CN204163851U - 发动机进气活塞增压装置 - Google Patents

Abstract

发动机进气活塞增压装置，包括压缩气缸拐臂、压缩气缸曲轴、压缩气缸连杆、压缩气缸缸体和缸体内的压缩气缸活塞，压缩气缸缸体的顶端有压缩气缸进气门、压缩气缸出气口和压缩气缸排气门，压缩气缸排气门外连接储气室，储气室有储气室出气管，压缩气缸出气口连接控制阀；其特征在于：压缩气缸拐臂的一端与动力输出轴固定相连，另一端连接压缩气缸曲轴，压缩气缸曲轴连接压缩气缸连杆的下端，上端与压缩气缸活塞由转轴相连，压缩气缸活塞套于压缩气缸缸体的下开口内；压缩气缸出气口和控制阀的作用是放出不需要进入发动机气缸的空气，从而调节进入发动机气缸的空气压力即调节进入发动机气缸的空气量，以适应发动机雾化燃料量燃烧的最佳需氧量。

Description

发动机进气活塞增压装置

技术领域

 本发明涉及发动机进气活塞增压装置，适用于所有发动机的进气系统，属于发动机进气增压技术领域。

背景技术

对于某一台汽车发动机由于其发动机缸体及其工作容积不能改变，其吸气量和气体压缩比也无法改变，但随着燃料量喷入的增加，其需要用于助燃的空气量也在增加，这就使得给发动机增加燃料量时，在喷入的燃料量较低时，发动机压缩的空气中其氧气量大于助燃所需的氧气，这时压缩空气中燃料浓度较小，燃烧室产生的爆炸推力较小，效率较低，在喷入的燃料量较高时，发动机压缩的空气中其氧气量小于助燃所需的氧气，这时压缩空气中燃料浓度较大，氧气量不够，燃烧室产生的爆炸推力也较小，效率也较低；现在通行的做法有涡轮增压，涡轮增压能提高较大燃料喷入量时的发动机 缸体内压缩空气内的氧气量，从而增加较大燃料量喷入时即加大到较大油门时的燃烧效率，但涡轮增压有些不足：一、利用发动机燃烧的废气推动涡轮，看似不消耗发动机动力、不对发动机产生副作用，但实际上增加了发动机废气排放的阻力，也会影响发动机输出动力，二、涡轮是在接近700℃高温下工作，这对涡轮的材质要求较高，制造成本也相对较高，三、发动机的排气是非连续性的，这将大大地影响到涡轮机的工作效率，而且与发动机进气工作难以做到完全同步，四、涡轮增压的进气空气密度不能与油门的增加和减小一致；本发明是利用发动机输出轴的动力，推动一个或多个气体增压活塞，并从增压活塞的排气口阀门调节放空的空气流量、以调节进入发动机的空气压缩压力即流量，从而使进入发动机的空气量与油门加减喷入发动机缸内的燃料量相匹配，进而使发动机在不同油门状态下其发动机缸内的空气总量与燃料量匹配，使发动机的工作效率达到最佳，本发明利用发动机输出轴的动力势必要消耗一定的发动机动力，但能使发动机的工作效率一直达到最佳状态，其增加的发动机效率必定要大于消耗发动机的动力，因此，本发明的发动机增压系统节油和环保性能明显、优越。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用发动机输出轴动力推动多个活塞式增压气缸、并通过调节增压气缸出口阀门的开度来调节放空空气流量、以调节进入发动机缸体内的空气压力（流量）、使其和喷入发动机内燃料量及与燃料量燃烧所需要的最佳助燃氧气量相匹配的发动机进气活塞增压装置。

发动机进气活塞增压装置，每套发动机进气活塞增压系统包括一个压缩气缸拐臂、一个压缩气缸曲轴、一个压缩气缸连杆、一个压缩气缸缸体和缸体内的压缩气缸活塞，压缩气缸缸体的顶端有一个压缩气缸进气门、一个压缩气缸出气口和一个压缩气缸排气门，压缩气缸排气门外连接一个储气室，储气室有一个储气室出气管，压缩气缸出气口连接一个控制阀；其特征在于：

1、压缩气缸拐臂的一端与动力输出轴固定相连，压缩气缸拐臂的另一端连接压缩气缸曲轴，压缩气缸曲轴连接压缩气缸连杆的下端，压缩气缸连杆的上端与压缩气缸活塞由转轴相连，压缩气缸活塞套于压缩气缸缸体的下开口内，动力输出轴旋转带动压缩气缸拐臂绕动力输出轴旋转、并通过压缩气缸曲轴带动压缩气缸连杆推动压缩气缸活塞在压缩气缸缸体内做上下往复移动；压缩气缸缸体顶端有一个压缩气缸进气门、一个压缩气缸出气口和一个压缩气缸排气门，压缩气缸进气门的进气孔面积大于压缩气缸出气口的气口孔面积与压缩气缸排气门的排气孔面积之和，压缩气缸出气口的作用是放出不需要进入发动机气缸的空气，并调节进入发动机气缸的空气压力即调节进入发动机气缸的空气量，以适应发动机雾化燃料量燃烧的最佳需氧量，压缩气缸进气门与发动机的进气过滤器出口由一根压缩气缸进气道相连，压缩气缸排气门出口安装有一个储气室，储气室有一根进气管和一根出气管，进气管为压缩气缸排气管，压缩气缸排气管与压缩气缸排气门连接，出气管为储气室出气管，储气室出气管与发动机化油器相连，从储气室出气管流出的空气经化油器加入雾化燃料后，直接进入到发动机的气缸被压缩、燃烧、做功；压缩气缸出气口经压缩气缸出气管与控制阀相连，控制阀的阀芯为一个中间有一个圆孔的圆柱，阀芯圆柱中间的圆孔中轴线与圆柱中轴线垂直、且圆孔直径与压缩气缸出气管直径相等，阀芯圆柱的下端有一根阀芯下轴，阀芯下轴外套有一根回位弹簧，回位弹簧的作用是使阀芯在没有外力作用时、阀芯的阀芯孔中轴线始终与控制阀左侧的压缩气缸出气管水平段中轴线重叠、即回位弹簧的作用是使控制阀始终处于完全打开状态，阀芯圆柱的上端有一根阀芯上轴，阀芯上轴上有一根旋拉杆，旋拉杆垂直安装在阀芯圆柱的上端，并与阀芯孔中轴线的水平垂直线成一个β角，40o≤β≤50 o，旋拉杆远离阀芯圆柱的一端连接有一根拉线，拉线与发动机油门线直接相连、或通过一个转换器相连接，旋拉杆的左侧有一根回位定位柱，旋拉杆的右侧有一根拉线定位柱，当踩踏油门给发动机加油即加大油门的开度时，油门线带动拉线拉动旋拉杆旋转，从而关小控制阀的开度，使控制阀内的气体流量减小，当减小油门的开度时，由于回位弹簧的作用使控制阀的阀芯圆柱回位向使控制阀开度开到最大的位置方向旋转，阀芯圆柱的旋拉杆接近并贴靠在旋拉杆左侧的回位定位柱上时，控制阀的开度最大即完全打开，阀芯圆柱的旋拉杆接近并贴靠在旋拉杆右侧的拉线定位柱上时，控制阀的开度最小即完全关闭。

2、发动机发动时，发动机动力输出轴带动压缩气缸拐臂和压缩气缸连杆，使压缩气缸活塞不停地在压缩气缸缸体做往复运动，当压缩气缸活塞移离压缩气缸缸体顶端时，和四冲程发动机工作原理一样，动力输出轴带动的凸轮推顶压缩气缸进气门的连杆，使压缩气缸进气门打开、并由压缩气缸活塞移离压缩气缸缸体顶端所形成的抽吸力将发动机进气过滤器出口的空气吸入到压缩气缸缸体内，压缩气缸活塞移离到最下端即压缩气缸活塞的下止点时，压缩气缸缸体内吸入的气体量达到最大，此时压缩气缸进气门由于弹簧作用力自动回位关闭，当动力输出轴继续旋转并带动压缩气缸活塞往上向靠近压缩气缸缸体顶端移动时，压缩气缸活塞将吸入到压缩气缸缸体的空气开始压缩，此时动力输出轴带动的凸轮推顶压缩气缸排气门的连杆，使压缩气缸排气门打开，压缩气缸活塞推压的部分空气经压缩气缸排气门进入到储气室，再由储气室出气管进入到化油器，在化油器喷入雾化的燃料雾后进入到发动机燃烧室被压缩、燃烧、做功，压缩气缸活塞推压的另一部分空气经由压缩气缸出气口和控制阀排出到大气；当发动机的油门比较小时，即给发动机加油较少时，与发动机油门线相连的拉线带动旋拉杆使控制阀的开度较小，从而使被压缩气缸活塞推顶的压缩气缸缸体空气从控制阀排出的空气量较大，而经储气室进入到发动机的空气量相对较小，同时，由于控制阀的开度较大，从压缩气缸出气口直接排出的空气量较大，所以压缩气缸活塞推顶的推力较小，消耗动力输出轴的动力也较小；随着发动机的油门逐渐开大，与油门线相连的控制阀拉线拉动旋拉杆旋转的角度也逐渐加大，使控制阀的开度逐渐减小，从而使压缩气缸活塞推顶并进入储气室和从控制阀排出的空气压力逐渐增大，使压缩气缸活塞推顶的空气流经控制阀部分的空气流量逐渐减小，而进入到储气室并最终被压入到发动机的空气压力和流量逐渐增大，当发动机油门开到最大时，与油门线相连的控制阀拉线拉动旋拉杆旋转的角度达到最大，从而使控制阀的开度达到最小即控制阀完全关闭，此时，压缩气缸活塞推顶的压缩空气全部进入到发动机燃烧室助燃，同时，压缩气缸活塞推顶压缩气缸缸体内空气消耗动力输出轴的动力达到最大，但此时大压缩比使发动机内燃料燃烧产生的动力也达到最大，而且使发动机内燃料燃烧产生的动力达到最大产生的动力值要远高于压缩气缸活塞推顶压缩气缸缸体内空气消耗动力输出轴的动力达到的消耗最大值。

3、多缸四冲程发动机可配置多套发动机进气活塞增压系统，其原则是：两个四冲程发动机配备一套发动机进气活塞增压系统，发动机进气活塞增压系统的压缩气缸活塞第一次推顶压缩气缸缸体内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的第一个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞第二次推顶压缩气缸缸体内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的第二个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞第三次推顶压缩气缸缸体内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的第一个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞第四次推顶压缩气缸缸体内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的第二个四冲程发动机吸气一次，如此交替循环往复工作，而且每套发动机进气活塞增压系统的压缩气缸活塞到达上止点的时间点，必须稍早于与其相连且接近同步的发动机气缸活塞到达上止点的时间点，即：发动机进气活塞增压系统的压缩气缸拐臂旋转到使压缩气缸活塞到达上止点位置时、即压缩气缸拐臂旋转到与压缩气缸连杆成一直线时，和这套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的发动机气缸拐臂、与该发动机的气缸连杆成一个角度α，换句话说，当发动机进气活塞增压系统的压缩气缸拐臂旋转到使压缩气缸活塞到达上止点位置时、即压缩气缸拐臂旋转到与压缩气缸连杆成一直线时，和该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管相连且接近同步的发动机气缸拐臂与压缩气缸拐臂成一个角度α，1o≤α≤10 o。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1．本发明能按照设计需求使发动机进气活塞增压系统的压缩气缸活塞工作与发动机气缸活塞工作接近同步。

2、本发明能够根据发动机的加油量即油门开度同步增加或减小给发动机供给的空气压力和空气量，使发动机喷入的雾化燃料量与发动机气缸缸体内助燃空气量相匹配，使发动机燃料能在最佳状态下燃烧，从而使发动机的燃油性能达到最佳。

3． 本发明为纯机械结构，结构简单，稳定可靠，成本低廉，推广容易。

附图说明

图1是本发明实施例的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例的的压缩气缸拐臂与工作气缸拐臂相对位置示意图；

图3是图1所示实施例的P放大示意图；

图4是图3所示实施例的俯视示意图。

图1—4中：  1、动力输出轴      2、压缩气缸拐臂      3、 压缩气缸曲轴      4、压缩气缸连杆     5、压缩气缸缸体      6、压缩气缸活塞        7、压缩气缸进气道      8、压缩气缸进气门      9、压缩气缸出气口      10、压缩气缸排气门    11、储气室出气管      12、压缩气缸排气管       13、储气室      14、控制阀       15、压缩气缸出气管      16、 工作气缸拐臂   17、工作气缸曲轴    18、旋拉杆    19、回位定位柱    20、阀芯    21、阀芯下轴    22、回位弹簧    23、阀芯孔    24、阀芯罩    25、阀芯上轴    26、拉线    27、拉线定位柱    28、控制阀全开时旋拉杆中轴线与阀芯孔中轴线垂直线的夹角α    29、控制阀关闭时旋拉杆中轴线与阀芯孔中轴线垂直线的夹角β    30、控制阀关闭时旋拉杆位置 。

具体实施方式

在图1—4所示的实施例中：发动机进气活塞增压装置，每套发动机进气活塞增压系统包括一个压缩气缸拐臂2、一个压缩气缸曲轴3、一个压缩气缸连杆4、一个压缩气缸缸体5和缸体内的压缩气缸活塞6，压缩气缸缸体5的顶端有一个压缩气缸进气门8、一个压缩气缸出气口9和一个压缩气缸排气门10，压缩气缸排气门10外连接一个储气室13，储气室13有一个储气室出气管11，压缩气缸出气口9连接一个控制阀14；其特征在于：压缩气缸拐臂2的一端与动力输出轴1固定相连，压缩气缸拐臂2的另一端连接压缩气缸曲轴3，压缩气缸曲轴3连接压缩气缸连杆4的下端，压缩气缸连杆4的上端与压缩气缸活塞6由转轴相连，压缩气缸活塞6套于压缩气缸缸体5的下开口内，动力输出轴1旋转带动压缩气缸拐臂2绕动力输出轴1旋转、并通过压缩气缸曲轴3带动压缩气缸连杆4推动压缩气缸活塞6在压缩气缸缸体5内做上下往复移动；压缩气缸缸体5顶端有一个压缩气缸进气门8、一个压缩气缸出气口9和一个压缩气缸排气门10，压缩气缸进气门8的进气孔面积大于压缩气缸出气口9的气口孔面积与压缩气缸排气门10的排气孔面积之和，压缩气缸出气口9的作用是放出不需要进入发动机气缸的空气，并调节进入发动机气缸的空气压力即调节进入发动机气缸的空气量，以适应发动机雾化燃料量燃烧的最佳需氧量，压缩气缸进气门8与发动机的进气过滤器出口由一根压缩气缸进气道7相连，压缩气缸排气门10出口安装有一个储气室13，储气室13有一根进气管和一根出气管，进气管为压缩气缸排气管12，压缩气缸排气管12与压缩气缸排气门10连接，出气管为储气室出气管11，储气室出气管11与发动机化油器相连，从储气室出气管11流出的空气经化油器加入雾化燃料后，直接进入到发动机的气缸被压缩、燃烧、做功；压缩气缸出气口9经压缩气缸出气管15与控制阀14相连，控制阀14的阀芯20为一个中间有一个圆孔的圆柱，阀芯20圆柱中间的圆孔中轴线与圆柱中轴线垂直、且圆孔直径与压缩气缸出气管15直径相等，阀芯20圆柱的下端有一根阀芯下轴21，阀芯下轴21外套有一根回位弹簧22，回位弹簧22的作用是使阀芯20在没有外力作用时、阀芯20的阀芯孔23中轴线始终与控制阀14左侧的压缩气缸出气管15水平段中轴线重叠、即回位弹簧22的作用是使控制阀14始终处于完全打开状态，阀芯20圆柱的上端有一根阀芯上轴25，阀芯上轴25上有一根旋拉杆18，旋拉杆18垂直安装在阀芯20圆柱的上端，并与阀芯孔23中轴线的水平垂直线成一个β角，40o≤β≤50 o，旋拉杆18远离阀芯20圆柱的一端连接有一根拉线26，拉线26与发动机油门线直接相连、或通过一个转换器相连接，旋拉杆18的左侧有一根回位定位柱19，旋拉杆18的右侧有一根拉线定位柱27，当踩踏油门给发动机加油即加大油门的开度时，油门线带动拉线26拉动旋拉杆18旋转，从而关小控制阀14的开度，使控制阀14内的气体流量减小，当减小油门的开度时，由于回位弹簧22的作用使控制阀14的阀芯20圆柱回位向使控制阀14开度开到最大的位置方向旋转，阀芯20圆柱的旋拉杆18接近并贴靠在旋拉杆18左侧的回位定位柱19上时，控制阀14的开度最大即完全打开，阀芯20圆柱的旋拉杆18接近并贴靠在旋拉杆18右侧的拉线定位柱27上时，控制阀14的开度最小即完全关闭。

发动机发动时，发动机动力输出轴1带动压缩气缸拐臂2和压缩气缸连杆4，使压缩气缸活塞6不停地在压缩气缸缸体5做往复运动，当压缩气缸活塞6移离压缩气缸缸体5顶端时，和四冲程发动机工作原理一样，动力输出轴1带动的凸轮推顶压缩气缸进气门8的连杆，使压缩气缸进气门8打开、并由压缩气缸活塞6移离压缩气缸缸体5顶端所形成的抽吸力将发动机进气过滤器出口的空气吸入到压缩气缸缸体5内，压缩气缸活塞6移离到最下端即压缩气缸活塞6的下止点时，压缩气缸缸体5内吸入的气体量达到最大，此时压缩气缸进气门8由于弹簧作用力自动回位关闭，当动力输出轴1继续旋转并带动压缩气缸活塞6往上向靠近压缩气缸缸体5顶端移动时，压缩气缸活塞6将吸入到压缩气缸缸体5的空气开始压缩，此时动力输出轴1带动的凸轮推顶压缩气缸排气门10的连杆，使压缩气缸排气门10打开，压缩气缸活塞6推压的部分空气经压缩气缸排气门10进入到储气室13，再由储气室出气管11进入到化油器，在化油器喷入雾化的燃料雾后进入到发动机燃烧室被压缩、燃烧、做功，压缩气缸活塞6推压的另一部分空气经由压缩气缸出气口9和控制阀14排出到大气；当发动机的油门比较小时，即给发动机加油较少时，与发动机油门线相连的拉线26带动旋拉杆18使控制阀14的开度较小，从而使被压缩气缸活塞6推顶的压缩气缸缸体5内空气从控制阀14排出的空气量较大，而经储气室13进入到发动机的空气量相对较小，同时，由于控制阀14的开度较大，从压缩气缸出气口9直接排出的空气量较大，所以压缩气缸活塞6推顶的推力较小，消耗动力输出轴1的动力也较小；随着发动机的油门逐渐开大，与油门线相连的控制阀14拉线26拉动旋拉杆18旋转的角度也逐渐加大，使控制阀14的开度逐渐减小，从而使压缩气缸活塞6推顶并进入储气室13和从控制阀14排出的空气压力逐渐增大，使压缩气缸活塞6推顶的空气流经控制阀14部分的空气流量逐渐减小，而进入到储气室13并最终被压入到发动机的空气压力和流量逐渐增大，当发动机油门开到最大时，与油门线相连的控制阀14拉线26拉动旋拉杆18旋转的角度达到最大，从而使控制阀14的开度达到最小即控制阀14完全关闭，此时，压缩气缸活塞6推顶的压缩空气全部进入到发动机燃烧室助燃，同时，压缩气缸活塞6推顶压缩气缸缸体5内空气消耗动力输出轴1的动力达到最大，但此时大压缩比使发动机内燃料燃烧产生的动力也达到最大，而且使发动机内燃料燃烧产生的动力达到最大产生的动力值要远高于压缩气缸活塞6推顶压缩气缸缸体5内空气消耗动力输出轴1的动力达到的消耗最大值。

多缸四冲程发动机可配置多套发动机进气活塞增压系统，其原则是：两个四冲程发动机配备一套发动机进气活塞增压系统，发动机进气活塞增压系统的压缩气缸活塞6第一次推顶压缩气缸缸体5内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的第一个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞6第二次推顶压缩气缸缸体5内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的第二个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞6第三次推顶压缩气缸缸体5内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的第一个四冲程发动机吸气一次，压缩气缸活塞6第四次推顶压缩气缸缸体5内空气时，供给与该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的第二个四冲程发动机吸气一次，如此交替循环往复工作，而且每套发动机进气活塞增压系统的压缩气缸活塞6到达上止点的时间点，必须稍早于与其相连且接近同步的发动机气缸活塞到达上止点的时间点，即：发动机进气活塞增压系统的压缩气缸拐臂2旋转到使压缩气缸活塞6到达上止点位置时、即压缩气缸拐臂2旋转到与压缩气缸连杆4成一直线时，和这套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的发动机气缸拐臂、与该发动机的气缸连杆成一个角度α，换句话说，当发动机进气活塞增压系统的压缩气缸拐臂2旋转到使压缩气缸活塞6到达上止点位置时、即压缩气缸拐臂2旋转到与压缩气缸连杆4成一直线时，和该套发动机进气活塞增压系统的储气室出气管11相连且接近同步的发动机气缸拐臂与压缩气缸拐臂2成一个角度α，1o≤α≤10 o。

Claims (1)

1. 发动机进气活塞增压装置，每套发动机进气活塞增压系统包括一个压缩气缸拐臂（2）、一个压缩气缸曲轴（3）、一个压缩气缸连杆（4）、一个压缩气缸缸体（5）和缸体内的压缩气缸活塞（6），压缩气缸缸体（5）的顶端有一个压缩气缸进气门（8）、一个压缩气缸出气口（9）和一个压缩气缸排气门（10），压缩气缸排气门（10）外连接一个储气室（13），储气室（13）有一个储气室出气管（11），压缩气缸出气口（9）连接一个控制阀（14）；其特征在于：压缩气缸拐臂（2）的一端与动力输出轴（1）固定相连，压缩气缸拐臂（2）的另一端连接压缩气缸曲轴（3），压缩气缸曲轴（3）连接压缩气缸连杆（4）的下端，压缩气缸连杆（4）的上端与压缩气缸活塞（6）由转轴相连，压缩气缸活塞（6）套于压缩气缸缸体（5）的下开口内；压缩气缸缸体（5）顶端有一个压缩气缸进气门（8）、一个压缩气缸出气口（9）和一个压缩气缸排气门（10），压缩气缸进气门（8）与发动机的进气过滤器出口由一根压缩气缸进气道（7）相连，压缩气缸排气门（10）出口安装有一个储气室（13），储气室（13）有一根进气管和一根出气管，进气管为压缩气缸排气管（12），压缩气缸排气管（12）与压缩气缸排气门（10）连接，出气管为储气室出气管（11），储气室出气管（11）与发动机化油器相连；压缩气缸出气口（9）经压缩气缸出气管（15）与控制阀（14）相连，控制阀（14）的阀芯（20）为一个中间有一个圆孔的圆柱，阀芯（20）圆柱中间的圆孔中轴线与圆柱中轴线垂直、且圆孔直径与压缩气缸出气管（15）直径相等，阀芯（20）圆柱的下端有一根阀芯下轴（21），阀芯下轴（21）外套有一根回位弹簧（22），阀芯（20）圆柱的上端有一根阀芯上轴（25）。