CN101550869A - 具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机 - Google Patents

具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机 Download PDF

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Abstract

一种具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，有多个汽缸，每一个气缸的下部都设置有一个与该汽缸连接，用于向该汽缸内注气的箱体；箱体是通过注气管向汽缸内注气，注气管一端与箱体内的注气结构连通，另一端与镶嵌在汽缸盖上并又与汽缸内部连通的注气总管连通；注气总管内嵌入有一端与油泵相连，另一端位于汽缸内用于向气缸内喷油的喷油嘴；汽缸上还设置有一端连通汽缸内部，另一端与集气总管连通的废气排气管。本发明大大提高了发动机的性能和燃油的有效利用率，将活塞做功的惯性能直接转换成向注气缸注气增压的动能，而注气缸内的压缩空气又起到稳定运行和减震作用；汽缸内的废气在给气增压过程中汇集到集气总管为做功(如发电)提供了动能。

Description

具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机
技术领域
本发明涉及一种二冲程发动机，特别是涉及一种能够提高发动机的性能、燃油的有效利用率和排放指标的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机。
背景技术
目前现有的活塞式发动机均延用曲轴连杆装置来传导活塞做功时的垂直矢量。由于结构的限制，须通过力的方向不断改变来实现，因此增加了无效功和机件的损耗，同时也限制了活塞的行程，制约了空气压缩比的提高，影响了有效功率的输出。
现有二冲程发动机，虽然输出功率较大，但无效能耗也大，且废气排出不彻底，并还伴有新鲜燃气排出，即浪费原料又污染环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高发动机的性能、燃油的有效利用率和排放指标的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机。
本发明所采用的技术方案是：一种具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，包括有多个汽缸，所述的每一个气缸的下部都设置有一个与该汽缸连接，用于向该汽缸内注气的箱体；所述的箱体是通过注气管向汽缸内注气，所述的注气管一端与箱体内的注气结构连通，另一端与镶嵌在汽缸盖上并又与汽缸内部连通的注气总管连通；所述的注气总管内嵌入有一端与油泵相连，另一端位于汽缸内用于向气缸内喷油的喷油嘴；所述的汽缸上还设置有一端连通汽缸内部，另一端与集气总管连通的废气排气管。
所述的汽缸包括有上端连接在汽缸盖的下侧，底端与箱体连通的缸套，由上至下依次设置在缸套内的活动阀塞和活塞；所述的活动阀塞上开有与喷油嘴对应的气道；所述的废气排气管的一端连接在缸套下半部的排气孔上，另一端与集气总管连通，所述的排气孔位于活塞下止点的位置。
所述的汽缸盖上还设置有一端与缸套内连通，另一端与注气总管连通的扫气管。
所述的注气总管的下端口为锥形开口，所述的锥形开口内活动的嵌入有注气单向阀，所述的喷油嘴贯穿地嵌入在注气单向阀上。
所述的活动阀塞的下端面为伞状结构，所述的伞状结构内活动的嵌入有与气道对应的阀塞单向阀。
所述的箱体包括有注气缸体和注气联动机构，所述的注气缸体的底部设置有进气口，注气缸体内设置有注气活塞，所述的注气活塞，通过垂直固定在气缸体内的定位导柱限位。
所述的注气缸体底部设置有多个进气口，每一进气口处都设置有一个单向阀，所述的各单向阀均连接到滤清器。
所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与汽缸中的活塞以及注气缸体中的注气活塞一体连接的双塞杆，所述的双塞杆是贯穿注气缸体与注气活塞一体连接；所述的双塞杆的两侧分别形成有相同的侧齿，双塞杆的两侧分别设置有与两侧的侧齿相啮合的主传动半周齿齿轮和辅传动半周齿齿轮，所述的主传动半周齿齿轮和辅传动半周齿齿轮分别对应固定在设置于箱体内的主传动轴和辅传动轴上。
所述的主传动轴和辅传动轴两者之间平行设置一过渡轮轴，所述的主传动轴、辅传动轴和过渡轮轴上各套有一个相同的齿轮，并且该三个齿轮相互啮合形成三轴同步联动。
所述的主传动半周齿齿轮和辅传动半周齿齿轮上的各首齿和末齿是通过连接件与齿轮结合构成可伸缩的柔性结构，即所述的各首齿和末齿的齿根部通过弹簧与齿轮弹性连接，所述的各首齿和末齿的齿尖部通过轴与齿轮为轴连接。
本发明的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，结构简单，提供了一种全新的注气增压，废气利用系统，大大提高了发动机的性能和燃油的有效利用率。本发明将活塞做功的惯性能通过注气塞压迫注气缸内新鲜空气直接转换成向注气缸注气增压的动能，而注气缸内的压缩空气又形成了缓冲气垫起到稳定运行和减震保护作用；同时汽缸内的废气在给气增压过程中也被压缩成高压，当废气通过排气孔和废气排气管汇集到集气总管，所聚集的可观能量为做功(如发电)提供了动能。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1所示结构处于点火状态的结构示意图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是注气联动机构的结构示意图；
图5是半周齿齿轮的首齿和末齿的结构示意图。
其中：
1：汽缸                        2：箱体
3：汽缸盖                      4：缸套
5：活塞                        6：活动阀塞
7：气道                        8：双塞杆
9：注气缸体                    10：注气活塞
11：定位导柱                   12：侧齿
13：主传动半周齿齿轮           14：辅传动半周齿齿轮
15：主传动轴                   16：辅传动轴
17：注气总管                   18：进气口
19：注气管                     20：废气排气管
21：集气总管                   22：喷油嘴
23：扫气管                     24：注气单向阀
25：排气孔                     26：阀塞单向阀
27：滤清器                     28：单向阀
29：过渡轮轴                   30：弹簧
31：轴                         32：齿轮
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机是如何实现的。
如图1、图2、图3所示，本发明的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，包括有4个汽缸1，所述的每一个气缸的下部都设置有一个与该汽缸1连接，用于向该汽缸1内注气的箱体2；所述的箱体2是通过注气管19向汽缸1内注气，所述的注气管19一端与箱体2内的注气结构连通，另一端与镶嵌在汽缸盖3上并又与汽缸1内部连通的注气总管17连通；所述的注气总管17内嵌入有一端与油泵相连，另一端位于汽缸1内用于向气缸内喷油的喷油嘴22，所述的注气总管17的下端口为锥形开口，所述的锥形开口内活动的嵌入有注气单向阀24，所述的喷油嘴22贯穿地嵌入在注气单向阀24上；所述的汽缸1上还设置有一端连通汽缸1内部，另一端与集气总管21连通的废气排气管20。所述的集气总管21的另一端连接发电机。
所述的汽缸1包括有上端连接在汽缸盖3的下侧，底端与箱体2连通的缸套4，由上至下依次设置在缸套4内的活动阀塞6和活塞5；如图6所示，所述的活动阀塞6上开有与喷油嘴22对应的气道7，所述的活动阀塞6的下端面为伞状结构，所述的伞状结构内通过弹簧活动的嵌入有与气道7对应的阀塞单向阀26；所述的废气排气管20的一端连接在缸套4下半部的排气孔25上，另一端与集气总管21连通，所述的排气孔25位于活塞5下止点的位置。
所述的汽缸盖3上还设置有多个一端与缸套4内连通，另一端与注气总管17连通的扫气管23。所述的扫气管23可以在活塞5回程接近止点时在汽缸盖3和活动阀塞6之间形成负压，挤净空气使汽缸盖3和活动阀塞6紧贴，避免燃烧室爆炸时引起连锁反映。
所述的箱体2包括有注气缸体9和注气联动机构，所述的注气缸体9的底部设置有进气口18，注气缸体9内设置有注气活塞10，所述的注气活塞10，通过垂直固定在气缸体9内的定位导柱11限位。所述的定位导柱11在注气缸体9内垂直设置有3个。所述的注气缸体9底部设置有多个进气口18，每一进气口18处都设置有一个单向阀28，所述的各单向阀28均连接到滤清器27。
所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与汽缸1中的活塞5以及注气缸体9中的注气活塞10一体连接的双塞杆8，所述的双塞杆8是贯穿注气缸体9与注气活塞10一体连接；所述的双塞杆8的两侧分别形成有相同的侧齿12，双塞杆8的两侧分别设置有与两侧的侧齿12相啮合的主传动半周齿齿轮13和辅传动半周齿齿轮14，所述的主传动半周齿齿轮13和辅传动半周齿齿轮14的齿数与双塞杆8两侧的侧齿12的齿数相等。并且，主传动半周齿齿轮13和辅传动半周齿齿轮14的无齿部分的轮缘到轮心的半径小于有齿部基圆半径。
如图4、图5所示，所述的主传动半周齿齿轮13和辅传动半周齿齿轮14上的各首齿和末齿是通过连接件与齿轮结合构成可伸缩的柔性结构，即所述的各首齿和末齿的齿根部通过弹簧30与齿轮弹性连接，所述的各首齿和末齿的齿尖部通过轴31与齿轮为轴连接。
所述的主传动半周齿齿轮13和辅传动半周齿齿轮14分别对应固定在设置于箱体2内的主传动轴15和辅传动轴16上。
所述的主传动轴15和辅传动轴16两者之间平行设置一过渡轮轴29，所述的主传动轴15、辅传动轴16和渡轮轴29上各套有一个相同的齿轮32，并且该三个齿轮32相互啮合形成三轴同步联动。
本发明的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机的工作原理是：活塞5至上止点时，活动阀塞6与汽缸盖3密贴，燃烧室燃气着火爆炸，推动活塞5连带双塞杆8及注气活塞10下行，双塞杆8上的侧齿12带动与其啮合的主传动半周齿齿轮13转动，从而带动主传动轴15旋转做功；注气活塞10下行使注气缸体进气口18的单向阀28关闭。注气活塞10压迫注气缸体9的新鲜空气，使注气总管17下端的注气单向阀24开启向汽缸1内注入气体，并使其增压。此时，注入的新鲜空气只存在于活动阀塞6与汽缸盖3之间(阀塞单向阀26呈闭合状态)，辅传动轴16上的辅传动半周齿齿轮14的无齿部对着侧齿12，处于与侧齿12无任何接触的分离状态；活塞5接近于下止点时，缸套4上的排气孔25开始露出，缸套4内被活动阀塞6压缩的高压废气开始通过废气排气管20急速外排，并汇集到集气总管21开始做功(如进行发电)。同时，由于排气，使活动阀塞6下缸内形成负压，阀塞单向阀26开启，喷出新鲜空气，继续通过废气排气管20驱扫缸套4内的残余废气直至上止点。至此，主传动轴15上的主传动半周齿齿轮13已过渡到无齿部与侧齿12对应，即以分离状态运行，而辅传动轴16上的辅传动半周齿齿轮14与侧齿12开始啮合，通过侧齿12锉动双塞杆8向上移动，从而带动活塞5和注气活塞10向上运动。注气活塞10向上运动使注气缸体9下部的单向阀28开启，新鲜空气通过滤清器27和进气口18进入注气缸体9，并进入汽缸1。活塞5上行，托挤活动阀塞6压迫缸套4内的空气，当活动阀塞6与汽缸盖3之间的气压高于活动阀塞6与活塞5之间的气压时，活动阀塞6下端的阀塞单向阀26开启，新鲜空气注入活动阀塞6下的空间，直至上止点。活动阀塞6与汽缸盖3密贴，空气近全部挤入活动阀塞6下的空间，而此前喷油嘴已开始向缸内燃烧室喷喷油；至上止点，空气已达到较高的压缩和爆燃温度，二次爆炸便产生，系统便开始二次做功。如此往复做功。

Claims (10)

1.一种具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，包括有多个汽缸(1)，其特征在于，所述的每一个气缸的下部都设置有一个与该汽缸(1)连接，用于向该汽缸(1)内注气的箱体(2)；所述的箱体(2)是通过注气管(19)向汽缸(1)内注气，所述的注气管(19)一端与箱体(2)内的注气结构连通，另一端与镶嵌在汽缸盖(3)上并又与汽缸(1)内部连通的注气总管(17)连通；所述的注气总管(17)内嵌入有一端与油泵相连，另一端位于汽缸(1)内用于向气缸内喷油的喷油嘴(22)；所述的汽缸(1)上还设置有一端连通汽缸(1)内部，另一端与集气总管(21)连通的废气排气管(20)。
2.根据权利要求1所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的汽缸(1)包括有上端连接在汽缸盖(3)的下侧，底端与箱体(2)连通的缸套(4)，由上至下依次设置在缸套(4)内的活动阀塞(6)和活塞(5)；所述的活动阀塞(6)上开有与喷油嘴(22)对应的气道(7)；所述的废气排气管(20)的一端连接在缸套(4)下半部的排气孔(25)上，另一端与集气总管(21)连通，所述的排气孔(25)位于活塞(5)下止点的位置。
3.根据权利要求1所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的汽缸盖(3)上还设置有一端与缸套(4)内连通，另一端与注气总管(17)连通的扫气管(23)。
4.根据权利要求2所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的注气总管(17)的下端口为锥形开口，所述的锥形开口内活动的嵌入有注气单向阀(24)，所述的喷油嘴(22)贯穿地嵌入在注气单向阀(24)上。
5.根据权利要求2所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的活动阀塞(6)的下端面为伞状结构，所述的伞状结构内活动的嵌入有与气道(7)对应的阀塞单向阀(26)。
6.根据权利要求1所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的箱体(2)包括有注气缸体(9)和注气联动机构，所述的注气缸体(9)的底部设置有进气口(18)，注气缸体(9)内设置有注气活塞(10)，所述的注气活塞(10)，通过垂直固定在气缸体(9)内的定位导柱(11)限位。
7.根据权利要求6所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的注气缸体(9)底部设置有多个进气口(18)，每一进气口(18)处都设置有一个单向阀(28)，所述的各单向阀(28)均连接到滤清器(27)。
8.根据权利要求6所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与汽缸(1)中的活塞(5)以及注气缸体(9)中的注气活塞(10)一体连接的双塞杆(8)，所述的双塞杆(8)是贯穿注气缸体(9)与注气活塞(10)一体连接；所述的双塞杆(8)的两侧分别形成有相同的侧齿(12)，双塞杆(8)的两侧分别设置有与两侧的侧齿(12)相啮合的主传动半周齿齿轮(13)和辅传动半周齿齿轮(14)，所述的主传动半周齿齿轮(13)和辅传动半周齿齿轮(14)分别对应固定在设置于箱体(2)内的主传动轴(15)和辅传动轴(16)上。
9.根据权利要求8所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的主传动轴(15)和辅传动轴(16)两者之间平行设置一过渡轮轴(29)，所述的主传动轴(15)、辅传动轴(16)和过渡轮轴(29)上各套有一个相同的齿轮(32)，并且该三个齿轮(32)相互啮合形成三轴同步联动。
10.根据权利要求8所述的具有传动、给气、增压及排放利用系统的二冲程发动机，其特征在于，所述的主传动半周齿齿轮(13)和辅传动半周齿齿轮(14)上的各首齿和末齿是通过连接件与齿轮结合构成可伸缩的柔性结构，即所述的各首齿和末齿的齿根部通过弹簧(30)与齿轮弹性连接，所述的各首齿和末齿的齿尖部通过轴(31)与齿轮为轴连接。
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