专利名称：外充气式发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机领域。
背景技术：
传统发动机的输出功率是由发动机的气缸容积和转速决定的，而气缸容积 的增大必定会增加发动机的体积和重量，并带来较大的机械损耗；而转速的增 高也不可避免地带来巨大的机械损耗、空气动力损耗以及单一吸气冲程进气量 的减少；进而导致发动机的单位转数的输出功率下降，发动机的效率也会下降; 而为了满足车辆对发动机瞬间高功率输出的要求，只好装备大型发动机，这样 的发动机不仅体积大，重量大，而且由于车辆大多数时间需要的功率远远低于 发动机额定输出功率，故发动机长时间在低效率区工作，结果造成很大的浪费。 由于上述的原因，至今为止，发动机的升效率一直无本质性提高，故急需发明 一种新技术，可在大范围内调整发动机的进气量，避免发动机本身转速对发动 机进气量的影响，特别是要满足发动机瞬间高功率输出的要求，以达到高升功 率、高综合效率和低排放的目的。发明内容本实用新型的目的是提供一种可在大范围内调整发动机的进气量，进而大 幅度提高发动机升功率、热效率、功率调整范围及大幅度降低有害物排放的技 术。本实用新型对排气中的热量也进行了回收和利用，使发动机的效率进一步 提高。本实用新型的目的是这样实现的 一种外充气式发动机，包括气缸、进气 道、排气道、曲轴，所述气缸进气口经控制装置与储气罐的出口连通，所述储 气罐的进口经控制装置与空气压縮机的压縮空气出口连通，所述空气压縮机的 空气入口与进气系统连通，所述空气压縮机的动力输入轴直接或经离合器与发动机曲轴连接，所述发动机的凸轮轴与曲轴设为等转速，即在曲轴旋转360度范围内，发动机完成高压充气、二次压縮、作功和排气过程。在所述气缸进气口处设有与所述控制装置并联的控制装置，所述控制装置 与进气系统连通，所述发动机的凸轮轴的转速设为曲轴转速的二分之一，即在曲轴旋转720度范围内，发动机完成吸气充气冲程、压縮冲程、作功冲程和排气冲程。所述排气道与设在储气罐内的热交换器连通。在所述控制装置与所述储气罐之间设有控制装置，在所述控制装置与所述 控制装置之间设有燃气预混合器。在所述空气压縮机动力输入轴与所述曲轴之间设有变速装置。所述排气道上设有新鲜空气导入装置，以使排气中的可燃物进一步燃烧， 燃烧生成的热量被所述储气罐中的进气吸收。所述空气压縮机局部或全部设在所述储气罐内。所述空气压縮机、所述储气罐及其连通管道全部或部分设有保温层，所述 保温层可为保温材料或真空隔热夹层。所述空气压縮机设为带有单向阀的空气压縮机。 所述发动机燃烧室上设有增容装置，以调整燃烧室的容积。所述气缸进气口经控制装置与储气罐的出口连通，所述储气罐的进口设有 阀门，进气系统内不设空气压縮机。所述发动机与行走系统连接，所述行走系统经控制装置与刹车发电机的转 子轴连接，所述刹车发电机的正极经控制器分别和控制器连接，所述控制器与 电解池的正极连接，所述控制器与电解池的正极连接，所述控制器与电解池的 正极连接，所述刹车发电机的负极分别与电解池的负极连接，所述发动机的发 电机的正极经控制器分别与所述控制器连接，所述发电机的负极分别与所述电 解池的负极连接，所述电解池中的电解液设为水溶液，所述水溶液在电流的作 用下，在所述负极周围产生氢气，所产生的氢气经氢气管道与储氢罐的入口连 通，所述储氢罐的出口经控制装置与发动机的进气道连通，所述电解池中的电 解液在电流的作用下，在所述正极周围产生氧气，所产生的氧气由氧气管道经 高压泵与所述控制装置和所述储气罐的入口连通，所述储气罐的出口经控制装 置与发动机的气缸连通。所述发动机的进气道上设有并联的两路新鲜空气进气管道， 一路是所述进 气系统经所述控制装置与所述进气道连通，另一路是所述进气系统经电动增压 机和所述控制装置直接与进气道连通，所述电动增压机由蓄电池驱动。本实用新型有以下积极有益的效果1、 本实用新型结构简单、体积小、成体低廉；2、 本实用新型可在大范围内调整发动机的进气量，充分利用发动机的余热，可大幅度提高发动机升功率、热效率、功率调整范围，大幅度降低发动 机有害物的排放。3、本实用新型可适用于任何带有发动机的装备。
图1为本实用新型第一实施例的结构示意图； 图2为第二实施例的结构示意图 图3为第三实施例的结构示意图 图4为第四实施例的结构示意图 图5为第五实施例的结构示意图 图6为第六实施例的结构示意图； 图7为第七实施例的结构示意图； 图8为第八实施例的结构示意图 图9为第九实施例的结构示意图 图IO为第十实施例的结构示意图； 图11为第十一实施例的结构示意图； 图12为第十二实施例的结构示意图；附图编号l.气缸 2.进气道 3.排气道 4.曲轴5、 51、 52、 7.控制装置 6.储气罐 8.空气压縮机81.电动增压机9.进气系统IO.离合器 ll.热交换器 12.燃气预混合器 13.变速装置 14.新鲜空气导入装置 15.保温材料 16.燃烧室17.增容装置 18.柱塞 19.联杆 20.控制装置21.增容孔 22.发动机 23.行走系统24.控制装置25.刹车发电机 251.(刹车发电机)转子轴 26.(刹车发电机)正极 27、 33.控制器28.电解池 29、 291、 292.(电解池)正极30.(刹车发电机)负极 31、 311、 312.(电解池)负极 32.(发动机)发电机 34.电解液 35.氢气管道 36.储氢罐37.控制装置 38.氧气管道39.高压泵40.阀门331、 332、 333.控制器具体实施方式
实施例1如图l所示的外充气式发动机，包括气缸l、进气道2、排气道3、曲轴4， 所述气缸1进气口经控制装置5与储气罐6的出口连通，所述储气罐6的进口经控制装置7与空气压縮机8的压縮空气出口连通，所述空气压縮机8的空气 入口与进气系统9连通，所述空气压縮机8的动力输入轴直接或经离合器10 与发动机的曲轴4连接，所述发动机的凸轮轴与曲轴设为等转速，即在曲轴旋 转360度范围内，发动机完成高压充气、二次压缩、作功和排气过程。实施例2如图2所示的外充气式发动机，与实施例1的不同之处是在所述气缸1进 气口处设有与所述控制装置5并联的控制装置51，所述控制装置51与进气系统 9连通，所述发动机的凸轮轴的转速设为曲轴转速的二分之一，即在曲轴旋转 720度范围内，发动机完成吸气充气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程。实施例3如图3所示的外充气式发动机，与实施例1的不同之处是所述排气道3与 设在储气罐6内的热交换器11连通。实施例4如图4所示的外充气式发动机，与实施例3的不同之处是在所述控制装置5 与所述储气罐6之间设有控制装置52，在所述控制装置5与所述控制装置52之 间设有燃气预混合器12。实施例5如图5所示的外充气式发动机，与实施例4的不同之处是在所述空气压縮 机8动力输入轴与所述曲轴4之间设有变速装置13。实施例6如图6所示的外充气式发动机，与实施例5的不同之处是所述排气道3上 设有新鲜空气导入装置14，以使排气中的可燃物进一步燃烧，燃烧生成的热量 被所述储气罐6中的进气吸收。在向气缸内喷入燃油时适当过量，以减少NOx的形成，排气中微量的CO 和CH在进入热交换器11内温度降低后与由新鲜空气导入装置14导入的新鲜空 气进一步燃烧，使排放更环保，第二次燃烧释放的能量亦可得到储气罐6内空 气的有效回收。实施例7如图7所示的外充气式发动机，与实施例1的不同之处是所述空气压縮机8 局部或全部设在所述储气罐6内。实施例8如图8所示的外充气式发动机，与实施例1的不同之处是所述空气压縮机8、 所述储气罐6及其连通管道全部或部分设有保温层15，所述保温层15可为保温 材料或真空隔热夹层。所述空气压縮机8设为带有单向阀的空气压縮机。实施例9如图9所示的外充气式发动机，与实施例1的不同之处是所述发动机的燃 烧室16上设有增容装置17，以调整所述燃烧室16的容积。所述增容装置17设有柱塞18、联杆19、控制装置20，当所述柱塞18向上 运动时，增容孔21增大即所述燃烧室16的容积增大；当所述柱塞18向下运动 时，所述增容孔21减小即所述燃烧室16的容积减小。通过改变燃烧室的容积 调整发动机的进气量进而调整发动机的输出功率。实施例10如图10所示的外充气式发动机，所述气缸1进气口经控制装置5与储气罐 6的出口连通，所述储气罐6的进口设有阀门40，进气系统内不设空气压縮机。与实施例1的不同之处是在发动机的进气道上不设有空气压縮机，实施时， 储气罐6可为高压新鲜空气罐，亦可为高压氧气罐，在加气站通过阀门直接充 气。实施例11如图ll所示的外充气式发动机，所述发动机22与行走系统23连接，所述 行走系统23经控制装置24与刹车发电机25的转子轴251连接，所述刹车发电 机25的正极26经控制器27分别和控制器331、 332、 333连接，所述控制器331 与电解池28的正极29连接，所述控制器332与电解池28的正极291连接，所 述控制器333与电解池28的正极292连接，所述刹车发电机25的负极30分别与电解池28的负极31、 311、 312连接，所述发动机22的发电机32的正极经 控制器33分别与所述控制器331、 332、 333连接，所述发电机32的负极分别 与所述电解池28的负极31、 311、 312连接，所述电解池28中的电解液34设 为水溶液，所述水溶液在电流的作用下，在所述负极31、 311、 312周围产生氢 气，所产生的氢气经氢气管道35与储氢罐36的入口连通，所述储氢罐36的出 口经控制装置37与发动机22的进气道2连通，所述电解池28中的电解液34 在电流的作用下，在所述正极29、 291、 292周围产生氧气，所产生的氧气由氧 气管道38经高压泵39与所述控制装置7和所述储气罐6的入口连通，所述储 气罐6的出口经控制装置5与发动机的气缸1连通。实施例12如图12所示的外充气式发动机，所述发动机22的进气道2上设有并联的 两路新鲜空气进气管道， 一路是所述进气系统9经所述控制装置51与所述进气 道2连通，另一路是所述进气系统9经电动增压机81和所述控制装置5直接与 进气道2连通，所述电动增压机81由蓄电池驱动。一般工作时，由进气系统9经控制装置51与所述进气道2相连通的管路给 发动机22供气；当车辆需要急加速时，电动增压机81工作，由进气系统9经 电动增压机81和控制装置5直接与进气道2连通的管路给发动机22供给更多 的新鲜空气，以使发动机22及时输出原来成倍的功率，以满足车辆急加速的要 求。
权利要求1. 一种外充气式发动机，包括气缸(1)、进气道(2)、排气道(3)、曲轴(4)，其特征在于所述气缸(1)进气口经控制装置(5)与储气罐(6)的出口连通，所述储气罐(6)的进口经控制装置(7)与空气压缩机(8)的压缩空气出口连通，所述空气压缩机(8)的空气入口与进气系统(9)连通，所述空气压缩机(8)的动力输入轴直接或经离合器(10)与发动机的曲轴(4)连接，所述发动机的凸轮轴与曲轴设为等转速，即在曲轴旋转360度范围内，发动机完成高压充气、二次压缩、作功和排气过程。
1、 一种外充气式发动机，包括气缸(1)、进气道(2)、排气道(3)、曲轴(4) ，其特征在于所述气缸(1)进气口经控制装置(5)与储气罐(6)的出 口连通，所述储气罐(6)的进口经控制装置(7)与空气压縮机(8)的压縮空 气出口连通，所述空气压縮机(8)的空气入口与进气系统(9)连通，所述空 气压縮机(8)的动力输入轴直接或经离合器(10)与发动机的曲轴(4)连接， 所述发动机的凸轮轴与曲轴设为等转速，即在曲轴旋转360度范围内，发动机 完成高压充气、二次压縮、作功和排气过程。
2、 如权利要求1所述外充气式发动机，其特征在于在所述气缸(1)进 气口处设有与所述控制装置(5)并联的控制装置(51)，所述控制装置(51) 与进气系统(9)连通，所述发动机的凸轮轴的转速设为曲轴转速的二分之一， 即在曲轴旋转720度范围内，发动机完成吸气充气冲程、压縮冲程、作功冲程 和排气冲程。
3、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述排气道(3) 与设在储气罐(6)内的热交换器(11)连通。
4、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于在所述控制装置(5) 与所述储气罐(6)之间设有控制装置(52)，在所述控制装置(5)与所 述控制装置(52)之间设有燃气预混合器(12)。
5、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于在所述空气压縮 机(8)动力输入轴与所述曲轴(4)之间设有变速装置(13)。
6、 如权利要求3所述外充气式发动机，其特征在于所述排气道(3)上 设有新鲜空气导入装置(14)，以使排气中的可燃物进一步燃烧，燃烧生成的热 量被所述储气罐(6)中的进气吸收。
7、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述空气压縮机 (8)局部或全部设在所述储气罐(6)内。
8、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述空气压縮机 (8)、所述储气罐(6)及其连通管道全部或部分设有保温层(15)，所述保温层(15)可为保温材料或真空隔热夹层。
9、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述空气压縮机 (8)设为带有单向阀的空气压縮机。
10、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述发动机的 燃烧室(16)上设有增容装置(17)，以调整所述燃烧室(16)的容积。
11、 如权利要求1或2所述外充气式发动机，其特征在于所述气缸(1)进气口经控制装置(5)与储气罐(6)的出口连通，所述储气罐(6)的进口设 有阀门(40)，进气系统内不设空气压縮机。
12、 如权利要求ll所述外充气式发动机，其特征在于所述发动机(22) 与行走系统(23)连接，所述行走系统(23)经控制装置(24)与刹车发电机(25)的转子轴(251)连接，所述刹车发电机(25)的正极(26)经控制器(27) 分别和控制器(331、 332、 333)连接，所述控制器(331)与电解池(28)的 正极(29)连接，所述控制器(332)与电解池(28)的正极(291)连接，所 述控制器(333)与电解池(28)的正极(292)连接，所述刹车发电机(25) 的负极(30)分别与电解池(28)的负极(31、 311、 312)连接，所述发动机(22)的发电机(32)的正极经控制器(33)分别与所述控制器(331、 332、 333)连接，所述发电机(32)的负极分别与所述电解池(28)的负极(31、 311、 312)连接，所述电解池(28)中的电解液(34)设为水溶液在电流的作用下， 在所述负极(31、 311、 312)周围产生氢气，所产生的氢气经氢气管道(35) 与储氢罐(36)的入口连通，所述储氢罐(36)的出口经控制装置(37)与发 动机(22)的进气道(2)连通，所述电解池(28)中的电解液(34)在电流的 作用下，在所述正极(29、 291、 292)周围产生氧气，所产生的氧气由氧气管 道(38)经高压泵(39)与所述控制装置(7)和所述储气罐(6)的入口连通, 所述储气罐(6)的出口经控制装置(5)与发动机的气缸(1)连通。
13、 如权利要求2所述外充气式发动机，其特征在于所述发动机(22) 的进气道(2)上设有并联的两路新鲜空气进气管道， 一路是所述进气系统(9) 经所述控制装置(51)与所述进气道(2)连通，另一路是所述进气系统(9) 经电动增压机(81)和所述控制装置(5)直接与进气道(2)连通，所述电动 增压机(81)由蓄电池驱动。
专利摘要一种外充气式发动机，包括气缸、进气道、排气道、曲轴，所述气缸进气口经控制装置与储气罐的出口连通，所述储气罐的进口经控制装置与空气压缩机的压缩空气出口连通，所述空气压缩机的空气入口与进气系统连通，所述空气压缩机的动力输入轴直接或经离合器与发动机的曲轴连接，所述发动机的凸轮轴与曲轴设为等转速，即在曲轴旋转360度范围内，发动机完成高压充气、二次压缩、作功和排气过程。本实用新型可在大范围内调整发动机的进气量，进而大幅度提高发动机升功率、热效率、功率调整范围及大幅度降低有害物排放；本实用新型可以成倍提高发动机的瞬间输出功率且结构简单、体积小、节能、环保，可适用于任何带有发动机的装备。
文档编号F02B33/44GK201110220SQ20072017022
公开日2008年9月3日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者靳北彪 申请人:靳北彪