CN102242671A

CN102242671A - 双活塞对置发动机

Info

Publication number: CN102242671A
Application number: CN2011100710261A
Authority: CN
Inventors: 王捷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明涉及的发动机采用采用单缸双活塞顶端对置方案，与之相应的有两根曲轴。在气缸的中间开两组气孔用于进、排气。气缸内的气缸套一分为二。气缸套可以移动，通过凸轮轴驱动气缸套向外移动，让出中间的进、排气孔，实现进、排气。在此基础上作进一步的改进，通过连杆机构转动其中一根曲轴，使之与另一根曲轴的相位不重合，产生相位差，进而使两个活塞不能同时到达压缩止点，从而实现可变压缩比。当活塞接近压缩止点，两个活塞连杆与气缸中心线的夹角相等时，压缩体积最小。

Description

双活塞对置发动机

技术领域

本发明涉及活塞式发动机。

背景技术

活塞式发动机历史悠久、应用广泛、技术成熟，但人类的要求是无止境的。人类总是希望发动机烧最少的油、跑最长的路、体积小、重量轻、功率大、尾气污染低。因此，不断有新的技术应用在活塞式发动机上。V型发动机减轻了重量、电喷及分层燃烧技术提高了燃烧效率、多气门及变气门升程技术提升了高速性能，变压缩比技术也日渐成熟。随着石油危机的到来、对尾气排放更高的要求，不断会有新技术、新材料应用于活塞式发动机。

发明内容

本发明涉及的发动机采用单缸双活塞顶端对置方案，与之相应的有两根曲轴。在气缸的中间开两组气孔用于进、排气。气缸内的气缸套一分为二。气缸套可以移动，通过凸轮轴驱动气缸套向外移动，让出中间的进、排气孔，实现进、排气。

在此基础上作进一步的改进，通过连杆机构转动其中一根曲轴，使之与另一根曲轴的相位不重合，产生相位差，进而使两个活塞不能同时到达压缩止点，从而实现可变压缩比。当活塞接近压缩止点，两个活塞连杆与气缸中心线的夹角相等时，压缩体积最小。变压缩比可以提高发动机在不同工况时的效率，适应不同标号的油料。

与现有的活塞发动机相比，本发明的发动机由于采用双活塞运动，在相同的排气量下，活塞行程可以减少一半，因此可以通过提高活塞运动速度的方式来提高发动机转速，进而提高了发动机的输出功率，也就是提高了单位排气量功率比。活塞行程的减少也使得曲轴半径减小了，但由于有两根曲轴，从单位重量功率比的角度来看，本发明的发动机改进不大。通过移动气缸套代替进、出气阀，可以增加气门面积，改善进、出气条件，提高发动机的高速性能。

附图说明

图1、双活塞对置汽油发动机主视图

图2、双活塞对置汽油发动机俯视图

图3、双活塞对置汽油发动机主视图汽缸部分剖面图

图4、双活塞对置汽油发动机俯视图汽缸剖面图

图5、双活塞对置可变压缩比汽油发动机主视图

图6、双活塞对置可变压缩比汽油发动机俯视图

图7、双活塞对置可变压缩比汽油发动机变压缩比示意图

图8、双活塞对置可变压缩比汽油发动机变压缩比活塞示意图

图9、双活塞对置可变压缩比汽油发动机小齿轮变压缩比示意图

图10、双活塞对置可变压缩比汽油发动机小齿轮变压缩比活塞示意图

图11、双活塞对置柴油发动机主视图汽缸部分剖面图

图12、双活塞对置柴油发动机俯视图汽缸剖面图

图例：

1、功率输出轴

2、齿轮固定块

3、齿轮

4、汽缸

5、曲轴箱

6、活塞连杆

7、汽缸套

8、曲轴

9、凸轮轴支座

10、凸轮轴

11、排气管

12、进气管

13、汽缸套顶杆

14、进气孔

15、排气孔

16、弹簧

17、火花塞

18、气缸壁

19、活塞

20、气缸冷却通道

21、主曲轴

22、主齿轮

23、主传动齿轮

24、从曲轴

25、从齿轮

26、从传动齿轮

27、半活动连杆

28、控制角杆

29、控制杆

30、主活塞

31、从活塞

32、喷油器

33、副燃烧室

34、副燃烧室通道

具体实施方式

实施方式一：(图1-4)

图1为双活塞对置汽油发动机主视图，图2为双活塞对置汽油发动机俯视图。图3为双活塞对置汽油发动机主视图汽缸部分剖面图，图4为双活塞对置汽油发动机俯视图汽缸剖面图。

气缸4横放，每个气缸4内有两个活塞19，两个活塞19顶对顶放置。两个活塞19分别通过两个活塞连杆6与两根曲轴8相连。曲轴8外套两个曲轴箱5。两根曲轴8通过一组齿轮3联动，这一组齿轮3用齿轮固定块2固定。功率输出轴1与其中的一个齿轮3相连。每个气缸4内有两个气缸套7，气缸套7可以向外移动。气缸4的外面有4根凸轮轴10，上、下各两根。凸轮轴10用凸轮轴支座9固定在气缸4外面靠近两端。凸轮轴10推动汽缸套顶杆13，汽缸套顶杆13推动汽缸套7向外移动。弹簧16在汽缸套顶杆13外，用于将汽缸套顶杆13及汽缸套7复位。气缸4的外面靠近中间的地方有排气管11、进气管12各两根。气缸4的上面、下面各有一根排气管11和进气管12。排气管11、进气管12同侧放置。气缸4被进、排气管覆盖的地方有通孔，排气管11覆盖的一组通孔为排气孔15，进气管12覆盖的一组通孔为进气孔14。图1中虚线部分表示从进、排气管透视看到的进、排气孔。火花塞17放在气缸4的中间。排气孔15靠近中间，进气孔14偏离中间一小段距离。汽缸壁18内有气缸冷却通道20。

吸气冲程：两个活塞19离开气缸4中心位置，向外移动。左侧两个凸轮轴10推动左侧汽缸套顶杆13，左侧汽缸套顶杆13推动左侧汽缸套7向外移动，露出进气孔14。左侧的进气管12与气缸4连通，吸气。当活塞19到达外止点(本文将活塞的吸气止点、膨胀止点统称为外止点，将压缩止点、排气止点统称为内止点)时，左侧凸轮轴10的尖部已转过左侧汽缸套顶杆13，左侧弹簧16推动左侧汽缸套顶杆13向内移动，左侧汽缸套顶杆13推动左侧汽缸套7向内移动，堵住进气孔14，完成了吸气冲程。

压缩冲程：两个活塞19从外向气缸4中心移动，至内止点。凸轮轴10未到触发位置，汽缸套7不动。

做功冲程：火花塞17点火，气缸4内压缩的油气混合气体燃烧、膨胀，推动两个活塞19向外移动。活塞19驱动两个曲轴8转动，两个曲轴8通过齿轮3将动力传送给功率输出轴1。活塞19到达外止点。凸轮轴10未到触发位置，汽缸套7不动。

排气冲程：右侧两个凸轮轴10转到触发位置，推动右侧汽缸套顶杆13，右侧汽缸套顶杆13推动右侧汽缸套7向外移动，露出排气孔15。右侧的排气管11与气缸4连通，排气。当活塞19到达内止点时，右侧凸轮轴10的尖部已转过右侧汽缸套顶杆13，右侧弹簧16推动右侧汽缸套顶杆13向内移动，右侧汽缸套顶杆13推动右侧汽缸套7向内移动，堵住排气孔15，完成了排气冲程。

实施方式二：(图5-10)

图5为双活塞对置可变压缩比汽油发动机主视图，图6为双活塞对置可变压缩比汽油发动机俯视图，图7为双活塞对置可变压缩比汽油发动机变压缩比示意图，图8为双活塞对置可变压缩比汽油发动机变压缩比活塞示意图，图9为双活塞对置可变压缩比汽油发动机小齿轮变压缩比示意图，图10为双活塞对置可变压缩比汽油发动机小齿轮变压缩比活塞示意图。

双活塞对置可变压缩比汽油发动机的汽缸、曲轴结构与双活塞对置汽油发动机一样，不同之处在齿轮组的结构上。双活塞对置可变压缩比汽油发动机的齿轮组不仅要完成动力传输任务，还要完成可变压缩比任务。

将发动机的一根曲轴作为主曲轴21，主曲轴21负责动力向外的输出。另一根曲轴作为从曲轴24。主曲轴21上装有主齿轮22，从曲轴24上装有从齿轮25。主齿轮22和从齿轮25之间装有两个齿轮，靠近主齿轮22的为主传动齿轮23，靠近从齿轮25的为从传动齿轮26。这四个齿轮呈梯形放置，主齿轮22、从齿轮25在梯形的一条平行线上，主传动齿轮23、从传动齿轮26在梯形的另一条平行线上。主齿轮22、主传动齿轮23之间用半活动连杆27连接。半活动连杆27的一端套在主曲轴21上，另一端套在主传动齿轮23的轴上。主传动齿轮23可以围绕主齿轮22转动。从齿轮25、从传动齿轮26的结构和主齿轮22、主传动齿轮23一样，从传动齿轮26可以围绕从齿轮25转动。主传动齿轮23和从传动齿轮26用T型的控制角杆28连接，控制角杆28的柄装一根控制杆29。

变压缩比过程：设主曲轴21不动，推动控制杆29，使控制角杆28顺时针转个角度。主传动齿轮23就会围绕主齿轮22逆时针转动一个角度，主传动齿轮23自身也会逆时针转动一个角度。由于从传动齿轮26与主传动齿轮23通过控制角杆28联动，从传动齿轮26自身将会顺时针转动一个角度A，同时从传动齿轮26还会围绕从齿轮25逆时针转动一个角度B。从传动齿轮26将会带动从齿轮25逆时针转动一个角度C，C＝A+B。从齿轮25将会带动从曲轴24逆时针转动一个角度C，从曲轴24将会推动从活塞31移动一个距离。保持控制杆29不动，主曲轴21和从曲轴24之间就一直有个相位差C。发动机工作时主活塞30和从活塞31不能同时到达内止点，压缩比变小了。当活塞接近内止点，两个活塞连杆与气缸中心线的夹角相等时，压缩体积最小。

从曲轴24的动力通过从齿轮25、从传动齿轮26、主传动齿轮23、主齿轮22传递给主曲轴21对外做功。

变压缩比齿轮组的齿轮数可以超过四个。齿轮数越多，齿轮的直径就越小，各有优劣。齿轮数少，结构就简单一些，传动效率高；齿轮直径小，重量轻，惯性小。

图9、图10为变压缩比齿轮组的齿轮数为六个的变压缩比示意图。

实施方式三：(图11-12)

图11为双活塞对置柴油发动机主视图汽缸部分剖面图，图12为双活塞对置柴油发动机俯视图汽缸剖面图。

将双活塞对置汽油发动机、双活塞对置可变压缩比汽油发动机作一些改动，去掉气缸放置火花塞一面的进、排气管和进、排气孔以及火花塞，在原来火花塞的位置代之以柴油发动机的副燃烧室33、副燃烧室通道34，副燃烧室33上安装喷油器32，就可以改变为为柴油机工作方式。

Claims

1.本发明所展示的发动机结构适用于活塞式汽油发动机和柴油发动机，其共有特征为：每个汽缸有两个活塞、两根活塞连杆、两根曲轴，两个活塞顶对顶放置，在气缸的中间开两组气孔用于进、排气，气缸内的气缸套一分为二，气缸套可以移动，通过凸轮轴驱动气缸套向外移动，让出中间的进、排气孔，实现进、排气。

2.本发明所展示的发动机结构的另一个特征为：在权力要求1的基础上增加一套变压缩比机构，此机构由一根控制连杆、一根控制角杆和一套齿轮组组成，通过控制连杆转动控制角杆，控制角杆转动齿轮组一侧的齿轮，齿轮再转动一侧的曲轴，使之与另一侧曲轴的相位不重合，产生相位差，进而使两个活塞不能同时到达压缩止点，从而实现可变压缩比。