CN1047364A - 双活塞往复式内燃机 - Google Patents

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白正义
谢宗堂
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

本发明属动力机械。是一种双活塞往复式内燃机。它是由一只缸体内对装的两只活塞，各带动一组曲柄连杆机构所组成，它们同时驱动同一个主轴。比单活塞往复内燃机的燃油利用率提高5倍，主轴扭力矩提高30％，转速加快，机械效率提高，机械震动和噪音大大降低。适用于一切内燃机，最适用于船用或车用大中型柴油内燃机。

Description

本发明属动力机械，涉及一种往复式内燃机。
目前国内、外已有的常规往复式内燃机见图1b，都是一个缸体（121），一个活塞（122）带动一套曲柄连杆机构（123，124）驱动主轴（OX）（130）的。主轴（O'X'）与缸体的中心线（M'N'）在一个平面内，即O'X'与M'N'有交点。
这种结构的缺点是：运动速度低、燃烧效率及机械效率低、机械震动大，噪音高。
为了克服常规往复式内燃机存在的上述缺点，本发明设计了一种双活塞往复式内燃机见图1a，其特征在于：它是由一只缸体（101）内相对装有两个活塞（102和105）各带动一组曲柄连杆机构（106，107和108，109）所组成。两个曲柄（107，109）同时驱动同一个主轴（110）。该主轴（110）的轴心线OX与缸体的中心线MN为易面直线。在缸体的中间设计了进、出气门（104）和点火装置（103）。
本发明的第一个优点是与常规单活塞往复内燃机相比，在缸体容积相同的条件下可大大提高转速。例如双活塞时，每个活塞行程可设计为单活塞总行程的一半，曲柄半径也相应地缩小一半，若杠杆相同，则单活塞作一个冲程的时间，双活塞机就可作两个冲程，转速可提高一倍。但为了避免双活塞机在作压缩冲程时，由于速度加快、压力骤增而息火设计时，可将杠杆（106，108）的g2部分加长，曲柄半径也可加大一些，以降低活塞在压缩冲程时的运动速度。
本发明的第二个优点是与常规单活塞往复内燃机相比，在缸体容积相同，活塞直径相同的条件下，可大大提高机械效率。因为若缸体容积和活塞直径都相同时，双活塞机上每个活塞受到燃气压力情况与单活塞机活塞上所受压力的情况基本相同，假设单活塞往复机当曲轴由死点0°转到180°的过程中，连杆传至曲轴上的力为F，则双活塞往复机当曲轴由死点0°转至5°过程中，连杆传至曲轴上的力约为2F，曲轴由5°转至90°过程中，每转10°传至曲轴上的力减少0.1F，到90°时曲轴上的力减至1F，而由90°至180°过程中，曲轴上的力由1F逐渐回到2F。因此，本发明在曲轴上的扭力矩可比常规单活塞往复内燃机轴上的平均扭力矩提高约30%，因此，机械效率也会大大提高。
本发明的第三个优点是：机械效率或燃油利用率比单活塞机提高5倍多。原因是（见图2a）单活塞机的燃火核心（201）。随着活塞（202）下行而往下移至（203）位置，喷油嘴（204）一般不是垂直向下，而是具有一定斜角，则使后续燃油不能直接喷至燃火核心（203）中，而是喷至外围的废汽云团（206）中，加大废汽云团的压力。其中，有小部分燃油夹着废汽被压至燃火核心（203）中，因缺氧也不能充分燃烧，大部分随废汽排出，因此，单活塞机的燃油利用率只有20%左右。而本发明（见图2b）的燃火核心（211）不随活塞（212）的移动而移动，一直处在气缸的中间位置（213），而喷油嘴（214）是垂直向下，使后期喷入缸体的油料几呼全部喷到了燃火核心（213）中进行燃烧。所以，本发明的燃油利用率可达95%。
本发明的第四个优点是机械震动小，噪音小。由于单活塞机曲轴的中线同气缸的轴线在同一平面上，当汽体开始燃烧的一舜间，（即燃爆冲程开始）强大的冲力，会使气缸盖、轴承等另件受到很大压力。随着活塞的运动，气缸盖及密封垫、螺栓、轴承等另部件都受压力和拉力，不断地伸、缩、造成很大的机械震动和很高的噪音。而本发明的结构使曲轴中线与气缸轴线为易面直线，况且设有缸盖，由两个活塞承受压力，只要爆炸冲程一开始，它们就开始做功，轴承不受任何压力和拉力。震动力只均匀地分布在缸体周围。因此，本发明的机械震动要比单活塞机减小50%以上，噪音也随之减小很多。
本发明的一个实施例见图3，它有一个平卧的缸体（301），其中装有左、右两个活塞（304），经左、右杠杆（308、305），和左、右连杆（307、306）带动曲轴箱（302）中的曲轴（303）转动。（309）为操纵凸轮轴，气缸上的气门设在缸体的两侧（310）为了研磨气门加工方便，设计了气门插板（311）。（312）为气门操纵杆，（313）为摇臂，（314）为顶杆，（315）为滑块，（316）为弹簧，（317）为调节螺丝。从外观上看，缸体进出气口在图3（318）所示的位置。在缸体的中部顶端，如图3（319）所示的位置，装有喷油嘴和火花塞。为了安全可在杠杆、连杆处装上护罩（320）。
附图说明
图1：两种往复式内燃机原理结构图。
图1a：双活塞往复式内燃机原理结构图。
其中：101-气缸缸体
102-活塞（左）
103-喷油嘴及火花塞位置
104-进、出气门
105-活塞（右）
106-杠杆及连杆（右）
107-曲柄（右）
108-杠杆及连杆（左）
109-曲柄（左）
110-主轴
图1b：单活塞机的原理结构图。
其中：121-气缸缸体
122-活塞
123-连杆
124-曲柄
125-喷油嘴及火花塞
126-主轴
图2：两种往复式内燃机燃火核心情况比较图。
图2a：单活塞内燃机燃火核心图。
其中：201-燃爆冲程开始时刻的燃火核心位置
202-活塞
203-随下移的活塞而下移了的燃火核心位置
204-喷油嘴或火花塞的位置
205-废汽云团
图2b：双活塞内燃机燃火核心图。
其中：211-燃爆冲程开始时刻燃火核心位置
212-活塞
213-活塞运动后，燃火核心的位置
214-喷油嘴及火花塞的位置
图3：双活塞往复式内燃机实施例的结构图。
其中：301-缸体
302-曲轴箱
303-曲轴
304-右活塞
305-右杠杆
306-右连杆
307-左连杆
308-左杠杆
309-凸轮轴
310-气门
311-气门插板
312-气门操纵杆
313-摇臂
314-顶杆
315-滑块
316-弹簧
317-调节螺丝
318-进出气口
319-喷油嘴及火花塞位置
320-左护罩

Claims (4)

1、一种往复式内燃机见图1a，其特征在于：它是由一只缸体(101)内对装的两个活塞(102，105)各带动一组曲柄连杆机构(106，107和108，109)所组成，两个曲柄(107，109)同时驱动同一个主轴(110)。
2、如权利要求1所述的双活塞往复式内燃机，它是由一只缸体（101）内对装的两个活塞（102，105）各带动一组曲柄连杆机构（106，107和108，109），两个曲轴同时驱动一个主轴（110），其特征在于：该主轴（110）的轴心线OX与缸体的中心线MN为易面直线。（见图1a）
3、如权利要求1所述的双活塞往复式内燃机，它是由一只缸体（101）内对装的两个活塞（102，105）各带动一组曲柄连杆机构（106，107和108，109）所组成，其特征在于：它的进、出气门（104）和点火装置（103）设在缸体的中间（见图1a或图3）。
4、一种双活塞往复式内燃机，它是由一只缸体（101）两个活塞（102，105）各带动一组曲柄连杆（106，107和108，109）所组成，两个曲柄（107和109）同时驱动同一个主轴（110），其特征在于：它适用于一切内燃机。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101050724B (zh) * 2006-04-07 2010-05-12 张振峰 双作功内燃机
CN103016150A (zh) * 2012-12-26 2013-04-03 北京理工大学 一种平衡式增程器发动机
CN106715867A (zh) * 2014-07-28 2017-05-24 牛津两冲程有限公司 内燃机
CN107027414A (zh) * 2017-06-14 2017-08-11 湖北工业大学 一种收割台的驱动装置

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