[发明专利]其活塞由辊导引并由小齿轮和齿条驱动的双作用活塞式压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种双作用活塞式压缩机，其活塞由辊导引并由小齿轮和齿条驱动。

背景技术

往复活塞式压缩机一般配备由连杆-曲柄组件驱动的单作用活塞，该连杆-曲柄组件与往复式内燃机所用的相似，然而，某些往复活塞式压缩机会配备一或多个双作用活塞。

这类汽缸和活塞共同限定上气室和下气室，所述活塞具有下杆，其向活塞传递其直移运动并为活塞的定向起一份作用，所述下杆本身则连接十字头或筒状活塞，其向所述下杆提供直移导引并通过枢轴节将所述下杆与连杆连接联杆器。

双作用活塞式压缩机提供优秀的极高的效率，原因是气体被同一活塞同时地吸入及排出，其中活塞的上面和下侧面均能起作用。从而可以限制汽缸的数量、减低该压缩机进行相同工作的操作速度以及通过相对地降低的摩擦损耗而提高该压缩机的机械效率。

双作用活塞式压缩机所包含的十字头或筒状活塞可排除在单作用活塞式压缩机中的一般由连杆向活塞施加的径向力，因为由连杆产生的横向力由所述十字头与其导向器之间的连接或由所述筒状活塞与其汽缸之间的连接所承受。

然而，这个构造未有处理的是消除在所述十字头与其导向器之间或在所述筒状活塞与其汽缸之间的摩擦。再者，双作用往复活塞式压缩机的弊处在于它们具有相当大的垂直高度与往复运动质量。

这些缺点成为单作用活塞式压缩机与双作用活塞式压缩机没用于为汽车内燃机增压的主因。业已尝试的往复式内燃机的主要应用被认为是“Berliet”进行的，其起始于二十世纪初。

现今用于汽车引擎内燃机的增压的正位移压缩机主要为“Roots”型叶轮压缩机、“Lysholm”型螺杆式压缩机、使用“Wankel”原理的回转活塞式压缩机、“Zoller”或“Cozette”型叶片及偏心转子式(vane plus eccentric rotor type)压缩机或如大众Volkswagen生产的某些型号所用的“G-Lader”型涡旋式压缩机。

支配汽车内燃机市场的增压装置为离心式涡轮压缩机，原因是其安装简易，且其使用气体膨胀尾来供能，该气体尾一般会流失至配备有用以分离曲轴的机械压缩机的增压式内燃机的废气中。

相对照地，涡轮压缩机或涡轮增压器的缺点为令驾驶者讨厌的响应时间、在未有提供若干涡轮增压器时不能于整个速度范围内产生高扭矩，以及对于废气的温度极为敏感，所述温度不可超出涡轮所容许之限度。

涡轮压缩机的另一个缺点是排气背压的增加，限制了消除引擎燃烧室内的充气的可能性，亦使废气再循环装置的设计与发展变得复杂。

此外，涡轮压缩机的另一个缺点是在引擎排气口与对产生自引擎的污染物进行后处理的催化转化器之间要插入涡轮和其外壳，该插入物令所述催化转化器因升温较慢而使其点燃时间增长。

使用双作用活塞式压缩机对往复式内燃机增压会在多方面有利，虽然这在现今还未有人做到。

具体而言，正如所有正位移压缩机，活塞式压缩机较离心式涡轮压缩机优胜之处在于实际上没有响应时间，这源于正位移压缩机能即时为内燃机提供大于大气压力的进气压力进气压力。

此外，双作用活塞每半周期产生一股压缩空气：在所述压缩空气受到进气压力通风系统和／或加增的体积容量而衰减与过滤时，这项特点容许内燃机的进气口获得接近固定的压力。

这项特点容许一个双作用活塞式压缩机可通过额外的曲柄而直接安装于内燃机的曲轴上，从而免除对任何其他传动装置的需要。

这项配置可能特别适用于短的直列式二汽缸、三汽缸或四汽缸且加入具有专用汽缸排量的双作用活塞式压缩机汽缸的内燃机，所述汽缸排量在多数情况下大于所述内燃机的内燃机汽缸的汽缸排量，致使在整个速度范围内能达到想要的进气压力。

使用直接安装于内燃机的曲轴上的双作用活塞式压缩机来替所述内燃机增压的另一个优点是降低成本与空间。

具体而言，所述双作用活塞式压缩机可完全或部分地取代由额外的正位移压缩机和／或涡轮压缩机产生的增压效果。

由于事实上再无任何额外设备安装在所述内燃机上，车辆的引擎间隔便能节省可观的空间，即使考虑到在内燃机因增长而要结合至少一个压缩机的情况下仍如是。

安装于内燃机的曲轴上的双作用活塞式压缩机的这种配置亦令所述压缩机的垂直高度下降而机械效率增至最大。

此外，需要将气体压缩的无数应用都可通过使用紧凑、轻巧而具有低的摩擦损耗的双作用活塞式压缩机而获益。

发明内容