CN111577449B - 双向推动活塞的内燃机副气缸 - Google Patents

Abstract

本发明属于内燃机技术领域，特别涉及一种双向推动活塞的内燃机副气缸。包括副气缸和公共进气通道，其中副气缸包括副气缸体、活塞、连杆、公共进气通道、上气室及下气室；活塞滑动配合于副气缸体内，活塞的两侧分别为上气室和下气室；连杆的一端与活塞连接，另一端由下气室穿出并且通过曲柄与曲轴连接；公共进气通道的废气导入口与供气气缸的排气门连通；公共进气通道的废气导出口与上气室和下气室连通。本发明结构简单，供废气气缸排出的废气能全部通过副气缸,对废气利用率高，能大幅度提高内燃机的效率,还能提高内燃机排放质量。

Description

双向推动活塞的内燃机副气缸

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，特别涉及一种双向推动活塞的内燃机副气缸。

背景技术

为了提高内燃机的效率，人们发明了利用其它气缸排出的废气直接做有用功的副气缸(简称副缸)，来提高内燃机的效率。利用废气工作的副气缸，其中一种是内燃机式副气缸的，不能双向推动活塞，其缺点是动力小；单向推动活塞的副气缸为了提高对废气利用率而增加储存废气容器，这样影响提供废气气缸的排气和吸气，造成废气更加排不净及阻碍了进新气，吸气不好。另一种是双向推动活塞的副气缸，其运转系统是蒸气机式运转系统，蒸气机式运转系统笨重被淘汰；副气缸是双向推动活塞且运转系统是内燃机运转系统的，是现有副气缸中最先进的。例如专利号为ZL201810384373.1，名称为多缸高功率密度高效率的双循环内燃机的中国发明专利，但是其中副缸具有如下缺点：提供废气的气缸，排气角度250°(排气口提前开，又晚关闭),而利用废气的双向推动活塞的副气缸，副气缸一端只有气室空间变大时才能进废气，进废气角度只有180°，浪费大约70°，大约75％的废气通过副缸，副气缸另一端也是这样，废气利用率低，内燃机的效率提高较少。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种双向推动活塞的内燃机副气缸，利用公共进气通道使提供废气气缸所排出的废气能100％通过副气缸，提高了废气利用率，又保持了内燃机运转系统和双向推动活塞特点，使内燃机轻巧、效率高且排放好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双向推动活塞的内燃机副气缸，包括副气缸体、活塞、连杆、上气室、下气室及公共进气通道；所述活塞滑动配合于所述副气缸体内，所述活塞的两侧分别为上气室和下气室；所述公共进气通道设有废气导入口和废气导出口，所述废气导入口与供废气气缸的排气门连通；所述公共进气通道的废气导出口与所述上气室和所述下气室连通。

所述公共进气通道设有一个废气导入端，所述废气导入端上设有p个所述废气导入口；

所述供废气气缸为单向推动活塞的内燃机供废气气缸，且包括p个排气门；p个所述废气导入口分别与所述单向推动活塞的内燃机供废气气缸的p个排气门连通；其中，p≥2。

所述单向推动活塞的内燃机供废气气缸至少为两个。

所述废气导入口包括上废气导入口和下废气导入口；所述公共进气通道设有上废气导入端和下废气导入端，所述上废气导入端上设有n个所述上废气导入口，所述下废气导入端上设有m个所述下废气导入口；

所述供废气气缸为双向推动活塞的内燃机供废气气缸；所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸的一端设有n个排气门，该n个排气门分别与n个所述上废气导入口连通；

所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸的的另一端设有m个排气门，该m个排气门分别与m个所述下废气导入口连通；其中，n≥1；m≥1。

所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸为一个或多个。

所述连杆的中部为圆柱形结构；所述连杆的一端与所述活塞铰接，另一端由所述下气室穿出并且通过曲柄与曲轴连接。

所述上气室的顶部设有上缸盖，所述上缸盖上设有一个上进气门和一个上排气门；或者所述上缸盖上设有多个上进气门和多个上排气门；

所述下气室的底部设有下缸盖，所述下缸盖上设有一个下进气门和一个下排气门；或者所述下缸盖上设有多个下进气门和多个下排气门；

所述公共进气通道的废气导出口包括上废气导出口和下废气导出口，所述上废气导出口与所述上进气门连通；所述下废气导出口与所述下进气门连通。

所述连杆由所述下缸盖穿出，所述下缸盖上设置封闭所述连杆与所述下缸盖之间间隙的片环封闭装置。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明的双向推动活塞的内燃机副气缸，通过两端的进气门与公共进气通道相通，对废气利用率高，能大幅度提高内燃机的效率。

2.本发明改进容易，副气缸及公共进气通道其结构简单，容易制造。

3.本发明应用广泛，现在实用的内燃机都缺少这样能提高内燃机效率的双向推动活塞的副气缸，无论制造单向推动活塞内燃机还是制造双向推动活塞的内燃机时，均可加此副气缸来提高效率，内燃机应用非常广泛，此副气缸应用非常广泛。

4.本发明排放好，废气中有害物质在温度较高的副气缸中继续反应后，有害物质减少。

附图说明

图1为本发明一实施例中双向推动活塞的内燃机副气缸的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中双向推动活塞的内燃机副气缸的结构示意图。

图中：1为副气缸体，2为活塞，3为连杆，4a为上进气门，4b为下进气门，5a为上排气门，5b为下排气门，6为废气导入口，6a为上废气导入口，6b为下废气导入口，7为曲柄，8为曲轴，9为公共进气通道，10为上缸盖，11为上气室，12为下气室，13为下缸盖，14为上废气导出口，15为下废气导出口，16为废气导入端，16a为上废气导入端，16b为下废气导入端。

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，本发明提供的一种双向推动活塞的内燃机副气缸，包括副气缸体1、活塞2、连杆3、公共进气通道9、上气室11及下气室12，活塞2滑动配合于副气缸体1内，活塞2的两侧分别为上气室11和下气室12；连杆3的一端与活塞2连接，另一端由下气室12穿出并且通过曲柄7与曲轴8连接；公共进气通道9设有废气导入口6和废气导出口，废气导入口6与供废气气缸的排气门连通，公共进气通道9的废气导出口与上气室11和下气室12连通。

具体地，上气室11的顶部设有上缸盖10，上缸盖10上设有一个上进气门4a和一个上排气门5a；或者上缸盖10上设有多个上进气门4a和多个上排气门5a。下气室12的底部设有下缸盖13，下缸盖13上设有一个下进气门4b和一个下排气门5b；或者下缸盖13上设有多个下进气门4b和多个下排气门5b。上进气门4a和下进气门4b与公共进气通道9的废气导出口连通。连杆3的中部为圆柱形结构；连杆3的上端与活塞2铰接，下端由下缸盖13穿出且与曲柄7连接，下缸盖13上设置封闭连杆3与下缸盖13之间间隙的片环封闭装置。

进一步地，公共进气通道9的废气导出口包括上废气导出口14和下废气导出口15，上废气导出口14与上进气门4a连通，下废气导出口15与下进气门4b连通。

如图1所示，本发明的一实施例中，公共进气通道9设有一个废气导入端16，废气导入端16上设有p个废气导入口6。供废气气缸为单向推动活塞的内燃机供废气气缸，且包括p个排气门；p个废气导入口6与单向推动活塞的内燃机供废气气缸的p个排气门连接，将单向推动活塞的内燃机供废气气缸排出的废气从废气导入口6进入公共进气通道9内，再由打开的上进气门4a或下进气门4b进入上气室11或下气室12内，废气推动活塞2运动，再由连杆3、曲柄7带动曲轴8转动，将废气的能量直接转换成曲轴8的有用能量。

具体工作过程是：当上进气门4a打开，上排气门5a关闭时，废气从公共进气通道9的废气导入口6导入且经上进气门4a进入上气室11内，推动活塞2向下运行；此时，下进气门4b关闭，下排气门5b打开，下气室12内的废气从打开的下排气门5b排出。

当下进气门4b打开，下排气门5b关闭时，废气从公共进气通道9的废气导入口6导入且经下进气门4b进入下气室12内，推动活塞2向上运行；此时，上进气门4a关闭，上排气门5a打开，上气室11内的废气从打开的上排气门5a排出。

本发明的一实施例中，单向推动活塞的内燃机供废气气缸至少为两个，公共进气通道9的废气导入端16上设有至少两个废气导入口6，即废气导入口6数量为p，p≥2。具体地，废气导入口6包括第一个上废气导入口6a1、第二个上废气导入口6a2……第n个上废气导入口6an，提供废气的供废气气缸有几个排气门，公共进气通道9就有几个废气导入口6。可由多个单向推动活塞的内燃机供废气气缸提供废气，提供废气的多个气缸均是只有一端有排气门，公共进气通道9与距离提供废气气缸排气门较近处开废气导入口6，废气经p个废气导入口6进入公共进气通道9内。

本发明一实施例提供的双向推动活塞的内燃机副气缸，利用公共进气通道使单向推动活塞的内燃机供废气气缸所排出的废气能100％通过副气缸，提高了废气利用率且排放好。

如图2所示，本发明的另一实施例中，公共进气通道9设有两个废气导入端16，即上废气导入端16a和下废气导入端16b，上废气导入端16a上设有至少一个上废气导入口6a，上废气导入口6a的数量为n，即第一个上废气导入口6a1、第二个上废气导入口6a2……第n个上废气导入口6an,n≥1；下废气导入端16b上设有至少一个下废气导入口6b，废气导入口6b的数量为m,分别为第一个下废气导入口6b1、第二个下废气导入口6b2……第m个下废气导入口6bm，m≥1。上废气导入口6a和下废气导入口6b分别与双向推动活塞的内燃机供废气气缸两端的排气门连通，提供废气的气缸排出的废气可从上废气导入口6a或下废气导入口6b进入公共进气通道9内，再通过上废气导出口14和上进气门4a进入上气室11内；或者，通过下废气导出口15和下进气门4b进入下气室12内，推动活塞2运动，再通过连杆3、曲柄7推动曲轴8转动。

本发明的另一实施例中，双向推动活塞的内燃机供废气气缸为一个或多个，双向推动活塞的内燃机供废气气缸两端都有排气门，分别与距离较近的上废气导入口6a和下废气导入口6b连通，将双向推动活塞的内燃机供废气气缸排出的废气，从上废气导入口6a或下废气导入口6b进入公共进气通道9内，再由双向推动活塞的副气缸打开的上进气门4a或下进气门4b进入双向推动活塞的副气缸体1内，推动活塞2运动，再由连杆3、曲柄7带动曲轴8转动，将废气的能量直接转换成曲轴的有用能量。

本发明的另一实施例提供的双向推动活塞的内燃机副气缸，其具体工作过程是：

当上进气门4a打开，上排气门5a关闭时，废气从公共进气通道9的上废气导出口14导出且经上进气门4a进入上气室11内，推动活塞2向下运行；此时，下进气门4b关闭，下排气门5b打开，下气室12内的废气从打开的下排气门5b排出。

当下进气门4b打开，下排气门5b关闭时，废气从公共进气通道9的下废气导出口15导出且经下进气门4b进入下气室12内，推动活塞2向上运行；此时，上进气门4a关闭，上排气门5a打开，上气室11内的废气从打开的上排气门5a排出。

本发明通过设置公共进气通道9,上进气门4a和下进气门4b均与公共进气通道9相通，提供废气的供废气气缸所排出的废气可100％地进入公共进气通道9内。上进气门4a或下进气门4b至少有一个开着，可把公共进气通道9内的废气全部用来推动活塞2做有用功，废气利用方式简单可靠、利用率高，从而进一步提高内燃机效率。

本发明实施例中，用于封闭连杆3与下缸盖13之间间隙的片环封闭装置，采用专利号为ZL201810384373.1，名称为多缸高功率密度高效率的双循环内燃机的中国发明专利中公开的技术，在此不再赘述。

本发明实施例中，副缸内工作物质是废气，废气比正常气缸(提供废气的气缸)内的燃气温度低、压强小，副缸所承受的机械强度小，相关部件(气缸、活塞、连杆和曲柄等)厚度可是正常气缸的9/10到1/10，减轻质量，增加废气推力产生的效果，进一步提高内燃机的效率。

综上所述，本发明是内燃机运转系统，废气利用率高，有轻巧的优点，还保持了双向推动活塞的副气缸功率密度高的优点。所以，本副气缸能提高内燃机的效率和功率密度，还能使内燃机排放好。

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 (6)

1.一种双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，包括副气缸体（1）、活塞（2）、连杆（3）、上气室（11）、下气室（12）及公共进气通道（9）；

所述活塞（2）滑动配合于所述副气缸体（1）内，所述活塞（2）的两侧分别为上气室（11）和下气室（12）；

所述公共进气通道（9）是副气缸的上气室（11）和下气室（12）共用的进气通道，所述公共进气通道（9）设有废气导入口（6）和废气导出口，所述废气导入口（6）与供废气气缸的排气门连通；所述公共进气通道（9）的废气导出口与所述上气室（11）和所述下气室（12）连通；

所述公共进气通道（9）使供废气气缸所排出的废气能全部进入副气缸体（1）内；

所述连杆（3）的中部为圆柱形结构；所述连杆（3）的一端与所述活塞（2）铰接，另一端由所述下气室（12）穿出并且通过曲柄（7）与曲轴（8）连接；

所述上气室（11）的顶部设有上缸盖（10），所述上缸盖（10）上设有一个上进气门（4a）和一个上排气门（5a），或者所述上缸盖（10）上设有多个上进气门（4a）和多个上排气门（5a）；

所述下气室（12）的底部设有下缸盖（13），所述下缸盖（13）上设有一个下进气门（4b）和一个下排气门（5b），或者所述下缸盖（13）上设有多个下进气门（4b）和多个下排气门（5b）；

所述公共进气通道（9）的废气导出口包括上废气导出口（14）和下废气导出口（15），所述上废气导出口（14）与所述上进气门（4a）连通，所述下废气导出口（15）与所述下进气门（4b）连通；

所述公共进气通道（9）设有一个废气导入端（16），所述废气导入端（16）上设有p个所述废气导入口（6）；

或者，所述废气导入口（6）包括上废气导入口（6a）和下废气导入口（6b）；所述公共进气通道（9）设有上废气导入端（16a）和下废气导入端（16b），所述上废气导入端（16a）上设有n个所述上废气导入口（6a），所述下废气导入端（16b）上设有m个所述下废气导入口（6b）。

2.根据权利要求1所述的双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，所述供废气气缸为单向推动活塞的内燃机供废气气缸，且包括p个排气门；p个所述废气导入口（6）分别与所述单向推动活塞的内燃机供废气气缸的p个排气门连通；

其中，p≥2。

3.根据权利要求2所述的双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，所述单向推动活塞的内燃机供废气气缸至少为两个。

4.根据权利要求1所述的双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，所述供废气气缸为双向推动活塞的内燃机供废气气缸；

所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸的一端设有n个排气门，该n个排气门分别与 n个所述上废气导入口（6a）连通；

所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸的另一端设有m个排气门，该m个排气门分别与m个所述下废气导入口（6b）连通；

其中，n≥1； m≥1。

5.根据权利要求4所述的双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，所述双向推动活塞的内燃机供废气气缸为一个或多个。

6.根据权利要求1所述的双向推动活塞的内燃机副气缸，其特征在于，所述连杆（3）由所述下缸盖（13）穿出，所述下缸盖（13）上设置封闭所述连杆（3）与所述下缸盖（13）之间间隙的片环封闭装置。