CN109139248A - 一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机 - Google Patents

一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，包括第一气缸与第二气缸，第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸，高增压进汽用活塞与做功活塞，所述高增压进汽用活塞与做功活塞通过曲臂连接，所述曲臂通过曲轴连接在对应的同步皮带轮上，所述同步皮带轮通过皮带传动，两气缸上均设有排废气口、高压进汽单向阀以及点火器，两高增压进汽气缸上设有高增压气缸单向阀与化油器混合油汽常压汽管，高增压气缸单向阀与第一高压进汽单向阀通过混合油汽高压管连通。本发明的发动机采用双缸直线完全对称设计，使发动机运转平衡性最佳，故运转震动小；二个缸内四个活塞(一个缸内二个活塞)同时做功，使热效率成倍增加。

Description

一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域(注意上位概括)，具体涉及一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机。
背景技术
发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器(如：汽油发动机、航空发动机)。
现有的发动机种类繁多，但是在工作过程中，很难将热效率转化到最大一直是一大难题，现有的发动机无论是单缸还是多缸设计，在工作时，各个工作气缸之间工作相互独立，分别实现做功，即采用反复推进的做工方式，做功不能连续，因此想要维持持续的动力输出就需要增大工作气缸的数量或者改变工作气缸的容易，以提供高功率输出，但是这种情况存在油气用量过大，热效率转化相应降低，热效率始终无法超过44％。在功率输出轴上始终都是圆周上一点受力，并且该力力的大小，力的方向(约是45度范围内)和力矩不断变化，导致发动机本身无法消除多频率的机械振动和磨损功耗巨大，致实际输出效率低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，用以解决现有发动机的热效率转化低以及燃料耗费过多以及使用不充分的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，包括第一气缸与第二气缸，所述第一气缸与第二气缸的外侧分别对应设有第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸，所述第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸内均设有高增压进汽用活塞，所述第一气缸与第二气缸内均设有做功活塞，所述高增压进汽用活塞与做功活塞、以及第一气缸内的做功活塞与第二气缸内的做功活塞之间均通过曲臂连接，所述曲臂通过曲轴连接在对应的同步皮带轮上，所述同步皮带轮之间通过皮带相互传动，所述第一气缸与第二气缸上均设有排废气口、高压进汽单向阀以及点火器，所述第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸上均设有高增压气缸单向阀与化油器混合油汽常压汽管，所述第一高增压进汽气缸上的高增压气缸单向阀与第一高压进汽单向阀、所述第二高增压进汽气缸上的高增压气缸单向阀与第二高压进汽单向阀之间均通过混合油汽高压管连通。
进一步地，所述第一气缸与第一高增压进汽气缸以及第二气缸与第二高增压进汽气缸之间的曲臂对称设置，所述第一气缸与第二气缸之间的曲臂反向设置。
进一步地，所述第一气缸与第二气缸上的排废气口为双排设置，排废气口对应设置在做功活塞与第一气缸或者第二气缸重合处的外壁上。
进一步地，所述排废气口呈环形设置在第一气缸或者第二气缸的外壁上。
进一步地，所述混合油汽高压管上设有高压管调压活塞，所述高压管调压活塞为螺旋设置。
进一步地，该发动机包括的同步皮带轮为包括三组，每组对应连接曲轴，同步皮带轮分别对应设置在第一高增压进汽气缸与第一气缸、第一气缸与第二气缸、以及第二气缸与第二高增压进汽气缸之间。
进一步地，所述第一高增压进汽气缸与第一气缸以及第二气缸与与第二高增压进汽气缸以中间组的同步皮带轮为中心相互对称设置。
进一步地，中间组的所述同步皮带轮对应的曲轴上半周和下半周始终完全对称，第一气缸或者第二气缸运行，均能够对中间组曲轴做功。
进一步地，所述曲臂均处于同一直线保持径向水平后，即实现发动机主曲轴向任意方向运转。
进一步地，所述点火器为多个，并在第一气缸或者第二气缸的外壁上对称设置。
本发明实施例具有如下优点：
本发明的发动机采用双缸直线完全对称设计，使发动机运转平衡性最佳，故运转震动小；二个缸内四个活塞(一个缸内二个活塞)同时做功，使热效率成倍增加；三曲轴保证动力输出曲轴全周平衡输出动力；二冲程高效运转，机油独立润滑活塞，使发动机高效、且增加机器使用寿命和大修时间间隔变长，同时做功能够保障油气利用的的最大化，实现油气的高利用率以及热效率的高转化，完美解决现所有活塞式发动机无法消除的所有问题，热效率增加100％，功率输出轴多角度完全对称平衡受力，多频率的自身震动消除，抵抗单边多角度受力的机械磨损消除。综合各损耗热效率增加的总功率将远超现有活塞式发动机100％以上。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机的内部剖面结构示意图。
图中：1、第一气缸；2、第二气缸；3、第一高增压进汽气缸；4、第二高增压进汽气缸；5、高增压进汽用活塞；6、做功活塞；7、曲臂；8、曲轴；9、同步皮带轮；10、皮带；11、排废气口；12、高压进汽单向阀；13、点火器；14、高增压气缸单向阀；15、化油器混合油汽常压汽管；16、混合油汽高压管；17、高压管调压活塞。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示，图1示出了发明实施例提供的高增压双缸四活塞三曲轴8直线完全对称二冲程发动机，包括第一气缸1与第二气缸2，第一气缸1与第二气缸2的外侧分别对应设有第一高增压进汽气缸3与第二高增压进汽气缸4，第一高增压进汽气缸3与第二高增压进汽气缸4内均设有高增压进汽用活塞5，第一气缸1与第二气缸2内均设有做功活塞6，高增压进汽用活塞5与做功活塞6、以及第一气缸1内的做功活塞6与第二气缸2内的做功活塞6之间均通过曲臂7连接，曲臂7通过曲轴8连接在对应的同步皮带轮9上，同步皮带轮9之间通过皮带10相互传动，第一气缸1与第二气缸2上均设有排废气口11、高压进汽单向阀12以及点火器13，第一高增压进汽气缸3与第二高增压进汽气缸4上均设有高增压气缸单向阀14与化油器混合油汽常压汽管15，第一高增压进汽气缸3上的高增压气缸单向阀14与第一高压进汽单向阀12、第二高增压进汽气缸4上的高增压气缸单向阀14与第二高压进汽单向阀12之间均通过混合油汽高压管16连通。
其中，第一气缸1与第一高增压进汽气缸3以及第二气缸2与第二高增压进汽气缸4之间的曲臂7对称设置，第一气缸1与第二气缸2之间的曲臂7反向设置，其能够确保第一气缸1与第二气缸2的工作保持同步，形成双向动力提高热效率的最大化。
基于以上技术方案，第一气缸1与第二气缸2上的排废气口11为双排设置，排废气口11对应设置在做功活塞6与第一气缸1或者第二气缸2重合处的外壁上，排废气口11的设置能够保障做功活塞6在第一气缸1或者第二气缸2内收缩时，将排废气口11直接封堵住，迫使油气在第一气缸1或者第二气缸2内燃烧充分，释放足够的动力输出，当做功活塞6在第一气缸1或者第二气缸2内舒张后，将废气排出，再吸进油气反复做功。
其中，排废气口11呈环形设置在第一气缸1或者第二气缸2的外壁上，即第一气缸1与第二气缸2的外壁上呈环形设置若干排废气口11，其保证燃烧后的废气能够顺畅全部排出，并确保能够再次吸入油气。
基于以上技术方案，混合油汽高压管16上设有高压管调压活塞17，高压管调压活塞17为螺旋设置，高压管调压活塞17能够通过外部的人工调节，以改变第一气缸1与第二气缸2内的油气吸入量，从而有针对性的改变发动机的输出动力，以便适用于不同领域的需求。
具体的，该发动机包括的同步皮带轮9为包括三组，每组对应连接曲轴8，同步皮带轮9分别对应设置在第一高增压进汽气缸3与第一气缸1、第一气缸1与第二气缸2、以及第二气缸2与第二高增压进汽气缸4之间，每组同步皮带轮9为两个，平行设置(即图示的内外并列)，通过皮带10相互之间同步传动确保在工作过程中，第一气缸1或者第二气缸2中任意一个单独启动后均能够通过同步皮带轮9带动另一个启动，维持双动力输出。
更具体的，第一高增压进汽气缸3与第一气缸1以及第二气缸2与与第二高增压进汽气缸4以中间组的同步皮带轮9为中心相互对称设置，保障第一气缸1与第二气缸2的输出同步，以及吸入的油气相同。
其中，中间组的同步皮带轮9对应的曲轴8上半周和下半周始终都有完全对称，第一气缸1或者第二气缸2运行，均能够对中间组曲轴8做功，即能够通过一个气缸带动另一个气缸运行。
具体的工作方式，曲臂7均处于同一直线保持径向水平后，即可实现发动机主曲轴8向任意方向运转。
更具体的，点火器13可以为多个，并在第一气缸12或者第二气缸的外壁上对称设置，在设计时可以采用改变点火器13的方式以控制发动机的运转方向，适用不同的场所，并且保障点火的成功率以及点火效率。
本发明在工作时，化油器混合油汽常压汽管15连接外部的油气混合器，起动电机启动后，三只曲轴8同时(设定)顺时针转。第一气缸1中做功活塞6同步压缩到达汽缸最中间位置(俗称上死点)时，点火做功，第一气缸1中的二个做功活塞6同时受力向外侧运动(以上为做功过程)，二做功活塞6运动接近最大行程时，即到达两端的各自排气口(此时做功随之结束)时，第二汽缸两端开始同时排气，第二气缸2中的两个做功活塞6继续运行至最远点时(俗称下死点)，排气口完全打开，到达最大发动机容积，排气基本结束，但不完全结束，第一汽缸与大气相通，此时缸内气压视为常压，进一步可视为负压(因排气惯性的原因)；另一方面，第一高增压进汽气缸3中，曲轴8顺时针转动(上死点到下死点)时，高增压进汽用活塞5是逐渐压缩过程，在下死点时产生最高压值油气混合汽(压力值大小根据需要，调节高压管调压活塞17伸缩杆改变容积大小，达到所需值)因左气缸内为常压或是负压，高压混合油汽经混合油汽高压管16、第一气缸1的高压进汽单向阀12进入第一气缸1内，且通过调整混合油汽压力和容积正好达到刚刚挤出余下的废气(压力过大和体积过大的混合油汽，可使部分未燃烧的混合油汽一同通过排气口挤排出气缸，而浪费燃油；压力过小和体积过小的混合油汽，会让废气排出不完全就进行下一次燃烧而降低发动机效率)；二个做功活塞6过下死点后向内运行，再继续运行而关闭排废气口11(以上阶段为排气过程)后继续运行压缩油气混合汽，压力逐渐增高，当高于进混合油汽高压管16的压力时，第一气缸1与第二气缸2的高压进汽单向阀12关闭，第一气缸1内二个做功活塞6继续同步压缩(此阶段视为压缩过程)，当接近或达到上死点时点火做功(此时联动运行的第二高增压进汽气缸4中的高增压进汽用活塞5产生负压吸入化油器混合油汽，为下次循环做准备)，推动第一气缸1与第二气缸2内的做功活塞6又开始向外运动，此时第一气缸1中完成一个二冲程循环做功。此循环过程中，第一气缸1与第二气缸2与其中间的曲轴8连接的做功活塞6，直接在燃烧时对中间的曲轴8做功，中间的曲轴8上半周由第一气缸1做功，下死点前后附近排气，下半周吸气和压缩(右气缸与左气缸室做功时间相反，左气缸室压缩时右气缸室工作，左汽缸室工作时右气缸室压缩。下死点排气和部分进汽，压缩开始前完成剩余进汽，压缩到上死点附近点火)，下半周由第二气缸2做功，如此即实现第一气缸1与第二气缸2同步吸气做功，直接将功率叠加输出，提高热效率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，包括第一气缸与第二气缸，所述第一气缸与第二气缸的外侧分别对应设有第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸，所述第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸内均设有高增压进汽用活塞，所述第一气缸与第二气缸内均设有做功活塞，所述高增压进汽用活塞与做功活塞、以及第一气缸内的做功活塞与第二气缸内的做功活塞之间均通过曲臂连接，所述曲臂通过曲轴连接在对应的同步皮带轮上，所述同步皮带轮之间通过皮带相互传动，所述第一气缸与第二气缸上均设有排废气口、高压进汽单向阀以及点火器，所述第一高增压进汽气缸与第二高增压进汽气缸上均设有高增压气缸单向阀与化油器混合油汽常压汽管，所述第一高增压进汽气缸上的高增压气缸单向阀与第一高压进汽单向阀、所述第二高增压进汽气缸上的高增压气缸单向阀与第二高压进汽单向阀之间均通过混合油汽高压管连通。
2.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述第一气缸与第一高增压进汽气缸以及第二气缸与第二高增压进汽气缸之间的曲臂对称设置，所述第一气缸与第二气缸之间的曲臂反向设置。
3.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述第一气缸与第二气缸上的排废气口为双排设置，排废气口对应设置在做功活塞与第一气缸或者第二气缸重合处的外壁上。
4.如权利要求3所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述排废气口呈环形设置在第一气缸或者第二气缸的外壁上。
5.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述混合油汽高压管上设有高压管调压活塞，所述高压管调压活塞为螺旋设置。
6.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，该发动机包括的同步皮带轮为包括三组，每组对应连接曲轴，同步皮带轮分别对应设置在第一高增压进汽气缸与第一气缸、第一气缸与第二气缸、以及第二气缸与第二高增压进汽气缸之间。
7.如权利要求6所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述第一高增压进汽气缸与第一气缸以及第二气缸与与第二高增压进汽气缸以中间组的同步皮带轮为中心相互对称设置。
8.如权利要求7所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，中间组的所述同步皮带轮对应的曲轴上半周和下半周始终完全对称，第一气缸或者第二气缸运行，均能够对中间组曲轴做功。
9.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述曲臂均处于同一直线保持径向水平后，即实现发动机主曲轴向任意方向运转。
10.如权利要求1所述的高增压双缸四活塞三曲轴直线完全对称二冲程发动机，其特征在于，所述点火器为多个，并在第一气缸或者第二气缸的外壁上对称设置。
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