，这样设计有着内在逻辑因素。这样设计起到了替代协调卡作用。连杆A 8a/8b的一端通过一个金属销铰接着辅助汽缸的活塞上方杠杆B 7a/7b的上端，连杆A和杠杆B之间的角度是可以变化的。连杆A 8a/8b的另一端通过一个金属销铰接连杆B 9a/9b的一端，连杆A和连杆B之间的角度的也是可以变化的。

连杆B 9a/9b的一端固定在凸轮转轴10a/10b的一端。凸轮转轴10a/10b上设有四个凸轮，这四个凸轮当凸轮转轴10a/10b转动时，分别适时顺序地驱动着主汽缸的进气阀门19、排气阀门20、高压气阀门11a/11b、辅助汽缸的排气阀门21的开与关。凸轮转轴10a/10b相对其它部件的位置由钢架及轴承固定。

辅助系统的工作原理：

(1)、当左主汽缸3a内油气混合体爆燃时，左主汽缸内活塞通过左杠杆A 6a带动左压缩空气式弹性装置5a的活塞向上移动，这时左杠杆A 6a与左杠杆B 7a脱离接触。

(2)、左主汽缸3a内的一部份高压气体通过左主汽缸3a的左高压气管12a进入右辅助汽缸4b，右辅助汽缸内活塞向上运动。注：在左、右高压气管12a、12b内均设有弹性阀门，使达到一定压强的气流从主汽缸3a/3b向辅助汽缸4b/4a单向流动。

(3)、右辅助汽缸4b内活塞通过右杠杆B 7b和右杠杆A 6b带动右主汽缸3b内活塞和右压缩空气式弹性装置5b内活塞作向上运动，此时右主汽缸3b吸入油气混合体。

(4)、右连杆A 8b和右连杆B 9b在右辅助汽缸4b内活塞及右杠杆B 7b的带动下，右凸轮转轴10b转动，右凸轮转轴10b的凸轮驱动右主汽缸3b的进气阀门19和右高压气阀门11b同时打开。

(5)、当左主汽缸3a内的高压气团大部喷出后，左压缩空气式弹性装置5a内活塞通过左杠杆A 6a与左杠杆B 7a同时推动左主汽缸3a内活塞和左辅助汽缸4a活塞作向下运动。

(6)、左压缩空气式弹性装置5a通过左杠杆A 6a，左杠杆B 7a，左连杆A 8a，左连杆B 9a驱动着左凸轮转轴10a转动。左凸轮转轴10a的凸轮驱动左主汽缸3a排气阀门20和左辅助汽缸4a的排气阀门21打开。

(7)、当左主汽缸3a内活塞和左辅助汽缸4a内活塞运动到底部时，左主汽缸3a和左辅助汽缸4a内的废气被排出，当右主汽缸3b内活塞运动到右主汽缸的右高压喷嘴处时，右主汽缸3b内充满油气混合体。

(8)、当右主汽缸3b内油气混合体爆燃时，右主汽缸3b内活塞通过右杠杆A 6b带动右压缩空气式弹性装置5b内活塞向上运动，这时右杠杆A 6b与右杠杆B 7b脱离接触。

(9)、右主汽缸3b内的一部份高压气体通过右高压气管12b进入左辅助汽缸4a，左辅助汽缸内活塞向上运动。

(10)、左辅助汽缸4a内活塞通过左杠杆A 6a和左杠杆B 7a带动左主汽缸3a内活塞和左压缩空气式弹性装置5a内活塞向上运动，此时左主汽缸3a吸入油气混合体。

(11)、左连杆A 8a和左连杆B 9a在左辅助汽缸4a内活塞及左杠杆B 7a的带动下，左凸轮转轴10a转动，左凸轮转轴的凸轮驱动左主汽缸3a的进气阀门19和左高压气阀门11a同时打开。

(12)、当右主汽缸3b内的高压气体大部分喷出后，右压缩空气式弹性装置5b内活塞通过右杠杆A 6b与右杠杆B 7b，同时推动右主汽缸3b内活塞和右辅助汽缸4b活塞向下运动。

(13)、右压缩空气式弹性装置5b的活塞通过右杠杆A 6b，右杠杆B 7b，右连杆A 8b，右连杆B 9b驱动右凸轮转轴10b转动，右凸轮转轴的凸轮驱动右主汽缸3b的排气阀门20和右辅助汽缸4b的排气阀门21打开。

(14)、当右主汽缸3b内活塞和右辅助汽缸4b内活塞运动到底部时，右主汽缸3b和右辅助汽缸4b内废气被排出，当左主汽缸3a内活塞运动到左主汽缸的左高压喷嘴处时，左主汽缸内充满油气混合体。

(15)、当左主汽缸3a和右主汽缸3b作连续交替作功时，左主汽缸的辅助系统和右主汽缸的辅助系统重复上述运动及工作。

辅助系统的作用就是帮助两个主汽缸实现两个主汽缸在作功时相互驱动。左主汽缸3a、左辅助汽缸4a、左压缩空气式弹性装置5a、右主汽缸3b、右辅助汽缸4b、右压缩空气式弹性装置5b等都由钢架固定。

2、机械动力系统

机械动力系统作用是将从两个主汽缸3a、3b产生的并从高压喷嘴喷出的高压高速热气流转化为连续的机械转动。机械动力系统主要由一个较大直径的涡轮1和该涡轮的涡轮轴2组成。涡轮1由钢架和轴承固定，并且可以转动。

涡轮的工作原理是：当高速高压气流作用到涡轮叶片时，涡轮叶片会推动涡轮1转动。当涡轮1转动时，涡轮轴2转动，输出连续的机械转动，涡轮轴2较长，一直延伸到内燃机底部位置，以便驱动空气压缩机15。

3、供气系统

供气系统作用是为主汽缸3a、3b内的燃烧提供充足的氧气，供气系统主要由一个空气压缩机15，连接空气压缩机和涡轮轴的传动轴14，高压气管17、高压气瓶16、左高压气阀门11a、右高压气阀门11b。

空气压缩机15工作原理是：将传动轴14的连续转动作为动力来转化高压空气。传动轴14工作原理是：将涡轮轴2的连续转动传导到空气压缩机15并驱动空气压缩机工作。高压气瓶16工作原理是：高压气瓶16存储高压空气，为主汽缸3a、3b内的燃烧提供即时可靠的气源。高压气阀门11a、11b工作原理是：当凸轮转轴10a/10b转动时，凸轮转轴10a/10b上凸轮会适时推动高压气阀门11a/11b的开关，高压气体会通过高压气阀门及进气阀门19适时进入主汽缸3a、3b。

高压气管17的作用是连接空气压缩机15、高压气瓶16、左高压气阀门11a、右高压气阀门11b、左主汽缸3a及右主汽缸3b的高压空气通道。传动轴14由钢架和轴承固定，传动轴14可以转动，空气压缩机15，高压气瓶16，左高压气阀门11a，右高压气阀门11b等由钢架固定。

Claims (4)

1.一种增设供气系统的全汽动式内燃机，包括由一个涡轮和该涡轮的涡轮轴组成的机械动力系统，以及由分别位于涡轮轴左右两侧的左主汽缸和左辅助汽缸、右主汽缸和右辅助汽缸组成的燃烧系统，其中左主汽缸通过左高压气管与右辅助汽缸相通，右主汽缸通过右高压气管与左辅助汽缸相通；在左、右主汽缸上均设有连通至涡轮的高压喷嘴；其特征在于：

还包括一供气系统，供气系统由通过高压气管连接的高压气瓶和空气压缩机组成，在高压气瓶两侧分别设有左、右高压气阀门，高压气阀门分别通过高压气管及进气阀门与左、右主汽缸连通；

所述燃烧系统中，左、右辅助汽缸均由外壳与活塞组成，外壳底部设有排气阀门，活塞顶部连接有杠杆B；在左主汽缸与左辅助汽缸、右主汽缸与右辅助汽缸之间均设有一压缩空气式弹性装置，压缩空气式弹性装置由外壳和活塞组成；主汽缸的活塞和压缩空气式弹性装置内的活塞通过一杠杆A固定连接，且杠杆A带有一延伸部，延伸部位于杠杆B上方；并有一连杆A的上端与杠杆B铰接，连杆A的下端与一连杆B的端部铰接；在左、右主汽缸底端均设有一个进气阀门、一个排气阀门及一个电火花塞；

在所述左主汽缸与高压气瓶之间及右主汽缸与高压气瓶之间分别设有一凸轮转轴，凸轮转轴上设有四个分别与对应主汽缸的进气阀门、排气阀门、高压气阀门、辅助汽缸的排气阀门配合的凸轮，凸轮转轴的端部与所述连杆B的一端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种增设供气系统的全汽动式内燃机，其特征在于：所述机械动力系统的涡轮轴下端延伸至高压气瓶处，并通过配合一传动轴连接驱动空气压缩机。

3.根据权利要求1所述的一种增设供气系统的全汽动式内燃机，其特征在于：所述压缩空气式弹性装置、主汽缸及辅助气缸并排且平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种增设供气系统的全汽动式内燃机，其特征在于：所述高压喷嘴设置在靠近主汽缸外壳顶部的侧面，在左高压气管、右高压气管内均设有单向弹性阀门。

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