CN101512123A - 每气缸带有两个活塞的两冲程内燃烧室 - Google Patents

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Abstract

由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成的对称的直喷两冲程卧式内燃烧室，每一室利用带有两个螺旋转子的增压鼓风机进行强制抽吸，所述螺栓转子每个均具有三个叶片，其通过使用特意地位于缸套的壁中的两对端口组迫使加压空气进入气缸的内部来供给燃烧室，所述端口组中的一个用于进气，而另一个用于排气，所述室的主要特征在于每时间单位的更大体积的空气容积和高压缩比，具有由齿轮同步的双曲轴，具有使用天然气、汽油、柴油和氢气的低燃料消耗。

Description

每气缸带有两个活塞的两冲程内燃烧室
技术领域
本发明的目的在于制造用于陆地、水上、工业车辆或飞行器的两冲程卧式发动机，该两冲程卧式发动机具有不同的气缸数量，具有高燃料性能和低生产成本，使用天然气、汽油、柴油或者氢气。
背景技术
带有直列式两冲程气缸的柴油发动机具有以下特征，即，使用由带有两个螺旋转子的鼓风机供给的加压空气流来交换燃烧室的气体。该加压空气流通过称为进气端口的开口进入所述室，所述进气端口特意位于已知为下死点的位置处的裙壁的周边中。该加压流导致燃烧气体通过位于发动机的头部中的其它开口朝着所述室的外部刮扫。正是在头部中的这四个开口，在此处，阀座从压缩行程开始和压缩行程期间保持关闭直至做功行程结束，以在稍后打开并因此允许燃烧气体刮扫。
通过每气缸四个排气阀打开或关闭的实现的交替运动是由凸轮作用引起的，当旋转时，与所述阀一起推动并压缩四个弹簧，从而露出头部的端口。所述室的立体容积或柱体容积是相对于头部的固定位置从上死点到下死点的由活塞留下的位移空间之间的在气缸内容纳的空气体积，从而发动机供给的动力取决于所使用的燃料能量、所述室内吸入的更多空气或更大的立体容积，以及由于每分钟转数的设计而产生的高压缩比。
想一想，如何增加燃烧室的立体容积并且进一步增加压缩比并且同时消除所有弹簧和阀产生的拉伸阻力？一种新颖想法是，利用它们各自的阀、弹簧、引导件和凸轮轴代替头部或端头，并且在它们的位置中联接直列式气缸的另一整体件，所述气缸在水平位置中一个与另一个相对，保持在同一气缸中对准并且安置的两个活塞。通过从发动机中消除多个诸如头部的昂贵部件，这种新型的带有两个凸轮轴的每气缸具有对置活塞的发动机的设计和构造的简单性将提供几个重要优点和低燃料消耗以及经济性(优点)，因此希望借助于专利申请来保护本发明。
附图说明
在下面的七幅图和所附说明书中清楚地示出了该新颖的内燃烧对称室的特征细节及其例证，并且附图标记随其之后以表示所示的部件和附图。其中：
图1对应于集成有多个进气和排气装置的两冲程卧式内燃烧对称室的前截面的透视图；
图2示出其中两冲程卧式内燃烧对称室的部件被分解的同一前截面；
图3是形成四气缸发动机的两冲程卧式内燃烧对称室的上截面；
图4是局部分解的右侧截面，示出被应用于带有两冲程卧式内燃烧对称室的同一四气缸发动机的、构成整体气缸体的顶部和基部这两个部分；
图5是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的后视图，示出两个曲轴相对于中央同步齿轮的齿轮分布，和驱动泵体的动力接收齿轮以及鼓风机带轮。应注意，由于显而易见的原因而未示出的第五齿轮的对称性，其将用于交流发电机动力的接收、空调、液压方向和发动机的启动；
图6是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的俯视图，示出进气装置的四个空气输入的交替；
图7是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的仰视图，其中示出多个排气装置的气体出口的交替位置。
具体实施方式
参照两冲程卧式内燃烧对称室的所述图，用具有双螺旋转子的鼓风机的强制抽吸的、对应于主图1的每气缸具有两个对置活塞并且分别利用图2、3、4以更详细的方式描述的所述室由三个部件形成，从底板的盖利用螺钉39竖直地结合并且利用螺钉8和8.1横向地结合的盖26和基部29，与已经插入整体气缸体盖26和基部29之间的湿式缸套20一起构成。
缸套的在其壁中加工的端口21和21.1在多个进气装置52的入口和多个排气装置53的出口中对准，并且与带有它们各自的进气口27的喷射器嘴25对准。构成整体气缸体的所述两个部件盖26和基部29的接头由两侧形成，当被置于它们各自的底板19和19.1中时，两个曲轴40和40.1利用它们相应的轴承9、9.1以及螺栓轴承7、7.1、8、8.1牢固地固定。湿式缸套20在其外部纵向地具有一系列橡胶带型密封件22、22.1、23、23.1、24、24.1，所述密封件将水室50与气道21、21.1和两个油罐6、6.1的储油部分开，这三对带的功能是阻止水和油或者水和空气或者空气和油相互之间的混合。
我们现在描述相应于同一图2的、每气缸具有两个对置活塞的强制抽吸的两冲程卧式内燃烧对称室的内部部件。
以介绍缸套20的内部开始，两个活塞16和16.1在其自身之间处于相对方式，因此每个活塞一个在另一个前面地排列，该两个活塞16和16.1共享与气缸20壁形成内燃烧室的公共空间。带有它们各自的火环18和18.1以及压缩流环15的每一个活塞16和16.1使所谓的凿槽56进一步凸出以朝着排气装置30快速地引导空气流，活塞16和16.1利用其杆螺栓17和17.1联结到连杆13和13.1，并且连杆此时在后部联接到之前安装的并且利用螺栓10和10.1而被其盖或杆轴11和11.1紧固的曲柄销12和12.1。此后，放置未示出的填充衬垫并然后放置两个油罐6和6.1。接着上面，安装泵组5，以及带有其鼓风机2的多个进气装置4和带有其嘴57的多个排气装置30。在鼓风机2中，在前剖面中看到其两个螺旋压缩机转子3。在盖26和整体基部29中设置的螺纹开口59和59.1对应于两个油罐6和6.1的螺栓7和7.1，并且环28对应于曲轴40和40.1的底板端。
对图4的说明
图4是局部分解的截面右侧视图，示出应用于带有两冲程卧式内燃烧对称室的同一四气缸发动机的构成它的两个部分：整体气缸体盖26和基部29。从左到右可以看到：曲轴的油保持块55和55.1、油保持件54、底板46的螺纹孔、整体气缸体盖26和基部29的竖直紧固螺栓39、底板19的一半部分、从油罐6到另一个油罐6.1横向连通的排油通道58和58.1。图4的中央部分的细节为：曲轴40、轴承9、曲轴配重14、曲柄销12、湿式缸套20、曲轴齿轮48、齿轮箱44、在中央齿轮中的油保持器45、惯性轮42、惯性轮的紧固螺母43。对图4上部的说明，从左到右为：多个进气装置4、压缩机2、鼓风机轴31、鼓风机带轮32、鼓风机轴的紧固螺母33、泵体驱动轴38、泵体驱动轴的动力接收齿轮36、泵体驱动轴的紧固螺母37(泵体由对应于三个泵，即油齿轮泵5.2、水泵5.1和燃料喷射泵5中的每一个的三个部分构成)、用于第一气缸的燃料喷射管线27、用于第二气缸的燃料喷射管线27.1、用于第三气缸的燃料喷射管线27.2、用于第四气缸的燃料喷射管线27.3、喷射元件51，并且最后描述发动机下部的多个排气装置30。
对图5的说明
图5是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的后视图，其中示出两个曲轴48和47相对于中央同步齿轮49的齿轮分布，和驱动泵体的动力接收齿轮36以及鼓风机带轮32。应注意，待联接到曲轴齿轮47的由于显而易见的原因而未示出的第五齿轮的对称性将用于接收交流发电机的动力、空调和液压方向以及发动机启动件、未示出的附件。
小箭头表示齿轮的旋转，设置有齿轮箱44、多个进气装置4、鼓风机带轮带34、鼓风机紧固螺母33、鼓风机的空气进口1、油罐6和6.1、惯性轮42、多个排气装置30、多个排气装置的输出57。
对图6的说明
图6是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的俯视图，其中有：多个进气装置52的四个进口的交替、喷射体51、燃料喷射管线27、喷射泵5、水泵5.1、油泵5.2、泵体驱动轴38、鼓风机驱动的传输带轮35、泵和鼓风机体驱动轴的动力接收齿轮36、同一轴的紧固螺母37、曲轴齿轮48、中央同步齿轮49、曲轴齿轮47、齿轮箱44、惯性轮42、惯性轮的紧固螺母43、鼓风机带轮32、鼓风机驱动轴31、油罐6和6.1、整体气缸体盖26、盖26和整体气缸体基部29的竖直紧固螺钉39。
对图7的说明
图7是具有两冲程卧式内燃烧对称室的发动机的底视图，其中示出多个排气装置53的开口的交替位置、整体气缸体基部29、盖26和整体气缸体基部29的竖直紧固螺钉39、油罐6和6.1、齿轮箱44、曲轴齿轮48、中央同步齿轮49、另一曲轴齿轮47、中央同步齿轮轴的油保持器45、惯性轮42、惯性轮的紧固螺母43、鼓风机带轮32、鼓风机带34、鼓风机的鼓风机驱动轴和泵体的传输带轮35。
连杆13和13.1在它们的整个本体中具有用于润滑杆螺栓17和17.1的专用内部润滑管路(vein)，另外，连杆13和13.1的管路具有另一个重要的功能，因为它们在连杆的端部中具有喷洒器，所述喷洒器利用油充足地喷洒活塞16和16.1的内部箱从而它被冷却。
曲轴40和40.1可以具有不同数目的曲柄销、两个连杆以及底板，根据发动机气缸的数目，曲柄销之间的角振幅的关系根据所处理的对象而变化，例如，对于图3的四气缸发动机，连杆曲柄销之间的角振幅为90°。考虑到启动发动机的室，气缸三的曲柄销和气缸二的连杆曲柄销之间的角振幅为180°，并且气缸四的曲柄销和气缸三的曲柄销之间的角振幅将为90°。
注意，参考将在内燃烧室中占据的位置，用于限定活塞16和16.1在气缸20内的交替运动的参考点如下：中央死点PMC和侧向死点PML，例如在图3中，在左端中的第一气缸的对置活塞16和16.1处于侧向死点PML中，而在第四气缸中的两个对置活塞16和16.1处于中央死点PMC位置。分别地，气缸二和气缸三20的其它四个活塞16和16.1，一个处于压缩行程意义上并且另一个成180°地处于做功行程意义上。
以如下方式实现每气缸具有对置活塞的强制抽吸的两冲程卧式内燃烧对称室的功能：
从作为主图的图1中看到的对称性开始，并且图1可以对应于不同的发动机2、3、4、5、6和数目为n的气缸，如第8页的行24到26中所述，连杆曲柄销之间的角振幅可以以如下方式变化：对于两气缸发动机，连杆曲柄销之间的角振幅为180°，对于三气缸发动机，连杆曲柄销之间的角振幅将为120°，对于五气缸发动机，连杆曲柄销之间的角振幅为72°，而对于六气缸发动机，连杆曲柄销之间的角振幅为60°。
用于每个燃烧室的燃烧循环是包括在作为中央死点PMC和侧向死点PML的所述参考点之间的两冲程。
在PML位置，第一气缸20的两个活塞16和16.1允许加压的新鲜洁净空气通过露出的端口21进入并且导致所述室内部的刮扫，直至通过端口21.1将它们排出，两个活塞16和16.1进一步的运行将同时开始以朝着中央死点PMC移动，这种运动包括在两个活塞和缸套20壁之间限定的空气，由于在这种室的设计中增加了两个活塞16和16.1的体积，空气每次都被压缩效应加热得更高，直至到达中央死点PMC，其中在所述精确时刻，通过喷射器51引入由自动点火点燃的雾化燃料，从而产生必要的机械动力以再次朝着侧向死点PML同时推动两个活塞16和16.1，当所述两个活塞露出端口21和21.1时，由鼓风机2供给的高度加压的新鲜洁净空气再次进入，喷射泵5的同步和鼓风机2供给的空气压力以及两个活塞16和16.1的交替运动是由于联接到中央同步齿轮49的两个曲轴齿轮47和48的分布引起的，在轮42旋转时积聚运动惯性。所述室的冷却系统是由于以下事实，即湿式缸套20被三个新鲜水部分50包围，新鲜水在被图2的带组22和23、24和24.1、23.1和22.1分段的这些空腔中再循环，水被水泵5.1以流的形式驱动并且朝着在图中未示出的外部散热器交换热量。而且，作为活塞16和16.1的冷却系统的一部分，喷油器被包括在已在上述段落中描述过的连杆13和13.1端部中，所述喷油器加湿活塞箱的内部分。请注意，为了平衡气缸20之间的温度，从一个气缸到另一个气缸，端口21和21.1交替，这意味着当气缸一中的端口21是进气口并且端口21.1是排气口时，则在第二气缸中，端口21将是排气口并且端口21.1将是进气口，因此，当整体气缸体盖26具有暴露的表面区域时，对气缸一进行交替多个进气装置52的空气进口与多个排气装置53的出口，保持了热量分布，热量通过转换而辐射到环境中。

Claims (6)

  1. 已经充分地描述了我的发明，我认为是新颖的并且因此要求保护在下面的权利要求中包含的我自身的专有产权：
    1.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，特别地配备有两个端口组，所述两个端口组特意位于缸套的在侧向死点处的壁中以帮助所述室通过带有螺旋转子的增压鼓风机的空气压力进行强制抽吸并且使同步燃烧气体从进气端口组到排气端口组扫过，从而实现六个特定目的，具体地：在每个燃烧室的内部中每时间单位获得双倍的空气体积，增加压缩比，消除总体阻力和在传统的发动机中使用的阀机构和弹簧，降低生产成本简化整体气缸体，并且降低使用天然气、汽油、柴油或氢气的燃料消耗和污染物残留。
  2. 2.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，带有强制抽吸，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，其特征在于，如权利要求1所述，每气缸轴向设置的活塞当在缸套中以两个交替的方式移位时确定两个位置，所述两个位置为其中进行刮扫以实现同时进气和排气的侧向死点，和其中执行空气压缩并点燃喷射燃料以使行程中的活塞再次返回到所述侧向死点并且因此完成燃烧循环的中央死点。
  3. 3.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，带有强制抽吸，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，其特征在于，如权利要求1所述，所述整体气缸体由盖和基部这两个部件构成，它们利用螺钉在竖直和侧向位置中与两个曲轴的底板轴盖横向地紧固。
  4. 4.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，带有强制抽吸，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，其特征在于，如权利要求1所述，发动机可以由一对气缸构造，并且因此每个底板和连杆的曲柄销的数目和长度以这样的速率增加：两气缸发动机的两个曲轴在连杆曲柄销之间具有180°的角振幅，三气缸发动机的两个曲轴在连杆曲柄销之间将具有120°的角振幅，四气缸发动机的两个曲轴在两对连杆曲柄销之间将具有90°的角振幅，五气缸发动机的两个曲轴在连杆曲柄销之间将具有72°的角振幅，并且六气缸发动机的曲轴在连杆曲柄销之间将具有60°的角振幅。
  5. 5.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，带有强制抽吸，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，其特征在于，如权利要求1所述，特意位于气缸壁中的两个端口组构成燃烧室的通风系统，这意味着气缸彼此相邻，空气进气装置的位置相应于在多个进气装置和排气装置中观察到的交替而改变位置，因此对于气缸一进气端口将是左侧的那些，而对于气缸二则是在右侧中设置的那些，气缸三的进气端口在左侧中并且气缸四的进气端口在右侧中，五气缸和六气缸发动机也是如此，端口位置之间的这种交替具有在所述整体气缸体盖的所有表面上平衡温度的目的。
  6. 6.直喷两冲程卧式内燃烧对称室，带有强制抽吸，由每气缸带有两个轴向设置的活塞形成，其特征在于，如权利要求1所述，所述燃烧室的内部中的刮扫同步遵从三个背齿轮的同步，所述三个齿轮中的两个对应于两个曲轴并且第三个准确地称为中央同步齿轮，这三个齿轮所依赖的另一重大应用是发动机的启动，对于两气缸发动机，将是1、2、1；对于三气缸发动机是1、3、2、1；对于四气缸发动机是1、3、4、2、1；对于五气缸发动机是1、4、2、5、3、1；并且对于六气缸发动机是1、5、3、6、2、4、1。
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