CN102359416B - 一种逆向对冲内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构新颖、节省燃料、热效率提高双倍的逆向对冲内燃机。它包括有内燃机缸套，在内燃机缸套的中部开有进气口，在内燃机缸套的进气口位置设有控制进气和打火的进气打火装置；在内燃机缸套的进气口位置左侧由内至外设有左活塞和左曲柄机构，在内燃机缸套的进气口位置右侧由内至外设有右活塞和右曲柄机构，左活塞、左曲柄机构与右活塞、右曲柄机构对称设置在进气口的两侧，左曲柄机构和右曲柄机构通过传动机构连接到同一输出轴上输出；进气打火装置控制的进气、压缩、打火、排气这四个冲程间隔时间与左活塞来回运动间隔时间及右活塞来回运动间隔时间同步。本发明具有结构新颖、热效率提高双倍提高的特点。

Description

一种逆向对冲内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特指一种结构新颖、节省燃料、热效率提高双倍的逆向对冲内燃机。

背景技术

活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。现有的内燃机大都只有一个活塞，当油气燃烧时，只有接近一半的爆炸推力作用在活塞上，而接近另一半的爆炸推力则作用在缸体上，燃烧的爆炸力没有得到充分利用，降低了活塞做功效率；并且，现有技术的内燃机还存在以下不足之处：

其一，单缸单曲轴单活塞设计的原因，使活塞行程短吸入空气量不足，压缩燃烧所需氧气不充足，燃烧不充分，爆炸力不完全利用；

其二，采用气门拍控制配气方式气门拍密封性能不良，易发生故障，杂音大，且使用弹簧回压气门拍密封控制原理方式，配气交换工作时需要耗费自身机械功效来推压气门弹簧来实现配气门打开转换，所以耗费了大量的功效，并且使用气门拍控制配气方式需要正时齿轮凸轮轴或同步连带等复杂配置，气门拍与活塞配合要求准确性高，如果其中之一个配件出故障，气门拍与活塞会相撞损坏，及造成二次更严重的损坏；

其三，缸体与缸头连接合处正处于燃烧室温度最高，高爆炸力处，经常损伤缸头密封垫，造成漏水、漏油、漏气等故障；

其四，制造成本高，使用寿命短，维修复杂；

其五，燃烧转化机械能不充分发挥，油耗高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足之处而提供的一种结构新颖、热效率提高双倍提高的逆向对冲内燃机。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种逆向对冲内燃机，它包括有内燃机缸套，在内燃机缸套的中部开有进气口，在内燃机缸套的进气口位置设有控制进气和打火的进气打火装置；在内燃机缸套的进气口位置左侧由内至外设有左活塞和左曲柄机构，在内燃机缸套的进气口位置右侧由内至外设有右活塞和右曲柄机构，左活塞、左曲柄机构与右活塞、右曲柄机构对称设置在进气口的两侧，左曲柄机构和右曲柄机构通过传动机构连接到同一输出轴上输出；进气打火装置控制的进气、压缩、打火、排气这四个冲程间隔时间与左活塞来回运动间隔时间及右活塞来回运动间隔时间同步。

所述左曲柄机构包括有左连杆和左曲柄，左连杆的一端与左活塞枢接，左连杆的另一端连接到左曲轴上，左曲轴套接固定在左传动轴上；所述右曲柄机构包括有右连杆和右曲柄，右连杆的一端与右活塞枢接，右连杆的另一端连接到右曲轴上，右曲轴套接固定在右传动轴上。

所述传动机构包括有左传动轴、左飞轮、左传动齿轮、右传动轴、右飞轮、右传动齿轮、中部传动齿轮和同一输出轴，其中，左飞轮和左传动齿轮分别固定设在左传动轴上；右飞轮和右传动齿轮分别固定设在右传动轴上；左传动齿轮和右传动齿轮均与固定在同一输出轴上的中部传动齿轮相互啮合。

所述进气打火装置包括有：点火火花塞装置、高压喷油嘴、左气门顶杆、右气门顶杆、滑动缸套、外层固定缸套、缸套密封环，点火火花塞装置和高压喷油嘴由内至外分别安装在内燃机缸套的进气口位置，在内燃机缸套外侧活动套接有滑动缸套，在滑动缸套的外侧套接有固定安装的外层固定缸套，在外层固定缸套与滑动缸套之间设有若干个起气密作用的缸套密封环，左气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的左侧，右气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的右侧，在滑动缸套上间隔开设有滑套进气口和滑套出气口，外层固定缸套间隔开设有外层固定缸套进气口和外层固定缸套出气口；当内燃机处于进气状态时，外层固定缸套进气口、滑套上的进气口、内燃机缸套的进气口三者对接连通；在内燃机处于压缩或燃烧状态时，滑套上的进气口和滑套上的出气口均处于密封状态；当内燃机处于出气状态时，外层固定缸套出气口、滑套上的出气口、内燃机缸套的进气口三者对接连通。

所述外层固定缸套进气口和滑套上的进气口的倾斜角度相同；所述外层固定缸套出气口和滑套上的出气口的倾斜角度相同。

所述进气打火装置还包括有：曲轴正时齿轮、具有左凸轮的左皮带轮、具有右凸轮的右皮带轮、左凸轮摇臂、右凸轮摇臂以及传动皮带，曲轴正时齿轮安装在左传动轴或右传动轴上，曲轴正时齿轮、具有左凸轮的左皮带轮、具有右凸轮的右皮带轮通过传动皮带传动连接，左皮带轮上的左凸轮作用在左凸轮摇臂的一端，左凸轮摇臂的另一端抵压在左气门顶杆的外端上；右皮带轮上的右凸轮作用在右凸轮摇臂的一端，右凸轮摇臂的另一端抵压在右气门顶杆的外端上。

所述外层固定缸套固定在外部固定安装的缸体上。

所述内燃机缸套内设有冷却水循环通道。

采用上述结构后，本发明具有以下优点：

1）本发明采用双曲轴双活塞对冲共缸式设计原理，具有左右两个活塞行程容量，吸入空气量大，是原传统技术单活塞的两倍，氧气足气，气压缩量高，燃烧性强劲有力，且双活塞双曲轴推力同时工作，燃烧时产生的推力是原传统技术单活塞设计的机械功效2倍，所以需要同等功率的条件下本发明技术比传统技术降低消耗50％以上，这就达到了降低消耗的要求；

2）本发明采用了新型的进气打火装置结构，采用凸轮配合传动来左右推动气门顶杆，实现控制气门打开与关闭，无需气门拍与气门弹簧装置，省去推压气门弹簧的功耗，提高了机械功率；

3）由于本发明采用活塞式平行滑行打火装置控制气门打开与关闭设计结构，活塞式外包围滑行配气打火装置设计结构是位于缸套外侧单独分离的，在任何情况下燃烧室活塞与气门活塞都不会相撞损坏，克服了传统技术气门拍配置的缺点，阻止了传统结构中因气门拍故障造成的二次损坏现象；

4）本发明稳定性好，降低噪音，减少故障率；

5）本发明加工工艺简单，制作成本降低，维修保养方便；

6）本发明油耗低，效能高，充分发挥燃烧热能转化为机械能。

附图说明

图1是本发明吸气冲程状态下的剖面结构示意图。

图2是本发明压缩冲程状态下的剖面结构示意图。

图3是本发明燃烧做功冲程状态下的剖面结构示意图。

图4是本发明排气冲程状态下的剖面结构示意图。

图5是本发明的进气打火装置的传动部分的结构示意图。

图6是本发明立体结构示意图。

具体实施方式

如图1-6所示，一种逆向对冲内燃机，它包括有内燃机缸套11，在内燃机缸套11的中部开有进气口11a，在内燃机缸套11的进气口11a位置设有控制进气和打火的进气打火装置20；在内燃机缸套11的进气口11a位置左侧由内至外设有左活塞12和左曲柄机构13，在内燃机缸套11的进气口11a位置右侧由内至外设有右活塞14和右曲柄机构15，左活塞12、左曲柄机构13与右活塞14、右曲柄机构15对称设置在进气口11a的两侧，左曲柄机构13和右曲柄机构15通过传动机构30连接到同一输出轴31上输出；进气打火装置20控制的进气、压缩、打火、排气这四个冲程间隔时间与左活塞12来回运动间隔时间及右活塞14来回运动间隔时间同步。

图1-4所示，所述左曲柄机构13包括有左连杆13a和左曲柄13b，左连杆的13a一端与左活塞12枢接，左连杆13a的另一端连接到左曲轴13b上，左曲轴13b套接固定在左传动轴32上；所述右曲柄机构15包括有右连杆15a和右曲柄15b，右连杆15a的一端与右活塞14枢接，右连杆15a的另一端连接到右曲轴15b上，右曲轴15b套接固定在右传动轴33上。

如图5-6所示，所述传动机构30包括有左传动轴32、左飞轮34、左传动齿轮35、右传动轴33、右飞轮36、右传动齿轮37、中部传动齿轮38和同一输出轴31，其中，左飞轮34和左传动齿轮35分别固定设在左传动轴32上；右飞轮36和右传动齿轮35分别固定设在右传动轴33上；左传动齿轮35和右传动齿轮37均与固定在同一输出轴31上的中部传动齿轮38相互啮合。

如图1-5所示，所述进气打火装置20包括有：点火火花塞装置21、高压喷油嘴22、左气门顶杆23、右气门顶杆24、滑动缸套25、外层固定缸套26、缸套密封环27，点火火花塞装置21和高压喷油嘴22由内至外分别安装在内燃机缸套11的进气口11a位置，在内燃机缸套11外侧活动套接有滑动缸套25，在滑动缸套25的外侧套接有固定安装的外层固定缸套26，在外层固定缸套26与滑动缸套25之间设有若干个起气密作用的缸套密封环27，左气门顶杆23的内端抵设在滑动缸套25的左侧，右气门顶杆24的内端抵设在滑动缸套25的右侧，在滑动缸套25上间隔开设有滑套进气口25a和滑套出气口25b，外层固定缸套26间隔开设有外层固定缸套进气口26a和外层固定缸套出气口26b；当内燃机处于进气状态时，外层固定缸套进气口26a、滑套上的进气口25a、内燃机缸套的进气口11a三者对接连通；在内燃机处于压缩或燃烧状态时，滑套上的进气口25a和滑套上的出气口25b均处于密封状态；当内燃机处于出气状态时，外层固定缸套出气口26b、滑套上的出气口25b、内燃机缸套的进气口11a三者对接连通。

所述外层固定缸套进气口26a和滑套上的进气口25a的倾斜角度相同；所述外层固定缸套出气口26b和滑套上的出气口25b的倾斜角度相同。

如图5所示，所述进气打火装置20还包括有：曲轴正时齿轮28、具有左凸轮29的左皮带轮210、具有右凸轮211的右皮带轮212、左凸轮摇臂213、右凸轮摇臂214以及传动皮带215，曲轴正时齿轮28安装在左传动轴32或右传动轴33上，曲轴正时齿轮28、具有左凸轮29的左皮带轮210、具有右凸轮211的右皮带轮212通过传动皮带215传动连接，左皮带轮215上的左凸轮29作用在左凸轮摇臂213的一端，左凸轮摇臂213的另一端抵压在左气门顶杆23的外端上；右皮带轮212上的右凸轮211作用在右凸轮摇臂214的一端，右凸轮摇臂214的另一端抵压在右气门顶杆24的外端上。

所述外层固定缸套26固定在外部固定安装的缸体216上。

所述内燃机缸套11内设有冷却水循环通道11b。

使用时，如图1所示，第一步是进行吸气冲程：左曲柄机构13将左活塞12向外拉开，右曲柄机构15将右活塞14同步向外拉开，左曲柄机构13通过左传动轴32带动曲轴正时齿轮28转动或者右曲柄机构15通过右传动轴33带动曲轴正时齿轮28转动，曲轴正时齿轮28通过传动皮带215带动左皮带轮210和右皮带轮212同步转动，左皮带轮210上的左凸轮29通过左凸轮摇臂213向右压左气门顶杆23，而右皮带轮212上的右凸轮211通过右凸轮摇臂214也向右让位给右气门顶杆24，这样使得滑动缸套25右移，直到外层固定缸套进气口26a、滑套上的进气口25a、内燃机缸套的进气口11a三者对接连通，此时，外部空气由外层固定缸套进气口26a、滑套上的进气口25a、内燃机缸套的进气口11a进入，高压喷油嘴22喷油和空气形成油气混合物进入缸套11内的左活塞12和右活塞14之间的燃烧腔体内；

如图2所示，第二步是进行压缩冲程：左曲柄机构13将左活塞12向内运动，右曲柄机构15将右活塞14同步向内运动，对左活塞12和右活塞14之间的燃烧腔体内油气混合物进行压缩，同时，左曲柄机构13或右曲柄机构15按第一步的传动方式带动进气打火装置20工作，使滑动缸套25向左运动，使滑套上的进气口25a和滑套上的出气口25b均处于密封状态；

如图3所示，第三步是燃烧做功冲程：滑套上的进气口25a和滑套上的出气口25b保持密封状态；点火火花塞装置21打火，使压缩后的油气混合物充分燃烧，推动左活塞12和右活塞14向各自的外侧运动，左活塞12带动左曲柄机构13运动，左曲柄机构13运动使左传动轴32转动，左传动轴32上的左传动齿轮35带动中部传动齿轮38转动，使中部传动齿轮38中心的同一输出轴31转动输出；同时，右活塞14带动右曲柄机构15运动，右曲柄机构15运动使右传动轴33转动，右传动轴33上的右传动齿轮37带动中部传动齿轮38转动，使中部传动齿轮38中心的同一输出轴31转动输出。这样就能使燃烧时产生的推力是原传统技术单活塞设计的机械功效2倍，所以需要同等功率的条件下本发明技术比传统技术降低消耗50％以上，这就达到了降低消耗的要求；

如图4所示，最后第四步是排气冲程：左曲柄机构13带动左活塞12向内运动，右曲柄机构15带动右活塞14同步向内运动，左曲柄机构13或右曲柄机构15按第一步的传动方式带动进气打火装置20工作，使滑动缸套25继续向左运动，直到外层固定缸套出气口26b、滑套上的出气口25b、内燃机缸套的进气口11a三者对接连通，此时，左活塞12和右活塞14之间的燃烧腔体内的燃烧后气体从内燃机缸套的进气口11a、滑套上的出气口25b、外层固定缸套出气口26b排出。

重复上述吸气、压缩、燃烧，排气四个冲程的过程，周期循环，不断地将燃料的化学能转化为热能，进而转换为机械能。

由上可知，本发明为一种能够节省燃料、热效率提高双倍的逆向对冲内燃机。

Claims (5)

1.一种逆向对冲内燃机，它包括有内燃机缸套，其特征在于：在内燃机缸套的中部开有进气口，在内燃机缸套的进气口位置设有控制进气和打火的进气打火装置；在内燃机缸套的进气口位置左侧由内至外设有左活塞和左曲柄机构，在内燃机缸套的进气口位置右侧由内至外设有右活塞和右曲柄机构，左活塞、左曲柄机构与右活塞、右曲柄机构对称设置在进气口的两侧，左曲柄机构和右曲柄机构通过传动机构连接到同一输出轴上输出；进气打火装置控制的进气、压缩、打火、排气这四个冲程间隔时间与左活塞来回运动间隔时间及右活塞来回运动间隔时间同步；

所述左曲柄机构包括有左连杆和左曲柄，左连杆的一端与左活塞枢接，左连杆的另一端连接到左曲轴上，左曲轴套接固定在左传动轴上；所述右曲柄机构包括有右连杆和右曲柄，右连杆的一端与右活塞枢接，右连杆的另一端连接到右曲轴上，右曲轴套接固定在右传动轴上；

所述传动机构包括有左传动轴、左飞轮、左传动齿轮、右传动轴、右飞轮、右传动齿轮、中部传动齿轮和同一输出轴，其中，左飞轮和左传动齿轮分别固定设在左传动轴上；右飞轮和右传动齿轮分别固定设在右传动轴上；左传动齿轮和右传动齿轮均与固定在同一输出轴上的中部传动齿轮相互啮合；

所述进气打火装置包括有：点火火花塞装置、高压喷油嘴、左气门顶杆、右气门顶杆、滑动缸套、外层固定缸套、缸套密封环，点火火花塞装置和高压喷油嘴由内至外分别安装在内燃机缸套的进气口位置，在内燃机缸套外侧活动套接有滑动缸套，在滑动缸套的外侧套接有固定安装的外层固定缸套，在外层固定缸套与滑动缸套之间设有若干个起气密作用的缸套密封环，左气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的左侧，右气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的右侧，在滑动缸套上间隔开设有滑套进气口和滑套出气口，外层固定缸套间隔开设有外层固定缸套进气口和外层固定缸套出气口；当内燃机处于进气状态时，外层固定缸套进气口、滑套进气口、内燃机缸套的进气口三者对接连通；在内燃机处于压缩或燃烧状态时，滑套进气口和滑套出气口均处于密封状态；当内燃机处于出气状态时，外层固定缸套出气口、滑套出气口、内燃机缸套的进气口三者对接连通。

2.根据权利要求1所述的一种逆向对冲内燃机，其特征在于：所述外层固定缸套进气口和滑套进气口的倾斜角度相同；所述外层固定缸套出气口和滑套出气口的倾斜角度相同。

3.根据权利要求2所述的一种逆向对冲内燃机，其特征在于：所述进气打火装置还包括有：曲轴正时齿轮、具有左凸轮的左皮带轮、具有右凸轮的右皮带轮、左凸轮摇臂、右凸轮摇臂以及传动皮带，曲轴正时齿轮安装在左传动轴或右传动轴上，曲轴正时齿轮、具有左凸轮的左皮带轮、具有右凸轮的右皮带轮通过传动皮带传动连接，左皮带轮上的左凸轮作用在左凸轮摇臂的一端，左凸轮摇臂的另一端抵压在左气门顶杆的外端上；右皮带轮上的右凸轮作用在右凸轮摇臂的一端，右凸轮摇臂的另一端抵压在右气门顶杆的外端上。

4.根据权利要求3所述的一种逆向对冲内燃机，其特征在于：所述外层固定缸套固定在外部固定安装的缸体上。

5.根据权利要求4所述的一种逆向对冲内燃机，其特征在于：所述内燃机缸套内设有冷却水循环通道。

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