一種混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車(chē)的動(dòng)力裝置領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)從外燃機(jī)發(fā)展到內(nèi)燃機(jī)時(shí)代，由自然吸氣發(fā)展到增壓，由單點(diǎn)、多點(diǎn)缸 外噴射到缸內(nèi)直噴技術(shù)。內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)的區(qū)別為：內(nèi)燃機(jī)通過(guò)燃燒工質(zhì)做功產(chǎn)生動(dòng)力，內(nèi) 燃機(jī)以?shī)W拓（Ott 0)循環(huán)和狄塞爾（Diesel)為代表；而外燃機(jī)則通過(guò)加熱工質(zhì)，利用工質(zhì)的 冷熱循環(huán)做功，以斯特林（Stirling Engine)發(fā)動(dòng)機(jī)為代表。由于外燃機(jī)最關(guān)鍵的部件是熱 交換器，也就是加熱器、回?zé)崞鳌⒗鋮s器，它們直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)之所以 發(fā)展這么慢就是熱交換器的技術(shù)不成熟，過(guò)程不及內(nèi)燃機(jī)反應(yīng)迅速，發(fā)展受到限制。因此， 現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)中基本上采用的是內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力，內(nèi)燃機(jī)雖然反應(yīng)迅速，動(dòng)力足，但仍 存在如下缺陷：1、普通內(nèi)燃機(jī)僅以汽油做為主要能源，面對(duì)石油能源危機(jī)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)終將 被淘汰；2、普通內(nèi)燃機(jī)廢氣中的熱量不能得到利用，能力損失大；3、普通發(fā)動(dòng)機(jī)由汽油燃 燒產(chǎn)生的廢氣對(duì)環(huán)境造成的污染大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)僅以汽油作為原料，且 廢棄中的熱量不能得到利用，而且對(duì)環(huán)境造成污染大的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種以醇類(lèi)混合燃 料為原料，實(shí)現(xiàn)燃?xì)?廢氣-蒸汽聯(lián)合工作循環(huán)的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，包括通過(guò)連桿驅(qū) 動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的氣缸，所述氣缸包括內(nèi)燃機(jī)氣缸以及外燃機(jī)氣缸，其中所述內(nèi)燃機(jī)氣缸與外 燃機(jī)氣缸共同驅(qū)動(dòng)一曲軸設(shè)置，或所述內(nèi)燃機(jī)氣缸驅(qū)動(dòng)主曲軸，所述外燃機(jī)氣缸驅(qū)動(dòng)輔曲 軸設(shè)置，且所述外燃機(jī)氣缸上設(shè)有一工質(zhì)入口和工質(zhì)排出口，所述工質(zhì)入口與所述工質(zhì)出 口之間通過(guò)管路連有將從所述工質(zhì)出口流出的工質(zhì)冷凝壓縮的散熱器，以及將從所述散熱 器內(nèi)流出的冷凝壓縮工質(zhì)加熱成高壓蒸汽工質(zhì)，并送入所述工質(zhì)入口的至少一個(gè)加熱器， 所述加熱器具有供所述工質(zhì)流經(jīng)的加熱通道，以及具有供從所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口排出 的廢氣流經(jīng)的廢氣通道，所述廢氣通道通過(guò)熱傳遞對(duì)所述加熱通道內(nèi)的所述工質(zhì)加熱，且 在配氣系統(tǒng)的控制下，所述內(nèi)燃機(jī)氣缸處于排氣狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述外燃機(jī)氣缸處于工質(zhì) 做功狀態(tài)。
[0005] 所述外燃機(jī)氣缸還具有廢氣入口和廢氣出口，所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口與所述外 燃機(jī)氣缸的廢氣入口連通。
[0006] 所述加熱器與所述散熱器之間還設(shè)有對(duì)所述工質(zhì)過(guò)濾的雜質(zhì)濾清器。
[0007] 還包括對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)氣缸進(jìn)行空氣增壓的廢氣渦輪增壓器，所述廢器渦輪增壓器 包括通過(guò)增壓器軸剛性連接的渦輪機(jī)與壓氣機(jī)，其中所述壓氣機(jī)的進(jìn)氣口與空氣連通，排 氣口與所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣口相連通，所述渦輪機(jī)的進(jìn)氣口與所述加熱器的所述廢氣通 道的排氣口連通。
[0008] 所述加熱器設(shè)有兩個(gè)，分別為第一加熱器和第二加熱器，所述第一加熱器的所述 加熱通道的入口與所述雜質(zhì)濾清器的出口連通，所述第一加熱器的所述加熱通道的出口與 所述第二加熱器的所述加熱通道的入口連通，所述第二加熱器的所述加熱通道的出口與所 述外燃機(jī)氣缸的所述工質(zhì)入口連通，所述廢氣渦輪的進(jìn)氣口與所述第二加熱器的所述廢氣 通道的排出口連通，所述廢氣渦輪的排氣口與所述第一加熱器的所述廢氣通道的進(jìn)氣口連 通。
[0009] 所述廢氣渦輪增壓器設(shè)有兩套，形成雙級(jí)增壓。
[001 0] 所述內(nèi)燃機(jī)氣缸上設(shè)置有對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣管內(nèi)的增壓氣體噴水冷卻的 噴水器。
[0011] 所述內(nèi)燃機(jī)氣缸與外燃機(jī)氣缸共同驅(qū)動(dòng)一曲軸設(shè)置，且所述內(nèi)燃機(jī)氣缸設(shè)有兩 個(gè)，所述外燃機(jī)氣缸設(shè)有兩個(gè)，根據(jù)先后做功順序分別為第一內(nèi)燃機(jī)氣缸、第二外燃機(jī)氣 缸、第三內(nèi)燃機(jī)氣缸、第四外燃機(jī)氣缸，所述第一內(nèi)燃機(jī)氣缸與所述第二外燃機(jī)氣缸一組， 所述第三內(nèi)燃機(jī)氣缸與所述第四外燃機(jī)氣缸一組，同一組的所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口通過(guò) 管路分別與所述外燃機(jī)氣缸的所述廢氣進(jìn)口、所述外燃機(jī)氣缸的所述加熱器的所述廢氣通 道相通，且在所述配氣系統(tǒng)的控制下，所述第一內(nèi)燃機(jī)氣缸處于排氣狀態(tài)時(shí)，所述第二外燃 機(jī)氣缸處于工質(zhì)做功狀態(tài)；所述第三內(nèi)燃機(jī)氣缸處于排氣狀態(tài)時(shí)，所述第四外燃機(jī)氣缸處 于工質(zhì)做功狀態(tài)。
[0012] 所述總排氣管處設(shè)有在所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口向所述外燃機(jī)氣缸的所述廢氣 入口輸送廢氣時(shí)關(guān)閉形成背壓的背壓閥。
[0013] 由所述內(nèi)燃機(jī)氣缸與所述外燃機(jī)氣缸共同驅(qū)動(dòng)的所述曲軸上串聯(lián)有ISG/BSG。
[0014] 所述內(nèi)燃機(jī)氣缸驅(qū)動(dòng)的曲軸上還串聯(lián)有廢氣壓燃機(jī)，所述廢氣壓燃機(jī)通過(guò)管路分 別與燃料源、所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口，以及裝有來(lái)自所述第一加熱器中的所述廢氣通道 內(nèi)的廢氣的集氣瓶連通。
[0015] 所述主曲軸上串聯(lián)有ISG/BSG，所述輔曲軸以及所述壓氣機(jī)均驅(qū)動(dòng)串聯(lián)在所述主 曲軸上的所述ISG/BSG充電。
[0016] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1、在本發(fā)明中，通過(guò)將處于排氣狀態(tài)的所述內(nèi)燃機(jī)氣缸中燃燒后排出的廢氣通過(guò) 排至正處于做功狀態(tài)的所述外燃機(jī)氣缸的加熱器內(nèi)，利用廢氣中的熱量對(duì)加熱器中的工質(zhì) 進(jìn)行進(jìn)一步加熱，使得廢氣中的熱量能夠得到回收利用，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。進(jìn)一步 地，所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣口與所述外燃機(jī)氣缸的廢氣入口連通。這樣能夠?qū)⑺鰞?nèi)燃機(jī) 氣缸排氣時(shí)瞬時(shí)間排放的最大的廢氣能量輸入所述外燃機(jī)氣缸內(nèi)，將所述外燃機(jī)氣缸內(nèi)的 工質(zhì)汽化。本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)使用環(huán)保燃料，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)與外燃機(jī)模式結(jié) 合在一起，能夠回收利用內(nèi)燃機(jī)模式的廢氣能量做功，從而降低油耗，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率， 改善排放，降低污染。
[0018] 2、在本發(fā)明中，由于純醇燃料的蒸汽壓低，冷起動(dòng)困難，增加 ISG/BSG電機(jī)與曲軸 串聯(lián)后，能夠增加冷起動(dòng)的起動(dòng)性能和特殊工況的動(dòng)力性。ISG/BSG根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩需求 和發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況按需控制的工作和停止。
[0019] 3.在本發(fā)明中，所述內(nèi)燃機(jī)氣缸上設(shè)置有對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣管內(nèi)的增壓氣 體噴水冷卻的噴水器，能夠冷卻所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣溫度，降低燃料與空氣構(gòu)成的混合 氣的燃燒溫度，降低爆震趨勢(shì)，同時(shí)可以對(duì)所述內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣門(mén)定期清洗，減少積碳。
[0020] 4、在本發(fā)明中，由于醇類(lèi)燃料著火點(diǎn)高，在曲軸上增加廢氣壓燃機(jī)，進(jìn)一步利用廢 氣加熱，壓燃方式進(jìn)行混合循環(huán)做功，提高熱效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0022] 圖1是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例一的原理圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例二的原理圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例三的原理圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置成四缸四沖程的示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明的外燃機(jī)氣缸的示意圖；
[0027] 圖6是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)氣缸的示意圖；
[0028] 圖7是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置成四缸四沖程的另一示意圖；
[0029] 圖8是本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例四的原理圖；
[0030] 圖中附圖標(biāo)記表示為：1-曲軸；2-增壓器軸；3-主曲軸；4-輔曲軸；5-噴水器； 6-集成缸壓傳感器；7-換向閥；8-截?cái)嚅y。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下將結(jié)合附圖，使用以下實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
[0032] 本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料優(yōu)選使用環(huán)保清潔燃料，如醇燃料或氫 燃料，這樣能夠做到排出的尾氣低污染，當(dāng)然也可以使用汽油作為燃料。下面具體通過(guò)結(jié)構(gòu) 介紹本發(fā)明的混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)如何充分利用廢氣能量，實(shí)現(xiàn)能量回收，提高發(fā)動(dòng) 機(jī)效率的。
[0033] 本發(fā)明有多種布置形式，下面實(shí)施例1-3將以四缸四沖程方案結(jié)構(gòu)介紹。當(dāng)然，本 發(fā)明不限于四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，僅以四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，對(duì)于四缸以上或者V型、星型發(fā)動(dòng)機(jī) 同樣適用，原則是半數(shù)氣缸燃?xì)饽Ｊ?，半?shù)氣缸蒸汽模式，內(nèi)燃燒模式汽缸數(shù)的總扭矩需要 滿(mǎn)足起動(dòng)、冷起動(dòng)及基本怠速要求。實(shí)施例4與實(shí)施例1-3的結(jié)構(gòu)有所不同，另外敘述。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 如圖1和圖4-7所示，本實(shí)施例的一種混合循環(huán)增壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，包括通過(guò)連桿驅(qū) 動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)氣缸，所述氣缸包括兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)氣缸，以及兩個(gè)外燃機(jī)氣缸，根據(jù)先后做 功順序分別為第一內(nèi)燃機(jī)氣缸、第二外燃機(jī)氣缸、第三內(nèi)燃機(jī)氣缸、第四外燃機(jī)氣缸，所述 第一內(nèi)燃機(jī)氣缸與所述第二外燃機(jī)氣缸一組，所述第三內(nèi)燃機(jī)氣缸與所述第四外燃機(jī)氣缸 一組，所述外燃機(jī)氣缸上設(shè)有一工質(zhì)入口和工質(zhì)