CN109252952B - 高功率密度的四冲程双循环内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明属于内燃机技术领域，特别涉及一种高功率密度的四冲程双循环内燃机。包括气缸、活塞、连杆及封闭装置，其中气缸的两端设有上缸盖和下缸盖，上缸盖上设有上进气门、上排气门及上火花塞/上喷油嘴，下缸盖上设有下进气门、下排气门及下火花塞/下喷油嘴，活塞容置于气缸内、且将气缸分隔为上气室和下气室，连杆的一端与活塞铰接，另一端由下缸盖穿出、且与曲柄相连，下缸盖上设置封闭连杆与下缸盖之间间隙的片环封闭装置或片圈封闭装置。本发明发动机的体积增加很少，功率增大很大，达到了人们最想要的大幅度增加功率密度的目的。

Description

高功率密度的四冲程双循环内燃机

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，特别涉及一种高功率密度的四冲程双循环内燃机。

背景技术

目前，应用的内燃机，在内燃机的气缸中仅有一个气室，在活塞一端气室内进行吸气、压缩、做功、排气，是单循环工作，这样的内燃机的功率密度小。

目前，有许多人为了提高功率密度，提出将气缸的近曲柄端封闭，在活塞两端形成上下两个气室进行工作，在活塞和连杆之间增加活塞杆、导轨、十字头等部件，将直线往复运动加摆动的连杆设置在气缸外，与活塞相连接的活塞杆只做直线往复运动，用封闭圈或密封套封闭活塞杆与下缸盖之间的间隙，实现在活塞两端上下两个气室进行双循环工作，以此来提高内燃机的功率密度。这些“双循环热机”采用的是蒸气机运转系统，是蒸气机与内燃机的结合，实际上是“双循环内燃蒸气机”结构，不是真正意义上的高功率密度的四冲程双循环内燃机，这种“双循环内燃蒸气机”有两大缺点：第一用于封闭活塞杆与下缸盖的封闭装置，采用的是封闭圈/套,或增加缸颈而且在缸颈中加封闭剂等，这些封闭装置，原来所用的封闭材料是蒸汽机、空压机等适用于封闭压力和温度都较低的蒸气和空气的。但是在高温、高压的燃气环境中工作很快就会遭到损坏，损坏后由于漏气，功率不但不增，反而下降，耗油多、功率小，这些是此类“高功率密度的四冲程双循环内燃机”的致命缺点，也是导致此类内燃机没得到广泛应用的主要原因。第二是在结构上由于增加活塞杆、十字头、导轨等部件，使体积增加了三分之一左右，致使内燃机的功率密度大大下降，造成了此种“高功率密度的四冲程双循环内燃机”又一的严重缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高功率密度的四冲程双循环内燃机，以解决现有高功率密度的四冲程双循环内燃机功率小、体积大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高功率密度的四冲程双循环内燃机，包括气缸、活塞、连杆及封闭装置，其中气缸的两端设有上缸盖和下缸盖，所述上缸盖上设有上进气门、上排气门及上火花塞/上喷油嘴，所述下缸盖上设有下进气门、下排气门及下火花塞/下喷油嘴，所述活塞容置于气缸内、且将气缸分隔为上气室和下气室，所述连杆的一端与所述活塞铰接，另一端由所述下缸盖穿出与曲柄相连，所述下缸盖上设置用于封闭所述连杆与所述下缸盖之间间隙的片环封闭装置或片圈封闭装置。

所述下缸盖上设有两端呈拱形、中部呈长方形结构的下缸盖开口，所述下缸盖开口的内壁设有盖凹槽，所述盖凹槽为双层盖凹槽或单层盖凹槽，所述双层盖凹槽用于与容置于所述下缸盖开口内的所述片环封闭装置滑动配合，所述单层盖凹槽用于与容置于所述下缸盖开口内的所述片圈封闭装置滑动配合。

所述片环封闭装置包括封闭片组Ⅰ、封闭片组Ⅱ及封闭饼，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ分别滑动连接在所述双层盖凹槽的两个凹槽内，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ均包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片，各封闭片上沿长度方向设有条形孔，所述封闭饼容置于所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ中最短的封闭片的条形孔内、且可转动，所述封闭饼上沿径向设有圆柱状孔，所述连杆穿过所述圆柱状孔、且通过杆环密封，所述连杆摆动，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ跟随所述连杆沿所述下缸盖开口左右滑动，所述封闭饼可在所述条形孔中向左或向右转动，所述连杆可在所述圆柱状孔中可沿轴向滑动，从而实现了所述连杆在所述下缸盖上的所述片环封闭装置中左右摆动和沿轴向往复运动。

多个所述封闭片上的条形孔宽度相等，长度逐渐增大或逐渐减小，所述下缸盖开口被连杆、杆环、封闭饼及多个所述封闭片完全封闭。

所述封闭饼的内部设有相互垂直的三个饼基片弹性层，所述封闭饼的外表面设有饼基片耐磨层。

所述封闭饼的圆柱状孔内，设有多个用于容置所述杆环的环凹槽。

所述杆环为开口杆环、径向全封闭式杆环或轴向全封闭式杆环。

所述片圈封闭装置包括封闭片组Ⅰ和封闭圈/套，其中封闭片组Ⅰ包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片，各封闭片上沿长度方向设有条形孔，多个封闭片上的条形孔的长度逐渐递增或逐渐递减，所述封闭圈/套容置于最短的封闭片的条形孔内、且通过外部凹槽与所述封闭片连接，所述封闭圈/套上设有用于所述连杆穿过的通孔，所述连杆与所述通孔为紧配合。

所述盖凹槽的侧壁上设有浅基凹槽，所述浅基凹槽内设有环基片，所述环基片包括环基片弹性层和设置于所述环基片弹性层两侧的环基片外耐磨片和环基片内耐磨片。

所述盖凹槽的侧壁上设有浅基凹槽，所述浅基凹槽的底部设有深基凹槽，所述深基凹槽内容置有多个滚动柱，所述浅基凹槽内设有位于所述滚动柱上方的滚动基片，所述滚动基片包括滚动基片弹性层及设置于所述滚动基片弹性层两侧的滚动基片外耐磨片和滚动基片内耐磨片。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明的高功率密度的四冲程双循环内燃机，纯新增加体积不到原发动机的十分之一，而功率大约可增加80％左右，功率密度大约增加73％，发动机的体积增加很少，功率增大很大，达到了人们最想要的大幅度增加功率密度的目的。

2.本发明与其它双循环热机比，体积小，结构简单，容易改进且容易制造。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中下缸盖的结构示意图；

图3为本发明中双层盖凹槽的立体图；

图4为本发明中双层盖的横截面示意图；

图5为本发明中单层凹槽横截面示意图；

图6为本发明中封闭片的结构示意图；

图7为本发明中封闭片组的结构示意图；

图8为本发明中封闭片组合方式一的结构示意图；

图9为本发明中封闭饼的结构示意图；

图10为图9的侧视图；

图11为本发明中封闭饼的剖视图；

图12为本发明中开口杆环的结构示意图；

图13为本发明中径向封闭式杆环的结构示意图；

图14为本发明中径向封闭式杆环的局部结构示意图；

图15为本发明中轴向封闭式杆环的结构示意图；

图16为本发明中封闭片组合方式二的结构示意图；

图17为本发明中封闭片组合方式三的结构示意图；

图18为本发明中封闭圈/套的结构示意图；

图19为本发明中封闭圈/套的俯视图；

图20为本发明中封闭圈/套的侧视图；

图21为本发明中环基片的结构示意图；

图22为本发明中滚动装置的结构示意图；

图23为本发明中滚动基片的结构示意图；

图24为本发明中滚动层的结构示意图。

图中：1、气缸，2、活塞，3、连杆，4、曲柄，5、上缸盖，6、下缸盖，7、上气室，8、下气室，9、下缸盖开口，10、盖凹槽，10a、双层盖凹槽，10b、单层盖凹槽，11、盖凹槽上侧壁，12、中间隔板，13、盖凹槽下侧壁，14、封闭片，14a-14n为封闭片组Ⅰ中的各封闭片，14a’-14n’为封闭片组Ⅱ中的各封闭片，15、条形孔，16、封闭饼，17、圆柱状孔，18、环凹槽，19、封闭圈/套，20、通孔，21、外部凹槽，22、浅基凹槽，23、环基片外耐磨片，24、环基片弹性层，25、环基片内耐磨片，26、饼基片弹性层，27、饼基片耐磨层，28、滚动基片，28a、滚动基片外耐磨片，28b、滚动基片弹性层，28c、滚动基片内耐磨片，29、深基凹槽，30、滚动柱，31、滚动柱小轴，32、滚动柱小轴孔，34、杆环，34a、开口杆环，34b、径向全封闭式杆环，34b1、径向外缺体积搭接部分，34b2、径向内缺体积搭接部分，34bc1为全封闭式杆环相互搭接的一部分，34bc2、全封闭式杆环相互搭接的另一部分，34c、轴向全封闭式杆环。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种高功率密度的四冲程双循环内燃机，包括气缸1、活塞2、连杆3及封闭装置，其中气缸1的两端设有上缸盖5和下缸盖6，上缸盖5上设有上进气门、上排气门及上火花塞/上喷油嘴等，下缸盖6上设有下进气门、下排气门及下火花塞/下喷油嘴等，活塞2容置于气缸1内、且将气缸1分隔为上气室7和下气室8，连杆3的一端与活塞2铰接，另一端由下缸盖6穿出、且与曲柄4相连，下缸盖6上设置封闭连杆3与下缸盖6之间间隙的片环封闭装置或片圈封闭装置，片环封闭装置或片圈封闭装置用以封闭做往复运动又做摆动的连杆3与下缸盖6之间的间隙。

上火花塞/上喷油嘴表示为上火花塞或上喷油嘴；下火花塞/下喷油嘴表示为下火花塞或下喷油嘴。在第一冲程中，下气室8进行做功，上气室7排气；在第二冲程中，下气室8排气，上气室7吸气；在第三冲程中，下气室8吸气，上气室7压缩；在第四冲程中，下气室8压缩，上气室7做功，这种双循环吸排循环，下气室比上气室落后一个冲程。双循环还可让下气室比上气室超前一个冲程，本发明中称吸压循环。(双循环共有两种循环，即一个气室比另一个气室超前或落后一个冲程)。

如图2所示，下缸盖6上设有两端呈拱形、中部呈长方形的下缸盖开口9，下缸盖开口9的内壁设有盖凹槽10，盖凹槽10的侧壁与底壁相互垂直，侧壁与气缸壁垂直，底壁与气缸壁平行。

如图3-4所示，本发明的一实施例中，盖凹槽10为双层盖凹槽10a，双层盖凹槽10a包括由内到外设置的两层凹槽，两层凹槽中间通过中间隔板12分隔，两侧分别为盖凹槽上侧壁11和盖凹槽下侧壁13。双层盖凹槽10a用于与容置于下缸盖开口9内的片环封闭装置滑动配合。

如图5所示，本发明的另一实施例中，盖凹槽10为单层盖凹槽10b，两侧分别为盖凹槽上侧壁11和盖凹槽下侧壁13。单层盖凹槽10b用于与容置于下缸盖开口9内的片圈封闭装置滑动配合。

如图6-8所示，封闭装置为与双层盖凹槽10a配合的片环封闭装置。片环封闭装置包括封闭片组Ⅰ、封闭片组Ⅱ及封闭饼16，封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ分别滑动连接在双层盖凹槽10a的两个凹槽内，封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ均包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片14，各封闭片14上沿长度方向设有两端呈拱形，中部呈长方形的条形孔15，封闭饼16容置于封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ中最短的两个封闭片14的条形孔15内、且可转动。

如图7所示，封闭片组Ⅰ包括从短到长的封闭片14a、封闭片14b……封闭片14n-1，封闭片14n；封闭片组Ⅱ包括从短到长的封闭片14a’、封闭片14b’……封闭片14n’-1，封闭片14n’，如图8所示。

多个封闭片14上的条形孔15宽度相等，长度逐渐增大或逐渐减小，下缸盖开口9被连杆3、杆环34、封闭饼16及多个封闭片14完全封闭。

如图2所示，双层盖凹槽10a两端深度为a，单边侧面深度b。如图6所示，每个封闭片14上的条形孔15的一端到外侧长皆为a’，单边侧面宽度皆为b’。a’比a小0.001-5mm，b’比b小0.001-5mm，以减小封闭饼16与下缸盖开口9之间的摩擦力。每个封闭片14上的条形孔15宽度都相等，比下缸盖开口9的宽度小0.001-5mm，每个封闭片中条形孔15长度不同，第一封闭片14a的条形孔15的长度等于连杆3直径的1.2-3倍(给封闭饼留空间)，第二封闭片14b条形孔15长度比第一封闭片14a条形孔15长度最多长出a，第n封闭片14n的条形孔15长度比第n-1封闭片14(n-1)的条形孔15长，最多长出a，直到多个封闭片一端都靠齐下缸盖开口9的一端，能将下缸盖开口9完全封闭为止。远曲柄端的下缸盖开口的长度可以比近曲柄端气缸盖开口的长度可短

[其中D为下缸盖上的相邻两长方形开口之间的距离，L为连杆长，r为曲柄半径]。远曲柄端封闭片组的封闭片个数可比近曲柄端封闭片个数少0-6片，组内的多个封闭片14互相遮挡，起到了封闭气下缸盖开口9与封闭饼16之间间隙的作用。每组封闭片的组合可以由短到长排列，也可由长到短排列。

下缸盖6有双层盖凹槽10a处的下缸盖6厚度增加到原来的1-2倍，下缸盖开口9两端拱形所对应的气缸下端的缸径和下缸盖6的直径加长到原来的1-1.5倍,双层盖凹槽10a两端深度a大于两侧深度b。

如图8-10所示，封闭饼16上沿径向设有圆柱状孔17，圆柱状孔17内壁开有2-5道环凹槽18，环凹槽18中有杆环34，杆环34套在连杆3上。连杆3杆身为圆柱形，连杆3既在可滑动的封闭片14内左右摆动，又可在封闭饼16内的杆环34中做直线往复运动。

如图11所示，封闭饼16内有三层相互垂直的饼基片弹性层26，封闭饼16表面为饼基片耐磨层27，饼基片弹性层26结构为内部是石棉纤维(夹有碎铜丝或钢屑)，外面包以铜皮、钢皮或碳墨稀皮等，封闭饼16的厚度比封闭片14的条形孔15的宽度大0.0001mm-0.2mm。封闭饼16内的三层饼基片弹性层26，不会分离，因所受力多数是向内聚的力，向外的力补封闭片支持住。

杆环34为开口杆环34a，如图12所示；或者杆环34为全封闭式杆环。如图13所示，杆环34为径向全封闭式杆环34b，径向全封闭式杆环34b有缺少体积部分，如相互搭接的径向外缺体积搭接部分34b1和径向内缺体积搭接部分34b2等，缺少体积部分的长度是搭接部分长度长1.5-3倍；如图15所示，杆环34为轴向全封闭式杆环34c。

环凹槽18和杆环3的结构和材料与活塞凹槽和活塞环的结构和材料相似，所不同的是活塞环是外表面耐磨，杆环34是内表面耐磨。环凹槽18和杆环34组成的杆环封闭装置，不但可封闭连杆3与封闭饼16之间的间隙，也可封闭空气压缩机，渣浆泵、往复冲击装置或液压缸或气缸等往复件与支撑件之间的间隙。

连杆3摆动，封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ跟随连杆3在下缸盖开口9内左右滑动，封闭饼16可在条形孔15中向左或向右转动，连杆3可在圆柱状孔17中可沿轴向滑动，从而实现了连杆3在下缸盖6上的封闭装置中左右摆动和沿轴向往复运动。

两组封闭片中各有一个长度最短的封闭片14a和封闭片14a’，封闭饼16就放置在封闭片14a和封闭片14a’的条形孔15中，封闭饼16的直径D大于最短封闭片条形孔15的长度，两者之间的差为：

[D饼为封闭饼装入封闭片中之后的直径，D为双盖凹槽两个下缸盖开口9之间距离]，封闭片14a和封闭片14a’与封闭饼16接触部分为凹球面形，增加与封闭饼10的封闭度和耐磨度。封闭饼16与封闭片14a和封闭片14a’紧密贴合，在封闭片14a和封闭片14a’的条形孔15之间转动，封闭片14a和封闭片14a’的条形孔15起到了固定封闭饼16上下和左右位置的作用，双层盖凹槽10a内的两组封闭片，起双封闭作用，增强了封闭效果。封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ可在下缸盖开口9中左右滑动，封闭饼16可在封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ的条形孔15中左右转动，连杆3可在封闭饼16里的杆环34中往复运动，实现了连杆3在下缸盖6的封闭装置中即往复运动又左右摆。

如图21所示，本发明的一实施例中，盖凹槽10与密封片14接触的内壁上设有浅基凹槽22，浅基凹槽22内设有环基片，环基片包括环基片外耐磨片23、环基片中弹性层24及环基片内耐磨片25，环基片外耐磨片23和环基片内耐磨片25设置于环基片中弹性层24的两侧。环基片中弹性层24结构可由许多条平行排列的波纹形的弹簧片组成，或可由多片塑性金属片组成,也可由内部是石棉纤维(夹有碎铜丝或钢屑)，外面包以铜皮或钢皮或碳墨稀皮等，或其它结构。

如图22-24所示，本发明另一实施例中，为了封闭片14左右摆动时，减小与盖凹槽10之间的摩擦，可在浅基凹槽22底壁上开深基凹槽29，浅基凹槽22内改设滚动基片28，滚动基片28由三层组成，滚动基片外耐磨片28a、滚动基片弹性层28b和滚动基片内耐磨片28c，三层为一体。深基凹槽29内设置由许多滚动柱30组成的滚动层，滚动柱30露出深基凹槽29外面，滚动柱30两端有滚动柱小轴31，滚动柱小轴31放在深基凹槽29的滚动柱小轴孔32中，各滚动柱小轴孔32的上壁是连体且螺钉/卡簧等方式固定在深基凹槽侧壁上，如图22所示。

滚动基片28两侧的ab边和cd边为直边，bc边和ad边为内收的弧形，其曲度可与对应的盖凹槽10的曲度相同，可大于对应的盖凹槽10的曲度，ab边长度比盖凹槽开口9直边长度小0.001-25mm，如图23所示。滚动柱30不接触深基凹槽29的底壁，滚动层布满整个深基凹槽29，如图24所示。封闭片组中最短和最长封闭片及耐磨硬板两端端面为斜坡形，减弱与滚动柱30的撞击力。为了方便将封闭片14、封闭饼16装入盖凹槽10里，也为了容易制做盖凹槽10，下缸盖6从下缸盖开口9处分开成两部分，两部分之间可有或无缸盖垫,用螺栓将两部分固定在一起。

下缸盖6有润滑油路通到封闭装置，为封闭装置提供润滑，封闭饼16上有润滑油路通到封闭片上。

封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ中的封闭片14可有多种排列方式，叠加的封闭片14是按长度大小降序或升序排列。

排列方式一：如图8所示，从盖凹槽上侧壁11开始向中间隔板12排列的封闭片14由短到长排列，再从中间隔板12开始向盖凹槽下侧壁13排列的封闭片14由长到短排列，本发明称此为排列方式一。

排列方式二：如图16所示，从盖凹槽上侧壁11开始向中间隔板12排列的封闭片14由长到短排列，再从中间隔板12开始向盖凹槽下侧壁13排列的封闭片14由长到短排列，本发明称此为排列方式二。

排列方式三：如图17所示，从盖凹槽上侧壁11开始向中间隔板12分布的封闭片14由长到短排列，再从中间隔板12开始向盖凹槽下侧壁13排列的封闭片14由短到长排列，本发明称此为排列方式三。

如图6-7、图18-20所示，片圈封闭装置包括封闭片组Ⅰ和封闭圈/套19，其中封闭片组Ⅰ包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片14，各封闭片14上沿长度方向设有条形孔15，多个封闭片14上的条形孔15的长度逐渐递增或逐渐递减，封闭圈/套19容置于最短的封闭片14的条形孔15内，封闭圈/套19上设有用于连杆3穿过的通孔20，连杆3与通孔20为紧配合。封闭圈/套19的外侧沿周向设有用于与封闭片14连接的外部凹槽21，外部凹槽21的两端为弧形槽，两侧为具有薄沿的直槽或中部有短沿或为平面(无槽)，两侧薄沿、短沿、或无沿和两端弧形凹槽是为了适应封闭套随连杆摆动中所含的转动。

封闭圈/套19为封闭圈或封闭套。单层盖凹槽10b内放置可平行滑动的封闭片组Ⅰ，封闭圈/套19设置于最短的封闭片的条形孔15中，封闭圈/套19套到连杆3上，连杆3既在可滑动的封闭片内左右摆动，又可在封闭圈/套19内中做直线往复运动。

连杆3杆身的横截面形状可为I字形或圆形或长方形等。单层盖凹槽10b中设置多个叠加的封闭片14，封闭片条形孔15中设置封闭圈/套19，封闭圈/套19外形呈长方体状，封闭圈/套19的外部有外部凹槽21，封闭圈/套19内部有通孔20，通孔20的横截面形状可为I字形或圆柱形或长方形等，通孔20横截面与配套的连杆3杆身横截面形状相同。最短封闭片14a插入封闭圈/套外部的外部凹槽21里，封闭圈/套19里面套有连杆3，最短封闭片的条形孔15的长等于连杆横截面的长边长度/直径长度与封闭圈/套厚度的2倍之和，其中封闭圈/套的厚度是指封闭圈/套装入封闭装置中的厚度，将最短封闭片14a、密封圈/套19、连杆3三者接触部分紧密配合可达到良好的密封效果。

本发明的工作原理是：

将气缸近曲柄端设置下缸盖6，活塞2两端封闭，连杆3与活塞2铰链，连杆3穿过下缸盖6直接与曲柄4相连，活塞2将气缸空间分为上气室7和下气室8，在下缸盖6上除了具有如同上气缸盖5上设置的进气门、排气门、火花塞/喷油嘴等部件外，在下缸盖6上设置封闭装置。连杆3与下缸盖6之间的封闭可用片环封闭装置或片圈封闭装置。采用此结构的气缸在活塞两端进行四冲程双循环工作，下气室比上气室落后一个冲程或超前一个冲程，即做吸排循环或吸压循环，活塞2与曲柄4间的连杆3在下缸盖6中即可做左右摆动，又可做直线往复运动。

上气缸盖5具有的部件，下缸盖6上都有、且有封闭装置，下缸盖6中间部位开有两端呈拱形中部呈长方形的下缸盖开口9，下缸盖开口9内壁有双或单层盖凹槽，有封闭装置处的下缸盖厚度增加到1-2倍，下缸盖开口9两端拱形所对应的气缸1下端的缸径和下缸盖6的直径加长到原来的1-1.5倍,盖凹槽10两端深度a大于两侧深度b，连杆3与下缸盖6之间用片环封闭装置或用片圈封闭装置进行封闭，在活塞两端进行四冲程双循环。四冲程双循环内燃机，曲柄每转动两圈，做功两次。

本发明的高功率密度的四冲程双循环内燃机，只比单循环多个下缸盖和下气缸盖中封闭装置，纯新增加体积不到原发动机的十分之一，而功率大约可增加80％左右，功率密度大约增加73％，发动机的体积增加很少，功率增大很大，达到了人们最想要的大幅度增加功率密度的目的。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，包括气缸(1)、活塞(2)、连杆(3)及封闭装置，其中气缸(1)的两端设有上缸盖(5)和下缸盖(6)；

所述上缸盖(5)上设有上进气门、上排气门及上火花塞，所述下缸盖(6)上设有下进气门、下排气门及下火花塞；或者所述上缸盖(5)上设有上进气门、上排气门及上喷油嘴，所述下缸盖(6)上设有下进气门、下排气门及下喷油嘴；

所述活塞(2)容置于气缸(1)内、且将气缸(1)分隔为上气室(7)和下气室(8)，所述连杆(3)的一端与所述活塞(2)铰接，另一端由所述下缸盖(6)穿出与曲柄(4)相连，所述下缸盖(6)上设置用于封闭所述连杆(3)与所述下缸盖(6)之间间隙的片环封闭装置或片圈封闭装置；

所述下缸盖(6)上设有两端呈拱形、中部呈长方形结构的下缸盖开口(9)，所述下缸盖开口(9)的内壁设有盖凹槽(10)，所述盖凹槽(10)为双层盖凹槽(10a)或单层盖凹槽(10b)，所述双层盖凹槽(10a)用于与容置于所述下缸盖开口(9)内的所述片环封闭装置滑动配合，所述单层盖凹槽(10b)用于与容置于所述下缸盖开口(9)内的所述片圈封闭装置滑动配合。

2.根据权利要求1所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述片环封闭装置包括封闭片组Ⅰ、封闭片组Ⅱ及封闭饼(16)，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ分别滑动连接在所述双层盖凹槽(10a)的两个凹槽内，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ均包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片(14)，各封闭片(14)上沿长度方向设有条形孔(15)，所述封闭饼(16)容置于所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ中最短的封闭片(14)的条形孔(15)内、且可转动，所述封闭饼(16)上沿径向设有圆柱状孔(17)，所述连杆(3)穿过所述圆柱状孔(17)、且通过杆环(34)密封，所述连杆(3)摆动，所述封闭片组Ⅰ和封闭片组Ⅱ跟随所述连杆(3)沿所述下缸盖开口(9)左右滑动，所述封闭饼(16)可在所述条形孔(15)中向左或向右转动，所述连杆(3)可在所述圆柱状孔(17)中可沿轴向滑动，从而实现了所述连杆(3)在所述下缸盖(6)上的所述片环封闭装置中左右摆动和沿轴向往复运动。

3.根据权利要求2所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，多个所述封闭片(14)上的条形孔(15)宽度相等，长度逐渐增大或逐渐减小，所述下缸盖开口(9)被连杆(3)、杆环(34)、封闭饼(16)及多个所述封闭片(14)完全封闭。

4.根据权利要求2所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述封闭饼(16)的内部设有相互垂直的三个饼基片弹性层(26)，所述封闭饼(16)的外表面设有饼基片耐磨层(27)。

5.根据权利要求2所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述封闭饼(16)的圆柱状孔(17)内，设有多个用于容置所述杆环(34)的环凹槽(18)。

6.根据权利要求2所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述杆环(34)为开口杆环(34a)、径向全封闭式杆环(34b)或轴向全封闭式杆环(34c)。

7.根据权利要求1所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述片圈封闭装置包括封闭片组Ⅰ和封闭圈(19)，其中封闭片组Ⅰ包括叠置且长度逐渐递增或逐渐递减的多个封闭片(14)，各封闭片(14)上沿长度方向设有条形孔(15)，多个封闭片(14)上的条形孔(15)的长度逐渐递增或逐渐递减，所述封闭圈(19)容置于最短的封闭片(14)的条形孔(15)内、且通过外部凹槽(21)与所述最短的封闭片(14)连接，所述封闭圈(19)上设有用于所述连杆(3)穿过的通孔(20)，所述连杆(3)与所述通孔(20)为紧配合。

8.根据权利要求1所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述盖凹槽(10)的侧壁上设有浅基凹槽(22)，所述浅基凹槽(22)内设有环基片，所述环基片包括环基片弹性层(24)和设置于所述环基片弹性层(24)两侧的环基片外耐磨片(23)和环基片内耐磨片(25)。

9.根据权利要求1所述的高功率密度的四冲程双循环内燃机，其特征在于，所述盖凹槽(10)的侧壁上设有浅基凹槽(22)，所述浅基凹槽(22)的底部设有深基凹槽(29)，所述深基凹槽(29)内容置有多个滚动柱(30)，所述浅基凹槽(22)内设有位于所述滚动柱(30)上方的滚动基片(28)，所述滚动基片(28)包括滚动基片弹性层(28b)及设置于所述滚动基片弹性层(28b)两侧的滚动基片外耐磨片(28a)和滚动基片内耐磨片(28c)。

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