CN107269382A - 一种单增压器双汽缸发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热能与动力领域，是一种单增压器双汽缸发动机，包括：汽缸一，汽缸二，增压器，连通通道一，总进气门。连通通道一连接汽缸一的进气门一，连接汽缸二的进气门二，连接增压器的通气口，连接总进气门。汽缸一的曲柄臂一的相位与汽缸二的曲柄臂二的相位差360度；增压器的曲柄臂三的相位与汽缸一的曲柄臂一的相位相同或相差360度。本发明通过一个增压器经过连通通道一分时向两个汽缸供给压缩空气，实现增压效果。有益效果：1，使用两一个增压器分时向两个汽缸增压；2，没有明显的延时压增现象。

Description

一种单增压器双汽缸发动机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种单增压器双汽缸发动机。
背景技术
由现有技术，采用适当的增压装置提高发动机进气压力,以提高进气密度，提高发动机的效率，但增压装置需要能量较多，且导致系统更加复杂。发明一种结构简单且有效增压装置，是时之所需。
发明内容
本发明提供了一种单增压器双汽缸发动机，通过一个增压器经过连通通道一分时向两个汽缸供给压缩空气，实现增压效果。
本发明是这样实现的：一种单增压器双汽缸发动机，是一种具有两个汽缸的四冲程内燃发动机，包括：两个相同的汽缸，即汽缸一和汽缸二，增压器，连通通道一，总进气门。
所述总进气门,是一个开关装置，连接空气源与连通通道一，用于控制空气从空气源流入连通通道一。
所述汽缸一与汽缸二容积相等。
所述增压器包括一个圆筒形空室，即由压气室壁界定的压气室，里面有一个由曲轴驱动的可往复移动的活塞三。
所述连通通道一是空气移动通道，包含四个接口，接口一连接汽缸一的进气门一，接口二连接汽缸二的进气门二，接口三连接增压器的通气口，接口四连接总进气门，四个接口之间相互连通。
汽缸一、汽缸二、增压器共用同一根曲轴；汽缸一的曲柄臂一的相位与汽缸二的曲柄臂二的相位差360度；增压器的曲柄臂三的相位与汽缸一的曲柄臂一的相位相同或相差360度。比如：当曲柄臂一的相位为0度时，曲柄臂二的相位为360度，曲柄臂三的相位为0度。
进一步，在一些实例中，增压器的容积等于汽缸一容积的两倍。增压器要产生明显效果，必须有增压器提供的空气密度要明显大于自然进气的空气密度，在增压器转速一定的情况下，增压器的容积有一定要求，这里，优选增压器的容积是汽缸一容积的两倍。
本发明中，所述一种单增压器双汽缸发动机，一个工作循环包括四个连续的过程，具体如下。
过程一。
总进气门打开，空气从空气源例如周围环境进入连通通道一。
汽缸一处于进气行程，进气门一打开，排气门一关闭，活塞一在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气从连通通道一进入汽缸一。
汽缸二处于做功行程，进气门二关闭，排气门二关闭，高温高压的燃气推动活塞二从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
增压器处于进气行程，活塞三在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气从连通通道一进入增压器。
当过程一起始点时，曲柄臂一的相位为0度，曲柄臂二的相位为360度，曲柄臂三的相位为0度。
过程二。
总进气门关闭。
汽缸一处于压缩行程，进气门一打开，排气门一关闭，活塞一在曲轴的带动下从下止点移至上止点。
汽缸二处于排气行程，进气门二关闭，排气门二打开，活塞二在曲轴的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸二内外压差作用下向汽缸二外排出。
增压器处于排气行程，活塞三在曲轴的带动下由下止点移至上止点，空气从增压器经过连通通道一被压入汽缸一。因为增压器没有燃烧室，当活塞三到达上止点时，增压器内的空气都被挤出，汽缸一和增压器之前吸入的空气都流入汽缸一的燃烧室。通过这种方法，相对没有增压器，汽缸一吸入了更多的空气。
过程三。
总进气门打开，空气从空气源例如周围环境进入连通通道一。
汽缸一处于做功行程，进气门一关闭，排气门一关闭，高温高压的燃气推动活塞一从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
汽缸二处于进气行程，进气门二打开，排气门二关闭，活塞二在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气从连通通道一进入汽缸一。
增压器处于进气行程，活塞三在曲轴的带动下由上止点移至下止点，空气从连通通道一进入增压器。
过程四。
总进气门关闭。
汽缸一处于排气行程，进气门一关闭，排气门一打开，活塞一在曲轴的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸一内外压差作用下向汽缸一外排出。
汽缸二处于压缩行程，进气门二打开，排气门二关闭，活塞二在曲轴的带动下从下止点移至上止点。
增压器处于排气行程，活塞三在曲轴的带动下由下止点移至上止点，空气从增压器经过连通通道一被压入汽缸二。因为增压器没有燃烧室，当活塞三到达上止点时，增压器内的空气都被挤出，汽缸二和增压器之前吸入的空气都流入汽缸二的燃烧室。通过这种方法，相对没有增压器，汽缸一吸入了更多的空气。
本发明的有益效果是：1，使用一个增压器分别向两个汽缸增压，有一定的增压效果；2，结构简单，制造成本较低，可靠性高；3，没有明显的延时压增现象。
本发明所述一种单增压器双汽缸发动机可进一步改进成一种两级增压发动机，包括:第一级增压系统，第二级增压系统，发动机本体；第一级增压系统包括涡轮，压气机，连通通道二，连通通道三，稳流器，利用废气涡轮增压；第二级增压系统包括增压器，连通通道一，总进气门，利用增压器机械运动增压；发动机本体包括汽缸一，汽缸二，曲轴；其中，稳流器是一个一端开口的罐体，与连通通道二相连接，用于存放增压空气，蓄能，稳定气压。
第一级增压系统的压气机通过连通通道二与第二级增压系统的总进气门连接；第二级增压系统的连通通道一包含四个接口，接口一连接汽缸一的进气门一，接口二连接汽缸二的进气门二，接口三连接增压器的通气口，接口四连接总进气门，四个接口之间相互连通；发动机本体的排气门一和排气门二通过连通通道三与第一级增压系统的涡轮连接。
改进的所述一种两级增压发动机有益效果是：1，压气机使空气压缩，使第二级增压系统在容积不变的前提下吸入了更高压力和密度的空气，从而产生更好的增压效果；2，第二级增压系统的存在，吸入了更多空气，同时也会排出更多废气，从而更强更好的驱动涡轮旋转，进而更有力的驱动压气机；所以，第一级废气涡轮增压系统与第二级增压系统相互促进，产生了正效果。
本发明中，根据发动机领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
附图说明
图1 一种单增压器双汽缸发动机示意图。
图2 一个工作循环示意图。
图3 过程一示意图。
图4 过程二示意图。
图5 过程三示意图。
图6 过程四示意图。
图7 一种两级增压发动机示意图。
图中，1 曲轴，2连通通道一， 2.1接口一，2.2接口二，2.3接口三，2.4接口四， 3总进气门，4 气流方向, 5 涡轮，6 压气机，7 连通通道二，8 连通通道三，9 稳流器。
10 汽缸一，11 燃烧室一，12 活塞一，13 进气门一，14 排气门一，15 排气道一,16 曲柄臂一，17 火花塞一，18 燃料喷射器一 。
20 汽缸二，21 燃烧室二，22 活塞二，23 进气门二，24 排气门二，25 排气道二。
30 增压器，31 压气室，32 活塞三，33通气口，36 曲柄臂三。
具体实施方式
实施例一。
下面结合说明书附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6 对本发明作进一步描述。
如附图1，一种单增压器双汽缸发动机，是一种具有两个汽缸的四冲程内燃发动机，包括：两个相同的汽缸，即汽缸一（10）和汽缸二（20），增压器（30），连通通道一（2），总进气门（3）。
所述总进气门（3）,是一个开关装置，连接空气源与连通通道一（2），用于控制空气从空气源流入连通通道一（2）。
所述汽缸一（10）与汽缸二（20）容积相等。
所述增压器（30）包括一个圆筒形空室，即由压气室壁界定的压气室（31），里面有一个由曲轴（1）驱动的可往复移动的活塞三（32）。
所述连通通道一（2）是空气移动通道，包含四个接口，接口一（2.1）连接汽缸一（10）的进气门一（13），接口二（2.2）连接汽缸二（20）的进气门二（23），接口三（2.3）连接增压器（30）的通气口（33），接口四（2.4）连接总进气门（3），四个接口之间相互连通。
汽缸一（10）、汽缸二（20）、增压器（30）共用同一根曲轴（1）；汽缸一（10）的曲柄臂一（16）的相位与汽缸二（20）的曲柄臂二的相位差360度；增压器（30）的曲柄臂三（36）的相位与汽缸一（10）的曲柄臂一（16）的相位相同或相差360度。
进一步，在一些实例中，增压器（30）的容积等于汽缸一（10）容积的两倍。增压器（30）要产生明显效果，必须有增压器（30）提供的空气密度要明显大于自然进气的空气密度，在增压器（30）转速一定的情况下，增压器（30）的容积有一定要求，这里，优选增压器（30）的容积是汽缸一（10）容积的两倍。
所述一种单增压器双汽缸发动机进一步描述如下：见附图1。
增压器（30）包括一个圆筒形空室，即由压气室壁界定的压气室（31）。活塞三（32）可移动地放置在压气室（31）中并通过曲柄臂三（36）连接至曲轴（1）。
增压器（30）包括一个通气口（33）。增压器（30）的通气口（33）是双向的，即空气可以从连通通道一（2）流向增压器（30）内，也可以从增压器（30）内流向连通通道一（2）。通过这种方法，可通过连通通道一（2）向压气室（31）供应进气，也可以从压气室（31）向连通通道一（2）压出空气。
连通通道一（2）作为空气移动通道，一方面，当总进气门（3）打开时，连通通道一（2）通过总进气门（3）接受来自空气源例如周围环境的空气，并适时分配给汽缸一（10）、汽缸二（20）、增压器（30）。
另一方面，当总进气门（3）关闭时，连通通道一（2）接受来自增压器（30）的压缩空气，并根据进气门一（13）、进气门二（23）的打开和关闭情况，适时将压缩空气分配给汽缸一（10）和汽缸二（20）。通过这种方法，连通通道一（2）起到传输压缩空气的作用。
汽缸一（10）包括由燃烧室壁界定的燃烧室一（11）。活塞一（12）可移动地放置在燃烧室一（11）中并通过曲柄臂一（16）连接至曲轴（1）。汽缸一（10）还包括火花塞一（17）,用于向燃烧室一（11）释放点火火花。燃烧室一（11）还包括燃料喷射器一（18），用于提供和喷射燃烧所需的燃料。
汽缸一（10）包括一个通过进气门驱动机构驱动的进气门一（13）和一个通过排气门驱动机构驱动的排气门一（14）。在本例中，驱动机构可配置为凸轮驱动机构。可运转进气门一（13）的驱动机构以打开和关闭进气门一（13）以使空气从连通通道一（2）进入燃烧室一（11）；类似地，可运转排气门一（14）的驱动机构以打开和关闭排气门一（14）以将燃烧产物从燃烧室一（11）排入排气道一（15）。通过这种方法，可通过连通通道一（2）向燃烧室一（11）供应进气，并从燃烧室一（11）向排气道一（15）排出燃烧产物。
可以理解，汽缸二（20）包括与如上所述的汽缸一（10）相同部件。因此，可通过连通通道一（2）向燃烧室二（21）供应进气，并从燃烧室二（21）向排气道二（25）排出燃烧产物。
本发明中，所述一种单增压器双汽缸发动机，一个工作循环包括四个连续的过程，具体如下：如附图2。
附图2是描述了所述一种单增压器双汽缸发动机的三个组件（汽缸一（10）、汽缸二（20）、增压器（30））各自在一个工作循环的四个连续过程，四个连续过程的进一步说明如下。
过程一。如附图3，是过程一接近结束时状态的示意图。
总进气门（3）打开；气流方向（4）,空气从空气源例如周围环境进入连通通道一（2）。
汽缸一（10）处于进气行程，进气门一（13）打开，排气门一（14）关闭，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；气流方向（4）,空气从连通通道一（2）进入汽缸一（10）。
汽缸二（20）处于做功行程，进气门二（23）关闭，排气门二（24）关闭，高温高压的燃气推动活塞二（22）从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
增压器（30）处于进气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；气流方向（4）,空气从连通通道一（2）进入增压器（30）。
过程二。如附图4。
总进气门（3）关闭。
汽缸一（10）处于压缩行程，进气门一（13）打开，排气门一（14）关闭，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点。
汽缸二（20）处于排气行程，进气门二（23）关闭，排气门二（24）打开，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸二（20）内外压差作用下向汽缸二（20）外排出。
增压器（30）处于排气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由下止点移至上止点；气流方向（4）,空气从增压器（30）经过连通通道一（2）被压入汽缸一（10）。因为增压器（30）没有燃烧室，当活塞三（32）到达上止点时，增压器（30）内的空气都被挤出，汽缸一（10）和增压器（30）之前吸入的空气都流入汽缸一（10）的燃烧室。通过这种方法，相对没有增压器（30），汽缸一（10）吸入了更多的空气。
过程三。如附图5。
总进气门（3）打开；气流方向（4）,空气从空气源例如周围环境进入连通通道一（2）。
汽缸一（10）处于做功行程，进气门一（13）关闭，排气门一（14）关闭，高温高压的燃气推动活塞一（12）从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
汽缸二（20）处于进气行程，进气门二（23）打开，排气门二（24）关闭，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；气流方向（4）,空气从连通通道一（2）进入汽缸一（10）。
增压器（30）处于进气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；气流方向（4）,空气从连通通道一（2）进入增压器（30）。
过程四。如附图6。
总进气门（3）关闭。
汽缸一（10）处于排气行程，进气门一（13）关闭，排气门一（14）打开，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸一（10）内外压差作用下向汽缸一（10）外排出。
汽缸二（20）处于压缩行程，进气门二（23）打开，排气门二（24）关闭，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点。
增压器（30）处于排气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由下止点移至上止点；气流方向（4）,空气从增压器（30）经过连通通道一（2）被压入汽缸二（20）。因为增压器（30）没有燃烧室，当活塞三（32）到达上止点时，增压器（30）内的空气都被挤出，汽缸二（20）和增压器（30）之前吸入的空气都流入汽缸二（20）的燃烧室。通过这种方法，相对没有增压器（30），汽缸一（10）吸入了更多的空气。
实施例二。
下面结合说明书附图1、附图7对本发明作进一步描述。
本发明是这样实现的：如附图7，一种两级增压发动机，包括：第一级增压系统，第二级增压系统，发动机本体；第一级增压系统包括涡轮（5），压气机（6），连通通道二（7），连通通道三（8），稳流器（9），利用废气涡轮（5）增压；第二级增压系统包括增压器（30），连通通道一（2），总进气门（3），利用增压器（30）机械运动增压；发动机本体包括汽缸一（10），汽缸二（20），曲轴（1）；其中，稳流器（9）是一个一端开口的罐体，与连通通道二（7）相连接，用于存放增压空气，蓄能，稳定气压。
第一级增压系统的压气机（6）通过连通通道二（7）与第二级增压系统的总进气门（3）连接；第二级增压系统的连通通道一（2）包含四个接口，接口一（2.1）连接汽缸一（10）的进气门一（13），接口二（2.2）连接汽缸二（20）的进气门二（23），接口三（2.3）连接增压器（30）的通气口（33），接口四（2.4）连接总进气门（3），四个接口之间相互连通；发动机本体的排气门一（14）和排气门二（24）通过连通通道三（8）与第一级增压系统的涡轮（5）连接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和构件，相反，旨在涵盖包括在所附的权利要求书的主旨和范围之内的各种改型、特征结合、等效的装置以及等效的构件。此外，出现在附图中的各构件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各构件的尺寸可以与描绘在附图中的构件的尺寸不同。因此，本发明用于覆盖对本发明的改型和变形，只要它们均在所附的权利要求书和它们的等效方案的范围之内即可。

Claims (5)

1.一种单增压器双汽缸发动机，包括：两个相同的汽缸，即汽缸一（10）和汽缸二（20），增压器（30），连通通道一（2），总进气门（3）；其特征在于：
所述总进气门（3）是一个开关装置，连接空气源与连通通道一（2）；
所述增压器（30）包括一个圆筒形空室，即由压气室壁界定的压气室（31），里面有一个由曲轴（1）驱动的可往复移动的活塞三（32）；
所述连通通道一（2）是空气移动通道，包含四个接口，接口一（2.1）连接汽缸一（10）的进气门一（13），接口二（2.2）连接汽缸二（20）的进气门二（23），接口三（2.3）连接增压器（30）的通气口（33），接口四（2.4）连接总进气门（3），四个接口之间相互连通；
汽缸一（10）、汽缸二（20）、增压器（30）共用同一根曲轴（1）；汽缸一（10）的曲柄臂一（16）的相位与汽缸二（20）的曲柄臂二的相位差360度；增压器（30）的曲柄臂三（36）的相位与汽缸一（10）的曲柄臂一（16）的相位相同或相差360度。
2.根据权利要求1所述的一种单增压器双汽缸发动机，其特征在于：所述汽缸一（10）与汽缸二（20）容积相等。
3.根据权利要求1所述的一种单增压器双汽缸发动机，其特征在于：增压器（30）的容积等于汽缸一（10）容积的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种单增压器双汽缸发动机，其特征在于：所述一种单增压器双汽缸发动机，一个工作循环包括四个连续的过程，具体如下：
过程一；
总进气门（3）打开；
汽缸一（10）处于进气行程，进气门一（13）打开，排气门一（14）关闭，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；
汽缸二（20）处于做功行程，进气门二（23）关闭，排气门二（24）关闭，高温高压的燃气推动活塞二（22）从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能；
增压器（30）处于进气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；
过程二；
总进气门（3）关闭；
汽缸一（10）处于压缩行程，进气门一（13）打开，排气门一（14）关闭，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点；
汽缸二（20）处于排气行程，进气门二（23）关闭，排气门二（24）打开，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸二（20）内外压差作用下向汽缸二（20）外排出；
增压器（30）处于排气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由下止点移至上止点；
过程三；
总进气门（3）打开；
汽缸一（10）处于做功行程，进气门一（13）关闭，排气门一（14）关闭，高温高压的燃气推动活塞一（12）从上止点移至下止点，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能；
汽缸二（20）处于进气行程，进气门二（23）打开，排气门二（24）关闭，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；
增压器（30）处于进气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由上止点移至下止点；
过程四；
总进气门（3）关闭；
汽缸一（10）处于排气行程，进气门一（13）关闭，排气门一（14）打开，活塞一（12）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点，燃烧后的废气在汽缸一（10）内外压差作用下向汽缸一（10）外排出；
汽缸二（20）处于压缩行程，进气门二（23）打开，排气门二（24）关闭，活塞二（22）在曲轴（1）的带动下从下止点移至上止点；
增压器（30）处于排气行程，活塞三（32）在曲轴（1）的带动下由下止点移至上止点。
5.一种两级增压发动机，包括：第一级增压系统，第二级增压系统，发动机本体；其特征在于：第一级增压系统包括涡轮（5），压气机（6），连通通道二（7），连通通道三（8），稳流器（9），利用废气涡轮（5）增压；第二级增压系统包括增压器（30），连通通道一（2），总进气门（3），利用增压器（30）机械运动增压；发动机本体包括汽缸一（10），汽缸二（20），曲轴（1）；其中，稳流器（9）是一个一端开口的罐体，与连通通道二（7）相连接，用于存放增压空气，蓄能，稳定气压；
第一级增压系统的压气机（6）通过连通通道二（7）与第二级增压系统的总进气门（3）连接；第二级增压系统的连通通道一（2）包含四个接口，接口一（2.1）连接汽缸一（10）的进气门一（13），接口二（2.2）连接汽缸二（20）的进气门二（23），接口三（2.3）连接增压器（30）的通气口（33），接口四（2.4）连接总进气门（3），四个接口之间相互连通；发动机本体的排气门一（14）和排气门二（24）通过连通通道三（8）与第一级增压系统的涡轮（5）连接。
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