CN105134375B - 对置混冲混程活塞发动机 - Google Patents
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Abstract
一种对置混冲混程活塞发动机。该发动机同一气缸内的两个对置活塞通过不同直径和齿数的齿轮、或不同大小拐径的曲轴传动，达到两个对置活塞在同一时间周期内冲程的次数不同或单个冲程距离不同的情况，这样就可以解决气缸排换气充分的问题，也可解决对置活塞单轴发动机的两个内活塞可以合成一个活塞和两个外活塞连杆过长的问题。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种对置活塞发动机，尤其是一种排换气好、散热快、燃烧好、积碳少、功率损失低、长期工作油耗稳定又节油的环保型发动机。
背景技术
目前，对置活塞发动机大多是两冲程发动机，而且发动机的进排气孔大都位于气缸两侧末端，存在发动机工作扫气时气缸内换气不够充分，燃烧不理想、功率损失大的缺点。
发明内容
为了克服两冲程对置活塞发动机换气不充分、燃烧不理想的缺点，本发明提供了一种对置混冲混程活塞发动机，该发动机气缸内的两个对置活塞的一个外活塞通过T字形连杆、同轴向连杆与固定在气缸体两侧的内气缸壁和外气缸壁上具有齿轮和曲轴的功能、是曲轴和齿轮的结合体、起到混冲混程传递作用的摇臂齿轮轴相连传动或通过外活塞连杆、侧曲轴、同轴向连杆与摇臂齿轮轴相连传动；另一个对置内活塞通过内活塞连杆、曲轴、曲轴齿轮与摇臂齿轮轴的齿轮相咬合传动；摇臂齿轮轴上的齿轮和曲轴上的齿轮是两个不同直径和齿数的大齿轮和小齿轮相互咬合传动或改变摇臂齿轮轴的拐径和曲轴的拐径的大小来传动，从而达到气缸内两个对置活塞在同一时间周期内冲程的次数不同或两个对置活塞单个冲程距离不同的混冲混程活塞效果；这样就可以解决排换气不够充分的问题，也解决了对置活塞单轴发动机的两个内活塞合成一个活塞或两个外活塞连杆过长的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：气缸内放置两个对置活塞，曲轴放置在气缸的一侧。其中靠近曲轴的内活塞的连杆与曲轴的拐颈相连，另外一个远离曲轴的外活塞的T字形连杆的两端通过同轴向连杆与气缸两侧的摇臂齿轮轴的拐颈相连。在曲轴上安装齿轮，曲轴上的齿轮与摇臂齿轮轴的齿轮相互咬合传动。曲轴上的齿轮直径和齿数与摇臂齿轮轴上的齿轮直径和齿数是相互倍数关系。如果相互是两倍关系，也就是两个对置活塞在同一时间周期内一个活塞完成的是两冲程，另一个活塞完成的是四冲程，是对置混冲活塞；如果改变曲轴和摇臂齿轮轴的拐径大小，那么它们各自连接活塞的单个冲程距离就不一样，是对置混程活塞；如果两种情况同时出现就是对置混冲混程活塞的发动机。
当对置活塞位于气缸中部在燃料燃爆的推动下向两侧运动做功时，连接小齿轮的四冲程活塞做第一个冲程；四冲程活塞冲程到接近气缸末端时，开始接触气缸壁上的一圆周圆形排气孔，开始排出废气，同时也排出机碳，活塞做功冲程到气缸最末端也就是到了排气孔末端；与此同时连接大齿轮的二冲程活塞运动到第一个冲程的一半，接触气缸壁上的一圆周进气孔，开始进气；气缸壁上的进气孔形状是椭圆形，由卡住的气孔槽控制；气孔槽的构造体分为两部分功能：前面是圆形孔斜交气缸壁，气体斜向流入气缸内充分交换气体，同时后面槽体通道供交换后的气体流出。一圆周椭圆形进气孔后面是一圆周排气孔，形状是两头半圆形中间部分是长方形的组合。连接小齿轮的四冲程活塞从气缸末端开始进行第二个冲程，把气缸内存留的废气向二冲程活塞处推挤；与此同时二冲程活塞接着运动第一个冲程的后一半，这一半冲程的气缸壁全部是气孔，也是进排气的换气过程(改变二冲程活塞连接的曲轴拐径大小就能改变进气孔与四冲程活塞在第二冲程推挤废气到末端的距离，能够调节排换气的效果)。连接小齿轮的四冲程活塞运动第三个冲程，也是四冲程活塞的储气过程；与此同时二冲程活塞进行第二个冲程的前半程，从排气孔末端到进气孔开始进入压缩空气状态。连接小齿轮的四冲程活塞进入第四个冲程，开始压缩空气；与此同时二冲程活塞进行第二个冲程的后半程，开始压缩空气，这样又进入一个新的做功周期。
如果增加马力，可以在曲轴同侧串联多组这样的结构，还可以在曲轴的另一侧并联。如果并联可以借用曲轴上的齿轮来传动并联组的摇臂齿轮轴上的齿轮；为了让并联组的对置活塞保持与另一侧的对置活塞在同一中心线上，两个内活塞使用同心线对置活塞双连杆；同心线对置活塞双连杆是一个普通单头活塞连杆和一个双头活塞连杆组合而成；双头活塞连杆是由两条活塞连杆合成一条复合活塞连杆，虽然两个用力点，但它们用力平衡在一个中心点。如果两个内活塞使用普通的活塞连杆，可以把曲轴的拐径变小，就可以把曲轴两侧的内活塞合成一个中间整体活塞；如果曲轴的拐径大可以用大于活塞直径的十字叉连接成一个中间整体活塞；中间整体活塞起着两个活塞的作用，还可以省去一个活塞连杆，使用一个活塞连杆。
如果把T字形连杆换成与另外一个侧曲轴相连的活塞连杆，就更容易串联多组这样的结构，只要把增加的侧曲轴两端拐径通过同轴向连杆与摇臂齿轮轴的拐径相连动，并且这两个拐径的大小相同即可。串联侧曲轴的气缸可以几个气缸整合成一个大的气缸体，这个气缸体也可以固定曲轴的位置。同样，也可以在曲轴的另一侧借用曲轴上的齿轮并联相同的结构。
在201310400930.1对置活塞气缸体联轴发动机上，如果改变多边形分轴曲轴上的齿轮直径和齿数，与相邻的两个分轴曲轴上的齿轮直径和齿数是二倍关系或二分之一关系，也可以改变分轴曲轴拐径的大小，这样就起到了摇臂齿轮轴的作用，达到混冲混程活塞的效果(如果分轴曲轴数量是单数，就有一组气缸的对置活塞不是混冲混程活塞)。改变四边形联轴发动机分轴曲轴上的齿轮直径和齿数，与相邻的两个分轴曲轴上的齿轮直径和齿数是二倍关系或二分之一关系，也可以改变分轴曲轴拐径的大小，这样就起到了摇臂齿轮轴的作用，达到混冲混程活塞的效果。
如果201310400930.1联轴发动机上去掉中间轴，把四边形分轴曲轴中的一个作为主曲轴，主曲轴上的齿轮与它对角分轴曲轴上的齿轮直径和齿数一致并相互咬合，主曲轴上齿轮通过两侧的摇臂齿轮轴传动另一组对角分轴曲轴，并且摇臂齿轮轴齿轮直径和齿数是主曲轴齿轮直径和齿数的二倍。如果调节齿轮半径数据，让主轴齿轮直径和齿数与另一组对角分轴齿轮直径和齿数是相互二倍关系，摇臂齿轮轴变成齿轮在中间传递，也能起到混冲混程活塞的效果。
本发明的有益效果是：发动机排换气好，散热快，燃烧充分，机碳少，功率损失低，油耗稳定，节油环保，有广阔的应用前景。
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是连接外活塞是T字形连杆的对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图2是连接外活塞是T字形连杆的串联组对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图3是连接外活塞是T字形连杆的并联组对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图4是连接外活塞是T字形连杆的串并联多组对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图5是双曲轴的对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图6是串联双曲轴的对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图7是并联双曲轴的对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图8是串并联双曲轴的对置混冲混程活塞发动机纵剖面结构图；
图9是四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机横剖面结构图；
图10是四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机横剖面结构图；
图11是同心线对置活塞双连杆纵剖面结构图；
图12是摇臂齿轮轴横剖面结构图；
图13是一个气孔槽单元的纵剖面结构图。
图中1.气缸体外壁，2.气缸体内壁，3.活塞T字形连杆，4.同轴向连杆，5.摇臂齿轮轴的齿轮，6.摇臂齿轮轴的拐径，7.曲轴齿轮，8.摇臂齿轮轴的拐颈，9.曲轴拐颈，10.曲轴拐径，11.内活塞连杆，12.四行程活塞气缸壁排气孔，13.内活塞，14.外活塞，15.二冲程活塞气缸壁进气孔，16.二冲程活塞气缸壁排气孔，17.同心线对置活塞双连杆，18.侧曲轴，19.四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机的中心轴，20.四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机的分轴曲轴大齿轮，21.四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机的分轴曲轴小齿轮，22.四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机的的气缸体，23.四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的主曲轴齿轮，24.主曲轴的对角分轴曲轴上的齿轮，25.四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的摇臂齿轮轴的齿轮，26.另一组对角分轴曲轴拐径，27.四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的气缸体，28.四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的同轴向连杆，29.四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的摇臂齿轮轴的拐径。30.摇臂齿轮轴，31.外活塞连杆，32.曲轴，33.同心线对置活塞双连杆的普通活塞单头连杆，34.同心线对置活塞双连杆的活塞双头连杆，35.双头活塞连杆的结合体，36.活塞销，37.摇臂齿轮轴的曲轴，38.摇臂齿轮轴的拐颈，39.摇臂齿轮轴的拐径40.摇臂齿轮轴的齿轮。41圆形进气孔42.槽体通道。
具体实施方式
在图1中，连接外活塞是T字形连杆的对置混冲混程活塞发动机。发动机气缸内的两个对置活塞的一个外活塞(14)通过T字形连杆(3)、同轴向连杆(4)与固定在气缸体两侧的内气缸壁(2)和外气缸壁(1)上具有齿轮和曲轴的功能、是曲轴和齿轮的结合体、起到混程混程传递作用的摇臂齿轮轴(30)相连传动；另一个对置内活塞(13)通过内活塞连杆(11)、曲轴(32)、曲轴齿轮(7)与摇臂齿轮轴的齿轮(5)相咬合传动；摇臂齿轮轴上的齿轮(5)和曲轴上的齿轮(7)是两个不同直径和齿数的大齿轮和小齿轮相互咬合传动或改变摇臂齿轮轴的拐径(6)和曲轴的拐径(9)的大小来传动，从而达到气缸内两个对置活塞在同一时间周期内冲程的次数不同或两个对置活塞单个冲程距离不同的混冲混程活塞效果。
在图2中，连接外活塞是T字形连杆的对置混冲混程活塞发动机，他们的曲轴串联在一起合成一个发动机。
在图3中，连接外活塞是T字形连杆的对置混冲混程活塞发动机，他们的曲轴并联在一起合成一个曲轴的发动机。为了使两个并联的气缸的活塞轴心在一条直线上，在曲轴上是使用同心线对置活塞双连杆(17)连接两个内活塞，这样就可以让两个气缸合成一个整体气缸。
在图4中，连接外活塞是T字形连杆的对置混冲混程活塞发动机，他们的曲轴串并联在一起合成一个发动机。
在图5中，是双曲轴对置混冲混程活塞发动机。是把活塞T字形连杆(3)换成普通活塞连杆，并与另外一个侧曲轴(18)相连，侧曲轴(18)通过同轴向连杆(4)与摇臂齿轮轴(30)相连传动；摇臂齿轮轴(30)与曲轴齿轮(7)相互咬合传动曲轴(32)做功。
在图6中，是串联的双曲轴对置混冲混程活塞发动机。
在图7中，是并联的双曲轴对置混冲混程活塞发动机。
在图8中，是串并联的双曲轴对置混冲混程活塞发动机。
在图9中，是四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机。改变四边形联轴的对置混冲混程活塞发动机的分轴曲轴大齿轮(20)和小齿轮(21)的直径和齿数，使大小数据是二倍关系。
在图10中，是四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机。把分轴曲轴中的一个作为四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的主曲轴齿轮(23)，与主曲轴的对角分轴曲轴上的齿轮(24)相互咬合，在主曲轴齿轮(23)的两侧安装摇臂齿轮轴，使四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的摇臂齿轮轴的齿轮(25)与主曲轴齿轮(23)相互咬合传动。四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的摇臂齿轮轴的拐径(29)通过四边形无中心轴联轴的对置混冲混程活塞发动机的同轴向连杆(28)与另一组对角分轴曲轴拐径(26)相连传动。
在图11中，是同心线对置活塞双连杆(17)。它是两个活塞连杆组合而成，一条是普通活塞单头连杆(33)，另一条是活塞双头连杆(34)。活塞双头连杆(34)是由两条活塞连杆通过结合体(35)合成一条复合活塞连杆，连接在活塞销上。虽然两个用力点，但它们用力平衡在一个中心点，这样就能使两组对置活塞在同一轴心线上，使两个气缸合成一个整体气缸。
在图12中，是四个不同组合形式的摇臂齿轮轴。摇臂齿轮轴具有齿轮和曲轴的双功能；与传动者相比，改变齿轮的直径和齿数，改变拐径的大小，就起到混冲混程的传递作用。摇臂齿轮轴是由齿轮(40)和曲轴(37)组合而成，根据需要可以变换拐径(38)和拐颈(39)的组合形式和数据。
在图13中，是卡在二冲程气缸壁上一圆周进排气孔上的一个气孔槽单元。气孔槽的构造体分为两部分：前面是圆形孔(41)斜交气缸壁，气体斜向流入气缸内充分交换气体，同时后面槽体通道(42)供交换后的气体流出。
Claims (9)
1.一种对置混冲混程活塞发动机，其特征是：气缸内的两个对置活塞的一个外活塞(14)通过T字形连杆(3)、同轴向连杆(4)与摇臂齿轮轴拐颈(8)相连传动或通过外活塞连杆(31)、侧曲轴(18)、同轴向连杆(4)与摇臂齿轮轴拐颈(8)相连传动；另一个内活塞(13)通过活塞连杆(11)、曲轴(32)、曲轴齿轮(7)与摇臂齿轮轴的齿轮(5)相咬合传动；摇臂齿轮轴的齿轮(5)和曲轴的齿轮(7)是两个不同直径和齿数的大齿轮和小齿轮相互咬合传动或改变摇臂齿轮轴的拐径(6)和曲轴的拐径(10)的大小来传动，从而达到气缸内两个对置活塞在同一时间周期内冲程的次数不同或两个对置活塞单个冲程距离不同的混冲混程活塞效果；
改变四边形联轴发动机分轴曲轴上的大齿轮(20)直径和齿数，与相邻的两个分轴曲轴上的小齿轮(21)直径和齿数是二倍关系；或改变分轴曲轴拐径的大小，这样就起到了摇臂齿轮轴的作用，达到混冲混程活塞的效果；
去掉四边形联轴发动机的中间轴，把四边形分轴曲轴中的一个作为主曲轴齿轮(23)，并与主曲轴的对角分轴曲轴上的齿轮(24)相互咬合，主曲轴齿轮(23)直径和齿数与两侧的摇臂齿轮轴的齿轮(25)直径和齿数是相互二倍关系并二者相互咬合，通过同轴向连杆(28)传动另一组对角分轴曲轴拐径(26)；或主曲轴上齿轮(23)直径和齿数与另一组对角分轴曲轴上的齿轮直径和齿数是相互二倍关系，并通过摇臂齿轮轴的齿轮(25)传递，也起到混冲混程活塞的效果。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：气缸内的两个对置活塞的一个运动两冲程，与此同一时间内另一个运动四冲程。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征是：两冲程活塞连接的大齿轮直径和齿数是四冲程活塞连接的小齿轮直径和齿数的二倍。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：气缸内的两个对置活塞的单个冲程距离相同或不相同。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：摇臂齿轮轴是曲轴和齿轮的结合体，具有齿轮和曲轴的双功能；与传动者相比，改变齿轮的直径和齿数，改变拐径的大小，就起到混冲混程的传递作用。
6.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：四行程活塞气缸壁上的一圆周排气孔(12)是圆形排气孔，位于四冲程活塞做功冲程到气缸最末端也就是到了排气孔末端；二行程活塞气缸壁上的一圆周进气孔(15)形状是椭圆形，位于二冲程活塞做功一个冲程的一半开始接触进气孔，进气孔气体斜向流入气缸内充分交换气体；椭圆形进气孔后面是二冲程活塞气缸壁排气孔(16)，一直到气缸末端，形状是两头半圆形中间部分是长方形的组合。
7.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：并联组的对置活塞气缸保持与另一侧的对置活塞气缸在同一中心线上，两个内活塞连接使用同心线对置活塞双连杆(17)。
8.根据权利要求7所述的发动机，其特征是：两个内活塞连接使用同心线对置活塞双连杆，同心线对置活塞双连杆是一个普通活塞单头连杆(33)和一个活塞双头连杆(34)组合而成；活塞双头连杆是由两条活塞连杆通过结合体(35)合成一条。
9.根据权利要求6所述的发动机，其特征是：气缸壁上进气孔的形状是椭圆形，由卡住的气孔槽控制，气孔槽前面是圆形孔(41)斜交气缸壁，气体斜向流入气缸内充分交换气体，同时后面槽体通道(42)供交换后的气体流出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |