CN101598064B - 二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统 - Google Patents
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Abstract
一种二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，包括有一个或多个气缸，每一个气缸的下部都设置有一个与该气缸连接，用于向该气缸内注气的注气机构；注气机构是通过注气管向气缸内注气，注气管一端与注气机构的压缩腔连通，另一端与镶嵌在气缸盖上并又与气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，另一端位于气缸内用于向气缸内喷油的喷油嘴；气缸上还设置有下端口连通气缸内部，上端口与集气总管连通的废气排气管。本发明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；气缸内的废气在给气增压过程中汇集到集气总管为做功提供了动能。
Description
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二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统。
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二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统。
本发明所采用的技术方案是：一种二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，包括有一个或多个气缸，所述的每一个气缸的下部都设置有一个与该气缸连接，用于向该气缸内注气的注气机构；所述的注气机构是通过注气管向气缸内注气，所述的注气管一端与注气机构的压缩腔连通，另一端与镶嵌在气缸盖上并又与气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，另一端位于气缸内用于向气缸内喷油的喷油嘴；所述的气缸上还设置有下端口连通气缸内部，上端口与集气总管连通的废气排气管。
所述的气缸包括有上端连接在气缸盖的下侧，底端与注气机构连接的缸套，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下端口连接在形成于缸套下半部的排气孔上，所述的排气孔是位于当活塞处于下止点时活塞上端所处的位置。
所述的注气总管的下端口为锥体形开口，所述的锥体形开口内活动的嵌入有与该锥体形开口吻合且顶端设有顶簧的注气单向阀，所述的喷油嘴贯穿地嵌入在注气单向阀及顶簧上。
所述的活动阀塞的下端面为向内凹进的伞状结构，所述的伞状结构内连接有与气道对应的阀塞单向阀，所述的阀塞单向阀是通过螺扣连接在活动阀塞下端的伞状结构内，所述的阀塞单向阀包括有环形阀体和多个通过轴连接在环形阀体上并能够开通和关闭环形阀体的阀门。
所述的注气机构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通过进气歧管和进气总管与气源相连的进气口，所述的注气缸体内设置有注气活塞。
所述的注气缸体底部的进气口处设置有进气单向阀，所述的注气缸体位于下部的周边开有与注气管连通的注气孔。
所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与气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，并且注气活塞与气缸内的活塞为共杆同轴；所述的双塞杆为圆柱体结构，在双塞杆上形成有环状齿，所述环状齿的首齿和末齿的齿高低于平均齿高，并且，在首齿和末齿的齿顶上镶嵌有多个顶珠；所述的双塞杆的两侧分别设置有与所述环状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主传动轴和辅传动轴上，所述的主传动轴和辅传动轴设置在注气机构内。
所述的主传动轴和辅传动轴两者之间平行设置一个过渡轮轴，所述的过渡轮轴上设置有一个正时齿轮在主传动轴、辅传动轴上分别设置一个与正时齿轮相互啮合的第一连动齿轮和第二连动齿轮，所述的主传动轴、辅传动轴和过渡轮轴形成三轴同步联动。
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与齿轮连为一体，或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。
所述的缸套内的空气压缩比的大小与注气缸体的直径及注气活塞的直径的大小成正比。
本发明的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，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；同时气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所示结构的活塞处于下止点位置的结构示意图；
图4是图1的A-A剖视图；
图5是注气联动机构的结构示意图；
图6是半周齿齿轮的首齿和末齿的结构示意图；
图7是活动阀塞的结构示意图；
图8是活动阀塞与阀塞单向阀结合后的仰视图；
图9是图8中的B-B剖视图。
其中：
1：气缸 2：注气机构
3：气缸盖 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：注气孔 12：环状齿
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：进气歧管 24：注气单向阀
25：排气孔 26：阀塞单向阀
27：进气总管 28：进气单向阀
29：过渡轮轴 30：弹簧
31：轴 32：过渡齿轮
33：压缩腔 34：第一连动齿轮
35：第二连动齿轮 36：环形阀体
37：阀门
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二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统是如何实现的。
如图1、图2、图3所示，本发明的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，包括有一个或多个气缸1，所述的每一个气缸的下部都设置有一个与该气缸1连接，用于向该气缸1内注气的注气机构2；所述的注气机构2是通过注气管19向气缸1内注气，所述的注气管19一端与注气机构2的压缩腔33连通，另一端与镶嵌在气缸盖3上并又与气缸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，另一端位于气缸1内用于向气缸内喷油的喷油嘴22，所述的注气总管17的下端口为锥体形开口，所述的锥体形开口内活动的嵌入有与该锥体形开口吻合且顶端设有顶簧的注气单向阀24，所述的喷油嘴22贯穿地嵌入在注气单向阀24及顶簧上。所述的气缸1上还设置有下端口连通气缸1内部，上端口与集气总管21连通的废气排气管20。所述的集气总管21的另一端连接涡轮室作功。
所述的气缸1包括有上端连接在气缸盖3的下侧，底端与注气机构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，所述的活动阀塞6的下端面为向内凹进的伞状结构，所述的伞状结构内连接有与气道7对应的阀塞单向阀26。所述的废气排气管20的下端口连接在缸套4下半部的排气孔25上，所述的排气孔25是位于当活塞5处于下止点时活塞上端所处的位置。
所述的阀塞单向阀26是通过螺扣连接在活动阀塞6下端的伞状结构内，所述的阀塞单向阀26包括有环形阀体36和多个通过轴连接在环形阀体36上并能够开通和关闭环形阀体36的阀门37。所述的阀塞单向阀26的顶端与活动阀塞6之间还垫有密封圈。
所述的注气机构2包括有注气缸体9和注气联动机构，所述的注气缸体9的底部设置有通过进气歧管23和进气总管27与气源相连的进气口18，所述的注气缸体9内设置有注气活塞10。
所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与气缸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，并且注气活塞(10)与气缸内的活塞(5)为共杆同轴；所述的双塞杆8为圆柱体结构，在双塞杆8上形成有环状齿12，所述环状齿12的首齿和末齿的齿高低于平均齿高，并且，在首齿和末齿的齿顶上镶嵌有多个顶珠；所述的双塞杆8的两侧分别设置有与所述环状齿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上的环状齿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上的各首齿和末齿与齿轮连为一体，或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设置在注气机构2内。
所述的主传动轴15和辅传动轴16两者之间平行设置一个过渡轮轴29，所述的过渡轮轴29上设置有一个正时齿轮32在主传动轴15、辅传动轴16上分别设置一个与正时齿轮32相互啮合的第一连动齿轮34和第二连动齿轮35，所述的主传动轴15、辅传动轴16和过渡轮轴29形成三轴同步联动。
在本发明的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统中，所述的缸套4内的空气压缩比的大小与注气缸体9的直径及注气活塞的直径的大小成正比。
本发明的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统的工作原理是：活塞5至上止点时，活动阀塞6与气缸盖3密贴，燃烧室燃气着火膨胀，推动活塞5连带双塞杆8及注气活塞10下行，双塞杆8上的环状齿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下行使位于注气缸体9的进气口18处的进气单向阀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开启向气缸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与气缸盖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的无齿部对着环状齿12，处于与环状齿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内的残余废气直至下止点。至此，主传动轴15上的主传动半周齿齿轮13已过渡到无齿部与环状齿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与环状齿12开始啮合，通过环状齿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，而此时注气管19和注气总管17内形成负压，使喷油嘴22上的锥体注气单向阀24将注气总管17关闭。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与气缸盖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与气缸盖3密贴，空气近全部挤入活动阀塞6下的燃烧室空间，而此前压缩空气达到燃点时，喷油嘴已开始向缸内燃烧室喷喷油；至上止点，空气已压缩到爆燃温度，二次热膨胀便产生，系统便开始二次做功。如此往复做功。
Claims (10)
1.一种二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，包括有一个或多个气缸(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气缸(1)连接，用于向该气缸(1)内注气的注气机构(2)；所述的注气机构(2)是通过注气管(19)向气缸(1)内注气，所述的注气管(19)一端与注气机构(2)的压缩腔(33)连通，另一端与镶嵌在气缸盖(3)上并又与气缸(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，另一端位于气缸(1)内用于向气缸内喷油的喷油嘴(22)；所述的气缸(1)上还设置有下端口连通气缸(1)内部，上端口与集气总管(21)连通的废气排气管(20)。
2.根据权利要求1所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的气缸(1)包括有上端连接在气缸盖(3)的下侧，底端与注气机构(2)连接的缸套(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)的下端口连接在形成于缸套(4)下半部的排气孔(25)上，所述的排气孔(25)是位于当活塞(5)处于下止点时活塞上端所处的位置。
3.根据权利要求2所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的注气总管(17)的下端口为锥体形开口，所述的锥体形开口内活动的嵌入有与该锥体形开口吻合且顶端设有顶簧的注气单向阀(24)，所述的喷油嘴(22)贯穿地嵌入在注气单向阀(24)及顶簧上。
4.根据权利要求2所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的活动阀塞(6)的下端面为向内凹进的伞状结构，所述的伞状结构内连接有与气道(7)对应的阀塞单向阀(26)，所述的阀塞单向阀(26)是通过螺扣连接在活动阀塞(6)下端的伞状结构内，所述的阀塞单向阀(26)包括有环形阀体(36)和多个通过轴连接在环形阀体(36)上并能够开通和关闭环形阀体(36)的阀门(37)。
5.根据权利要求1所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的注气机构(2)包括有注气缸体(9)和注气联动机构，所述的注气缸体(9)的底部设置有通过进气歧管(23)和进气总管(27)与气源相连的进气口(18)，所述的注气缸体(9)内设置有注气活塞(10)。
6.根据权利要求5所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的注气缸体(9)底部的进气口(18)处设置有进气单向阀(28)，所述的注气缸体(9)位于下部的周边开有与注气管(19)连通的注气孔(11)。
7.根据权利要求5所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的注气联动机构，包括有：上、下两端分别与气缸(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，并且注气活塞(10)与气缸内的活塞(5)为共杆同轴；所述的双塞杆(8)为圆柱体结构，在双塞杆(8)上形成有环状齿(12)，所述环状齿(12)的首齿和末齿的齿高低于平均齿高，并且，在首齿和末齿的齿顶上镶嵌有多个顶珠；所述的双塞杆(8)的两侧分别设置有与所述环状齿(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)设置在注气机构(2)内。
8.根据权利要求7所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，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个过渡轮轴(29)，所述的过渡轮轴(29)上设置有一个正时齿轮(32)在主传动轴(15)、辅传动轴(16)上分别设置一个与正时齿轮(32)相互啮合的第一连动齿轮(34)和第二连动齿轮(35)，所述的主传动轴(15)、辅传动轴(16)和过渡轮轴(29)形成三轴同步联动。
9.根据权利要求7所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，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)上的各首齿和末齿与齿轮连为一体，或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。
10.根据权利要求7所述的二冲程发动机传动、给气、排气及增压系统，其特征在于，所述的缸套(4)内的空气压缩比的大小与注气缸体(9)的直径及注气活塞的直径的大小成正比。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120201 Termination date: 20180623 |