CN111594309A - 一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，包括气缸体，所述气缸体腔内的两侧设有进气活塞与排气活塞，所述进气活塞与所述排气活塞之间燃烧室，所述气缸体的顶端设有喷油器，在其底部设有火花塞，同一铅垂线上的所述喷油器和火花塞的两侧分别设有进气口与排气口，燃烧室的气缸体沿轴线水平放置，燃烧室设置在气缸体的中间位置；本结构简单对称，可在缸内组织滚流以促进油气混合，燃油利用效率高，燃烧过程平稳,增强了发动机的输出功率，且可同时实现对燃油消耗率和污染排放的降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，属于发动机技术领域。
背景技术
在当今社会中，汽车已经广泛的融入人们的生产生活中，随之带来的能源问题和环境问题日益突出，逐渐成为全世界各地汽车行业从事者研究的重点。在各种新兴技术中，自由活塞发动机以其结构紧凑、质量轻、燃料适用性强和热效率高等优点，成为近年来研究的热点。
自由活塞式中央燃烧室取消了曲柄连杆、凸轮等机构，对置的进气活塞和排气活塞的顶面与气缸体壁面组成燃烧室。由于自由活塞式中央燃烧室长期工作于高速运转模式，且没有独立的进排气冲程，换气过程废气无法完全排出，新鲜空气易发生短路，使得换气效率低于传统发动机。自由活塞式发动机在排气口关闭后喷油，油气混合时间短，混合气形成受缸内气流影响大。设置进气口倾角可以在缸内组织滚流，改善换气过程、加速油气混合、促进燃料在缸内均匀分布，同时影响燃烧的平稳性。因此，对燃烧室进气口结构的合理设计，可以提高燃油利用率和降低排放，对自由活塞式中央燃烧室内燃机的发展有很大的促进作用。
发明内容
本发明提供一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构用来克服现有技术中自由活塞式中央燃烧室内燃机燃油利用率低和排放较大的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明公开了一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，包括气缸体，所述气缸体腔内的两侧设有进气活塞与排气活塞，所述进气活塞与所述排气活塞之间燃烧室，所述气缸体的顶端设有喷油器，其底部设有火花塞，同一铅垂线上的所述喷油器和火花塞的两侧分别设有进气口与排气口。
进一步的，进气口的上侧气口向喷油器的方向倾斜，下侧气口向喷油器的相反方向倾斜；排气口轴线与气缸体的轴线垂直。
进一步的，进气活塞和排气活塞同时到达外止点时，进气口与排气口完全开启；其二者同时到达内止点时，进气口与排气口完全关闭。
进一步的，整体结构呈对称设计，燃烧室的气缸体沿轴线水平放置，燃烧室设置在气缸体的中间位置。
进一步的，燃烧室的进排气方式是：双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气。
本发明所达到的有益效果是：
(1)结构简单、油气混合均匀度好、燃油利用效率高，该燃烧室整体结构相对气缸体中心轴线呈对称分布，取消了曲柄连杆、凸轮等机械装置；
(2)换气效率高，采用双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气方式，换气更彻底；
(3)混合气形成好，沿气缸体轴线倾斜的进气口可以在气缸内组织滚流，促进油气混合；
(4)燃烧效率高，点火装置采用火花塞直接点火，同时缸内滚流加速火焰传播，能够加快燃烧速度，使混合气燃烧的更加充分；
(5)燃料的适应性强，能满足不同燃料的工作要求，具有更好的燃油经济性和动力性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的活塞外止点示意图；
图2是本发明的活塞内止点示意图。
图中：11、进气活塞；12、排气活塞；2、气缸体；3、进气口；4、喷油器；5、排气口；6、燃烧室；7、火花塞。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1-2所示，一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，包括气缸体2，所述气缸体2腔内的两侧设有进气活塞11与排气活塞12，所述进气活塞11与所述排气活塞12之间燃烧室6，所述气缸体2的顶端设有喷油器4，其底部设有火花塞7；
同一铅垂线上的所述喷油器4和火花塞7的两侧分别设有进气口3与排气口5。
所述进气口3的上侧气口向喷油器4的方向倾斜，下侧气口向喷油器4的相反方向倾斜；排气口5轴线垂直于气缸体2的轴线。
进气活塞11和排气活塞12同时到达外止点时(进气活塞11与排气活塞12同时向两端运动到有效行程的极限位置为外止点，如图1所示。)，进气口3与排气口5完全开启；其二者同时到达内止点时(进气活塞11与排气活塞12同时向气缸体2的铅垂线运动到有效行程的极限位置为内止点，如图2所示。)，进气口3与排气口5完全关闭。
进气活塞11和排气活塞12沿气缸体2的轴线运动并控制进气口3、排气口5的关闭和开启程度。
整体结构呈对称设计，燃烧室6的气缸体2沿轴线水平放置，燃烧室6设置在气缸体2的中间位置。
燃烧室6的进排气方式是：双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气。
滚流是在换气过程中形成的绕气缸轴线垂直线旋转的有组织的空气旋流。滚流进气口3的上侧气口沿气缸轴线向右倾斜，同时下侧气口沿气缸轴线向左倾斜，进气过程中来自两侧进气口的气流在气缸2中心处相互作用形成滚流。当活塞向内止点运动至进气口3完全关闭，燃油自气缸体2一侧由喷油器4喷入缸内，在滚流作用下与新鲜空气充分混合，在活塞到达内止点前由火花塞7点火。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，包括气缸体，所述气缸体腔内的两侧设有进气活塞与排气活塞，所述进气活塞与所述排气活塞之间燃烧室，所述气缸体的顶端设有喷油器，其底部设有火花塞；
同一铅垂线上的所述喷油器和火花塞的两侧分别设有进气口与排气口。
2.根据权利要求1所述的自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，整体结构呈对称设计，燃烧室的气缸体沿轴线水平放置，燃烧室设置在气缸体的中间位置。
3.根据权利要求1所述的自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，所述燃烧室的进排气方式是：双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气。
4.根据权利要求1所述的自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，所述进气活塞和排气活塞同时到达外止点时，进气口与排气口完全开启；其二者同时到达内止点时，进气口与排气口完全关闭。
5.根据权利要求4所述的自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，所述外止点为：进气活塞与排气活塞同时向两端运动到有效行程的极限位置；所述内止点为进气活塞与排气活塞同时向气缸体的铅垂线运动到有效行程的极限位置。
6.根据权利要求1所述的自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，其特征在于，所述进气口的上侧气口向喷油器的方向倾斜，下侧气口向喷油器的相反方向倾斜；排气口轴线与气缸体的轴线垂直。
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