[发明专利]一种活塞往复式单缸高速内燃发动机

摘要

本发明公开一种采用我国发明专利“ZL200710147446.7、公告号CN101144524B”中第三种实施方式所述齿轮齿条机构作动力机构的活塞往复式单缸高速内燃发动机，它由所述动力机构和我国发明专利“ZL200710193938.X公告号CN101289956B”、“ZL200710193940.7公告号101205861B”、“ZL200810169739.X公告号101434419B”、“ZL201112083190.9公告号CN102562339B”、发明申请“200710193939.4”、“201310434603.X”、“201410020453.0”、“201410208643.5”中作出的发明组合而成，该发动机可全面地消除现有常规内燃机的缺陷和不足之处，具有热效率达约70％、比重量相对地减少约30倍，基本上消除各不良燃烧污染物向大气中排放的积极效果。

主权项

1.一种活塞往复式单缸高速柴油发动机，其特征在于：主要由动力机构、增压机构、一次燃油泵喷系统、二次发动缸内喷水冷却系统、排气系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、增压缸内吸入空气量调控系统、顶置综合调控系统、以及机油循环系统、燃油水液连体输送泵系统、排气涡轮功率回收齿轮组系统、发动缸活塞工作环境强化系统、发动机喷水冷却系统、发动缸及其排气设置、机用纯净水回收与制取设置、发动机网罩组成；所述动力机构(1.11)，用“两齿条平行相对两端横向连接的齿条框架(2.01)内装配齿轮(2.07)，齿轮(2.07)以6个轮齿均布，但只作出第一、二、三3个相邻的轮齿(2.27、2.28、2.29)，其中，第一、三两轮齿的宽度相同，第二轮齿(2.28)的宽度小于第一、三两轮齿(2.27、2.29)的宽度，两边齿条上，一边齿条作出第一、二、三3个齿槽(2.11、2.19、2.20)、另一边齿条作出第四、五、六3个齿槽(2.22、2.21、2.05)，第二、第五两齿槽(2.19、2.21)宽度相同，对应第二轮齿(2.28)的宽度，分别作在第一、第二两活块(2.26、2.25)上，第一、三、四、六4个齿槽(2.11、2.20、2.22、2.05)宽度相同，对应第一、第三轮齿的宽度；齿条框架(2.01)的行程对应的齿轮转角为180度；齿条框架位于下止点时，第一轮齿与第六齿槽啮合完成，第三轮齿与第一齿槽脱开；由下止点返回上止点途中，第二、第三轮齿依次与第五、第四齿槽啮合，分离；与此同时，第一轮齿与第六齿槽脱开，并在与第一、二、三齿槽的相对运动中，与第一齿槽无接触关系、压迫第一活块(2.06)后退让位无障碍地通过第二齿槽(2.19)，然后与第三齿槽进入啮合；齿条框架到达上止点时，第一轮齿与第三齿槽啮合完成，第三轮齿与第四齿槽脱开，形成齿条框架上下往复齿轮旋转的齿轮齿条机构”作动力机构(1.11)，齿条框架(2.01)即成为了动力机构框架(1.09)；增压机构为“动力机构框架(1.09)上端固定联接发动缸活塞(1.12)，下端固定联接或直接作出增压缸活塞(1.07)，增压缸活塞直径≥发动缸活塞直径2倍的与动力机构复合的发动机体内活塞往复式”增压机构；动力机构和增压机构设在由机体横隔板(1.34)将机体分为上下两部分下部分机体的中间；增压缸底盖板(1.80)上设有增压缸吸入空气止回阀(1.06)、压缩空气止回阀(1.03)、进风管(1.69)，增压缸底盖板(1.80)下面作出增压缸进风通道(1.05)和压缩空气蓄气通道(1.04)；压缩空气止回阀(1.03)阀杆伸出发动机底盖板(1.68)与增压缸内吸入空气量调控机构(1.02)联接，吸入空气量调控机构(1.02)的调控杆(1.44)向上伸出发动机顶盖板(1.27)由作有弧形移动凸轮和轮齿的元盘(1.42)联接吸入空气量调控机构调控轴(1.43)，形成增压缸内吸入空气量调控系统；压缩空气上蓄气通道(1.51)设在机体横隔板(1.34)上面，并形成发动缸缸座(1.35)；所述一次燃油泵喷系统的“燃油泵喷机构(1.19)”及其调控轴(1.39)、二次发动缸内喷水系统的“水液泵喷工作机构(1.26)”及其调控轴(1.45)、排气系统的“排气工作机构(1.20)”及其调控轴(1.40)，分别设置发动机的顶盖板(1.27)上面；增压缸内中冷压缩喷水系统的“中冷喷水机构(1.53)”，设在机体横隔板(1.34)上，由二次发动缸内喷水冷却系统挺杆(1.32)侧作出的侧挺杆头驱动而进行喷水工作，该机构由设置在发动机顶盖板上的增压缸吸入空气量调控系统的调控轴(1.43)调控；驱动一次燃油泵喷系统工作机构工作的挺杆(1.16)、驱动二次发动缸内喷水系统及增压缸内中冷压缩喷水系统工作的挺杆(1.32)、驱动排气系统工作的挺杆(1.54)，以及驱动燃油水液连体输送泵的挺杆(1.59)，分别固定在与活塞同步运动的动力机构框架(1.09)上；设置在发动机顶盖板(1.27)上的顶置综合调控系统用一构件(1.57)将一次燃油泵喷系统的调控轴(1.39)、二次发动缸内喷水冷却系统的调控轴(1.45)、排气系统的调控轴(1.40)、增压缸内吸入空气量调控系统调控轴(1.43)横向联接起来，由调速器(1.41)指令，使所述各工作系统统一地同步地随发动机工况的变化工作；排气涡轮功率回收齿轮组(1.57)的前齿轮(1.56)联接排气涡轮轴齿轮(1.55)，其后齿轮(1.64)联接动力轴(1.63)尾段装配的超越离合器(1.65)，将排气涡轮回收的功率传给动力轴(1.63)向外界输出；由壳体(1.78)内装配散热支管组架(1.77)形成减速降压箱(1.76)和水蒸汽发生箱(1.75)以及分离箱(1.74)而成的机用纯净水回收与制取设置，其进气口(1.79)联接在涡轮排气管的后面，淅出水蒸汽后的排气由分离箱(1.74)的排气口(1.73)排出，回收与制取的纯净水供发动机工作时使用；发动缸排气管(1.50)进口区位(1.46)的上面，装配涡轮吸入空气止回阀(1.47)，防止排气间歇期涡轮发生喘振；所述发动缸活塞工作环境强化系统，将所述固定在发动机动力框架(1.09)上端面分别驱动各自工作机构的挺杆(1.16、1.54、1.32、1.59)，依发动缸活塞(1.12)定位所需的机械负荷作出；机体横隔板(1.34)上各挺杆的活动口作出耐磨承压块(1.33)，机体横隔板上的通风口(1.14、1.52)，其出口缩小且面对发动缸活塞(1.12)伸出发动缸外的位置；发动缸活塞位于下止点时，发动缸活塞除活塞环区段位于发动缸进风口(1.15)区段处，伸出发动缸外的长度＝活塞的行程；发动缸活塞内腔作有散热片(1.13)，在动力机构齿轮转动对散热片(1.13)冷却和流经通风口(1.14、1.52)的空气对发动缸活塞(1.12)的冷却下，将活塞顶段的热负荷危害消除；所述发动机的喷水冷却系统：将所述二次发动缸内喷水冷却系统、增压缸内中冷压缩喷水系统、以及发动缸活塞工作环境强化系统中的冷却技术措施综合起来，统畴地设计对发动机工质及其流经系统热负荷严重部位冷却的工作参数；二次发动缸内喷水冷却系统的泵喷咀设在发动缸燃烧室顶部热负荷严重部位，其挺杆头(1.28)工作形状的工作参数界定如下：第一次喷水工作形状上抑制高温污染物NO生成区段，喷水时刻为生成NO温度即将出现时刻，喷水量为能抑制生成NO温度出现且最少的水液量，生成NO温度受到抑制和不生成NO工况消除热负荷危害区段，根据热负荷出现的时刻和受到热负荷危害部位的热负荷状况从泵喷咀渗出能消除热负荷危害且最少的水液量；第二次喷水工作形状全区段、喷水定时为发动缸内预排气结束至排气阀即将关闭时刻、喷水量以排气的温度和排气口热负荷危害状况确定；增压缸内中冷压缩喷水系统扇形凸轮工作参数的界定：喷水的定时与增压缸内吸气的开始和结束同步，喷水量依增压缸吸入空气的温度和空气量以及基本上不影响发动缸内燃气的最佳热效率协助发动缸内一次喷水抑制NO生成的要求确定。