CN103498729B - 活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机动力强化装置。一种活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统，包括内燃机的动力机构和发动机气缸，所述的动力机构为齿轮齿条机构，齿轮齿条机构的增压框架的上端固定设有驱动各个工作机构动作的挺杆和发动机气缸活塞，增压框架下端固定设有增压缸活塞，发动机气缸活塞与增压缸活塞同步运动且行程相同，以承受系统侧倾力为基准，增加挺杆的机械强度，所述的各个挺杆穿过机体横隔板并与横隔板贴紧滑动配合，所述发动机气缸活塞长度为活塞行程和活塞环区段的长度之和，述发动机气缸活塞的内腔内相对于活塞顶面燃烧室外壁面设有散热片。本发明消除了系统侧倾力和活塞组热负荷的危害，且大幅度地减少了常规内燃机活塞在发动机气缸内的摩擦。

Description

活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统

技术领域

本发明涉及一种内燃机动力强化装置，具体涉及一种活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统。

背景技术

现有常规内燃机活塞往复的速度，受着活塞组热荷、曲柄连杆机构不平衡惯性力、曲柄销线速度、侧倾摩擦力以及侧倾摩擦力造成的摩擦等不利因素的局限，活塞平均速度增大，会使上述不利因素增大，活塞工作环境恶化，磨损加剧，寿命下降，一般允许速度不超过15m/s。

申请人之前申请过的发明专利“申请号200710193939.4一种活塞往复内燃机及其组合与停缸技术”公开了一种新型活塞往复内燃机，采用发明专利“申请号200710147446.7一种齿轮齿条机构”中公开的第一种齿轮齿条机构作发动机的动力机构，解决了常规内燃机曲柄连杆机构惯性力及曲柄销线速度高的危害，该动力机构动力轴（齿轮轴、相当于曲轴）转动1周，发动机气缸活塞上下往复3次，是曲轴连杆机构转动1周发动机气缸活塞往复1次的3倍，即在其他条件相同的情况下，由于在动力轴相同时活塞作功的频率提高为现有常规内燃机的3倍，因此，可将发动机的功率提高为现有常规内燃机功率的3倍；但是，发动机气缸活塞往复的平均速度，也应相应地为现有活塞往复平均速度最大许用值的3倍，否则，“齿轮齿条机构”就发挥不出强化发动机功率的效果。

在发明申请“200710193939.4”公开的“一种活塞往复内燃机”中，设计的系统定位技术手段（图3右边示出），不能克服系统侧倾力的危害和减少活塞与发动机气缸内壁面的摩擦，且活塞不便于散热，还有磨损大，难以检测和维修的缺陷。用“齿轮齿条机构”作动力机构虽然克服了现有常规内燃机不平衡的惯性力和曲柄销线速度高等局限活塞往复速度提高的不利因素，但发动机气缸活塞组热负荷及系统侧倾力危害的不利因素依然存在。以上缺陷和不足之处，必须采用新的技术手段进行克服。若不能消除上述缺陷和不足，就难以将发动机活塞往复速度的最大许用值提高至现有速度最大许用值的3倍以上。

发明内容

本发明的目的是为了消除新型活塞往复内燃机上述影响发动机气缸活塞平均速度大幅度提高的不利因素，以此全面地消除现有常规内燃机影响活塞平均速度提高的不利因素，从而在现有常规内燃机活塞平均速度15m/s的基础上，成数倍地增加活塞平均速度最大许用值，达到成倍数地强化发动机功率的目的，故此，提供一种活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统，包括内燃机的动力机构和设置在动力机构上方的发动机气缸，发动机气缸与上部机体底部的横隔板固定连接，所述的动力机构为齿轮齿条机构，齿轮齿条机构中的两条平行齿条两端横向连接构成增压框架，增压框架的上端固定设有驱动各个工作机构工作的挺杆和发动机气缸活塞，增压框架下端固定设有增压缸活塞，发动机气缸活塞与增压缸活塞同步运动且行程相同，所述的各个挺杆穿过机体横隔板，横隔板上还设有通风口；以承受系统侧倾力为基准，增加挺杆的机械强度，使其具有系统定位的机械强度，所述的挺杆与横隔板贴紧滑动配合，并利用挺杆在发动机气缸四周分布的特征，使发动机气缸活塞实现全方位定位运动，通过各个挺杆与横隔板之间的导向定位，配合增压缸活塞与增压缸的定位功能，使系统工作时，发动机气缸活塞不受到侧倾力的冲击和侧倾力摩擦的危害，则发动机气缸活塞在无外界作用力的干扰下，精准地在发动机气缸内上下运动，由此将发动机气缸活塞的长度设置为发动机气缸活塞总长度＝发动机气缸活塞行程+发动机气缸活塞环区段的长度，使活塞向下运动至下止点时，除活塞环区段位于发动机气缸进风口区段接受供风的冷却外，其余全部伸出发动机气缸外，接受经机体横隔板上通风口向下流入增压缸的空气冷却，且大幅度地减少传统的活塞与发动机气缸内壁面的摩擦，发动机气缸活塞内腔设有与活塞顶面燃烧室外壁面连接的散热片，当发动机气缸内燃烧活塞下行时，在通风口流向增压缸的空气和齿轮高速转动所扰动的空气和机油的共同冷却作用下，通过发动机气缸活塞内腔设有的散热片将发动机气缸活塞顶段及燃烧室内壁的热负荷导出，使发动机气缸活塞不受热负荷的危害而安全可靠地工作，所述的机体横隔板上的通风口的开口方向朝向发动机气缸活塞伸出发动机气缸外的位置，通风口的横截面面积由上向下逐渐缩小，以增加空气的流速，加强对发动机气缸活塞的冷却效果，同时加强随空气一起流动的机油对活塞的润滑作用。

所述各个挺杆与横隔板之间设有耐磨损的耐磨承压块，耐磨承压块与横隔板为可拆卸固定连接，以减小挺杆与活动口的磨损，且便于更换和维修。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本发明消除了系统侧倾力和活塞组热负荷的危害，且大幅度地减少了常规内燃机活塞在发动机气缸内的摩擦，以此全面地消除了现有常规内燃机提高平均速度最大许用值的不利因素，使得发动机气缸活塞的平均速度达到45m/s以上时，仍能够安全可靠稳定的工作。

①将现有常规内燃机活塞平均速度许用值15m/s时，影响速度提高的各不利因素综合地称为“速度阻率”，设此“速度阻率”为1；若此阻率增大，则活塞平均速度相应地减小，反之，则活塞平均速度相应地增大，互为反比。

将齿轮齿条机构和本发明的技术方案共同消除的影响活塞速度提高的“速度阻率”，保守取值为0.7-0.75计算，则活塞平均速度的许用值可提高至50-60m/s；现暂取活塞平均速度许用值为45m/s，此数值为现有许用值15m/s的3倍，由此，可将发动机气缸活塞作功的频率提高2倍。当增压机构将增压比提高至π_R＝5（即发动机气缸每循环功增加至未增压时的5倍）时，采用活塞平均速度45m/s（由于活塞作功频率的增加），可将发动机增压后的功率再提高2倍，即将发动机未增压的功率再提高10倍，也即可将发动机的比重量再减小10倍，取得了预料不到的效果，由此可节省大量制造发动机的金属和人力物力，大量地降低发动机的制造成本并且增加了发动机的使用价值。

②此技术方案充分利用了发动机已有结构特征和工作部件，以及其占用的发动机体内空间，结构紧凑简单，便于制造、检测和维修，且基本上未增加制造费用，同时还省去了原设计的定位设置。

附图说明

图1为现有技术的新型活塞往复内燃机的挺杆与横隔板的结构示意图。

图2为图1中A-A向的结构示意图。

图3为图1中B-B向的结构示意图。

图4为发明活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统的结构示意图。

图5为发动机气缸活塞散热片平面结构示意图。

图中标号相同，所代表的的意义相同，图中标号：1为上部机体、2为发动机气缸、3为发动机气缸活塞、4为横隔板、5为增压框架、6为齿轮、7为挺杆、8为通风口、9为耐磨承压块、10为燃烧室、11为散热片、12为增压缸活塞。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

参见图1～图5，本发明一种新型活塞往复内燃机活塞平均速度强化装置，包括内燃机的动力机构和设置在动力机构上方的发动机气缸2，发动机气缸2与上部机体1底部的横隔板4固定连接，所述的动力机构为齿轮齿条机构，齿轮齿条机构中的两条平行齿条两端横向连接构成增压框架5，增压框架5的上端固定设有分别驱动“二次发动机气缸喷水”、“燃油水液连体输出泵”、“燃油泵喷”、“排气”等工作机构工作的挺杆7和发动机气缸活塞3，增压框架5的下端固定设有增压缸活塞12，发动机气缸活塞3与增压缸活塞12同步运动且行程相同。所述上部机体1的横隔板4上开设有与各个挺杆7匹配的通孔，以承受系统侧倾力为基准，增加挺杆7的机械强度，所述的挺杆7与横隔板4贴紧滑动配合，并利用挺杆7在发动机气缸2四周的分布特征，使得发动机气缸活塞3实现全方位定位运动，横隔板4上还设有通风口8，所述横隔板4与各个挺杆7的之间均设有耐磨承压块9，耐磨承压块9与横隔板4为可拆卸固定连接，所述发动机气缸活塞3长度为活塞行程和活塞环区段的长度之和，所述发动机气缸活塞3的内腔设有与活塞顶面燃烧室10外壁面相连接的散热片11，通过各个挺杆7与横隔板4之间的导向定位，配合增压缸活塞12与增压缸的定位功能，使系统工作时，发动机气缸活塞3不受到侧倾力的冲击和侧倾力摩擦的危害，使得发动机气缸活塞3在无外界作用力的干扰下，精准地在发动机气缸内上下运动，由此将发动机气缸活塞3的长度设置为发动机气缸活塞总长度＝发动机气缸活塞行程+发动机气缸活塞环区段的长度，使活塞向下运动至下止点时，除活塞环区段位于发动机气缸进风口区段接受供风的冷却外，其余全部伸出发动机气缸2外，接受经机体横隔板4上通风口向下流入增压缸的空气冷却，且大幅度地减少传统的发动机气缸活塞与发动机气缸内壁面的摩擦；发动机气缸活塞3内腔设有与活塞顶面燃烧室10外壁面连接的散热片11，当发动机气缸2内活塞下行时，在通风口流向增压缸空气和齿轮6高速转动所扰动的空气和机油的共同的冷却作用下，通过发动机气缸活塞3内腔设有的散热片11将发动机气缸活塞3顶段及燃烧室10内壁的热负荷导出，使发动机气缸活塞3不受热负荷的危害而安全可靠地工作，所述横隔板4上开设有通风口8，通风口8的开口方向朝向发动机气缸活塞3伸出发动机气缸2的位置。将横隔板4上原设计的垂直通风口8，修改成其出口正对发动机气缸活塞3伸出发动机气缸2的部分，且通风口8的横截面积逐渐缩小，以形成急流风速，加强通风口8流动的空气对发动机气缸活塞3伸出发动机气缸2外部分的冷却，同时增加了与空气随同流动的机油对发动机气缸活塞3的润滑作用。发动机气缸活塞3的内腔设有与发动机气缸活塞3顶面燃烧室外壁面连接的散热片，当活塞在外面接受冷却时，可有效地降低活塞顶部热负荷的危害。

Claims (2)

1.一种活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统，包括内燃机的动力机构和设置在动力机构上方的发动机气缸，发动机气缸与上部机体底部的横隔板固定连接，所述的动力机构为齿轮齿条机构，齿轮齿条机构中的两条平行齿条两端横向连接构成增压框架，增压框架的上端固定设有驱动各自工作机构工作的挺杆和发动机气缸活塞，增压框架下端固定设有增压缸活塞，发动机气缸活塞与增压缸活塞同步运动且行程相同，所述的各个挺杆穿过机体横隔板，横隔板上还设有通风口，其特征在于，以承受系统的侧倾力为基准，增加挺杆的机械强度，使其具有系统定位的机械强度；所述的挺杆与横隔板贴紧滑动配合，利用挺杆在发动机气缸四周分布的特征，使发动机气缸活塞实现全方位定位运动；所述发动机气缸活塞长度为活塞行程和活塞环区段的长度之和，当活塞向下运动至下止点时，除活塞环区段位于发动机气缸进风口区段接受供风的冷却外，其余全部伸出发动机气缸外，接受经机体横隔板上通风口向下流入增压缸的空气冷却；发动机气缸活塞的内腔设有与活塞顶面燃烧室外壁面连接的散热片，接受齿轮高速转动所扰动的空气和机油冷却；所述的机体横隔板上的通风口开口方向，朝向发动机气缸活塞伸出发动机气缸外的位置，通风口的横截面面积由上向下逐渐缩小，加强通风口流动的空气对发动机气缸活塞伸出发动机气缸外部分的冷却。

2.根据权利要求1所述的活塞往复内燃机发动缸活塞工作环境强化系统，其特征在于，所述各个挺杆与横隔板之间设有耐磨损的耐磨承压块，耐磨承压块与横隔板为可拆卸固定连接。