CN1058319C - 双能式发动机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热动力机械，同机滑阀往复和燃气轮传动发电与做功的双能式发动机。设往复滑阀式发动机，在燃气筒两端盖内，设有低、高压进气和扫气门；喷油枪；电炽热引火塞；燃气筒内往复滑阀组成两个工作腔，滑阀行程上、下止点处设有排气口，此排气口为止点做功器的喷嘴。在一次循环中，每个工作腔内都有两次进气和喷油、燃烧并推动滑阀做两次功。同机发出两种速度的发电和机械功率，其机具有体积小、功率大、噪声低、热效率高、排放性能好利环保、寿命长等优点。

Description

双能式发动机

本发明属于热动力机械、一次热功循环中二次燃烧(以下简称双燃)双进、双排气、燃气筒往复滑阀两头做功、同机滑阀往复和燃气轮传动发电与做功的双能式发动机。

目前普通采用的热动力机械主要有蒸气机、煤气机、燃气轮机、转子式发动机、柴油机和汽油机等。汽油机具有功率高、噪声低等优点，但其燃料昂贵消耗率高；柴油机是广泛采用的热动力机械，但其工作粗暴、噪声大、排气污染环境；燃气轮机热效率低、噪声大、寿命短、加速性能差、制动困难；转子发动机具有结构简单、尺寸小重量轻等优点，由于密封困难、可靠性差、寿命短。这些热动力机械都是单一种的做功方式，轻质油燃料又不能定压热功效转换循环。

本发明目的在于设计一种双能式发动机，使其具有功率高、噪声低、热效率高、燃料消耗低。低、高压双进气、上定压、下定容双排气性能好有利于环保、寿命长、二次燃烧、二次做功、汽油轻质燃料实现定压加热循环和冲程止点与燃气轮全周做功等优点。

本发明是这样实现的：采用燃气筒曲柄连杆机构滑阀往复式构成的双能式发动机与止点做功器并列按设、在双能发动机的下部设反向共气泵与其相连；在止点做功器的下部设废气涡轮增压器(其止点做功器的燃气轮的出气口为废气涡轮增压器的进气嘴)。在双能发动机的燃气筒两端盖内，设有高、低压进气门和扫气门、喷油枪头和电炽热引火塞。在燃气筒内设有工作滑阀，组成两个工作腔。滑阀行程下止点处设有排气口(此排气口为止点做功器的进气喷嘴)。在双能发动机的上端外侧和反向供气泵的一端内侧，各设曲柄连杆机构，双能发动机的工作滑阀，通过工字头与曲柄轮相连在双能发动机的一端曲柄轮轴头设传动齿轮，它的轮缘侧面斜齿轮与止点做功器是离心式啮合。在反向供气泵侧面两端双能发动机的两端前后连结同步轴，此轴为离心式调速器、水泵、油泵的动力传动轴，又是啮合凸轮和冷却风扇的动轴。另一端斜齿轮组经前后拨动可为换向啮合于传动前后端中间的通轴为功率输出器输出。

双燃往复滑阀式发动机具有两个工作腔，在一个循环过程中，每个工作腔都进两次气，喷油枪喷两次油，腔内形成两次可燃混合气，燃烧，膨胀推动滑阀做功两次；通过排气门与扫气门(喷嘴)向止点做功器叶轮片喷两次燃气(工作腔做功后的)；燃气在叶片轮内旋转半周后进入废气涡轮增压器然后排放。

本发明所述的双能式发动机具有燃气筒结构简单、体积小、功率大、噪声低、自压定容与强制定压而双重排气性能好、可靠性好和寿命长等优点。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细图面说明：

图1、2、3分别为双能式发动机的主视、附视和侧视结构示意图。

图4、5、6为双能往复滑阀式发动机的示意图。在图1、2、3中(1)起动电机(2)喷油枪(3)凸轮(4)反向供气泵(5)冷却喷水管(6)工作滑阀(7)工字头(8)燃气筒(9)进油冷却口(10)冷却油管(11)节温器(12)排气口(13)导气管(14)曲柄轮飞轮(15)发电机(16)回油膨胀箱(17)传动斜齿轮(18)摇连杆(19)调速器(20)气筒端盖(21)同步轴(22)废气涡轮增压器(23)止点做功器(24)离心离合齿轮(25)机油滤清器(26)冷却水泵及风扇(27)安全进气阀(28)散热器(29)高压进气门(30)低压进气门(31)扫气门(32)燃油滤清器(33)功率输出器(34)机油泵(35)固定件(36)机油池(37)空气滤清器(38)机箱盖(39)电炽热引火塞。

从图1、2、3中可以看出：本发明主要由燃气筒、曲柄连杆机构、反向供气泵、止点做功器及发电机、废气涡轮增压器等五部分组成。

双能发动机的结构：在发动机的外侧和反向供气泵的内侧按设曲柄连杆机构，又在双燃式发动机的气筒(8)两端盖(20)内设高压进气门(29)低压进气门(30)扫气门(31)喷油枪头(2)电炽热引火塞(39)和反向供气泵(4)配气供油凸轮(3)燃气筒内设有滑阀(6)滑阀行程下止点处设有排气口(12)此排气口又为止点做功器的喷嘴，滑阀通过工字头(7)摇连杆(18)与曲柄轮(14)相连；与曲柄轮同轴端头的斜齿轮(17)与通轴的功率输出器(33)啮合，经拨动通轴的斜齿轮前后移位，完成换向和发动机的动力由功率输出器(33)输出。

发动机的配气系分为低压、高压两套系统、分别完成双燃往复滑阀式发动机的扫气和两次进气。低压扫气和配气系由空气滤清器(37)废气涡轮增压器(22)低压进气门(30)扫气门(31)安全进路轻油挥发气阀门(27)止点做功器(23)和凸轮(3)组成。高压充气系废气涡轮增压器(22)反向供气泵(4)高压充气门(29)凸轮(3)和止点做功器(22)组成。它的工作过程：先由起动电机(1)驱动啮合轮而联动全机旋转，由废气涡轮增压器(22)经反向供气泵(4)提供连通气路，由扫气门(31)和低压进气门(30)经凸轮(3)起伏控制，供给双燃往复滑阀式发动机的初始工作的扫气和配气压缩的气源这一过程。第二次燃烧为强化充气，它的气源是由废气涡轮增压器(22)和二级压缩的反向供气泵(4)提供，在工作滑阀完成第一次燃烧做功行程至1/2时，由凸轮(3)控制高压进气门(29)向工作腔内进行强化充气。

发动机的燃料供给系也是高、低两套设施，由调速器(19)喷油枪(2)(轮油泵、喷油泵与喷油器联体)凸轮(3)组成。凸轮(3)与曲柄轮同轴连结。按凸轮形线起伏控制实现配气和供油。回程油路进回油膨胀箱内，过滤或沉淀后流回到大油箱，轻质燃油挥发气体通过压力气路顶开安全阀合气后进入止点做功器(23)燃烧驱动叶轮做功。

发动机的冷却系采用水冷、油冷两种形式，由机油滤清器(25)转子式油泵(34)进油管(10)冷却油口(9)油池(36)冷却风扇(6)与离心式水泵同轴散热器(28)节温器(11)组成。离心式水泵驱动冷却水强制循环，经散热器(28)从燃气筒中间冷却喷水管(5)(远大孔，近小孔)水喷浇在气筒表面带走燃气筒表面的余热，又经止点做功器(23)机壳流回散热器构成水质冷却循环。油质冷却由转子油泵(34)油管(10)和冷却油口(9)实现滑阀内腔冷却，冷却后机油流回油池(36)经泵入散热器构成这一循环。

发动机的起动是由起动电机(1)啮合曲柄轮(14)的齿圈驱动旋转，联动反向供气泵(4)经高压进气门(29)充气，喷油燃烧推动滑阀做功联动一机运转。

发动机的传动系由滑阀(6)工字头(7)摇连杆(18)曲柄轮(14)斜齿轮(17)同步轴(21)和功率输出器(33)组成。滑阀的往复直线运动通过工字头(7)摇连杆(18)转换为曲柄轮飞轮(14)的旋转运动，再通过止点做功器(23)燃气轮机的轴，传动发电机(15)另一端传动斜齿轮啮合通轴(33)功率最后输出。调速器(19)的拉杆齿条与喷油枪的齿轮啮合实现制动与操作相结合的调速工作。

在图4、5、6中(40(41)为一组双燃往复滑阀式发动机的两个工作腔。双燃往复滑阀式发动机的工作滑阀(6)与反向供气泵(4)共用一个工字头(7)在燃气筒的一端外侧和反向供气泵的一端内侧，分别设有曲柄轮连杆机构，两个曲柄轮工作相位为180度角。图4中，工作腔(41)中已进气并压缩结束，此腔的喷油枪(2)开始喷油，工作腔内的燃气燃烧膨胀推动滑阀(6)做功；工作腔(40)是完成第一次自压定容排放，并问止点做功器喷嘴进入余热燃气驱动气轮做功。此时曲柄轮做功于平角、也是工作滑阀在上止点处实现止点做功。滑阀(6)开始向左移动，扫气门敞开滑阀压缩行程强制驱起残气，经导气管(13)进入止点做功器(23)。至工作滑阀(6)行于全程的2/3时，低压进气门(30)敞开，由废气涡轮增压器(22)的气源扫残气并充入新鲜空气，又在工作行程的3/4时，扫气门(31)低压进气门(30)全关闭。这时工作滑阀进行压缩行程至0度时，开始工作腔(40)内第一次喷油为自压与电炽热引火塞(39)点燃，燃烧膨胀气体推动滑阀做功至图6中，工作腔(41)的高压气进气门(29)打开，由反向供气泵(4)提供高压充气，再由喷油枪(2)向工作腔内喷油腔内形成第二次可燃混合气，由电炽热引火塞(39)引燃或于高温混合气自然，燃烧气体膨胀推动滑阀做功，行程于排气口(14)余热燃气进入止点做功器(23)的喷嘴。图6中，(40)工作腔内已完成压缩，也就是初始工作过程，往复滑阀式发动机(40)(41)是相同工作过程，因而构成双进、双排气、双供应燃料，周而复始的热功交换的循环做功过程。

Claims (1)

1、一种热动力机械，同机滑阀往复和燃气轮传动发电与做功的双能式发动机，由燃气筒、工作滑阀、反向供气泵、喷油枪、止点做功器、发电机、机油泵、废气涡轮增压器、散热器等组成，本发明的特征在于：往复滑阀式发动机做功与止点做功器的燃气轮机传动发电适用操作做功，双能式发动机主要包括：燃气筒(8)设在燃气筒两端的进气门(29)与(30)、扫气门(31)、喷油枪(2)和电炽热引火塞(39)、供油配气凸轮(3)、设在燃气筒内的工作滑阀(6)连结于工字头(7)和曲柄飞轮(14)之间的摇连杆(18)滑阀的中轴与反向供气泵(4)往复旋转运动压缩空气及做功、滑阀往复冲程于止点处设排气口(12)为止点做功器(23)的进气喷嘴、燃气驱动燃气轮轴旋转传动发电机发电，往复滑阀与燃气轮之间经离合器操作输出电能和机械功率。

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