新型结构发动机及其工作方法 技术领域

本发明涉及发动机领域， 尤其涉及一种新型结构发动机及其工作方 法。

背景技术

目前大多数的柴油发动机或汽油发动机，其工 作过程都是四冲程循环 往复， 即吸气， 压缩， 爆炸和排气。 曲轴每转两圈喷油器就要向燃烧室内 喷油一次来实现发动机的连续运转。那么如何 在能够保证发动机输出功率 不变的情况下， 又能节油同时又能减少尾气的排放？

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种排放低，且节 油的新型结构发动机及 其工作方法。

为达到上述目的， 本发明所述新型结构发动机， 包括发动机，还包括 一使所述发动机各气缸均处于前四个冲程对外 作功，后四个冲程只进气和 排气且不对外作功的工作循环的控制机构，所 述控制机构包括进排气门补 排气控制装置，以及所述发动机的喷油器在各 气缸前四个冲程对外作功过 程喷油一次， 后四个冲程不对外作功过程不喷油的燃油正时 控制系统。

进一步地，所述进排气门补排气控制装置由带 有进气门补气凸轮和排 气门排气凸轮的次凸轮轴和次凸轮轴正时齿轮 构成，所述次凸轮轴正时齿 轮与所述发动机的凸轮轴的正时齿轮相啮合； 或所述进排气门补排气控制 装置为电控装置。

特别地，所述次凸轮轴正时齿轮与所述发动机 的凸轮轴的正时齿轮的 转速比为 1 : 2。

进一步地，所述燃油正时控制系统为电子燃油 控制系统或机械式燃油 控制系统；其中，所述机械式燃油控制系统由 燃油正时凸轮轴和燃油正时 齿轮构成，所述燃油正时齿轮与所述发动机的 凸轮轴的正时齿轮的转速比 为 1 : 2。

进一步地， 所述发动机的飞轮质量增重 20 % ~30 %。

本发明新型结构发动机工作方法， 包括以下步骤：

( 1 )发动机的各气缸前四个冲程完成吸气， 压缩， 爆炸和排气， 且 在压缩冲程后喷油器在燃油正时控制系统的控 制下向气缸内喷油一次；

( 2 )发动机的各气缸后四个冲程完成吸气， 排气， 吸气和排气， 且 整个过程所述喷油器在燃油正时控制系统的控 制下不向气缸内喷油；

( 3 )所述发动机一次工作循环结束， 下一循环重复步骤（ 1 )和步骤

( 2 1

其中， 步骤（2 ) 中所述后四个冲程中的第一个吸气冲程为： 活塞从 上止点到下止点的过程中， 进气门在发动机的凸轮轴和 /或进排气门补排 气控制装置的控制下由关闭到开启， 排气门在发动机的凸轮轴和 /或进排 气门补排气控制装置的控制下由开启到关闭；

所述四个冲程中的第二个排气冲程为：活塞从 下止点到上止点的过程 中 , 进气门在发动机的凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由 开启到关闭， 排气门在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由 关闭到开启；

所述四个冲程中的第三个进气冲程为：活塞再 次从上止点到下止点的 过程中 , 进气门在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由关闭 到开启， 排气门在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由开启 到关闭；

所述四个冲程中的第四个排气冲程为：活塞再 次从下止点到上止点的 过程中， 进气门在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由开启 到关闭， 排气门在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由关闭 到开启。

其中，所述的进排气门补排气控制装置由带有 进气门补气凸轮和排气 门排气凸轮的次凸轮轴和次凸轮轴正时齿轮构 成，所述次凸轮轴正时齿轮 气门补排气控制装置为电控装置。

所述的燃油正时控制系统为电子燃油控制系统 或机械式燃油控制系 统；其中，所述机械式燃油控制系统由燃油正 时凸轮轴和燃油正时齿轮构

2。

本发明通过设置所述控制机构，将原本四冲程 往复工作的发动机变成 了前四个冲程处于正常的吸气、压缩、爆炸和 排气工作状态，后四个冲程 依靠所述发动的飞轮的惯性带动所述活塞完成 吸气、排气、吸气和排气（即 后四个冲程空转）， 且喷油器不向缸内喷油， 即后四个冲程不对外作功。 此外，本发明为了使发动机运转的更平稳可靠 ，将所述发动机的飞轮增重 20 % -30 %。 本发明所述新型结构发动机在整个工作循环中 喷油的次数明 显比现有的发动机喷油次数少，真正实现了发 动机的节能减排，且能够保 证发动机的正常动力输出。

附图说明

图 1 为本发明新型结构发动机凸轮轴下置时进排气 门补排气控制装 置的结构示意图；

图 2 为本发明新型结构发动机凸轮轴下置时正时齿 轮箱的一实施例 的结构示意图；

图 3 为本发明新型结构发动机凸轮轴上置时进排气 门补排气控制装 置的结构示意图；

图 4 为本发明新型结构发动机凸轮轴上置时正时齿 轮箱的一实施例 的结构示意图； 图 5为本发明新型结构发动机某一缸处于吸气冲� �的工作状态图 图 6为本发明新型结构发动机某一缸处于压缩冲� �的工作状态图 图 7为本发明新型结构发动机某一缸处于爆炸冲� �的工作状态图 图 8为本发明新型结构发动机某一缸处于排气冲� �的工作状态图 图 9 为本发明新型结构发动机某一缸处于后四个冲 程的第一吸气冲 程的工作状态图；

图 10为本发明新型结构发动机某一缸处于后四个� ��程的第二排气冲 程的工作状态图；

图 11为本发明新型结构发动机某一缸处于后四个� ��程的第三吸气冲 程的工作状态图；

图 12为本发明新型结构发动机某一缸处于后四个� ��程的第四排气冲 程的工作状态图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式 做详细描述。

本发明所述新型结构发送机， 包括发动机，还包括一使所述发动机各 气缸均处于前四个冲程对外作功，后四个冲程 只进气和排气且不对外作功 的工作循环的控制机构，所述控制机构包括进 排气门补排气控制装置，以 及所述发动机的喷油器在各气缸前四个冲程对 外作功过程喷油一次，后四 个冲程不对外作功过程不喷油的燃油正时控制 系统。

如图 1 所示本发明新型结构发动机凸轮轴下置时进排 气门补排气控 制装置的结构示意图。所述进排气门补排气控 制装置由带有进气门补气凸 轮 131和排气门排气凸轮 132的次凸轮轴和次凸轮轴正时齿轮 6构成，所 比为 1 : 2; 或所述进排气门补排气控制装置为电控装置。 所述进气门补 气凸轮 131和排气门排气凸轮 132经顶杆 12与摇臂 11接触，来实现控制 进气门 1和排气门 2开启和关闭的动作。 当发动机的凸轮轴是上置时，所 述进气门补气凸轮 131和排气门排气凸轮 132直接与摇臂接触 （如图 3 所示 )。

所述进排气门补排气控制装置工作过程为： 所述进气门 1和排气门 2 在后四个冲程的第一吸气冲程时，所述进气门 1和所述排气门 2均由所述 发动机的凸轮轴控制， 进气门 1开启， 排气门 2关闭。 第二排气冲程时， 所述发动机的凸轮轴上的进气凸轮 141和排气凸轮 142均处于小端，进气 门 1和排气门 2处于关闭状态，此时可通过设置的次凸轮轴� �制所述排气 门打开， 进气门处于关闭状态， 即活塞由下止点到上止点过程， 活塞将气 缸中吸入的空气再排出，此时应注意当所述活 塞到达上止点时避免碰到排 气门， 可通过排气凸轮的轮廓设计来实现。 第三进气冲程时， 所述发动机 的凸轮轴上的进气凸轮 141和排气凸轮 142均处于小端，进气门 1和排气 门 2处于关闭状态，此时通过设置的次凸轮轴控� �所述进气门打开，排气 门处于关闭状态， 即活塞由上止点到下止点过程， 吸入空气。在后四个冲 程的第四排气冲程时，所述进气门 1和所述排气门 2均由所述发动机的凸 轮轴控制。 在整个工作过程中， 所述次凸轮轴上的进气门补气凸轮 131 和排气门排气凸轮 132的轮廓应配合所述发动机凸轮轴正时关系设 计。

所述燃油正时控制系统为电子控制燃油系统或 机械式控制燃油系统； 其中， 电子控制燃油系统可以为电控直列泵燃油系统 、电控分配泵燃油系 统或电控高压共轨燃油系统。前两种燃油系统 是在传统的机械式燃油系统 的基础上增加了一套精确控制发动机喷油量和 喷油时间的电子装置，从而 大大降低了发动机排放污染并提高了燃油经济 性。第三种燃油系统是通过 各种传感器检测出发动机的实际运行状态，通 过计算机的计算和处理，可 以对发动机的喷油量、喷油时间、 喷油压力和喷油率进行最佳控制。 所述 机械式控制燃油系统由燃油正时凸轮轴和燃油 正时齿轮 8构成。

如图 2和图 4所示，分别为本发明新型结构发动机凸轮轴� �置时正时 齿轮箱的一实施例的结构示意图和发动机凸轮 轴上置时正时齿轮箱的一 实施例的结构示意图。 图 2中，所述发动机曲轴动力输出齿轮 3与所述发 动机的凸轮轴正时齿轮 4相啮合，所述发动机的凸轮轴上设置了一齿� � 5 , 该齿轮 5与所述次凸轮轴正时齿轮 6相啮合， 所述次凸轮轴正时齿轮 6 经过渡齿轮 7将动力传输给所述燃油正时齿轮 8。 图 4中， 所述发动机曲 轴动力输出齿轮 3经齿形带 9将动力输出给所述发动机的凸轮轴正时齿轮 4, 所述发动机的凸轮轴上设置了一齿轮 5 , 该齿轮 5与所述次凸轮轴正 时齿轮 6相啮合，所述次凸轮轴正时齿轮 6经齿形带 9将动力传输给所述 燃油正时齿轮 8。在所述发动机曲轴动力输出齿轮 3和所述发动机的凸轮 轴正时齿轮 4之间设有用于起胀紧作用的胀紧轮 102 ,所述次凸轮轴正时 齿轮 6和所述燃油正时齿轮 8之间设有用于起胀紧作用的胀紧轮 101。所 述次凸轮轴正时齿轮 6与所述发动机的凸轮轴的正时齿轮 4的转速比为 1 : 2。所述燃油正时齿轮 8与所述发动机的凸轮轴的正时齿轮 4的转速比 为 1 : 2。 另外， 除使用齿形带传动外， 所述发动机各正时齿轮还可以釆 用链传动。

本发明为保证所述新型结构发动机运转更平稳 ,将所述发动机的飞轮 质量增重 20 % ~30 %。

图 5〜图 12为本发明新型结构发动机的工作流程图，其� ��细描述如下： ( 1 )发动机的各气缸前四个冲程完成吸气， 压缩， 爆炸和排气（如 图 5 , 图 6, 图 7和图 8所示）， 且在压缩冲程后喷油器在燃油正时控制系 统的控制下向气缸内喷油一次；

( 2 )发动机的各气缸后四个冲程完成吸气， 排气， 吸气和排气， 且 整个过程所述喷油器在燃油正时控制系统的控 制下不向气缸内喷油； 其中， 步骤（2 ) 中所述四个冲程中的第一个吸气冲程为： 活塞从上 止点到下止点的过程中，进气门 1在发动机的凸轮轴和进排气门补排气控 制装置的控制下由关闭到开启，排气门 2在发动机的凸轮轴和进排气门补 排气控制装置的控制下由开启到关闭 （如图 9所示）； 所述四个冲程中的第二个排气冲程为：活塞从 下止点到上止点的过程 中， 进气门 1在发动机的凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下 由开启到关闭， 排气门 2在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制 下由关闭到开启 （如图 10所示）；

所述四个冲程中的第三个吸气冲程为：活塞再 次从上止点到下止点的 过程中， 进气门 1在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由关 闭到开启， 排气门 2在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由 开启到关闭 （如图 11所示）；

所述四个冲程中的第四个排气冲程为：活塞再 次从下止点到上止点的 过程中， 进气门 1在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由开 启到关闭， 排气门 2在凸轮轴和 /或进排气门补排气控制装置的控制下由 关闭到开启 （如图 12所示）。

( 3 )所述发动机一次工作循环结束， 下一循环重复步骤（ 1 )和步骤

( 2 1

釆用上述结构，本发明所述新型结构发动机在 整个工作循环中喷油的 次数明显比现有的发动机喷油次数少，真正实 现了发动机的节能减排，且 能够保证发动机的正常动力输出。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的 保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露 的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。