CN104989523B - 一种内燃机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种内燃机，包括热交换装置、压缩缸、燃烧缸，内燃机罩壳和控制系统；其中，热交换装置包括：压缩进气口、压缩气出口、冷却水进口、蒸汽出口和热交换器；压缩缸包括：压缩缸体、进气装置、压缩缸活塞、排气出口和液压油出口；燃烧缸包括：燃烧缸体、排气装置、燃烧缸体内的高压活塞和燃烧缸活塞、进气口和液压油进口。本发明将内燃机的气体压缩和燃气燃烧放在同的缸体里完成，可以大大提高内燃机的压缩比，提高内燃机效率。各个缸体之间进气排气的控制简单有效，运行可靠。加入热交换装置，保证了装置内能量的循环利用，更加节能。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，具体涉及一种内燃机。
背景技术
内燃机提高压缩比可以增加内燃机的输出功率，但是随着空气被压缩，空气温度会升高，压力越大，温度上升就越大，当压缩量很大时，增压后的气体温度也就很高，高温的压缩空气进入燃烧室，很容易导致发动机燃烧室温度过高，造成爆震等故障，故而难以进一步提高压缩比。例如，CN103967587A公开了一种分缸式二级压缩发动机，将气体压缩和做功分为两个部分去完成，但是其结构比较理论，在实际工作时各机构的协调控制，以及进气排气机构，压缩气的冷却系统等都还存在不足。
发明内容
本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种内燃机。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种内燃机，包括：热交换装置、压缩缸、燃烧缸、内燃机罩壳和控制系统；
所述热交换装置包括：压缩进气口、压缩气出口、冷却水进口、蒸汽出口和热交换器；
所述压缩缸包括：压缩缸体、压缩缸体外的进气装置、压缩缸体内的压缩缸活塞、压缩缸体顶部的排气出口和液压油出口；
所述燃烧缸包括：燃烧缸体、燃烧缸体外的排气装置、燃烧缸体内的高压活塞和燃烧缸活塞、燃烧缸体顶部的进气口和液压油进口，所述高压活塞主要用以防止高温高压的气体损坏燃烧缸活塞，在燃气燃烧膨胀的前段过程中，先压动高压活塞，再由高压活塞顶动燃烧缸活塞运动；
所述内燃机罩壳内设置有曲轴，曲轴上设置有与压缩缸活塞相连接的第一连杆和与燃烧缸活塞相连接的第二连杆；
所述控制系统包括：位于燃烧缸体顶部的凸轮轴、高压活塞锁定机构、燃气气门控制机构和蒸汽气门控制机构。
作为优选，所述排气出口与压缩进气口通过管道相连，所述压缩气出口与进气口通过管道相连，用以方便内燃机位置的安装。
作为优选，所述燃气气门控制机构和蒸汽气门控制机构均安装在燃烧缸体上。
作为优选，所述液压油出口与燃气气门控制机构通过管道相连，用以方便内燃机位置的安装。
作为优选，所述蒸汽出口与蒸汽气门控制机构通过管道相连，用以方便内燃机位置的安装。
作为优选，所述压缩缸内还包括：防止液压油回流的液压油活塞、防止蒸汽回流的止回塞，分别用于稳定气流流向和液压油的流向。
作为优选，所述凸轮轴包括第一凸轮轴和第二凸轮轴，用以加强控制。
作为优选，所述进气装置与所述第一凸轮轴相连，并受其控制；所述排气装置与所述第一凸轮轴相连，并受其控制。
作为优选，所述高压活塞锁定机构两端分别与所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴相连，并由两者共同控制。
作为优选，所述曲轴一端设置有驱动轮，驱动轮上设置有与凸轮轴连动的齿带。
综上所述，本发明的有益效果：将内燃机的气体压缩和燃气燃烧放在同的缸体里完成，可以大大提高内燃机的压缩比，提高内燃机效率。各个缸体之间进气排气的控制简单有效，运行可靠。加入热交换装置，保证了装置内能量的循环利用，更加节能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的部分结构示意图
图3是本发明的局部结构示意图；
图4是本发明中压缩缸的结构示意图。
图中，1-热交换装置、11-压缩进气口、12-压缩气出口、13-冷却水进口、14-蒸汽出口、15-热交换器、2-压缩缸、21-压缩缸体、22-进气装置、23-压缩缸活塞、24-排气出口、25-液压油出口、26-液压油活塞、27止回塞、3-燃烧缸、31-燃烧缸体、32-排气装置、33-高压活塞、34-燃烧缸活塞、35-进气口、36-液压油进口、4-内燃机罩壳、41-曲轴、411-驱动轮、412-齿带、42-第一连杆、43-第二连杆、5-控制系统、51-凸轮轴、511-第一凸轮轴、512-第二凸轮轴、52-高压活塞锁定机构、53-燃气气门控制机构、54-蒸汽气门控制机构。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
根据图1、图2、图3、图4所示，一种内燃机，包括：热交换装置1、压缩缸2、燃烧缸3、内燃机罩壳4、和控制系统5；
热交换装置1包括：压缩进气口11、压缩气出口12、冷却水进口13、蒸汽出口14和热交换器15；
压缩缸2包括：压缩缸体21、压缩缸体21外的进气装置22、压缩缸体21内的压缩缸活塞23、压缩缸体21顶部的排气出口24和液压油出口25；
燃烧缸3包括：燃烧缸体31、燃烧缸体31外的排气装置32、燃烧缸体31内的高压活塞33和燃烧缸活塞34、燃烧缸体31顶部的进气口35和液压油进口36，高压活塞33主要用以防止高温高压的气体损坏燃烧缸活塞34，在燃气燃烧膨胀的前段过程中，先压动高压活塞33，再由高压活塞33顶动燃烧缸活塞34运动；
内燃机罩壳4内设置有曲轴41，曲轴41上设置有与压缩缸活塞23相连接的第一连杆42和与燃烧缸活塞34相连接的第二连杆43；
控制系统5包括：位于燃烧缸体顶部的凸轮轴51、高压活塞锁定机构52、燃气气门控制机构53和蒸汽气门控制机构54。
排气出口24与压缩进气口11通过管道相连，压缩气出口12与进气口35通过管道相连。
燃气气门控制机构53和蒸汽气门控制机构54均安装在燃烧缸体31上，液压油出口25与燃气气门控制机构53通过管道相连，蒸汽出口14与蒸汽气门控制机构54通过管道相连。
凸轮轴51包括第一凸轮轴511和第二凸轮轴512，进气装置22与第一凸轮轴511相连，并受其控制，排气装置32与第一凸轮轴511相连，并受其控制，高压活塞锁定机构52两端分别与第一凸轮轴511和第二凸轮轴512相连，并由两者共同控制。
曲轴41一端设置有驱动轮411，驱动轮411上设置有与凸轮轴51连动的齿带412。
装置工作原理如下，压缩缸活塞23与燃烧缸活塞34分别在压缩缸2和燃烧缸3内同上同下运动。压缩缸活塞23上行为压缩冲程，下行为进气冲程；燃烧缸活塞34上行为排气冲程，下行为做功冲程。压缩缸活塞23与燃烧缸活塞34下端分别连接第一连杆42和第二连杆43，第一连杆42和第二连杆43将活塞上下往复运动转化为曲轴41的圆周运动。其中，动力的来源为燃气在做功冲程时给燃烧缸活塞34提供的动能。
曲轴41一端设置的驱动轮411将动力传递至凸轮轴51，使控制系统5起到对各个机构的控制作用。具体过程如下：
燃烧缸3内气体点火燃烧，高压活塞33带动燃烧缸活塞34下行（此时压缩缸活塞23也同时下行）。在下行开始时，进气装置22打开。在下行过程中，进气装置22保持打开状态，排气装置32保持关闭状态。在燃烧缸活塞34下行行程约一半的位置时，高压活塞33回弹，当高压活塞33回弹完毕后，高压活塞锁定机构52将高压活塞33锁定。在燃烧缸活塞34下行到最低点前，燃气气门控制机构53控制燃气进入燃烧缸3。在燃烧缸活塞34下行到最低点时，进气装置22关闭，排气装置32打开。随后，在惯性的作用下，燃烧缸活塞34上行（此时压缩缸活塞23也同时上行），在上行过程中，进气装置22保持关闭状态，排气装置32保持打开状态。在燃烧缸活塞34上行到最高点之前，排气装置32关闭，燃气气门控制机构53控制燃气不再进入燃烧缸3，高压活塞锁定机构52解除对高压活塞33的锁定。随后在燃烧缸活塞34上行到最高点，在之后，开始下一次点火，至此，一个周期完成。
实施例2：
不同于上述实施例1，压缩缸2内还包括：防止液压油回流的液压油活塞26、防止蒸汽回流的止回塞27，分别用于稳定气流流向和液压油的流向。
Claims (3)
1.一种内燃机，其特征在于包括：热交换装置（1）、压缩缸（2）、燃烧缸（3）、内燃机罩壳（4）和控制系统（5）；
所述热交换装置（1）包括：压缩进气口（11）、压缩气出口（12）、冷却水进口（13）、蒸汽出口（14）和热交换器（15）；
所述压缩缸（2）包括：压缩缸体（21）、压缩缸体（21）外的进气装置（22）、压缩缸体（21）内的压缩缸活塞（23）、压缩缸体（21）顶部的排气出口（24）和液压油出口（25）；
所述燃烧缸（3）包括：燃烧缸体（31）、燃烧缸体（31）外的排气装置（32）、燃烧缸体（31）内的高压活塞（33）和燃烧缸活塞（34）、燃烧缸体（31）顶部的进气口（35）和液压油进口（36）；
所述内燃机罩壳（4）内设置有曲轴（41），曲轴（41）上设置有与压缩缸活塞（23）相连接的第一连杆（42）和与燃烧缸活塞（34）相连接的第二连杆（43）；
所述控制系统（5）包括：位于燃烧缸体顶部的凸轮轴（51）、高压活塞锁定机构（52）、燃气气门控制机构（53）和蒸汽气门控制机构（54），所述燃气气门控制机构（53）和蒸汽气门控制机构（54）均安装在燃烧缸体（31）上，所述液压油出口（25）与燃气气门控制机构（53）通过管道相连，所述蒸汽出口（14）与蒸汽气门控制机构（54）通过管道相连，所述凸轮轴（51）包括第一凸轮轴（511）和第二凸轮轴（512）；
所述排气出口（24）与压缩进气口（11）通过管道相连，所述压缩气出口（12）与进气口（35）通过管道相连，所述进气装置（22）与所述第一凸轮轴（511）相连，并受其控制；所述排气装置（32）与所述第一凸轮轴（511）相连，并受其控制，所述高压活塞锁定机构（52）两端分别与所述第一凸轮轴（511）和所述第二凸轮轴（512）相连，并由两者共同控制。
2.根据权利要求1所述的一种内燃机，其特征在于，所述压缩缸（2）内还包括：防止液压油回流的液压油活塞（26）、防止蒸汽回流的止回塞（27）。
3.根据权利要求1所述的一种内燃机，其特征在于，所述曲轴（41）一端设置有驱动轮（411），驱动轮（411）上设置有与凸轮轴（51）连动的齿带（412）。
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