CN103925075A - 多循环内燃机 - Google Patents

Abstract

一个内燃机领域的小体积大功率内燃机，它可以在一个四冲程循环过程中完成多组四冲程循环，一个循环周期多次做功，但同时保留了原四冲程内燃机的节油环保优点，而且比同输出功率四冲程内燃机体积小很多，功率密度大。它是以一个缸体一个循环周期完成两组四冲程循环的双循环内燃机(摘要附图)组成的，它对称的内部结构和对称的做功循环，多循环内燃机无需配重，且运动频率越高噪声越低。可称小体积、大功率、低噪音、又环保的多循环内燃机。

Description

多循环内燃机

所属技术领域

本发明涉及到内燃机领域，尤其是内燃机循环原理，一种大功率内燃机。 

背景技术

目前内燃机市场主要有四冲程的、两冲程的、转子式的和一些新式特定功能的动力机，四冲程内燃机一循环周期一做功，发展最为迅速现在已经十分优化，相比两冲程的内燃机更为环保节油，应用能够在生活的各个领域，市场很广。两冲程内燃机虽一循环周期一做功，但因为它将四冲程内燃机的工作循环周期缩短了一半大大增加了输出功率，而且体积小，迅速开辟了市场，但是它由于排放污染较四冲程大的多，不是很环保所以大动/力机械上还上还是以四冲程为主，两冲程的发动机优越性体现在赛车和体积小的摩托上等。转子发动机发展历史也很长，但是由于起初它的技术难攻克，没有使其迅速发展，只有马自达公司坚持将它完善至今大量用在汽车上，转子发动机保留了四冲程的循环，同时实现了小体积一循环周期三做功的高转速输，但是由于它扭矩小难修理所以实现大规模市场比较困难。 

发明内容

为了提高发动机输出功率减少燃料浪费和环保。本发明提供了一种在 小体积内完成大功率输出，而且保留了四冲程发动机的冲程循环和环保的优点发动机。 

其结构和单缸四冲程发动机结构十分相似。将单缸四冲程发动机活塞的连杆换成垂直固定在其上的塞颈，并将缸体上口绕塞颈密封，并绕塞颈做一密封空间缸颈，在缸体上口侧面安装上排气口、出气口、点火器、喷油头，这样缸体的两端从上往下看和从下往上看都是一个完整的气缸，对称分布。 

这种结构将一个气缸的功能增加到两个气缸的功能，因此气缸工作时，完成一个循环周期同时完成了两组四冲程循环，从单缸的进气、压缩、做功、排气循环变为，排气进气、进气压缩、压缩做功、做工排气的循环，这种缸体叫做双循环缸体。这样四冲程内燃机的原有冲程循环并没有被改变，而是被活塞将缸体空间隔开在隔开的上下空间独立进行，对活塞的作用是相互促进其往复循环的，完成一循环周期两做功，而且结构简单。 

这种结构的技术关键就在于缸颈和塞颈的密封问题，缸颈围着塞颈形成的密封空间可以用气缸密封剂进行填充对其进行密封。目前气缸和活塞的密封技术已经成熟，因此在上面的气缸结构上再增加一单缸和配套活塞，将单缸体去掉缸底，其底部侧面装有完整的排气口、进气口、点火器、喷油头。然后与双循环缸体上口密封面进行密封连接，此时将两个缸体连接成了一个整体，上面的缸体内的活塞底部有和双循环缸体内活塞塞颈的连接结构，并将其和双循环缸体内活塞塞颈顶部相链接，这样双循环缸体就可以去掉缸颈不用考虑其长期润滑密封问题，直接转化成了上气缸的活塞密封问题了，现在技术已经很成熟 了。这样的组合气缸就可以一个循环周期完成三组四冲程循环，做三次功，将做功冲程在循环中分开，相互促进无需配重，则循环过程变为，做功压缩进气、排气做功压缩、进气排气做功、压缩进气排气的循环。 

以此类推可以多个双循环缸体组合成多循环缸体增大输出功率，循环为偶数组四冲程循环，技术要点在于最上面一个缸体的缸颈与塞颈的密封问题。也可以多循环缸体和一个单缸组合，循环为奇数组四冲程循环，将其密封问题转换为单缸的密封问题。这样的组合虽然增加了缸体长度，但是功率密度却提高很大，且缸体的承压程度各个缸体不会叠加，所以缸体材料没有特殊要求，缸体可以适当减小纵向长度增加横向宽度。 

本发明的有益效果是，结构简单，没有特殊的材料和技术要求，增大了功率密度，保存四冲程内燃机优点，减少连杆数量，一个整体组合只需一个连杆，相对同功率同油耗多缸发动机体积可以成倍减小。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是双循环内燃机内部结构图 

图2是双循环内燃机循环冲程图 

图3是三循环内燃机循环冲程图 

图4是四循环内燃机循环冲程图 

图1中，①连杆，②上喷油头，③塞颈，④缸颈，⑤上点火器，⑥上弹性 挡板，⑦上进气口，⑧活塞，⑨气缸，⑩下进气口，下弹性挡板(进气开关)，下点火器，下喷油头，下排气口，排气开关，90°偏心轮I， 90°偏心轮II，下轴承，上轴承，传动皮带，上排气口，1/2减速轮，减速轮传动皮带，飞轮 

图2中，①是上排气下进气冲程，上排气口打开，下进气口打开，上进气口和下排气口都关闭；②是上进气下压缩冲程，上进气口打开，下喷油头打开燃料进入，上排气口、下进气口和下排气口都关闭；③是上压缩下做功冲程，上进气口、上排气口、下进气口和下排气口都关闭，下喷油头也关闭，上喷油头打开，下点火器点火；④是上做功下排气冲程，上进气口、上排气口、下进气口都关闭，下排气口打开，同时上喷油头关闭，上点火器点火。按图中大箭头所指方向不断循环。 

图3中，是双循环缸体和单缸的组合，是三组冲程同时循环， 

①是上做功中排气下进气冲程，②是上排气中进气下压缩冲程， 

③是上进气中压缩下做功冲程，④是上压缩中做功下排气冲程。上中下单个循环组动作相同冲程时各机械部件动作顺序一样，整体循环按图中大箭头所指方向不断循环。 

图4中，是两个双循环缸体的组合，是四组冲程同时循环， 

①是上压缩中上做功中下排气下进气冲程， 

②是上做功中上排气中下进气下压缩冲程， 

③是上排气中上进气中下压缩下做功冲程， 

④是上进气中上压缩中下做功下排气冲程。单个循环组动作相同冲程时各机械部件动作顺序一样，整体循环按图中大箭头所指方向不断循环。 

具体实施方式

依靠外力，转动飞轮，飞轮带动⑧活塞和1/2减速轮运动，1/2减速轮通过90°偏心轮运动控制各个进气排气开关的状态，和控制点火器和喷油头的开关，使其完成几个任意组四冲程循环，待机器内各个四冲程循环稳定循环后去除外力，内燃机就正常工作。 

Claims (5)

1.一种以四冲程内燃机原理为基础，在完成一组四冲程的过程同时也完成了其它组四冲程，其结构都是有多个最简单的只有一个气缸的双循环内燃机组成(图4)或多个双循环内燃机和一个单缸内燃机组成(图3)。双循环内燃机一个循环周期完成两组四冲程，它内部结构(图1)有两个燃烧室(图一中所处空间)、两个进气口⑦和⑩，两个排气口和两个喷油头②和两个点火器⑤和分别对成分布在气缸上下两端，但只有一个活塞⑧和气缸⑨。各进气口的开关是弹性挡板⑥和依赖缸体内外的气压差自动控制。各排气口的开关状态有90°偏心轮和分别控制，飞轮通过1/2减速轮将转动周期增大2倍然后传输给90°偏心轮。各喷油头和点火器装在缸体两端或靠近端头的侧面，喷油和点过周期也有偏心轮控制。活塞和飞轮通过连杆连接。多循环内燃机的缸颈和塞颈或单缸需要密封润滑才能正常工作。

2.根据权利要求1所述，多循环内燃机在完成一组四冲程的过程也完成了其它组四冲程，则多循环内燃机有四个大冲程，每个大冲程是有两个或多个四冲程(进气、压缩、做功、排气)之一叠加行程，四冲程中的做功冲程在四个大冲程中要分散分布，防止剧烈震动造成机械受损，同时促进非做功冲程的循环。

3.依据权利要求1所述，双循环内燃机的内部构造有两个燃烧室(图一中所处空间)、两个进气口，两个排气口，两个喷油头，两个点火器，分别对成分布在气缸上下两端，但只有一个活塞和气缸。多循环内燃机是有多个双循环内燃机组成或多个双循环内燃机和一个单缸内燃机组成。

4.依据权利要求1和2所述，由多个双循环内燃机组成的多循环内燃机一个循环大冲程有偶数个四冲程之一叠加行程，这样的多循环内燃机有缸颈和塞颈，缸颈和塞颈围成的空间填充润滑密封剂进行密封。由多个双循环内燃机和一个单缸内燃机组成的多循环内燃机一个循环大冲程有奇数个四冲程之一叠加行程，这样的多循环内燃机要对单缸内燃机活塞进行密封。

5.依据权利要求1所述，多循环内燃机的排气口开关有90°偏心轮控制，每个双循环内燃机有上下两个排气口，分别有两个90°偏心轮控制，两个90°偏心轮相差π/2相位，偏心轮的旋转周期为飞轮的2倍。