CN106065837A - 活塞往复内燃机综合调控系统 - Google Patents

活塞往复内燃机综合调控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种活塞往复内燃机的综合调控系统，其特征是将随发动机工况作轴向运动的调控轴即滑动轴分段制作，以圆柱和圆筒吻合滑动配合后，将定位销从圆筒上具有一定弧面宽度的轴向定位槽固定在圆柱上，使滑动轴各段同步地作轴向运动且可在各自的转角和转速下转动，使一根滑动轴各段分别调控一个工作系统，克服了现有一根滑动轴只能调控一个工作系统的缺陷；此外，采用斜面滑板凸轮直接驱动技术替代现有以齿条传动构件调控“增压缸内吸入空气量调控机构”的方式；采用挺杆头上工作形状驱动摇杆机构的技术方案，替代现有齿条传动构件调控“增压缸内中冷喷水系统”的技术方案；大幅度地简化了发动机调控系统的结构，优化了发动机的工作性能。

Description

活塞往复内燃机综合调控系统
所属领域
本发明属内燃机领域，具体涉及一种活塞往复内燃机的调控技术。
背景技术
我国发明专利“ZL201110283190.9”，发明了一种具有“二次发动缸内喷水”、“燃油泵喷”、“顶置排气”“、增压缸内吸入空气量调控”和“增压缸内中冷喷水”工作系统内燃发动机的“顶置综合调控系统”；该系统用一横向构件(42)将所述5个工作系统的调控工作统一起来，由调速器(16)指令，同步地随发动机工况的变化，在任一同一工况下各自按照该任一同一工况的自己的工作参数工作。但是，存在有如下的缺陷和不足之处：
缺陷之一，如图5、6、10结合图7示出：现有顶置综合调控系统采用了4根与轴座滑动联接且同步随发动机工况变化作轴向运动的滑动轴(即调控轴)，下面分别简称为原轴一(74)、二(41)、三(53)、四(46)；其中，原轴一、二、三由于分别所属系统挺杆头上工作形状(类似凸轮工作性能的形状)的工作参数不同，当各系统工作形状分别驱动各自对应的固定在原轴上的摇臂时，其原轴各自转动的时间、角度及速度不同，原轴四只作轴向运动而不转动。以上所述4根原轴依次分别联接上段所述随发动机工况工作系统的调控系统，由于采用一根原轴调控一个工作形状的技术方案，其结构复杂，增加了发动机制造安装和维护的费用，也增加了发动机的高度和重量。
缺陷之二，如图5和8示出：原轴四(46)以尾段作出齿条牙齿(45)与圆盘(47)上作出的轮齿(48)联接；圆盘装配在升降螺杆(49)肩上，圆盘上作出的弧形移动凸轮(50)与“增压缸内吸入空气量调控机构”(该机构在另发明专利ZL200710193938.X中作出，此处从简)调节杆(51)杆头侧伸出部分作弧形凸轮驱动联接；当原轴四(46)随发动机工况作轴向运动时，通过上述工作部件的传动，使“增压缸内吸入空气量调控机构”随发动机工况的变化工作；此外，还设置有如图9示出的用手柄(56)、调节板(55)、滑板凸轮(54)、增压缸内吸入空气量调控机构调节杆(51)杆头侧伸出部分、定位销(52)及螺母(57)构成的手动调控机构。上述技术方案和采用的技术手段，结构复杂，耗用所述诸多难以精密制造和装配的运动工件，不仅增加了制造成本，而且存在由于运动件多而工作性能差的缺陷。
缺陷之三，图10-12示出：用与原轴四(46)同步运动的套筒(70)装配齿条(71)，与下端侧伸出部分作成扇形凸轮(67)上端侧伸出部分(69)作出齿轮轮齿的一圆筒构件(68)作齿轮齿条联接；所述一圆筒构件(68)装配于固定联接在机体横隔板(35)上的构件座(63)上，其扇形凸轮(67)与二圆筒构件(65)上作出离合板(64)作凸轮驱动联接；与异型泵喷咀(60)的泵头(72)联接的拉杆(62)向右穿过构件座(63)和二圆筒构件(65)，其杆头上装配螺母(66)；二圆筒构件(65)靠扇形凸轮(67)的一端作有离合板(64)，另一端装有手柄(73)；手柄(73)操作离合板(64)与扇形凸轮(67)的离合以及拉杆(62)的进退，以此调节泵喷水咀泵头(72)受到挺杆(36)侧边挺杆头(58)的驱动量，进而调控泵喷水咀喷咀(60)对增压缸进风管(38)喷射的水液量，螺母(66)进行微调；当用手柄(73)将离合板(64)向上调至与扇形凸轮(67)接触，整个系统将随滑动轴四(46)的轴向运动而随发动机工况的变化工作。所述现有随发动机工况工作的增压缸内中冷喷水调控系统，较之上段所述增压缸内吸入空气量调控系统，其结构复杂和工作性能差的缺陷严重加重，尤其更加严重的缺陷还在于：挺杆(36)的侧挺杆头(58)与泵喷水咀泵头(72)之间，只有调控喷水量的功能，而没有相对地横向运动的机制对泵喷水液的工作作出缓冲、定时、定速率的调控功能。作为应与燃油泵喷要求一样精准可靠的喷水工作系统，此缺陷是绝地不能允许的。由此，将原滑动轴四(46)以齿条方式传动上述两工作系统以及该两工作系统随发动机工况变化工作的技术方案，必须采用新的技术手段予以克服。
发明内容
针对上述现有“一种活塞往复式内燃机顶置综合调控系统”的缺陷和不足之处，本发明采用的技术方案及手段如下：
图1示出：将图5和6联合示出的燃油泵喷系统的原轴一(74)和排气系统的原轴二(41)，合并为一滑动轴(5)【注：将新发明的与轴座滑动联接并随发动机工况变化作轴向运动的调控轴简称“滑动轴”】，然后将一滑动(5)分为轴前段(10)和轴后段(15)两个部分，轴前段(10)尾部圆柱(12)吻合地且可以转动地装配在轴后段(15)的圆筒(11)内；轴后段(15)的圆筒(11)上作出一定弧面宽度的轴向定位口(13)，定位销(14)从定位口(13)插入并固定在圆柱(12)上，使前后两轴段同步地的轴向运动，但定位销(14)可以在定位口(13)内横向运动。由此，解决了所述前后两轴段(10、15)同步地随发动机工况变化作轴向运动的技术要求，同时解决了所述“燃油泵喷”和“排气”两系统挺杆头上工作形状，分别驱动与其对应的固定在轴段上的摇臂时，轴前段(10)和轴后段(15)分别转动的时间、角度和速度不同的技术要求。轴前段(10)联接“燃油泵喷系统”，轴后段(15)联接“排气系统”。
图1和3示出：将图5和图10示出的现有“二次发动缸内喷水系统”的原轴三(53)和“增压缸内中冷喷水系统”与“增压缸内吸入空气量调控系统”共用的原轴四(46)合并为二滑动轴(1)，然后将二滑动轴(1)分为轴段一(24)、轴段二(21)、轴段三(20)；该3个轴段分别依次联接“增压缸内中冷喷水”、“二次发动缸内喷水”、“增压缸内吸入空气量”调控系统；将轴段一(1)和轴段三(20)依一滑动轴(5)前段(10)作出圆柱，分别吻合滑动地插入轴二段(21)依一滑动轴(5)后段(15)作出的圆筒内；在轴段二(21)的圆筒上，依照一滑动轴(5)轴后段(15)在圆筒上作出一定弧面宽度的轴向定位口，并按照一滑动轴前后两轴段用定位销联接的方法，将二滑动轴的3个轴段联接起来，使之同步地随发动机工况的变化作轴向运动，且与一滑动(5)同理：轴段一(24)和轴段二(21)都可在各自设计的时间、转角及速度下转动，轴段三只作轴向运动而互不干扰。
如图1和2示出：将“二次发动缸内喷水系统(22)”从图5和图10示出的原位置向后移动，并以二滑动轴(1)的轴段二(21)替代原轴三(53)调控“二次发动缸内喷水系统”的功能；用轴段一(24)和轴段三(20)替代原轴四(46)同时分别调控“发动缸内中冷喷水系统”和“增压缸内吸入空气量调控系统”的功能，于是，二滑动轴(1)具有原轴三(53)和原轴四(46)两轴的功能，同时调控所述3个工作系统同步地随发动机工况的变化工作。
如图1、3、4示出：用二滑动轴(1)的轴段一(24)作摇臂轴，作出类似燃油泵喷系统(该系统在发明专利ZL200710193940.7只作出，此处从简)的“增压缸内中冷喷水系统”：挺杆(33)固定在与发动缸活塞同步运动的增压机构框架(37)上，其挺杆头(34)上，顺摇臂轴即轴段一(24)轴向依设计的发动机最低至最高各工况下缓冲、定时、定量、定速率工作参数的连线，作出类似凸轮工作性能的工作形状(26)；摇臂(25)的一端与所述工作形状相对，另一端固定联接在摇臂轴即轴段一(24)上，其与异型摇臂(30)的结合处形成臂头(27)与异型摇臂作出的臂头槽(28)吻合，且可在臂头槽(28)内轴向滑动；异型摇臂的一端套在轴段一(24)上，由轴座固定其轴向位置，异型摇臂另一端(29)与泵喷水咀的泵头(31)联接，泵喷水咀(32)的喷咀(40)正对增压缸进风管(37)；当摇臂轴即轴段一(24)随发动机工况变化作轴向运动时，摇臂(25)与工作形状(26)相对的臂头就对应挺杆头(34)工作形状(26)上与发动机工况对应的某一工况的工作参数线，在挺杆头工作形状(26)向上运动的驱动下，泵喷水咀就在摇臂(24)端头对应的工作形状(26)上的某一工况的工作参数下工作。
图1和3示出：二滑动轴(1)轴段三(20)的尾部，依设计的发动机最低至最高各工况增压缸内吸入空气量的工作参数，作出斜面滑板凸轮(17)，此滑板凸轮(17)与“增压缸内吸入空气量调控机构”调节杆(18)杆头作滑板凸轮驱动联接，当轴段三(20)随发动机工况变化作轴向运动(增压缸内吸入空气量的调控不需要定时和定速率的调控功能，只需随发动机的工况作空气量的调控即可)时，“增压缸内吸入空气量调控机构”(该机构在发明专利ZL200710193938.X中作出)就随发动机工况的变化工作。增压缸内就随发动机工况的变化向外界吸入设计的空气量。
图1和2示出：用联接板(2)将一滑动轴(5)和二滑动轴(1)横向联接起来，联接板(2)上还装有衔铁(4)和电开关(7)，电开关由电线(6)与电磁铁相联，用电磁铁(3)通电磁力和与其相反的弹簧力(通电磁力＞弹簧力＞系统阻力)双向牵引，使联接板(2)前后移动，当发动机工作时，调速器(16)伸缩杆(9)上的指令板随发动机工况前行与电开关接触，电开关(7)开启，电磁铁(3)通电磁力使联接板(2)前移；指令板(2)随发动机工况后退，与电开关分离，电磁铁(3)通电磁力消退，系统弹簧(75、76)合力使联接板(2)后退；指令板随发动机工况稳定在某一位置时，若电开关与指令板接触，电磁铁通电磁力使联接板(2)前移的同时，电开关与指令板分开电磁铁通电磁力消退，系统弹簧(75、76)合力又使电开关与指令板接触，联接板(2)动态地随指令板稳定在发动机某一工况的位置；于是一滑动轴和二滑动轴各轴段所联接的各工作系统统一地同步地随发动机工况的变化，在任一同一工况下，分别在设计的该任一同一工况时各自的工作参数下工作(详细工作原理，敬请参看发明专利ZL201110283190.9说明书的记载和附图示出)。
积极效果
由于采用[0007]-[0008]段记载及附图1-3示出的，用一根滑动轴分段并用圆柱和圆筒吻合滑动联接，圆筒上作出一定弧面宽度的轴向定位口，定位销从定位口插入并固定在圆柱上，使滑动轴的轴段同步地作轴向运动，且各轴段可在设计的时间、转角和转速范围内互不干扰地转动的技术手段，将现有技术原轴一(74)和原轴二(41)，原轴三(53)和原轴四(46)分别合并为一滑动轴(5)和二滑动轴(1)，然后用横向联接板(2)将一滑动轴和二滑动轴横向联接起来。由此，在[0003]段记载和图5、7、10示出的现有“顶置综合调控系统”4根原轴的基础上省去了2根原轴，大幅度地简化了发动机的结构，节省了制造安装及维护的费用，同时减轻了发动机的重量降低了发动机的高度。
由于用前面[0010]段记载及附图1、3、4示出：用二滑动轴(1)的轴段一(24)作摇臂轴，作出类似燃油泵喷系统的“增压缸内中冷喷水系统”替代[0005]段记载及附图10-12示出的现有技术的增压缸内中冷喷水系统，前者相对于后者结构简单、传动直接，省去了大量精度要求高难以制造的运动部件，不仅节省了大量的制造安装及维护的费用，而且工作性能优越，尤其是克服了现有技术系统缺少必不可少的缓冲、定时、定速率地进行泵喷水液的功能；达到了能如同燃油泵喷工作一样随发动机工况变化按设计要求精准稳定可靠地工作的要求，彻底地解决了本领域一直探索的活塞往复内燃机中冷技术的课题。
由前面[0011]记载和附图1和3的示出：将二滑动轴(1)的三轴段(20)尾端，依发动机最低至最高各工况增压缸内吸入空气量工作参数作出滑板凸轮(17)【如图1和3示出的轴段三尾端的斜面(17)】，并将该滑板凸轮(17)与“增压缸内吸入空气量调控机构”(该机构的技术特征和工作原理在发明专利ZL200710193938.X中作出)调节杆(33)的杆头直接作凸轮驱动联接，以此调控“增压缸内吸入空气量调控机构”依设计的要求随发动机工况的变化工作。相对于[0004]段记载和附图5、6、8、9示出的现有技术调控系统，结构简单、传动直接，也省去了大量复杂且精度要求高难以制造的构件，不仅节省了大量的制造安装维护的费用，而且工作性能优越，具有突出的实质性的特点和显著的进步。
附图说明
本发明综合调控系统附图：图1：系统结构俯视图；图2：滑动轴横向联接示图；图3；二滑动轴与增压缸空气量调节杆联接图；图4：二滑动轴与增压缸内喷水系统前视图。
背景技术顶置综合调控系统附图：图5：现有调控系统俯视图，图6：原系统右边原轴右视图，图7：原轴横向联接图，图8：原轴四与吸入空气量调节杆联接图，图9：吸入空气量调节杆手动调控图，图10、原轴四与增压缸内中冷系统左视图，图11：原增压缸内中冷系统右视图，图12：原增压缸内中冷系统俯视图。
具体实施方式
如图1示出：将现有技术原轴一(74)和原轴二(41)合并为一滑动轴(5)，然后将一滑动轴(5)分为轴前段(10)和轴后段(15)，分别继承原轴一(74)和原轴二(41)的技术特征和功能；一滑动轴(5)前段(24)的尾部，作出圆柱(12)吻合滑动地装配在一滑轴后段(15)作出的圆筒(11)内，后段的圆筒(11)上作出一定弧面宽度的轴向定位槽(13)，将定位销(14)从轴向定位槽(13)插入并固定联接在圆柱(12)上，使前后两轴段，步地轴向运动，但定位销(14)可在轴向定位槽(13)中横向活动；由此，当系统运转时，前后两轴段同步地随发动机工况变化作轴向运动，且可在各自设计的时间、转角和转动速度下自由地活动而不相互干扰。
图1和3示出：将图5和10示出的原轴二(53)和原轴四(46)合并为二滑动轴(1)，然后将二滑动轴(1)分为轴段一(24)、轴段二(21)、轴在三(20)；轴段二(21)的两端作出圆筒，轴段一(24)和轴段三(20)与轴段二(21)相邻一端作出圆柱，用上述一滑动轴的联接方法，将所述轴段一、二、三联接起来，使之同步地随发分发动机工况的变化作轴向运动，且轴段一(24)和轴段二(21)可在各自设计的时间、转角和转动速度下自由地活动而不相互干扰。
用所述二滑动轴的轴段二(21)继承原轴三(53)的技术特征和功能，并将原轴三(53)牵引的“发动缸内中冷喷水系统”后移至与轴段二(21)相对的位置(如图1、3示出)；轴段一(24)和轴段三(20)分别替代原轴四(46)前后部位对分别对应的工作系统进行调控。
如图1、3、4示出：用二滑动轴(1)的轴段一(24)作摇臂轴，作出类似燃油泵喷系统的“增压缸内中冷喷水系统”：挺杆(33)固定在与发动缸活塞同步运动的增压机构框架(37)上，其挺杆头(34)上，顺摇臂轴轴向依设计的发动机最低至最高各工况缓冲、定时、定量、定速率工作参数的连线，作出类似凸轮工作性能的工作形状(26)；摇臂(25)的一端与所述工作形状相对，另一端固定联接在摇臂轴即轴段一(24)上，固定端与异型摇臂(30)的结合处形成臂头(27)与异型摇臂的臂头槽(28)吻合，且可在臂头槽(28)内轴向滑动；异型摇臂的一端套在轴段一(24)上，由轴座固定其轴向位置，异型摇臂另一端(29)与泵喷水咀的泵头(31)联接，泵喷水咀(32)的喷咀(40)正对增压缸进风管(37)；当摇臂轴即轴段一(24)随发动机工况变化作轴向运动时，摇臂(25)与工作形状相对的臂头，就对应挺杆头(34)工作形状(26)上发动机某一工况的工作参数线，在挺杆头工作形状(26)向上运动的驱动下，泵喷水咀就在摇臂(24)端头对应的工作形状(26)上发动机的某一工况的工作参数下工作。
如图1、3示出：二滑动轴(1)轴段三(20)的尾段，依发动机最低至最高各工况设计的增压缸吸入空气量的工作参数，作出斜面滑板凸轮(17)，此斜滑板凸轮(17)与“增压缸内吸入空气量调控机构”的调节杆(18)杆头作凸轮驱动联接，当轴段三(20)随发动机工况变化作轴向运动(增压缸内吸入空气量的调控不需要定时和定速率的调控功能，只需随发动机的工况作轴向运动具有空气量的调控即可)时，“增压缸内吸入空气量调控机构”就随发动机工况的变化工作。增压缸内就随发动机工况的变化向外界吸入设计的空气量。
如图1、2示出：用横向联接板(2)将一滑动轴(5)和二滑动轴(1)横向联接起来，用电磁铁(3)通电磁力和与其相反的弹簧(75、76)合力(通电磁力＞弹簧力＞系统阻力)双向牵引，用调速器(16)指令，使一滑动轴和二滑动轴同步地随发动机工况的变化作轴向运动，于是，一滑动轴和二滑动轴所联接的各工作系统，统一地同步地随发动机工况的变化，在任一同一工况下，分别在设计的该任一同一工况时各自的工作参数下工作。

Claims (5)

1.一种活塞往复内燃机的综合调控系统，主要由滑动轴、联接板、电磁铁、调速器构成；滑动轴与轴座滑动联接可在轴座内轴向滑动，联接板将滑动轴横向联接起来，使之同步地随联接板的前后移动而同步地作轴向运动，联接板上还装有衔铁和电开关；电磁铁的通电磁力＞弹簧(75、76)合力＞系统阻力，电磁铁由电线与电开关联接；调速器上装有伸缩杆，伸缩杆上装有指令板，其特征在于：所述滑动轴分为一滑动轴(5)和二滑动轴(1)；其中一滑动轴(5)轴前段(10)的圆柱(12)吻合滑动地装配在轴后段(15)的圆筒(11)内，定位销(14)从圆筒(11)上具有一定弧面宽度的轴向定位口(13)固定在圆柱(12)上，使轴前段(10)和轴后段(15)同步地作轴向运动，但定位销(14)可以在定位口(13)内横向运动，轴前段和轴后段能分别在各自转动的时间、角度和转速下转动而互不干扰；
二滑动轴(1)的轴段一(24)和轴段三(20)的圆柱，分别吻合滑动地装配在轴段二(21)两端的圆筒内，轴段二(21)两端的圆筒上，也作有一定弧面宽度的轴向定位口，依照所述一滑动轴的定位销联接的方法，将轴段一、二、三联接起来，同理，轴段一、二、三同步地作轴向运动，轴段一(24)和轴面二(21)分别在各自的时间、转角和转速下转动，轴段三(20)只作轴向运动而互不干扰；
当发动机工作时，调速器(16)伸缩杆(9)上的指令板(8)随发动机工况前行与电开关(7)接触，电开关开启，电磁铁(13)通电磁力使联接板(2)前移；指令板(8)随发动机工况后退与电开关(7)分离，电磁铁通电磁力消退，弹簧(75、76)合力使联接板后退；指令板随发动机工况稳定在某一位置时，若指令板(8)与电开关(7)接触，电磁铁通电磁力使联接板(2)前移的同时电开关(7)与指令板(8)分离，随即电磁铁通电磁力消退弹簧(75、76)合力又使联接板(2)后退，电开关又与指令板接触，于是联接板动态地随指令板稳定在发动机某一工况的位置；一滑动轴和二滑动轴各轴段牵引的工作系统都随发动机工况的变化工作。
2.如权利要求1所述的一种活塞往复内燃机的综合调控系统，其特征在于：用所述二滑动轴(1)的轴段一(24)作摇臂轴，摇臂(25)的一端与挺杆(33)杆头(34)上的工作形状(26)相对，另一端固定联接在摇臂轴即轴段一(24)上，其与异型摇臂(30)的结合处形成臂头(27)与异型摇臂作出的臂头槽(28)吻合，且可在臂头槽(28)内轴向滑动；异型摇臂的一端套在轴段一(24)上，由轴座固定其轴向位置，异型摇臂另一端(29)与泵喷水咀的泵头(31)联接，泵喷水咀(32)的喷咀(40)正对增压缸进风管(37)。
3.如权利要求2所述的一种活塞往复内燃机的综合调控系统，其特征在于：所述挺杆(33)固定在与发动缸活塞同步运动的增压机构框架(37)上，所述挺杆头(34)上的工作形状(26)，顺轴段一(24)轴向依设计的发动机最低至最高各工况下缓冲、定时、定量、定速率的工作参数的连线作出。
4.如权利要求1所述的一种活塞往复内燃机的综合调控系统，其特征在于：所述二滑动轴(1)的轴段三(20)，其尾部依设计的发动机最低至最高各工况增压缸内吸入空气量的工作参数，作出斜面滑板凸轮(17)，该斜面滑板凸轮(17)与“增压缸内吸入空气量调控机构”的调节杆(18)的杆头作滑板凸轮驱动联接。
5.如权利要求1所述的一种活塞往复内燃机的综合调控系统，其特征在于：所述一滑动轴(5)的轴前段(10)联接发动机的“燃油泵喷系统”，轴后段(15)联接“排气系统”；二滑动轴(1)的轴段一(24)、轴段二(21)、轴段三(20)，分别依次联接发动机的“增压缸内中冷喷水系统”、“二次发动缸内喷水系统”、“增压缸内吸入空气量调控系统”。
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