阅读说明：本技术 铰接式增压器 (Hinged supercharger ) 是由 V·拉比 于 2020-03-11 设计创作，主要内容包括：铰接式增压器(1)形成进气管(3),所述进气管的端部具有由约束装置(17)固定的紧密球形接头(16),所述增压器(1)将热源(39)连接至膨胀气缸(32),并且包含增压器进口孔(4)、容纳阀座(9)的增压器出口孔(6)以及容纳控制阀(10)的进气阀致动器(50)的致动器孔(8),所述阀与所述阀座(9)配合以关闭所述进气管(3)。(The articulated supercharger (1) forms an intake pipe (3) whose end has a tight spherical joint (16) fixed by a constraint device (17), the supercharger (1) connecting a heat source (39) to an expansion cylinder (32) and comprising a supercharger inlet orifice (4), a supercharger outlet orifice (6) housing a valve seat (9) and an actuator orifice (8) housing an intake valve actuator (50) of a control valve (10) cooperating with the valve seat (9) to close the intake pipe (3).)

具体实施方式

在图1至3中，示出了铰接式增压器1、其组件的各种细节、其替代实施例及其附件。

如图3所示，铰接式增压器1具体用于传递-膨胀-再生内燃机30，其中双作用膨胀活塞31在膨胀气缸32中移动，后者与上膨胀气缸盖33和下膨胀气缸盖34一起形成膨胀气缸盖组合件35。

在图3中可以看出，传递-膨胀-再生内燃机30包含压缩机36，压缩机在将工作气体37排入再生热交换器38之前对其进行压缩，其中所述气体37被预热，而在离开所述热交换器38时，所述气体37被热源39过热。

在离开热源39时，工作气体37经由燃烧器出口管46、随后通过进气管3并通过由进气阀执行器50控制的进气阀10进入膨胀气缸32，以便在其中膨胀并对动力输出轴40产生功。

工作气体37随后在重新引入再生热交换器38之前从膨胀气缸32中排出，以便通过将其部分热量传递到进入所述交换器38中进行预热的工作气体37，从而在其中得到冷却。

如图1至3所示，根据本发明的铰接式增压器1具有中空的增压器主体2，其可以有利地由耐高温的硬质材料制成，如碳化硅。

所述增压器主体2形成传递-膨胀-再生内燃机30的进气管3，并包含与热源39连通的增压器进口孔4、经由上膨胀气缸盖33或下膨胀气缸盖34通向膨胀气缸32的增压器出口孔6，以及容纳进气阀致动器50的致动器孔8。

如图1和2具体所示，根据本发明的铰接式增压器1还具有燃烧器侧上的截头球形端部5，其设在增压器进口孔4的水平面上，所述端部5与燃烧器侧上设在燃烧器出口管46外的互补截头球形表面14形成紧密的球形接头连杆16，后者能够由耐高温的硬质材料制成，如碳化硅。

应注意，有利地，燃烧器侧上的截头球形端部5或燃烧器侧上的互补截头球形表面14可以具有锥形而非球形的形状，从而有利于在所述端部5与所述表面14之间形成接触线而不是接触面积。应注意，在这种情况下，凹形部分必须具有锥形的形状。

图1和2还绘示了根据本发明的铰接式增压器1还具有气缸盖侧上的截头球形端部7，其设在增压器出口孔6的水平面上，所述端部7与气缸盖侧上设在上膨胀气缸盖33或下膨胀气缸盖34外的互补截头球形表面15形成紧密的球形接头连杆16。

应注意，有利地，气缸盖侧上的截头球形端部7或气缸盖侧上的互补截头球形表面15可以具有锥形而非球形的形状，从而有利于在所述端部7与所述表面15之间形成接触线而非接触面积。应注意，在这种情况下，凹形部分必须具有锥形的形状。

根据本发明的铰接式增压器1还包含阀座9，其在图1和图2中特别可见，所述阀座9设在增压器出口孔6附近，而进气阀10可以靠在所述阀座9上以关闭所述孔6，从而防止来自热源39的工作气体37进入膨胀气缸32。

应注意，有利地，进气阀10可以由耐高温的硬质材料制成，如碳化硅。

最后，如图1至3所示，根据本发明的铰接式增压器1包括约束装置17，其一方面使燃烧器侧上的截头球形端部5压靠在燃烧器侧上的互补截头球形表面14上，另一方面使气缸盖侧上的截头球形端部7压靠在气缸盖侧上的互补截头球形表面15上。

根据根据本发明的铰接式增压器1的特定实施例，阀座9可以具有阀座侧上的互补截头球形表面18，其与阀侧上设在进气阀10端部的截头球形支承区域19啮合。

在这种情况下，所述表面18和所述支承区域19在彼此接触时形成紧密的球形接头连杆16，使得进气阀10可以根据有限的角度相对于铰接式增压器1定向，同时在所有情况下与其所啮合的阀座9产生紧密性。

应注意，有利地，阀座侧上的互补截头球状表面18可以是锥形而非球形的形状，从而有利于在其自身与阀侧上的截头球形支承区域19之间形成接触线而不是接触区域。

如图1和2清楚所示，进气阀10可以包含阀杆11，其可以在进气管致动器50中容纳的上阀杆导向球形接头66中或与进气管致动器中容纳的上阀杆导向球形接头一起沿着其纵轴平移，所述球形接头66使所述阀10能够根据相对于所述致动器50的有限角度来定向自身。

根据该替代实施例，阀杆11可以在图1和2所示的位置记忆阀杆密封支架67中沿着其纵轴平移。所述密封支架67容纳在进气阀致动器50中并且可以相对于所述致动器50径向移动。

所述密封支架67可以有利地包括在所述密封支架67与阀杆11之间形成紧密性的阀杆密封件74，而所述密封支架67还可以包括在所述密封支架67与进气阀致动器50之间形成紧密性的密封支架密封件75。

在图1和2中可以观察到，位置记忆阀杆密封支架67可以通过阀杆密封支架弹簧68保持压靠在进气阀致动器50上，阀杆密封支架弹簧可以由一叠弹性垫圈、螺旋弹簧或本领域技术人员已知的任何其它类型的弹簧组成。

可以观察到，由所述弹簧68施加在所述密封托架67上的压力载荷趋于通过摩擦将后者固定在相对于进气阀执行器50的位置，而不阻止其在阀杆11对其施加足够强度的径向载荷时移动。

通过根据本发明的铰接式增压器1的替代实施例，图1至3中示出了增压器主体2可以经由热解耦间隔件13容纳进气阀致动器50，该热解耦间隔件一方面与增压器主体2，另一方面与进气阀致动器50产生紧密性并对中。

有利地，热解耦间隔件13由如氧化锆的低热导率材料制成。

特别是在图1和2中可以观察到，热解耦间隔件13的下部可以形成热隔离网20，其保护进气阀致动器50免受工作气体37散发的热量的影响，后者在由增压器主体2形成的进气管3中高温循环。

应注意，由热隔离网20形成的进气阀致动器50的热保护可以添加到或替换图1和2中特别可见的致动器主体冷却回路69，该回路可以包括在进气阀致动器50的下部。

在图1至3中，示出了约束装置17可以由至少一个致动器约束板41组成，该致动器约束板通过至少一个板式拉杆43并且经由至少一个板邻接部42保持压靠在进气阀致动器50上。

因此，进气阀致动器50通过致动器孔8的致动器支承面12保持压靠在增压器主体2上，而燃烧器侧上的截头球形端部5保持压靠在燃烧器侧上的互补截头球形表面14上和/或气缸盖侧上的截头球形端部7保持压靠在气缸盖侧上的互补截头球形表面15上。

如图1至3所示，可以观察到板邻接部42可以是固定的或铰接的，或者由一个或多个嵌入或并列的部分组成。在图3中可以进一步观察到，两个致动器约束板41可以通过板式拉杆43互连，第一所述板41保持第一进气阀致动器50压靠与上膨胀气缸盖33啮合的第一铰接式增压器1，而第二所述板41保持第二进气阀致动器50压靠与下膨胀气缸盖34啮合的第二铰接式增压器1。

图1示出了约束装置17还可以由在燃烧器侧上的至少一个增压器约束台钳71组成，其经由至少一个台钳支承表面65在增压器进口孔4附近及其方向上直接或间接地压在增压器主体2上。

应当注意，可以设想，燃烧器侧上的同一个增压器约束台钳71同时将两个铰接式增压器1的燃烧器侧上的相应截头球形端部5压靠在燃烧器侧上与其啮合的互补截头球形表面14上，第一铰接式增压器1与上膨胀气缸盖33啮合，而第二铰接式增压器1与下膨胀气缸盖34啮合。

如图1具体所示，可以观察到，由燃烧器侧上的增压器约束台钳71施加在与其啮合的铰接式增压器1上的约束载荷可以有利地使用台钳载荷设置螺母73进行设置，该螺母包含增压器约束台钳弹簧72。

本发明的操作：

根据图1至3，可以容易地理解根据本发明的铰接式增压器1的操作。

为了详细说明所述操作，图1至3中示出了其可用于根据本申请人持有的专利WO2016/120560的传递-膨胀-再生内燃机30的铰接式增压器1，其在本文中被增强为由同样由本申请人持有的专利WO2017/046479中描述的具有自适应支撑的双作用膨胀气缸组成，并允许所述发动机30的膨胀气缸盖组合件35在温度作用下自由膨胀。

在图1至3中还可以观察到，传递-膨胀-再生燃烧内燃机30设想以增强所述发动机30的方式容纳根据同样由本申请人持有的专利WO2018/154214的再生冷却系统。

因此，在图1至3中，将注意到冷却室47和气流空间44的存在，这些构件47、44是根据专利WO2018/154214的再生冷却系统的特征。

图3是可以设想其容纳根据本发明的铰接式增压器1的传递-膨胀-再生内燃机30的总体视图。

在所述图3中，观察到双作用膨胀活塞31，其可以在膨胀气缸32中纵向平移，其中上端部由上膨胀气缸盖33封闭，而其下端部由下膨胀气缸盖34封闭。因此，所述气缸32与所述气缸盖33、34形成膨胀气缸盖组合件35。

在图3中注意到，传递-膨胀-再生内燃机30包含压缩工作气体37的压缩机36。所述气体37拟在再生热交换器38中预热后在膨胀气缸32中膨胀，然后由热源39过热，在本例中并根据本文公开的用于说明根据本发明的铰接式增压器1的操作的非限制性实例，该热源是本身已知的燃烧器。

在膨胀时，工作气体37在双作用膨胀活塞31上产生机械功，该机械功被传输到容纳在变速箱45中的动力输出轴40。

可以观察到，工作气体37从热源39依次经由燃烧器出口管46，然后经由由根据本发明的铰接式增压器1的增压器主体2形成的进气管3输送到膨胀气缸32。

在图1至3中，观察到控制进气阀10的进气阀致动器50，该致动器正是本申请人持有的2017年10月2日第1759206号法国专利申请中所述的液压再生阀致动器51。在图3中，所述专利申请中描述的液压闭合再生发动机70。

特别是在图1和2中，可以看到第1759206号法国专利申请描述的液压再生阀致动器51的主要组成部分。这些组成部分包括致动器千斤顶52，其包含致动器千斤顶活塞53以形成液压致动器室54。根据实施例的非限制性实例，通过由电磁阀致动器56控制的管状液压阀55，将液压流体引入所述液压室54或将其从所述室54排出。

可以观察到，致动器千斤顶活塞53经由阀提升凸轮杆57作用在进气阀10的阀杆11上，该阀提升凸轮杆经由凸轮杆枢轴连杆58连接到所述阀杆11。

阀提升凸轮杆57靠在凸轮杆滚动滑动板59上，它们一起作用以提升或支撑进气阀10。

应注意，凸轮杆定向拱形件60可以有利地沿着与阀11平行的轴线在阀提升凸轮杆57上保持其定向。

图1和2还示出了使进气阀10返回到其阀座的阀回位千斤顶61，所述千斤顶61具体由阀回位千斤顶活塞62组成，以形成液压阀回位千斤顶室63。

在凸轮杆滚动/滑动板59下方，还观察到间隙补偿千斤顶64，其补偿形成液压再生阀致动器51的各种组件的变形和膨胀，从而使后者能够适当地运行而不管其受到何种机械和热应力。

本文假设膨胀气缸盖组合件35通过根据专利WO2018/154214的再生冷却系统设想的冷却室47保持在七百摄氏度的温度，而工作气体37离开热源39时的温度为一千三百摄氏度。

本文还将假设有利地，由于所述再生冷却系统，膨胀气缸盖组合件35由铸铁制成，铸铁是一种已知用于机动化的材料，无论后者是用于机动车、卡车还是船舶。

本文还将假设，根据本发明的铰接式增压器1的燃烧器出口管46和增压器主体2由碳化硅制成，其中工作温度等于离开热源39的工作气体37的温度，即根据本文所采取的非限制性实例的一千三百摄氏度。

进气阀10在其最靠近与其啮合的阀座9的部分的情况下由氮化硅制成，并且在其阀杆11进入进气阀致动器50内部并与阀提升凸轮杆57啮合的部分的情况下由钢制成。

应当注意，进气阀10的由氮化硅制成的部分在工作中被加热到基本上接近一千三百摄氏度的温度，而阀杆11的由钢制成的部分在工作中被加热到基本上接近一百摄氏度的温度。本文可以指定阀杆11的由钢制成的部分有利地收缩安装到所述阀杆11的由氮化硅制成的部分上。

可以理解，当膨胀气缸盖组合件35在其大约七百摄氏度的工作温度的影响下膨胀时，并且增压器主体2和燃烧器出口管46在受到大约一千三百摄氏度的温度时也发生同样的膨胀，同一铰接式增压器1的燃烧器侧上的截头球形端部5与气缸盖侧上的截头球形端部7之间的距离增加。

这适用于图3中所示的每个铰接式增压器1。从该距离的增加和上述各种膨胀可以很容易地推断出，所述铰接式增压器1的方向一方面相对于与之啮合的上膨胀气缸盖33或下膨胀气缸盖34而变化，另一方面相对于与之紧密连接的燃烧器出口管46而变化。

由于燃烧器侧上的截头球形端部5与朝向相同的燃烧器侧上的互补截头球形表面14形成第一紧密的球形接头连杆16，因此根据本发明的铰接式增压器1能够改变所述增压器1的相对方向。由于气缸盖侧上的截头球形端部7与朝向相同的气缸盖侧上的互补截头球形表面15形成第二紧密的球形接头连杆16，因此能够实现所述变化。

因此，根据本发明的铰接式增压器1自动适应上膨胀气缸盖33与下膨胀气缸盖34之间以及所述气缸盖33、34和它们经由与其啮合的增压器主体2所连接的燃烧器出口管46之间的距离变化。

在图3中可以观察到，由传递-膨胀-再生内燃机30组成的四个进气阀致动器50分别由增压器主体2支撑，所述致动器50分别经由致动器孔8中包含的致动器支承面12靠在增压器主体上，致动器孔与所述致动器啮合。

在图1至3中可以观察到，热解耦间隔件13有利地插入在进气阀致动器50和承载其的增压器主体2之间。

根据该非限制性实例，热解耦间隔件13由如氧化锆的低导热率材料制成，而其下部形成热隔板屏20，其保护进气阀致动器50免受工作气体37散发的热量的影响，工作气体在由增压器主体2形成的进气管3中高温循环。

在图1和2中可以观察到，在由热隔离网20形成的进气阀致动器50的热保护中，添加了致动器主体冷却回路69，其中循环传热流体，如保持在大约一百摄氏度温度的水和乙二醇的混合物。

在图1至3中，示出了约束装置17，其一方面使进气阀致动器50压靠与其啮合的增压器主体2，另一方面使气缸盖侧上的截头球形端部7压靠气缸盖侧上与所述端部7啮合的互补截头球形表面15，同时使气缸盖侧上的截头球形端部5压靠燃烧器侧上与所述端部5啮合的互补截头球形表面14。

在图1至3中，可以观察到，一方面使进气阀致动器50压靠在增压器主体2上，另一方面使气缸盖侧上的截头球形端部7压靠在气缸盖侧上的互补截头球形表面15上的约束装置17采用致动器约束板41的形式，其经由板邻接部42在增压器主体2的方向上对进气阀致动器50施加压力载荷，该板邻接部在本文是铰接的且由几个插入部件组成。

在图3中可以观察到，两个致动器约束板41通过拉杆43相互连接，第一所述板41使第一进气阀致动器50压靠与上膨胀气缸盖33啮合的第一铰接式增压器1，而第二所述板41使第二进气阀致动器50压靠与下膨胀气缸盖34啮合的第二铰接式增压器1。

在图1中可以观察到，约束装置17还包括燃烧器侧上的增压器约束台钳71，其经由至少一个台钳支承表面65在增压器进口孔4附近及其方向上压在增压器主体2上，台钳支承表面在本文采用球形接头连杆的形式。

有利地，燃烧器侧上的同一增压器约束台钳71同时将包括在同一膨胀气缸盖组合件35中的两个铰接式增压器1的燃烧器侧上的相应截头球形端部5压靠在燃烧器侧上与其啮合的互补截头球形表面14上，第一铰接式增压器1与上膨胀气缸盖33啮合，而第二铰接式增压器1与下膨胀气缸盖34啮合。

如图1所示，由燃烧器侧上的增压器约束台钳71施加在与其啮合的铰接式增压器1上的约束载荷在本文中并且根据该非限制性实例可以通过台钳载荷设置螺母73进行调节，后者压缩增压器约束台钳弹簧72，其确保燃烧器侧上的增压器约束台钳71施加在与其啮合的铰接式增压器1的压力载荷变化很小，而不考虑由所述台钳71夹住的各种组件的膨胀情况。

与膨胀气缸盖组合件35、与所述组合件35啮合的铰接式增压器1和燃烧器出口管46膨胀的方式相同，热解耦间隔件13和进气阀10的由氮化硅制成的端部在机械和热应力的作用下向各个方向膨胀，甚至翘曲。

此外，上面列出的各种组件35、1、46、13、10的制造公差意味着进气阀致动器50的定位相对于设在增压器出口孔6水平面上的阀座9的定位根据传递-膨胀-再生内燃机30的工作条件而变化。

为此，有必要确保进气阀10仍然适当且紧密地靠在阀座9上，根据本文用于说明根据本发明的铰接式增压器1的操作的非限制性实例，该阀座包含在增压器主体2内。

进气阀致动器50相对于阀座9的相对位置是可变的，根据本发明的铰接式增压器1设想阀座9具有阀座侧上的互补截头球形表面18，其在本文设想为圆锥形，所述表面18与设在进气阀10端部的阀侧上的截头球形支承区域19啮合，使得进气阀可以根据有限的角度相对于铰接式增压器1定向，同时在所有情况下与它所啮合的阀座9产生紧密性。

因此，进气阀10的阀杆11与设在进气阀致动器50中的上阀杆导向球形接头66啮合，所述阀杆11能够在所述球形接头66中沿着其纵轴平移，而后者使所述阀10能够根据相对于控制其的进气阀致动器50的有限角度定向。

此外，图1和2示出了阀杆11可以在设在进气阀致动器50中的位置记忆阀杆密封支架67中沿着纵轴平移。

当阀杆11在其上施加径向载荷时，位置记忆阀杆密封支架67可以相对于所述致动器50径向移动。在图1和2中可以观察到，所述密封支架67一方面包括在其自身与阀杆11之间形成紧密性的阀杆密封件74，另一方面包括在所述密封支架67与进气阀致动器50之间形成紧密性的密封支架密封件75。

在图1和2中可以观察到，位置记忆阀杆密封支架67通过阀杆密封支架弹簧68保持压靠在进气阀致动器50上，阀杆密封支架弹簧在本文由一叠弹性垫圈组成。

可以观察到，由所述弹簧68施加在所述密封托架67上的压力载荷趋于通过摩擦将后者固定在相对于进气阀执行器50的位置，而不阻止其在阀杆11对其施加足够强度的径向载荷时移动。

通过上述所有方式形成的用于重新定向进气阀10的装置，使增压器主体2翘曲和膨胀，进气阀10的由氮化硅制成的端部拉长，一方面使热解耦间隔件13与进气阀致动器50之间的间隙，另一方面使所述间隔件13与致动器孔8之间的间隙得到补偿，而不会影响进气阀10与其啮合的阀座9形成的紧密性。

实际上，当由于膨胀、变形或间隙补偿时，进气阀10在打开后不再准确地位于与其啮合的阀座9的轴线上，在所述阀10关闭时，阀侧上的截头球形支承区域19的一侧首先邻接阀座9，在这种情况下阀座是圆锥形的。

进气阀10继续其闭合状态，当关闭进气阀10时，由阀座9形成的圆锥体将阀侧上的截头球形支承区域19返回到所述阀座9的中心。

在这样做时，阀杆11向位置记忆阀杆密封支架67施加径向载荷，使得后者相对于进气阀致动器50径向移动，其由上阀杆导向球形接头66控制。

在随后打开进气阀10时，由于由阀杆密封支架弹簧68施加在位置记忆阀杆67上的压力载荷使后者相对于进气阀致动器50制动，所述密封支架67保持进气阀10相对于所述致动器50的定向，直到随后关闭所述阀10。

因此，进气阀10仍然保持在与之啮合的阀座9的轴线上，而不妨碍根据本发明的铰接式增压器1或传递-膨胀-再生内燃机30的各个组成部分根据所述发动机30的工作应力自由地翘曲和/或膨胀。

应进一步注意，将进气阀10保持在正确方向的这一策略与间隙补偿千斤顶64执行的间隙补偿有利地结合在一起，本申请人持有的2017年10月2日第1759206号法国专利申请中具体描述了所述间隙补偿。

根据本发明的铰接式增压器1的可能性不限于上述应用，并且应当进一步理解，上述描述仅作为实例给出，并且其不以任何方式限制所述发明的范围，如果替换任何其它等效物所描述的执行细节，所述发明的范围仍然适用。