[发明专利]泵气增压内燃机

说明书

所属技术领域：

本发明的泵气增压内燃机是一种往复活塞式四冲程内燃机。 

背景技术：

当今在世界各地广泛使用的往复活塞式四冲程内燃发动机，基本上都采用曲柄连杆机构，对活塞与曲柄连杆机构采用飞溅润滑。这种结构和润滑方式，存在如下不足： 

1、没有利用活塞在进气和膨胀行程向下的泵气作用。 

2、活塞在侧压力作用下，承压面方向的变形量和磨损量均比其它方向大，加之各个方向因结构原因热膨胀量不一样，所以活塞在轴线方向并不是简单的圆柱形。特别是对活塞承压面的工作型线更有特殊要求，因此，活塞的制造难度和加工成本远高于圆柱体活塞。 

3、由于必须在活塞上布置活塞销座和三道以上的气环、油环，活塞的轴向高度较大，活塞的结构重量较大，往复惯性力较大，发动机的结构高度相对较高。 

4、飞溅润滑方式要求油环的弹力大，并随活塞一起做往复运动，所以由此造成的摩擦损失大，并且出现窜机油，烧机油的机率较多。 

5、对气缸起密封作用的活塞环，依据的是节流原理，采用迷宫式多环结构。这种密封形式，不可避免要造成泄漏燃气对机油的重度污染，因此必须 定期更换机油，既不节能又增加使用成本。 

发明内容：

本发明的目的是在曲柄连杆式四冲程内燃机的基础上进行改进，既克服曲柄连杆式内燃机的上述不足，又能充分利用活塞在向下运行时的泵气作用来增加气缸的新鲜工质填充量。 

本发明的解决其技术问题的技术方案基本上由活塞曲柄滑块机构，缸套内循环润滑系统和泵气增压系统三部分组成。本发明通过活塞曲柄滑块机构，将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动；通过泵气增气系统，收集膨胀和进气行程向下产生的泵气并压入活塞上部的气缸内；通过缸套内循环润滑系统为活塞、活塞环在气缸中往复正常运行提供油膜润滑。但是，当对发动机的综合性能要求较高，或者通过内循环润滑系统的流通阻力不能将泵气漏失和机油耗量控制在允许的范围内时，则应考虑增设一封盖内循环润滑系统的专用装置。 

本发明的泵气增压内燃机同曲柄连杆式内燃机一样，在气缸内产生的气压力同样要通过活塞和传力机构向下传递给曲轴，并推动曲轴对外做功。本发明的传力机构与曲柄连杆式传力机构的根本不同点就在于它是通过滑轨、滑块而不是通过连杆将活塞传递的气压力传递给曲轴，所以曲柄滑块机构没有做往复摆动运动的连杆，较为容易在活塞与曲轴箱之间设置专门的泵气室。活塞上行，通过进气阀给泵气室充气。活塞下行，又通过排气阀将泵气室吸入的气体泵入蓄气室。由于消除了连杆摆动的影响，所以泵气终了泵气室的 余隙容积很小，对泵气的利用程度充分。蓄气室中存蓄的泵气在设定时刻压入气缸。 

本发明设置泵气增压系统有如下优点： 

1、增加气缸新鲜工质的填充量。由于可供利用的泵气包括进气和膨胀两个行程的泵气，总量超过从进气门吸入的新鲜工质量，所以本发明可以将发动机的升功率在现有基础上提高一倍以上。 

2、利用泵气压力减少了往复惯性力引起的振动。 

3、取消连杆的结果是直接消除了二阶惯性力的振动源。 

4、将泵气分两次压入气缸，第一次利用膨胀行程的泵气在进气门开启前后，以其中一部分压入气缸，其优点是：一、利用泵气取代燃烧室残存的废气，增加新鲜工质实际占有量。二、减少进气时的泵气耗损。三、起到二次补气的作用，增加扫气效果，降低尾气中有害物质的排放量。 

5、可以根据需要方便地选用多种燃烧方式。例如：(一)汽油机采用像柴油机一样的在泵气增压接近终了时刻喷油燃烧的方式。(二)从进气门吸入只有火焰传输方式才能继续燃烧的极稀混合气(空燃比可达18以上)，而泵气采用空燃比为13左右的浓混合气，实现分层燃烧。 

6、排气量大，温度高，可利用废气涡轮来带动发电机，机油泵等辅助机械，增加有效功率。