CN105114176A - 一种内燃机的动力传递系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机的动力传递系统，属于内燃机技术领域。一种内燃机的动力传递系统包括第一汽缸、第二汽缸、连接所述第一汽缸和第二汽缸的控温装置、气门装置以及曲轴，所述第一汽缸内设有第一主活塞，所述第二汽缸内设有第二主活塞以及副活塞装置，所述副活塞装置包括副活塞和副活塞控制装置,所述曲轴设有连杆机构，所述第一主活塞和第二主活塞通过所述第一连杆机构和第二连杆机构连接至曲轴，所述气门装置包括设置在所述第一汽缸的进气门、设置在所述第二汽缸的排气门以及进气门和排气门的气门控制装置，所述第一汽缸用于吸气和压缩冲程，所述第二汽缸用于燃烧和排气冲程。该内燃机的动力传递系统将空气的压缩过程和燃烧过程分由不同的气缸完成，提高了内燃机的能量利用率，易获得较高的压缩比，易获得较高的动力，结构简单。

Description

一种内燃机的动力传递系统

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体涉及一种内燃机的借力压缩缸。

背景技术

内燃机问世已有100多年，而目前普遍使用的内燃机包括一个或多个气缸。每个气缸包括实施四个冲程的活塞，这四个冲程统称为进气、压缩、燃烧/驱动和排气冲程，它们一起形成传统活塞的一个循环。故而传统的内燃机的气缸都是主动的，推动曲轴后直接输出，能量消耗较大。

申请公开号CN103967587A公开的一种分缸式二级压缩发动机，该分缸式二级压缩发动机是由压缩机与燃气气动马达组成的发动机，也未能利用其部分能量。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提高内燃机的能量利用率，故提供一种内燃机的动力传递系统。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

本发明，包括第一汽缸、第二汽缸、连接第一汽缸和第二汽缸的控温装置、气门装置和曲轴，第一汽缸内设有第一活塞，第二汽缸内设有第二活塞，气门装置包括设置在第一汽缸的进气门、设置在第二汽缸的排气门以及进气门和排气门的气门控制装置，曲轴设有若干连杆机构，第一活塞和第二活塞通过连杆机构连接至曲轴，第一汽缸用于吸气和压缩冲程，第二汽缸用于燃烧和排气冲程。

作为优选，曲轴上还设有不同的轴颈和传动机构，第一汽缸和第二汽缸组成一个单元体，单元体设置在同一轴颈上。

作为优选，第一汽缸还包括第一缸头和第一缸盖，第一缸头底部设有锥形槽口，其与第一缸盖形成储气室，储气室设有用于防止压缩气体回流的止回结构，止回结构有布置在槽口的止回塞构成。

作为优选，第二汽缸还包括第二缸头和第二缸盖，第二缸头与第二缸盖形成燃烧室，第二活塞设于燃烧室中。

作为优选，进气门和排气门的气门控制结构包括设置在气门的摆动机构和设置在摆动机构的凸轮机构，凸轮机构的旋转使摆动机构带动气门的开闭。

作为优选，控温装置包括用于调节温度的热交换器，热交换器设有压缩气进气口，压缩气出气口，进水口，蒸汽出气口，压缩气进气口与第一汽缸连通，压缩气出气口与所述燃烧室连通形成压缩气进气通道，进水口与水通道连通，蒸汽出气口与燃烧室连通形成蒸汽进气通道。

作为优选，还包括燃料装置，燃料装置包括连通压缩气进气通道的喷料装置，喷料装置喷出的燃料与压缩气混合。

作为优选，气门装置还包括设置在压缩气进气通道内的燃气进气门、设置在蒸汽进气通道内的蒸汽进气门、燃气进气门控制装置以及蒸汽进气门控制装置，燃气进气门控制装置控制燃气进气门的开闭，蒸汽进气门控制装置控制蒸汽进气门的开闭。

作为优选，还包括点火装置，点火设置包括若干设于第二缸盖顶部的火花塞。

作为优选，副活塞控制装置包括设置在副活塞的连接结构和控制结构，所述控制结构控制副活塞的运动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的一种内燃机的动力传递系统结构简单，操作方便；

2.本发明的一种内燃机的动力传递系统能得到较高的压缩比，因为第一汽缸的容积大于第二汽缸的容积；

3.本发明的一种内燃机的动力传递系统能显著提高能量的利用率，因为燃烧后的气体推动第二活塞运动时，第二活塞作用曲轴转动，在曲轴的转动下，第一活塞也跟着进行滑动；

4.本发明的一种内燃机的动力传递系统能减少废气的排放，更加环保，因为排出的气体有一部分又被第一汽缸吸入，故减少了废气的排放；

5.本发明的一种内燃机的动力传递系统能延长内燃机的使用寿命，更加经济。

附图说明

图1为一种内燃机的动力传递系统的结构示意图

图2为第一气缸的结构示意图

图3为第二气缸的结构示意图

图4为第二气缸的分体示意图

图5为气门装置的部分结构示意图

图6为第二缸头的结构示意图

图7为副活塞装置的结构示意图；

图中，1-第一汽缸、11-第一活塞、12-第一缸头、121-槽口、13-第一缸盖、131-出气口、132-出油口、14-储气室、15-止回结构、151-止回塞，2-第二汽缸、21-第二活塞、22-第二缸头、23-第二缸盖、24-燃烧室、25-副活塞装置、251-副活塞、252-副活塞控制装置、2521-连接机构、2522-连杆、2523-回弹弹簧、2522-控制结构、25221-锁定机构、252211-锁头、252212-拉杆、252213-双层弹簧、3-控温装置、31-热交换器、311-压缩气进气口、312-压缩气出气口、313-进水口、314-蒸汽进气口、32-燃气进气通道、33-蒸汽进气通道、4-气门装置、41-进气门、42-排气门、43-进气门和排气门的控制装置、431-摆动机构、4311-连接机构、4312-顶杆、44-燃气进气门、45-蒸汽进气门、46-燃气进气门控制装置、461-推动装置、4611-油腔、4612-液压活塞装置、462-锁止装置、4621-锁头、4622-顶杆、4623-凸轮轴、47-蒸汽进气门控制装置、471-连杆、472-回弹弹簧、48-气门座、49-凸轮机构、5-燃料装置、51-喷料装置、6-点火装置、61-火花塞、7-曲轴、71-连杆机构、72-轴颈、8-传动机构。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：参考图1，包括第一汽缸1、第二汽缸2、连接第一汽缸和第二汽缸的控温装置3、气门装置4和曲轴7，第一汽缸1内设有第一活塞11，第二汽缸内设有第二活塞21，气门装置4包括设置在第一汽缸1的进气门41、设置在第二汽缸2的排气门42以及进气门和排气门的气门控制装置43，曲轴7设有若干连杆机构71，第一活塞11和第二活塞21通过连杆机构连接至曲轴7，第一汽缸用于吸气和压缩冲程，第二汽缸用于燃烧和排气冲程。

曲轴7上还设有不同的轴颈72，第一汽缸和第二汽缸组成一个单元体，单元体设置在同一轴颈72上。

第一汽缸1包括设置在第一汽缸中的第一活塞11、第一缸头12和第一缸盖13，第一缸头底部设有锥形槽口121，第一缸头12和第一缸盖13形成储气室14，所述储气室内设有用于放置压缩气体回流的止回结构15，止回结构由布置在槽口的止回塞151构成，第一缸盖13上设有储气室出气口131和出油口132。

第二汽缸2包括第二活塞21、第二缸头22和第二缸盖23，第二缸头22与第二缸盖23形成燃烧室24，第二活塞21设置在燃烧室24中。

控温装置3包括用于调整温度的热交换器31、燃气进气通道32以及蒸汽进气通道33,热交换器31设有压缩气进气口311、压缩气出气口312、进水口313以及蒸汽出气口314，压缩气进气口311与储气室14连通，压缩气出气口312与燃烧室24连通想成燃气进气通道32，进水口313与水通道连通，蒸汽出气口314与燃烧室连通形成蒸汽进气通道33。

气门装置4包括设置在第一汽缸1的进气门41、设置在第二汽缸2的排气门42、进气门和排气门的控制装置43、燃气进气门44、蒸汽进气门45、燃气进气门控制装置46、蒸汽进气门控制装置47、气门座48、凸轮机构49。

进气门和排气门的控制装置43包括设置在进气门和排气门的摆动机构431，摆动机构431包括连接进气门和排气门的连杆机构4311以及连接连杆机构的顶杆4312，凸轮机构49用于驱动顶杆4312带动气门进行摆动。

燃气进气门44设置在燃气进气通道32内，燃气进气门控制装置46控制燃气进气门44的开关状态，燃气进气门控制装置46包括推动燃气进气门关闭的推动装置461以及锁定燃气进气门44的锁止装置462，推动装置461包括设置在第二缸头22的油腔4611和设置在储气室14的液压活塞装置4612，锁止装置462包括用于锁止燃气进气门44的锁头4621、推动锁头4621的顶杆4622和驱动顶杆的凸轮轴4623。

蒸汽进气门45设置在蒸汽进气通道33内，蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门的开关状态，蒸汽进气门控制装置47包括连接蒸汽进气门的连杆471和设置在连杆外围的回弹弹簧472。

燃料装置5包括连通燃气进气通道的喷料装置51，喷料装置51喷出的燃料在进入燃烧室24前与压缩气混合。

点火装置6包括若干设于第二缸盖23顶部的火花塞61。

第一活塞11与第二活塞21分别通过第一连杆机构71和第二连杆机构72连接至曲轴7，曲轴还设有连接凸轮机构的传动机构8。

第一汽缸1的内部容积大于第二汽缸2的内部容积。

工作时，第一活塞11在第二活塞21推动曲轴7的作用下在第一汽缸1同向同时运动，当第二活塞21在最高处准备向最低处运动时，进气门和排气门的控制装置43控制进气门41开启和排气门42关闭、燃气进气门控制装置46控制燃气进气门44关闭、蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门45关闭，第二气缸2准备燃烧，点火后，第二气缸2中的燃烧室产生巨大的压力，推动第二活塞21在第二气缸2中向最低点运动，间接推动曲轴7的旋转，进气门和排气门的控制装置43控制进气门41开启和排气门42关闭、燃气进气门控制装置46控制燃气进气门44关闭，蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门45开启，蒸汽进入燃烧室混合，汽降低了第二气缸中的燃烧温度，降低了对气缸的损耗，在曲轴7的作用下，第一活塞11也在第一气缸1中同时向最低点运动，在第一气缸1中，气体通过进气门41进入第一气缸1，第一气缸进行吸气冲程；在第一活塞11和第二活塞21到达最低点向最高点运动时，进气门和排气门的控制装置43控制进气门41关闭和排气门42开启、燃气进气门控制装置46控制燃气进气门44开启，蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门45开启，第一活塞11对容纳在气缸中的气体进行压缩，气体被压缩至储气室中，第二活塞21对第二气缸2内燃烧后的废气挤压排出，活塞向最高点，蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门45关闭，当第一、第二活塞临近最高点时，由于储气室的压缩气体气压高，燃烧室的气压低，使得储气室的气体经过控温装置3中的热交换器流向燃烧室中，燃料由喷料装置51喷出与压缩气混合，从而使得进入燃烧室的压缩气体温度达不到燃料自燃的条件，；在第一活塞、第二活塞到最高点时，进气门和排气门的控制装置43控制进气门41开启和排气门42关闭、燃气进气门控制装置46控制燃气进气门44关闭、蒸汽进气门控制装置47控制蒸汽进气门45关闭，第二气缸开始点燃，又开始循环工作。

故而第二气缸中第二活塞推动曲轴产生旋转，第一汽缸是借着曲轴的旋转而带动第一活塞运动的。

Claims (10)

1.一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：包括第一汽缸（1）、第二汽缸（2）、连接所述第一汽缸和第二汽缸的控温装置（3）、气门装置（4）以及曲轴（7），所述第一汽缸（1）内设有第一主活塞（11），所述第二汽缸（2）内设有第二主活塞（21）以及副活塞装置（25），所述副活塞装置包括副活塞(251)和副活塞控制装置(252),所述曲轴（7）设有连杆机构（71），所述第一主活塞（11）和第二主活塞（21）通过所述第一连杆机构（71）和第二连杆机构（72）连接至曲轴(7)，所述气门装置（4）包括设置在所述第一汽缸（1）的进气门（41）、设置在所述第二汽缸（2）的排气门（42）以及进气门和排气门的气门控制装置(43)，所述第一汽缸用于吸气和压缩冲程，所述第二汽缸用于燃烧和排气冲程。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述曲轴（7）上还设有轴颈（72）和传递机构（8），所述第一汽缸和第二汽缸组成一个单元体，所述单元体设置在同一所述轴颈（72）上。

3.根据权利要求1所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述第一汽缸（1）还包括第一缸头（12）和第一缸盖(13)，所述第一缸头底部设有锥形槽口(121)，其与所述第一缸盖形成储气室（14），所述储气室设有用于防止压缩气体回流的止回结构(15)，所述止回结构有布置在所述槽口的止回塞(151)构成。

4.根据权利要求1所述的一种内内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述第二汽缸(2)还包括第二缸头(22)和第二缸盖(23)，所述第二缸头与所述第二缸盖形成燃烧室（24），所述副活塞（251）设置在所述燃烧室(24)中。

5.根据权利要求1所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述进气门和排气门的气门控制结构(43)包括设置在所述气门的摆动机构(431)和设置在所述摆动机构的凸轮机构(432)，所述凸轮机构（432）使所述摆动机构摆动，实现进气门和排气门的开闭。

6.根据权利要求1所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述的控温装置（3）包括用于调节温度的热交换器（31），所述热交换器设有压缩气进气口（311），压缩气出气口（312），进水口（313），蒸汽出气口（314），所述压缩气进气口（311）与所述第一汽缸（1）连通，所述压缩气出气口（312）与所述燃烧室连通形成燃气进气通道（32），所述进水口（313）与水通道连通，所述蒸汽出气口（314）与所述燃烧室连通形成蒸汽进气通道（33）。

7.根据权利要求1或5所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：还包括燃料装置（5），所述燃料装置（5）包括连通所述压缩气进气通道的喷料装置（51），所述喷料装置喷出的燃料与压缩气混合。

8.根据权利要求1或5所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述气门装置（4）还包括设置在所述燃气进气通道（32）内的燃气进气门（44）、设置在所述蒸汽进气通道（33）内的蒸汽进气门（45）、燃气进气门控制装置（46）以及蒸汽进气门控制装置（47），所述燃气进气门控制装置控制所述燃气进气门的开闭，所述蒸汽进气门控制装置控制所述蒸汽进气门的开闭。

9.根据权利要求1或2所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：还包括点火装置（6），所述点火设置包括若干设于所述第二缸盖（23）顶部的火花塞（61）。

10.根据权利要求1或2所述的一种内燃机的动力传递系统，其特征在于：所述的副活塞控制装置（252）包括设置在所述副活塞的连接结构（2521）和控制结构（2522），所述控制结构控制所述副活塞的运动。