CN106382158A - 单汽缸多活塞多曲轴发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，包括至少一个汽缸，所述汽缸包括缸体，所述缸体内设有气密封的燃烧室，且所述缸体设有至少两个缸套，所述每一缸套内设有一个可移动的活塞；还包括数量与所述活塞数量相适配的曲轴，所述每一活塞分别通过连杆连接一个曲轴；其中所述燃烧室设有连接连接口，且所述每一开口内设有与开口缸体卡扣上设有活塞，所述每一活塞各自连接一个独立的曲轴；所述缸体上还设有与所述燃烧室导通的进/排气门和喷油嘴。

Description

单汽缸多活塞多曲轴发动机
技术领域
本发明涉及机械技术领域，尤其是指一种单汽缸多活塞多曲轴发动机。
背景技术
传统内燃机发展到现在，已经基本到达了发展瓶颈；虽有各种高压燃油喷射、各种增压装置以及电控气门等种种新技术加持，但也难有本质上的进步了。随着环保标准的日趋苛刻，电池技术的不断革新，传统内燃机汽车被电动车取代已是大势所趋。但是如果可以大幅度提高内燃机的热效率，从而减少燃料消耗、降低污染物排放，传统内燃机或许可以保持现有的优势和生命力。我将要提出的，可能就是这样一种技术，使传统内燃机再次焕发青春的技术。
现有的内燃机典型的采用四冲程，其具有两个特点：
1、包括一个燃烧室和一个活塞，在活塞上方设有密封的缸盖，缸盖上设有进/排气门、喷油嘴(汽油机还有火花塞)；
2、该内燃机不论是1缸、3缸、4缸、8缸还是12缸，且个缸之间采用L或V或W排列；其每个缸的活塞最终都连接在一根曲轴上，即各汽缸共用同一根曲轴。
这种结构的内燃机，在做功冲程中活塞受力向曲轴一侧运动，推动曲轴转动做功；但是同时，活塞对面的缸盖根据牛顿第三定律，正承受着与活塞同样大小的压力；而这部分通过燃料燃烧获得的压力全部白白浪费掉了。
发明内容
针对现有技术中存在的内燃机由于设计不合理导致在做功时浪费大量动能的问题，本发明实施例的目的是提出一种要解决的技术问题是提出一种设计更为合理的单汽缸多活塞多曲轴发动机，能够提高内燃机做功效率。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，包括至少一个汽缸，所述汽缸包括缸体，所述缸体内设有气密封的燃烧室，且所述缸体设有至少两个缸套，所述每一缸套内设有一个可移动的活塞；还包括数量与所述活塞数量相适配的曲轴，所述每一活塞分别通过连杆连接一个曲轴；其中所述燃烧室设有连接连接口，且所述每一开口内设有与开口缸体卡扣上设有活塞，所述每一活塞各自连接一个独立的曲轴；所述缸体上还设有与所述燃烧室导通的进/排气门和喷油嘴。
其中，所述缸体为筒状，且两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
其中，所述缸体为Y字形，设有均匀分布的三个缸套，且所述三个缸套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
其中，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括三个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述三个缸体成三角形均匀布置；还包括三个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
其中，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括四个缸体，且每一缸体为L字形，每一缸体的L字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述四个缸体首尾相连成四边形设置；还包括四个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
其中，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括五个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述五个缸体首尾相连成五边形设置；还包括五个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，每一缸体都设有多个活塞，这样在做功时可以最大限度的利用燃料燃烧产生的动能，提高做工效率。
附图说明
图1为本发明实施例的筒状缸体的结构示意图；
图2为本发明实施例的Y字形缸体的结构示意图；
图3为本发明实施例的三缸体的结构示意图；
图4为本发明实施例的四缸体的结构示意图；
图5为本发明实施例的五缸体的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提出了一种一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，包括至少一个汽缸，所述汽缸包括缸体，所述缸体内设有气密封的燃烧室，且所述缸体设有至少两个缸套，所述每一缸套内设有一个可移动的活塞；还包括数量与所述活塞数量相适配的曲轴，所述每一活塞分别通过连杆连接一个曲轴；其中所述燃烧室设有连接连接口，且所述每一开口内设有与开口缸体卡扣上设有活塞，所述每一活塞各自连接一个独立的曲轴；所述缸体上还设有与所述燃烧室导通的进/排气门和喷油嘴。
如图1所示的，所述缸体为筒状，且两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
如图2所示的，所述缸体为Y字形，设有均匀分布的三个缸套，且所述三个缸套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
如图3所示的的，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括三个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述三个缸体成三角形均匀布置；还包括三个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
如图4所示的，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括四个缸体，且每一缸体为L字形，每一缸体的L字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述四个缸体首尾相连成四边形设置；还包括四个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括五个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述五个缸体首尾相连成五边形设置；还包括五个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
如图5所示的，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括六个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述六个缸体首尾相连成五边形设置；还包括六个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
以如图1所示的筒状的缸体为例进行说明；在活塞对面原本封闭的缸盖的位置，放置另一套活塞和曲轴，形成一个由两个活塞共同组成的燃烧室；其中气门和喷油嘴、火花塞可以布置在汽缸侧面。这样，发动机在做功冲程，一个燃烧室就有两个活塞对外做功，通过两根曲轴共同对外输出动力；这两根曲轴又可以通过齿轮组很方便地连接在一起，做到同步运转。
这种布置方式可以简单理解为把2台普通内燃机(单缸多缸均可，L列、V列、W列都可以实现)去除缸盖后对接在一起，然后在缸体侧面安装进排气门以及喷油嘴和火花塞(柴油机不需要火花塞)，其工作原理与普通内燃机完全相同，同样是进气、压缩、做功和排气四个冲程(也可以是二冲程)，现有发动机的各种技术，如进气增压、高压喷油、电控气门等技术，完全可以继续使用。这种独特的布置方式，可以称为“单汽缸双活塞双曲轴发动机”。其相较于传统内燃机(同排量、同技术水平)具有如下显著优势：
一、效率高。
同样的燃烧效率下，因多一组动力输出装置，理论上动力输出增加一倍，能量转化效率提高一倍。同等动力输出，则意味着节约燃料消耗1倍。
二、运转平稳。
通过齿轮组的控制，2根曲轴完全可以相对反向旋转，做到完全同步，转动惯量完美平衡，克服单曲轴发动机的先天不足。
三、技术优势明显。
1.有利于减小发动机制造难度。同等排量前提下，因活塞行程增加1倍，活塞面积可缩小1倍，缸径相应缩减，有利于降低制造难度，减少制造成本。
2.有利于实现高压缩比。因活塞行程增加，压缩比可大幅度提高，有利于提高内燃机工作效率。
3.有利于实现大排量。传统内燃机增大排量只有加大缸径和增加活塞行程这2个途径，当达到一定数量级后，就会因为材料强度和成本等原因无法继续增加了。采取我的布置方式后，在材料强度和单位成本不变的情况下，仍可大幅提高发动机排量，从而增加功率和扭矩。
基于相同的道理，还可以开发出3曲轴发动机、4曲轴发动机直至N曲轴发动机，都可以在理论上实现。我把它命名为多曲轴发动机，或者叫做多活塞共用燃烧室发动机。
理论上，3曲轴发动机将实现三倍于传统内燃机的效率，但是考虑到实际损耗，应该达不到3倍。具体提高数据需要依靠制作样机后实际检测得出。
同理，很容易可以实现单汽缸4曲轴发动机、5曲轴直至多曲轴发动机，曲轴数量越多，制造难度和成本越高，效率提升应该也不是简单线性关系，需要实际检测。总体来说，2曲轴发动机简便易行，效率提升明显。
如图3所示的，V列发动机可以通过环形排列组成环形多轴发动机。例如，3台60度夹角V列发动机，可以组合成一部正三角形3曲轴发动机组，每缸有2个活塞做功。
4台传统90度角V列发动机，可以组合成一部正方形4曲轴发动机组，每缸有2个活塞做功。示意图如下：
6台120度角V列发动机，可以组成一部正六边形6曲轴发动机。以下是示意图，每个顶角就是一部120度夹角的V列发动机。
以此类推，直至正N边型N曲轴发动机组。这种组合发动机是非常值得尝试的。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，包括至少一个汽缸，所述汽缸包括缸体，所述缸体内设有气密封的燃烧室，且所述缸体设有至少两个缸套，所述每一缸套内设有一个可移动的活塞；还包括数量与所述活塞数量相适配的曲轴，所述每一活塞分别通过连杆连接一个曲轴；其中所述燃烧室设有连接连接口，且所述每一开口内设有与开口缸体卡扣上设有活塞，所述每一活塞各自连接一个独立的曲轴；所述缸体上还设有与所述燃烧室导通的进/排气门和喷油嘴。
2.根据权利要求1所述的一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，所述缸体为筒状，且两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
3.根据权利要求1所述的一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，所述缸体为Y字形，设有均匀分布的三个缸套，且所述三个缸套内都各自设有一个活塞，且所述每一活塞各通过连杆连接一个曲轴。
4.根据权利要求1所述的一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括三个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述三个缸体成三角形均匀布置；还包括三个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
5.根据权利要求1所述的一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括四个缸体，且每一缸体为L字形，每一缸体的L字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述四个缸体首尾相连成四边形设置；还包括四个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
6.根据权利要求1所述的一种单汽缸多活塞多曲轴发动机，其特征在于，所述单汽缸多活塞多曲轴发动机包括五个缸体，且每一缸体为V字形，每一缸体的V字形两端分别设有缸套，且所述两个套内都各自设有一个活塞；且所述五个缸体首尾相连成五边形设置；还包括五个曲轴，相邻的两个活塞同时连接同一曲轴。
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