CN106285934B - 一种二冲程均质压燃往复式直线发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二冲程均质压燃往复式直线发动机，包括并列设置的两个气缸，每个气缸内分别设置有两个做功活塞，做功活塞背后设置有打气泵活塞，用来为气缸提供增压混合燃气，气缸两端设置有同轴连接的直线发电机，直线发电机分别与固定在中心立柱上的两半圆型摇背机构的交接支点连接。当一个气缸内的做功活塞下行运动时，另一个气缸内的做功活塞反向运动，当一个气缸的做功活塞上行至上止点前五至十度时，混合燃料压着火爆发，迫使做功活塞快速向下止点运动，并推动同轴的增压打气泵打气、直线发电机发电并推动两个半圆型摇背机构反向旋转，来推动另一个气缸的做功活塞向气缸中心的上止点压缩做功。

Description

一种二冲程均质压燃往复式直线发动机

技术领域

本发明公开了一种二冲程均质压燃往复式直线发动机，它属于内燃机学和电机学技术领域。

背景技术

内燃式发动机诞生于一八六零年至今己一百五十六年的发展历程，它为推动人类社会的快速发展和工业、农业及各行各业的一次次工业革命及生产力的提高及改善人类社会文明进步做出了具大贡献。

进入二十一世纪，随着工业现代化、产业、自动化、智能化的逐步提高。作为发动机还仍然满足不了现代化发展的需要。现广泛应用的曲柄连杆机构往复活塞发动机，依然存在着运转的不均匀性，虽然作为动力输出的曲轴运转较均匀。但随着活塞往复式做功的加速度和减速度的作用力，加上超体重上千倍的惯性负作用力，对受力机件及机体很大重力负荷，造成震动，大大减少了使用寿命，所以现在使用的发动机的机件都体大身重，降低了升功率、公斤功率、增加了制造成本等缺点不足。

发明内容

本发明的目的主要针对现在正广泛应用着的往复式曲柄连杆机构活塞式发动机，所存在的缺点和不足，发明的中心思想就是要彻底解决现在发动机存在的缺点和不足。采取的措施是以一步法的方式，把复杂化的结构变为简单化、实用化的结构；并取消了负作用力大，故障率高、构造复杂、制造成本高、身大体重的机构和运动部件。用新思路、新设计、新结构、发明创造出结构紧凑、身小体轻、运动部件少、故障率低、使用寿命长、节能减排、运行平稳的发动机。该机与传统机相比解决了以下技术问题。

本发明解决的第一个技术问题是：取消了旋转惯性力很大、故障率高、结构复杂、制造成本高的曲柄连杆机构，把输出旋转机械能，改为直线机械能直接推运直线发电机发电输出电能。

本发明解决第二个技术问题是：取消了本领域技术人员公认的故障率高、结构复杂制造成本高的气缸头、垫、盖等组件。利用水平对置气缸、水平对置的两个做功活塞对头做功，共同一个燃烧室即上止点对头做功，两活塞相互吸收了传统机作用在气缸头盖上的与作用在活塞上的大小相等方向相反的负作用，也就是发动机的内力，传统发动机机的内力是经机体受力传给机架变成震动力，本发明发动机确把这个力变了动力，可想而知从理论上推算理应是提高了近一倍的有效输出功率，消除了震动并大幅度提高了发动机气缸做功有效压力，实现了均质压燃新型燃烧方式，因为均质压燃是利用二十五至三十公斤的气缸有效压力，把八十份至一百份空气比一份燃料的稀溥混合燃气以一千六百度低温燃烧，使发动机的排放极低，解决了环保问题，同时取消了发动机的点火系统。

本发明解决的第三个技术问题是：运动机构、部件都以对数组合而成均为反向运动，力大小相等并装配在一直线上固定，因此自动消除了相互的负作用力，使该发动机在高、中、低速和大小负荷运行时，都能同电动运行一样平稳。

本发明解决的第四个技术问题是：采用水平对置气缸、水平对置活塞的方式做功，发动机的进、压、爆、排都在同个直线上往复完成，消除了活塞、活塞环与气缸的主负偏磨，活塞、活塞环均在气缸内水平往复直线运动优化了封闭和润滑功况，有利于活塞、活塞环、气缸之间的封闭、耐磨大大延长了使用寿命。

本发明解决的第五个技术问题是：利用做功活塞背后设置同轴的大于做功活塞做功面积二至三倍的打气泵，向做功气缸供二至三个大气压强的增压空气，实现了按做功活塞做功冲程同步增压供气和直线发电机发电对外输出电能。做功活塞做功、打气泵打气、发电机发电都在一直线上同时进行，是无阻力臂的力垂直做功取得了最大转化效率。

本发明解决的第六个技术问题是：采用均质压的新式燃烧方案，点火时间自动压燃控制，取消了正时驱动机构、点火系统、和依赖进口价格昂贵的电脑板总成，大幅度减少了制造成本和故障率。

本发明解决的第七个技术问题是：采用水平对置气缸、水平对置活塞做功方式，进气区域气缸的进气孔是进气活塞上下运动时自动开启和关闭，排气区域气缸的排气孔是上下运动的排气活塞自动开启和关闭，取消了进排气门和进排气门驱动机构。消除了因气门脱落进入气缸内与高速运行的活塞相撞击勋坏的故障。

本发明解决的第八个技术问题是：采用了低压燃料供给方案，只需像化油器供燃料一样用较低的压力把燃料注入打气泵进气口，经打气泵均质混合增压送入做功气缸内压缩做功。取消了高压油泵及驱动机构、取消了高压喷油器等，从理论上推算高压油泵、和进排气门驱动力占发动机动力的百分之十，也就说节省百分之十等增加了百分之十的发动机动力。

本发明解决的第九个技术问题是：由于本发明的发动机结构、运动部件均以对数装配在一直线上固定，反向运动并且力的大小相等自动扺消负作用力，所以取消了传统机的平恒轴、平恒块、平恒轮等为减少发动机负作用力的平恒机构，这些平恒机构虽然能减少部分震动力同时也消耗部分发动机的力，不仅取消了平恒机构的成本还增加了因平恒机构所消耗的动力。

本发明解决的第十个技术问题是：本发明的这款发动机所有运动部件都以对数组合而成，均固定在一直线上并运动方向相反，运动力大小相等平恒，所以是运行最平稳的发动机。釆取均质压燃和双活塞对头做功方式，是大幅度提高发动机热效率的有效措施。把发动机的热效率提高到百分之七十以上将成为现实。该机取消了大部分运动机构和运动部件，大大降低了制造成本和故障率、延长了使用寿命、大幅度降低了燃料消耗、大大将排气污染降低为极低或实现零排放等世界性的难题。

本专利的有益效果：本发明针对以上所述的正在广泛应用的发动机中存在的缺点及不足，发明了这款水平并列设置的气缸、水平对置的做功活塞、二冲程、多燃料、均质压燃发动机，其可燃烧多种液、气燃料，它是将燃料在气缸内燃烧的热能转化成往复直线机械能，再把往复式直线机械能转化为电能输出的动力设备。其发明的目的和中心思想就是革命性的把复杂繁琐的结构简单化，一步化，把制造麻烦的机构、机件取消，以一个崭新、合理的结构、发明创造出本发动机。

这款发动机的结构及部件比传统机减少了百分之六十之多，主要取消了业内人士公认故障率较高的曲柄连杆机构、飞轮、气缸头、垫、盖、全部点火系统、传统的进排气门及驱动动正时轮、带、轴等机构、平恒轴、块、轮、高压油泵、高压喷油器、化油器、和依赖进口价格昂贵的电脑板总成等部件。釆取双缸四活塞对头做功，所有运动部件都是以对数组成，并且运动方向相反，均装配在一条直线上，负作用力相等自行扺消，所以无震动、运转平稳、安全可靠是节能、环保、绿色理想的发动机。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

如图1为是本发明的整机装配示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的和发明的发动机的优点更简显易董，下面结合具体实施例再进一步作详细续述：

如图1所示：为本发明的一种二冲程均质压燃往复式直线发动机，它包括整机机架1，水平并列固定在整机机架1上的两个气缸2和3，根据气缸两端的两个半圆型摇背机构30和31的两旋向标示38、39所标的运动方向来说，气缸2正在做功，做功的两活塞被燃气推动从到上止点向下止点运动至上下止点的中间位置。同时推动两做功活塞背后的两个增压打气泵6和7排压力气为气缸下个进气冲程提供储备增压空气，也同时推动两个增压打气泵背后同轴的两个直线发电机8和9发电、两直线发电机8和9动子轴外侧同时推动插接在两半圆型摇背机构30和31的两交接支点20、21、26、27、28、29；同时受力迫使两个气缸一端的半圆型摇背机构30顺时针旋转、另一端的半圆型摇背机构31逆时针旋转推动两个半圆型摇背机构的另一侧交接支点18、19、22、23、24、25受力同时推动两直线发电机10、11和两增压打气泵4和5进气并推动气缸内的做功活塞向上止点运动。

当正在做功的气缸2内的两个做功活塞继续下行到距离下止点前60°左右时，排气区域的排气孔12被下行的排气活塞自动开启，气缸内的高压废气拥出气缸外，当做功活塞下行到距离下止点前四十度左右时气缸的进气区域的进气孔13被下行的进气活塞自动开启，开始进气，这时排气孔己全部打开百分之八十的废气己排出气缸外，气缸压力快速下降，由于进气腔、进气管内都有储备的增压空气，再加上增压气泵正向进气管内排高压气，使进气压力上升，快速拥入气缸内并从进气区域向排气区域的排气孔流去，气缸内的残余废气也被清扫推出缸外。这时正在做功气缸2内的两个做功活塞，受高压气体的推动和下行惯性力作用下推动着两增压打气泵6和7排出增压气，两直线发电机8、9发电，同时推动另一气缸3的两直线发电机10、11发电、两增压打气泵4、5开启电磁进气门17进气。这时正在做功的气缸2内的两活塞已到达下止点，同时经两半圆型摇背机构30、31推动另一气缸3内的两做功活塞压缩着火爆发做功，迫使两做功活塞推动背后的两增压打气泵4、5打气、两直线发电机10、11发电并经过两半圆型摇背机构30、31的两交接支点18、19、22、23、24、25受力推动一个半圆型摇背机构30向逆时针方向旋转使另一侧交接支点20、26、27受力推动正在进气的气缸2排气区域的一直线发电机9发电，同时推动同轴的增压打气泵6进气并推动做功活塞上继续上行。

同时进气区域一端对应的半圆型摇背机构31受力向顺时针旋转使一侧的交接支点21、28、29受力推动进气气缸区域的直线发电机8发电、同轴的增压打气泵7的电磁进气门16开启进气并推动做功活塞上行。这时进入气缸的新鲜空气流到接近排气孔12将流出时正好被上行的做功活塞自动关闭排气孔，随后做功活塞上行自动关闭了进气孔13完成换气，进入压缩做功冲程。另一个气缸3内的两个做功活塞的推动力经气缸两端的半圆型摇背机构受力反推正在压缩的气缸2内的两个做功活塞继续上行压缩做功，为此两气缸交替做功反推另一个气缸进气、压缩再做功再交替反推另一气缸进气、压缩做功即双缸交替连续做功、连续推动直线发电机发电并输出电能。

本发明与传统的曲柄连杆机构往复活塞式发动机相比，零部件减少了百分之六十之多。取消了业内人士公认的结构复杂、制造成本高、故障率高的曲柄连杆机构，飞轮总成，气缸头、垫、盖，全部点火系统，传统的进排气门及驱动气门正时机构的轴、轮、链、带、顶杆、摇背、凸轮轴、平恒轴、轮、块，高压油泵总成及驱动机构，高压出油阀、高压喷油系统，依赖进口价格昂贵的电脑板总成和部分连接紧固件等。所述本发明的发动机和直线发电机及全部运动部件均以对数组合而成，装配在一个水平面上在一条直线上，运动方向相反作用力大小力相等，为此自行消除了负作用力。使发动机做功、发电机发电时都显得运行平稳噪声小等优点。由于减去了故障率高、体大、身重、结构复杂、造价高的大部分运动机构及部件，使该款发动机的升功率、公斤功率大大提高。因为运动部件较少无高速旋转部件，所以本发明的水平对置气缸、水平对置活塞，可燃液、气多种燃料，二冲程、高增压、均质压燃，发动机、直线发电机都显得运转平稳，无振动、低噪声、安全可靠、使用寿命长等优点。由于采用稀薄混合空气低温燃烧技术，实现了该机的排放极低、无污染，是排放友好型的节资、节能应用广泛的绿色动力。

以上所述仅为本发明的水平对置气缸、水平对置的活塞、可燃多种液、气燃料的二冲程、均质压燃往复式发动机、推动直线发电机发电并且输出电能的转化机构的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明原理范围之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，都应包含在本发明的保护范围之内。

所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种二冲程均质压燃往复式直线发动机，其特征在于，包括整机机架、水平并列固定在整机机架上的两个气缸以及设置在整机机架两端中心立柱上的两个半圆型摇背机构，两个半圆型摇背机构围绕中心立柱旋转且位于两个气缸的端部；两个所述气缸内各设有对头做功的两做功活塞，其中一个气缸的两做功活塞向下止点运动时，即从气缸中心向两端运动；另一个气缸的两做功活塞向上止点运动，即从气缸两端向气缸中心运动；两个气缸内的四个做功活塞背后设置有四个大于前面做功活塞有效做功面积二至三倍的打气泵活塞，打气泵活塞后面与其对应的四个打气泵气缸组合成四个增压打气泵；四个增压打气泵背后是同轴连接着的四个直线发电机，四个直线发电机背后的动子轴分别插接在位于两个半圆型摇背机构上的可往复运动的交接支点上，交接支点以两中心立柱为旋转中心驱动两个半圆型摇背机构做往复旋转；当其中一个气缸的两做功活塞做功时，其两个做功活塞向气缸两端运动推动两增压打气泵打气，两直线发电机发电；当其中一个做功活塞运动到距离下止点前的六十度时，气缸上的排气孔被下行的做功活塞自动开启，气缸内的高压废气从排气孔快速大量流出；当另一个做功活塞运动到距离下止点前的四十度时，气缸上的进气孔自动开启进气，这时排气孔已全部打开，80％的废气已流出气缸外，使气缸内压力接近自然气压；做功活塞同时推动对应的两半圆型摇背机构的两交接支点受力反方向旋转，迫使另一个气缸两端对应的两半圆型摇背机构的两交接支点受力，推动位于气缸两端头的两个直线发电机发电、两个增压打气泵经永磁驱动开启电磁进气门进气，并推动同轴的两做功活塞从下止点向气缸中心即上止点运动，进入压缩做功冲程；做功时的两做功活塞被膨胀高压气体推动向下止点运动，同样向回推动两增压打气泵打气、两直线发电机发电、并推动两半圆型摇背机构旋转推动另一气缸两端的两直线发电机发电，两增压打气泵经永磁驱动开启两电磁进气门进气，推动两做功活塞向上止点运动，并依次一个做功活塞关闭进气孔，另一个做功活塞关闭排气孔进入压缩做功冲程，实现了在一个气缸做功的同时，推动另一个气缸压缩的相互交替压缩做功方式，并且直接驱动直线发电机发电完成燃料化学热能转化成电能输出电功率；

发动机的进、压、爆、排都在同一直线上往复完成，消除了做功活塞、活塞环与气缸的主负偏磨，其做功活塞、活塞环均在气缸内水平往复直线运动，优化了封闭和润滑功况；

进气区域的进气孔以及排气区域的排气孔是在做功活塞上下运动时自动开启和关闭；

采用低压燃料供给，用低压把燃料注入增压打气泵的进气口，经增压打气泵均质混合增压送入气缸内压缩做功。

2.根据权利要求1所述的二冲程均质压燃往复式直线发动机，其特征在于，当一个气缸内对头做功的两个做功活塞，运动到接近上止点前5°～10°时，共用燃烧室内的混合燃烧气被高压升温着火爆发高速膨胀，使两个做功活塞之间的压力猛增，在高温高压的作用下，迫使两个做功活塞各自反向快速运动，推动两个做功活塞背后的两个增压打气泵打气、两个发电机发电，同时推动两个半圆型摇背机构的交接支点受力，迫使两个半圆型摇背机构反向旋转，使另一气缸两端头对应的两个交接支点受力，推动两个直线发电机发电、两个增压打气泵进气、喷射燃料与同轴的两个做功活塞从下止点向上止点运动，即从气缸的两端头向气缸的中心运动，另一个正在做功的两个做功活塞继续向下止点运动；由于气缸两端的两个增压打气泵打的高压空气，已提前一个冲程储备在供气管道和进气储腔内，等气缸进气区域的进气孔被做功活塞自动开启时快速大量流入气缸内，这时两个做功活塞已运动到下止点并反向向上止点运动，这时因储备空气压力较高，加上进气孔全部开启大量增压空气拥入气缸内，快速从进气区域向排气区域流去，将缸内的残余废气强制排出气缸外；当新鲜混合燃气到达排气孔即将流出时，被上行的做功活塞自动关闭停止排气，随后进气区域的进气孔被上行的做功活塞关闭进入压缩做功冲程，这样两个水平对置的气缸，两组对头做功的四个做功活塞相互交替做功推动直线发电机发电对外输出电功率。