CN115750076B - 一种发动机缸盖及其发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种发动机缸盖及其发动机，包括缸盖本体，缸盖本体上设有排气管、工质腔、冷却腔、热端活塞、冷端活塞、热端传动组件、冷端传动组件和输出齿轮，工质腔内填充有工质气体，工质腔包括热腔、冷腔和连接管，热腔围设在排气管的外周，冷腔通过连接管与热腔连通，冷却腔围设在冷腔的外周；热端活塞能在热腔上往复运动，热端活塞通过热端传动组件与输出齿轮连接，冷端活塞能在冷腔上往复运动，冷端活塞通过冷端传动组件与输出齿轮连接；本发明在热腔内工质气体受热膨胀、在冷腔内气体遇冷压缩，使热端活塞与冷端活塞往复运动以驱动输出齿轮转动，使得输出齿轮能对外做功；降低废气温度，节约尾气净化装置的成本。

Description

一种发动机缸盖及其发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机缸盖及其发动机。

背景技术

发动机缸盖主要是用来封闭气缸并构成燃烧室，进入发动机的气体在气缸内部燃烧后，产生的高温高压废气从发动机缸盖的排气管排出，然后流经排气催化系统，经过尾气净化后排向大气中。而发动机燃烧后产生的废气具备高温、压力大等特点，传统发动机缸盖系统不具备对发动机废气能量的回收利用功能，造成了能量资源的浪费；此外，发动机燃烧后的废气温度高，对后续尾气净化装置使用温度上限值的要求高，尾气净化装置的材料使用成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够驱动输出齿轮转动，使得输出齿轮能对外做功；降低废气温度，节约尾气净化装置的成本的发动机缸盖及其发动机。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种发动机缸盖，包括缸盖本体，所述缸盖本体上设有排气管、工质腔、冷却腔、热端活塞、冷端活塞、热端传动组件、冷端传动组件和输出齿轮，所述工质腔内填充有工质气体，所述工质腔包括热腔、冷腔和连接管，所述热腔围设在所述排气管的外周，所述冷腔通过所述连接管与所述热腔连通，所述冷却腔围设在所述冷腔的外周；所述热端活塞能在所述热腔上往复运动，所述热端活塞通过所述热端传动组件与所述输出齿轮连接，所述冷端活塞能在所述冷腔上往复运动，所述冷端活塞通过所述冷端传动组件与所述输出齿轮连接；

当所述工质气体流动到所述热腔且在所述排气管的加热作用下受热膨胀时，膨胀的所述工质气体推动所述热端活塞在所述热腔上沿远离所述排气管的方向运动，所述热端活塞通过所述热端传动组件带动所述输出齿轮转动，进而所述输出齿轮通过所述冷端传动组件带动所述冷端活塞在所述冷腔沿远离所述排气管的方向运动；

当所述工质气体流动到所述冷腔且在所述冷却腔的冷却作用下受冷收缩时，收缩的所述工质气体吸引所述冷端活塞在所述冷腔上沿靠近排气管的方向运动，所述冷端活塞通过所述冷端传动组件带动所述输出齿轮转动，进而所述输出齿轮通过所述热端传动组件带动所述热端活塞在所述热腔上沿靠近所述排气管的方向运动。

作为本发明优选的方案，所述热端传动组件包括第一活塞杆、第一连接杆和第一连接圆盘，所述第一连接圆盘上设有偏心设置的第一连接部，所述第一活塞杆的第一端与所述热端活塞转动连接，所述第一活塞杆的第二端与所述第一连接部转动连接，所述第一连接圆盘通过所述第一连接杆与所述输出齿轮连接；所述冷端传动组件包括第二活塞杆、第二连接杆和第二连接圆盘，所述第二连接圆盘上设有偏心设置的第二连接部，所述第二活塞杆的第一端与所述冷端活塞转动连接，所述第二活塞杆的第二端与所述第二连接部转动连接，所述第二连接圆盘通过所述第二连接杆与所述输出齿轮连接；所述第一连接杆、第二连接杆与输出齿轮同轴布置。

作为本发明优选的方案，所述第一连接圆盘的直径大于所述第二连接圆盘的直径，所述第一连接部设置所述第一连接圆盘的外周边上，所述第二连接部设置所述第二连接圆盘的外周边上。

作为本发明优选的方案，所述缸盖本体上设有第一定位座和第二定位座，所述第一连接杆通过轴承与所述第一定位座转动连接，所述第二连接杆通过轴承与所述第二定位座转动连接。

作为本发明优选的方案，所述工质气体为氦气。

作为本发明优选的方案，所述冷却腔的进口与水冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口与水冷系统的回流口连接。

作为本发明优选的方案，所述冷却腔的进口与油冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口与油冷系统的回流口连接。

作为本发明优选的方案，所述缸盖本体上设有两条并排设置的所述排气管。

此外，本发明的另一个方面还提供了一种发动机，包括所述的发动机缸盖。

本发明实施例一种发动机缸盖及其发动机与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明在热腔内工质气体受热膨胀、在冷腔内气体遇冷压缩，进而使热端活塞在热腔往复运动、冷端活塞在冷腔往复运动以形成向外输出动力进而驱动输出齿轮转动，而且输出齿轮能够对外做功，能够作为发电、制真空系统、碳罐吸附、水泵、油泵等系统的动力来源；而且排气管的废气热能在被吸收利用后，温度降低，可有效的节约尾气净化装置的成本，而且整体结构紧凑，占用空间小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的发动机缸盖的立体图；

图2是发动机缸盖的剖面图；

图中，1为排气管；2为工质腔；21为热腔；22为冷腔；23为连接管；3为冷却腔；31为冷却腔的进口；32为冷却腔的出口；4为热端活塞；5为冷端活塞；6为热端传动组件；61为第一活塞杆；62为第一连接杆；63为第一连接圆盘；64为第一连接部；7为冷端传动组件；71为第二活塞杆；72为第二连接杆；73为第二连接圆盘；74为第二连接部；8为输出齿轮；91为第一定位座；92为第二定位座；93为轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～2所示，本发明优选实施例的一种发动机缸盖，包括缸盖本体，所述缸盖本体上设有排气管1、工质腔2、冷却腔3、热端活塞4、冷端活塞5、热端传动组件6、冷端传动组件7和输出齿轮8，所述缸盖本体上设有两条并排设置的所述排气管1，所述工质腔2内填充有工质气体，所述工质腔2包括热腔21、冷腔22和连接管23，所述热腔21围设在所述排气管1的外周，所述冷腔22通过所述连接管23与所述热腔21连通，所述冷却腔3围设在所述冷腔22的外周，通过连接管23形成热腔21与冷腔22的温度分隔；所述工质腔2为密封腔结构；

所述热端活塞4能在所述热腔21上往复运动，所述热端活塞4通过所述热端传动组件6与所述输出齿轮8连接，所述冷端活塞5能在所述冷腔22上往复运动，所述冷端活塞5通过所述冷端传动组件7与所述输出齿轮8连接；

当所述工质气体流动到所述热腔21且在所述排气管1的加热作用下受热膨胀时，膨胀的所述工质气体推动所述热端活塞4在所述热腔21上沿远离所述排气管1的方向运动，所述热端活塞4通过所述热端传动组件6带动所述输出齿轮8转动，进而所述输出齿轮8通过所述冷端传动组件7带动所述冷端活塞5在所述冷腔22沿远离所述排气管1的方向运动；

当所述工质气体流动到所述冷腔22且在所述冷却腔3的冷却作用下受冷收缩时，收缩的所述工质气体吸引所述冷端活塞5在所述冷腔22上沿靠近排气管1的方向运动，所述冷端活塞5通过所述冷端传动组件7带动所述输出齿轮8转动，进而所述输出齿轮8通过所述热端传动组件6带动所述热端活塞4在所述热腔21上沿靠近所述排气管1的方向运动。其中，发动机缸盖需要首次给予动力，即待工质腔2内的工质气体温度升高后，能够使用外部电机与输出齿轮8相啮合，带动输出齿轮8进而进一步带动热端活塞4与冷端活塞5运动，热端活塞4与冷端活塞5推动工质腔2内的工质气体流动，进行形成压缩膨胀运动冲程。

由此，本发明在热腔21内工质气体受热膨胀、在冷腔22内气体遇冷压缩，进而使热端活塞4在热腔21往复运动、冷端活塞5在冷腔22往复运动以形成向外输出动力进而驱动输出齿轮8转动，而且输出齿轮8能够对外做功，能够作为发电、制真空系统、碳罐吸附、水泵、油泵等系统的动力来源；而且排气管1的废气热能在被吸收利用后，温度降低，可有效的节约尾气净化装置的成本，而且整体结构紧凑，占用空间小。

具体的，所述热端传动组件6包括第一活塞杆61、第一连接杆62和第一连接圆盘63，所述第一连接圆盘63上设有偏心设置的第一连接部64，所述第一活塞杆61的第一端与所述热端活塞4转动连接，所述第一活塞杆61的第二端与所述第一连接部64转动连接，所述第一连接圆盘63通过所述第一连接杆62与所述输出齿轮8连接；所述冷端传动组件7包括第二活塞杆71、第二连接杆72和第二连接圆盘73，所述第二连接圆盘73上设有偏心设置的第二连接部74，所述第二活塞杆71的第一端与所述冷端活塞5转动连接，所述第二活塞杆71的第二端与所述第二连接部74转动连接，所述第二连接圆盘73通过所述第二连接杆72与所述输出齿轮8连接；所述第一连接杆62、第二连接杆72与输出齿轮8同轴布置，能够实现第一连接圆盘63、第二连接圆盘73与输出齿轮8同步联动，整体结构紧凑，占用空间小。

示例性的，所述第一连接圆盘63的直径大于所述第二连接圆盘73的直径，所述第一连接部64设置所述第一连接圆盘63的外周边上，所述第二连接部74设置所述第二连接圆盘73的外周边上，这样热端活塞4的行程能够大于冷端活塞5的行程。

示例性的，所述缸盖本体上设有第一定位座91和第二定位座92，所述第一连接杆62通过轴承93与所述第一定位座91转动连接，所述第二连接杆72通过轴承93与所述第二定位座92转动连接，有效减少第一连接杆62与第一定位座91之间的摩擦、减少第二连接杆72与第二定位座92之间的摩擦，保证第一连接圆盘63与第二连接圆盘73转动的稳定性。

优选的，所述工质气体为氦气，氦气气体轻，在流动压缩过程中消耗的能量小；且氦气为惰性气体，其安全性、稳定性高。

在本实施例中，所述冷却腔的进口31与水冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口32与水冷系统的回流口连接。在另一实施例中，所述冷却腔的进口31与油冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口32与油冷系统的回流口连接，通过冷却腔3能够有效对流经冷腔22的工质气体进行冷却。

此外，如图1～图2所示，本实施例还提供了一种发动机，该发动机设置有上述的发动机缸盖，因而具有上述发动机缸盖的所有有益效果，在此不做一一陈述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种发动机缸盖，其特征在于，包括缸盖本体，所述缸盖本体上设有排气管、工质腔、冷却腔、热端活塞、冷端活塞、热端传动组件、冷端传动组件和输出齿轮，所述工质腔内填充有工质气体，所述工质腔包括热腔、冷腔和连接管，所述热腔围设在所述排气管的外周，所述冷腔通过所述连接管与所述热腔连通，所述冷却腔围设在所述冷腔的外周；所述热端活塞能在所述热腔上往复运动，所述热端活塞通过所述热端传动组件与所述输出齿轮连接，所述热端传动组件包括第一活塞杆、第一连接杆和第一连接圆盘，所述第一连接圆盘上设有偏心设置的第一连接部，所述第一活塞杆的第一端与所述热端活塞转动连接，所述第一活塞杆的第二端与所述第一连接部转动连接，所述第一连接圆盘通过所述第一连接杆与所述输出齿轮连接；所述冷端活塞能在所述冷腔上往复运动，所述冷端活塞通过所述冷端传动组件与所述输出齿轮连接，所述冷端传动组件包括第二活塞杆、第二连接杆和第二连接圆盘，所述第二连接圆盘上设有偏心设置的第二连接部，所述第二活塞杆的第一端与所述冷端活塞转动连接，所述第二活塞杆的第二端与所述第二连接部转动连接，所述第二连接圆盘通过所述第二连接杆与所述输出齿轮连接；所述第一连接圆盘的直径大于所述第二连接圆盘的直径，所述第一连接部设置所述第一连接圆盘的外周边上，所述第二连接部设置所述第二连接圆盘的外周边上，所述第一连接杆、第二连接杆与输出齿轮同轴布置，所述缸盖本体上设有第一定位座和第二定位座，所述第一连接杆通过轴承与所述第一定位座转动连接，所述第二连接杆通过轴承与所述第二定位座转动连接；

当所述工质气体流动到所述热腔且在所述排气管的加热作用下受热膨胀时，膨胀的所述工质气体推动所述热端活塞在所述热腔上沿远离所述排气管的方向运动，所述热端活塞通过所述热端传动组件带动所述输出齿轮转动，进而所述输出齿轮通过所述冷端传动组件带动所述冷端活塞在所述冷腔沿远离所述排气管的方向运动；

当所述工质气体流动到所述冷腔且在所述冷却腔的冷却作用下受冷收缩时，收缩的所述工质气体吸引所述冷端活塞在所述冷腔上沿靠近排气管的方向运动，所述冷端活塞通过所述冷端传动组件带动所述输出齿轮转动，进而所述输出齿轮通过所述热端传动组件带动所述热端活塞在所述热腔上沿靠近所述排气管的方向运动。

2.如权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述工质气体为氦气。

3.如权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述冷却腔的进口与水冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口与水冷系统的回流口连接。

4.如权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述冷却腔的进口与油冷系统的出口连接，所述冷却腔的出口与油冷系统的回流口连接。

5.如权利要求1所述的发动机缸盖，其特征在于，所述缸盖本体上设有两条并排设置的所述排气管。

6.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1~5任一项所述的发动机缸盖。