CN109854416A - 一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，属于汽车技术领域。本燃油发动机包括开设在缸体上的进气歧孔和排气岐孔，缸体的顶部开口处具有一转动连接在缸体上的转子，转子上开设有一缺口，缺口能够连通进气岐孔与燃烧室或出气岐孔与燃烧室，转轴上固定设置有一传动齿轮，进气增压轴和排气增压轴上均连接有一与传动齿轮啮合的增压齿轮，进气增压轴上设置有能够在进气增压轴与传动齿轮转动方向相反时驱使进气岐孔内气流向燃烧室方向流动的进气涡轮；排气增压轴上设置有能够在排气增压轴与传动齿轮转动方向相反时驱使排气岐孔内气流向背离燃烧室方向流动的排气涡轮。本发明具有能够提高进气量和排气效率等优点。

Description

一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机。

背景技术

燃油发动机普遍应用于汽车等交通设备上，本领域技术人员熟知：燃油发动机(特别是汽油发动机)的燃油供给量根据喷油嘴附近的进气量决定的，进气量大，发动机的扭矩增大，现有技术中采用涡轮增压的方式在适当时候或全工况对进气压力进行提升，从而增大发动机扭矩，涡轮增压器采用废气排气压力为动力源，在废气排气管处设置的废气涡轮与设置在进气歧管处的进气涡轮连轴，使其同步，利用废气压力驱动进气涡轮旋转使进气歧管处进气压力增大，这种做法虽然技术成熟，但是也带来一定的副作用和缺陷，比如废气排气阻力增大，导致废气排气不彻底，废气在燃烧室内的残留较多，燃烧室内的进气负压受影响，燃烧残留较多，积碳较多，虽然说废气再循环有利于染料的彻底燃烧，但是，通过增大排气阻力的方式显然不是理想的结构，因为其影响到废气排出频率和对排气门的背压作用，而且，涡轮增压器作用时一般为发动机高速运转工况，该工况下废气再循环的必要性较低；废气高温对废气涡轮与进气涡轮之间的连轴转动要求极高，使涡轮增压器造价极高，且使用寿命较短。

现有的常规发动机采用排气门、进气门的方式对燃烧室与排气歧管和进气歧管进行间歇性交替连通和截止，气门与缸体之间敲击频率极大，且敲击过程中造成的磨损会改变燃烧室空间大小和影响气密性，气门漏气是发动机在使用一段时间后的常规性故障，燃烧室高温影响气门润滑和气门的可靠使用寿命，这也是目前常规发动机的缺陷和弊病。

基于此，本申请旨在解决上述一个或多个现有技术的缺陷和现有发动机的弊端。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，本发明所要解决的技术问题是如何增大进气压力和排气压力，提高发动机的排量。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，燃油发动机包括缸体、滑动连接在缸体内的活塞和与活塞铰接的曲轴，其特征在于，本燃油发动机包括开设在缸体上的进气歧孔和排气岐孔，所述缸体的顶部开口，所述缸体的顶部开口处具有一转动连接在缸体上的转子，所述缸体内壁面、活塞顶部表面和转子底面形成发动机的燃烧室，所述转子的中心固定连接有一转轴，所述转轴与曲轴同步，所述转子上开设有一贯穿转子底部壁面的缺口，所述缺口能够连通进气岐孔与燃烧室或出气岐孔与燃烧室，所述转轴上固定设置有一传动齿轮，所述缸体上转动连接有一进气增压轴和一排气增压轴，所述进气增压轴和排气增压轴上均连接有一与传动齿轮啮合的增压齿轮，所述进气增压轴上设置有位于进气岐孔内、且能够在进气增压轴与传动齿轮转动方向相反时驱使进气岐孔内气流向燃烧室方向流动的进气涡轮；所述排气增压轴上设置有位于排气岐孔内、且能够在排气增压轴与传动齿轮转动方向相反时驱使排气岐孔内气流向背离燃烧室方向流动的排气涡轮。

转子旋转，使进气涡轮旋转，使进气岐孔处向燃烧室方向的进气负压增大，从而增大进气量，使燃油供给量增大，进而增大发动机的排量；转子旋转，使排气涡轮旋转，使排气岐孔处背离燃烧室方向的排气压力增大，从而提高排气效率，间接的增大进气量，使燃油供给量增大，进而增大发动机的排量

传统发动机的进气门和排气门由转子和开设在转子上的缺口代替，缺口交替性使进气岐孔和出气岐孔与燃烧室的连通，实现择一进气或排气，使发动机进排气部位的活动件减少，且不存在撞击，降低发动机噪音和活动件之间的磨损。

转子的旋转，还可以驱使燃烧室内混合气体的匀化，缺口的存在使燃烧室内气流受缺口的阻力作用而成螺旋状流通，实现混合气体的混合，在燃烧室内形成涡流，增大燃烧彻底的可能性，增大进气负压，提高排气压力，进气岐孔和排气岐孔也可以呈螺旋状分布在缸体的外侧，使其附和转子带来的涡流，使上述效果更加显著，涡流的存在还能够缩短由点火至全面燃烧的时间，降低爆燃的可能性，使燃烧更彻底，提高废气质量。

进气增压轴和排气增压轴均匀分布在转子外，用于对转子的转动平稳性有提高，使其转动过程中应力被分担和相互抵消，提高可靠性。

在上述的一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机中，所述进气增压轴与增压齿轮之间、排气增压轴与增压齿轮之间均设置有一限速离合器，所述限速离合器包括与进气增压轴固连的内圈、套设在内圈外且与内圈固连的型架、套设在型架外的限位套、转动连接在限位套外的内离合圈和套设在内离合圈外的外离合圈，所述型架外侧壁具有若干限位凹口，所述限位凹口内转动连接有传动滚柱，所述内离合圈上沿径向滑动连接有与传动滚柱一一对应的安装架，所述安装架包括一根销轴和两根导向轴，所述销轴上转动连接有卡设在两个传动滚柱之间的限位滚柱，所述内离合圈上开设有与导向轴对应的导向孔，所述导向轴沿内圈径线方向滑动连接在导向孔内，所述销轴固定在两根导向轴的内端之间，同一安装架的两根导向轴的外端之间固定连接有一结合片，所述结合片能够抵靠在外离合圈的内壁上，所述导向轴与内离合圈之间连接有处于压缩状态下的预紧弹簧；所述增压齿轮固定在外离合圈上。

进气涡轮在发动机低速工况下不适合开启，传统发动机中涡轮增压器在低速状况下不开启的原因，一方面是低速工况下废气压力较小，无法驱动进气歧管处的涡轮高速旋转，另一方面是低速工况下主要考虑发动机的节油性，进气量增大会增大进油量，从而影响发动机的节油性。

基于此，本申请中，在进气增压轴与增压齿轮之间连接有一限速离合器，该离合器工作原理如下：转轴低速转动时，传动滚柱对限位滚柱的作用力较小，不能够驱使预紧弹簧压缩并使导向轴向外滑动，而且安装架的离心力较小，对预紧弹簧的压紧力较小，结合片不能抵靠在外离合圈内壁上，使内圈和内离合圈相对外离合圈之间分离，即增压齿轮旋转而进气增压轴不旋转，实现在发动机低速工况下不对进气量进行干涉；在转轴高速转动时，传动滚柱对限位滚柱的作用力较大，能够驱使预紧弹簧压缩并使导向轴向外滑动，而且安装架的离心力较达，对预紧弹簧的压紧力较达，结合片紧压在外离合圈内壁上，使内圈和内离合圈相对外离合圈之间结合，即增压齿轮旋转与进气增压轴同步旋转，实现在发动机高速工况下增大进气压力；在两者之间的发动机中等速度下，离合器处于半离合状态，较小作用的干预进气量。

在排气增压轴与增压齿轮之间连接有一限速离合器，该离合器工作原理如下：转轴低速转动时，传动滚柱对限位滚柱的作用力较小，不能够驱使预紧弹簧压缩并使导向轴向外滑动，而且安装架的离心力较小，对预紧弹簧的压紧力较小，结合片不能抵靠在外离合圈内壁上，使内圈和内离合圈相对外离合圈之间分离，即增压齿轮旋转而排气增压轴不旋转，实现在发动机低速工况下不对排气效率进行干涉，使部分废气能够存留在燃烧室内进行二次燃烧；在转轴高速转动时，传动滚柱对限位滚柱的作用力较大，能够驱使预紧弹簧压缩并使导向轴向外滑动，而且安装架的离心力较达，对预紧弹簧的压紧力较达，结合片紧压在外离合圈内壁上，使内圈和内离合圈相对外离合圈之间结合，即增压齿轮旋转与排气增压轴同步旋转，实现在发动机高速工况下增大排气压力；在两者之间的发动机中等速度下，离合器处于半离合状态，较小作用的干预排气效率。

在上述的一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机中，所述限位套与内离合圈之间通过轴承相连，所述外离合圈与内离合圈之间转动连接，所述外离合圈与型架之间转动连接。

在上述的一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机中，所述缺口呈向转子转动方向倾斜的螺旋状。

缺口的螺旋状设置，能够进一步的提高转子旋转对燃烧室内混合气体形成“涡流”的效果，提高发动机性能。

转轴与曲轴之间的同步是指转速相同，两者之间通过固定在曲轴上的锥齿轮实现转动方向的切换，然后通过转轴与锥齿轮之间设置链条实现同步。

附图说明

图1是本燃油发动机的结构示意图。

图2是转子的立体结构示意图。

图3是限速离合器的结构示意图。

图中，1、缸体；2、活塞；21、进气歧孔；22、排气岐孔；3、转子；31、转轴；32、缺口；41、传动齿轮；42、进气增压轴；43、进气涡轮；44、排气增压轴；45、增压齿轮；46、排气涡轮；61、内圈；62、型架；63、限位套；64、内离合圈；65、外离合圈；66、凹口；67、传动滚柱；68、结合片；69、预紧弹簧；7、安装架；71、销轴；72、导向轴；73、限位滚柱。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，燃油发动机包括缸体1、滑动连接在缸体1内的活塞2和与活塞2铰接的曲轴，其特征在于，本燃油发动机包括开设在缸体1上的进气歧孔21和排气岐孔22，缸体1的顶部开口，缸体1的顶部开口处具有一转动连接在缸体1上的转子3，缸体1内壁面、活塞2顶部表面和转子3底面形成发动机的燃烧室，转子3的中心固定连接有一转轴31，转轴31与曲轴同步，转子3上开设有一贯穿转子3底部壁面的缺口32，缺口32能够连通进气岐孔与燃烧室或出气岐孔与燃烧室，转轴31上固定设置有一传动齿轮41，缸体1上转动连接有一进气增压轴42和一排气增压轴44，进气增压轴42和排气增压轴44上均连接有一与传动齿轮41啮合的增压齿轮45，进气增压轴42上设置有位于进气岐孔内、且能够在进气增压轴42与传动齿轮41转动方向相反时驱使进气岐孔内气流向燃烧室方向流动的进气涡轮43；排气增压轴44上设置有位于排气岐孔22内、且能够在排气增压轴44与传动齿轮41转动方向相反时驱使排气岐孔22内气流向背离燃烧室方向流动的排气涡轮46。

转子3旋转，使进气涡轮43旋转，使进气岐孔处向燃烧室方向的进气负压增大，从而增大进气量，使燃油供给量增大，进而增大发动机的排量；转子3旋转，使排气涡轮46旋转，使排气岐孔22处背离燃烧室方向的排气压力增大，从而提高排气效率，间接的增大进气量，使燃油供给量增大，进而增大发动机的排量

传统发动机的进气门和排气门由转子3和开设在转子3上的缺口32代替，缺口32交替性使进气岐孔和出气岐孔与燃烧室的连通，实现择一进气或排气，使发动机进排气部位的活动件减少，且不存在撞击，降低发动机噪音和活动件之间的磨损。

转子3的旋转，还可以驱使燃烧室内混合气体的匀化，缺口32的存在使燃烧室内气流受缺口32的阻力作用而成螺旋状流通，实现混合气体的混合，在燃烧室内形成涡流，增大燃烧彻底的可能性，增大进气负压，提高排气压力，进气岐孔和排气岐孔22也可以呈螺旋状分布在缸体1的外侧，使其附和转子3带来的涡流，使上述效果更加显著，涡流的存在还能够缩短由点火至全面燃烧的时间，降低爆燃的可能性，使燃烧更彻底，提高废气质量。

进气增压轴42和排气增压轴44均匀分布在转子3外，用于对转子3的转动平稳性有提高，使其转动过程中应力被分担和相互抵消，提高可靠性。

如图1和图3所示，进气增压轴42与增压齿轮45之间、排气增压轴44与增压齿轮45之间均设置有一限速离合器，限速离合器包括与进气增压轴42固连的内圈61、套设在内圈61外且与内圈61固连的型架62、套设在型架62外的限位套63、转动连接在限位套63外的内离合圈64和套设在内离合圈64外的外离合圈65，型架62外侧壁具有若干限位凹口66，限位凹口66内转动连接有传动滚柱67，内离合圈64上沿径向滑动连接有与传动滚柱67一一对应的安装架7，安装架7包括一根销轴71和两根导向轴72，销轴71上转动连接有卡设在两个传动滚柱67之间的限位滚柱73，内离合圈64上开设有与导向轴72对应的导向孔，导向轴72沿内圈61径线方向滑动连接在导向孔内，销轴71固定在两根导向轴72的内端之间，同一安装架7的两根导向轴72的外端之间固定连接有一结合片68，结合片68能够抵靠在外离合圈65的内壁上，导向轴72与内离合圈64之间连接有处于压缩状态下的预紧弹簧69；增压齿轮45固定在外离合圈65上。

进气涡轮43在发动机低速工况下不适合开启，传统发动机中涡轮增压器在低速状况下不开启的原因，一方面是低速工况下废气压力较小，无法驱动进气歧管处的涡轮高速旋转，另一方面是低速工况下主要考虑发动机的节油性，进气量增大会增大进油量，从而影响发动机的节油性。

基于此，本申请中，在进气增压轴42与增压齿轮45之间连接有一限速离合器，该离合器工作原理如下：转轴31低速转动时，传动滚柱67对限位滚柱73的作用力较小，不能够驱使预紧弹簧69压缩并使导向轴72向外滑动，而且安装架7的离心力较小，对预紧弹簧69的压紧力较小，结合片68不能抵靠在外离合圈65内壁上，使内圈61和内离合圈64相对外离合圈65之间分离，即增压齿轮45旋转而进气增压轴42不旋转，实现在发动机低速工况下不对进气量进行干涉；在转轴31高速转动时，传动滚柱67对限位滚柱73的作用力较大，能够驱使预紧弹簧69压缩并使导向轴72向外滑动，而且安装架7的离心力较达，对预紧弹簧69的压紧力较达，结合片68紧压在外离合圈65内壁上，使内圈61和内离合圈64相对外离合圈65之间结合，即增压齿轮45旋转与进气增压轴42同步旋转，实现在发动机高速工况下增大进气压力；在两者之间的发动机中等速度下，离合器处于半离合状态，较小作用的干预进气量。

在排气增压轴44与增压齿轮45之间连接有一限速离合器，该离合器工作原理如下：转轴31低速转动时，传动滚柱67对限位滚柱73的作用力较小，不能够驱使预紧弹簧69压缩并使导向轴72向外滑动，而且安装架7的离心力较小，对预紧弹簧69的压紧力较小，结合片68不能抵靠在外离合圈65内壁上，使内圈61和内离合圈64相对外离合圈65之间分离，即增压齿轮45旋转而排气增压轴44不旋转，实现在发动机低速工况下不对排气效率进行干涉，使部分废气能够存留在燃烧室内进行二次燃烧；在转轴31高速转动时，传动滚柱67对限位滚柱73的作用力较大，能够驱使预紧弹簧69压缩并使导向轴72向外滑动，而且安装架7的离心力较达，对预紧弹簧69的压紧力较达，结合片68紧压在外离合圈65内壁上，使内圈61和内离合圈64相对外离合圈65之间结合，即增压齿轮45旋转与排气增压轴44同步旋转，实现在发动机高速工况下增大排气压力；在两者之间的发动机中等速度下，离合器处于半离合状态，较小作用的干预排气效率。

限位套63与内离合圈64之间通过轴承相连，外离合圈65与内离合圈64之间转动连接，外离合圈65与型架62之间转动连接。缺口32呈向转子3转动方向倾斜的螺旋状。

缺口32的螺旋状设置，能够进一步的提高转子3旋转对燃烧室内混合气体形成“涡流”的效果，提高发动机性能。

转轴31与曲轴之间的同步是指转速相同，两者之间通过固定在曲轴上的锥齿轮实现转动方向的切换，然后通过转轴31与锥齿轮之间设置链条实现同步。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，燃油发动机包括缸体(1)、滑动连接在缸体(1)内的活塞(2)和与活塞(2)铰接的曲轴，其特征在于，本燃油发动机包括开设在缸体(1)上的进气歧孔(21)和排气岐孔(22)，所述缸体(1)的顶部开口，所述缸体(1)的顶部开口处具有一转动连接在缸体(1)上的转子(3)，所述缸体(1)内壁面、活塞(2)顶部表面和转子(3)底面形成发动机的燃烧室，所述转子(3)的中心固定连接有一转轴(31)，所述转轴(31)与曲轴同步，所述转子(3)上开设有一贯穿转子(3)底部壁面的缺口(32)，所述缺口(32)能够连通进气岐孔与燃烧室或出气岐孔与燃烧室，所述转轴(31)上固定设置有一传动齿轮(41)，所述缸体(1)上转动连接有一进气增压轴(42)和一排气增压轴(44)，所述进气增压轴(42)和排气增压轴(44)上均连接有一与传动齿轮(41)啮合的增压齿轮(45)，所述进气增压轴(42)上设置有位于进气岐孔内、且能够在进气增压轴(42)与传动齿轮(41)转动方向相反时驱使进气岐孔内气流向燃烧室方向流动的进气涡轮(43)；所述排气增压轴(44)上设置有位于排气岐孔(22)内、且能够在排气增压轴(44)与传动齿轮(41)转动方向相反时驱使排气岐孔(22)内气流向背离燃烧室方向流动的排气涡轮(46)。

2.根据权利要求1所述一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，其特征在于，所述进气增压轴(42)与增压齿轮(45)之间、排气增压轴(44)与增压齿轮(45)之间均设置有一限速离合器，所述限速离合器包括与进气增压轴(42)固连的内圈(61)、套设在内圈(61)外且与内圈(61)固连的型架(62)、套设在型架(62)外的限位套(63)、转动连接在限位套(63)外的内离合圈(64)和套设在内离合圈(64)外的外离合圈(65)，所述型架(62)外侧壁具有若干限位凹口(66)，所述限位凹口(66)内转动连接有传动滚柱(67)，所述内离合圈(64)上沿径向滑动连接有与传动滚柱(67)一一对应的安装架(7)，所述安装架(7)包括一根销轴(71)和两根导向轴(72)，所述销轴(71)上转动连接有卡设在两个传动滚柱(67)之间的限位滚柱(73)，所述内离合圈(64)上开设有与导向轴(72)对应的导向孔，所述导向轴(72)沿内圈(61)径线方向滑动连接在导向孔内，所述销轴(71)固定在两根导向轴(72)的内端之间，同一安装架(7)的两根导向轴(72)的外端之间固定连接有一结合片(68)，所述结合片(68)能够抵靠在外离合圈(65)的内壁上，所述导向轴(72)与内离合圈(64)之间连接有处于压缩状态下的预紧弹簧(69)；所述增压齿轮(45)固定在外离合圈(65)上。

3.根据权利要求2所述一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，其特征在于，所述限位套(63)与内离合圈(64)之间通过轴承相连，所述外离合圈(65)与内离合圈(64)之间转动连接，所述外离合圈(65)与型架(62)之间转动连接。

4.根据权利要求1或2或3所述一种能够干预进气量和排气效率的燃油发动机，其特征在于，所述缺口(32)呈向转子(3)转动方向倾斜的螺旋状。