CN112112730A - 一种对置式燃油发电机的运动结构及燃油发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对置式燃油发电机的运动结构，其包括气门驱动结构和凸轮轴驱动结构；气门驱动结构的燃烧室有2个，分别位于发动机本体的两侧；其凸轮轴包括进气凸轮轴和排气凸轮轴，位于两侧燃烧室中间；在进气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有进气门；在排气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有排气门；凸轮轴驱动结构包括活塞、内连杆、底轴、外连杆、顶轴、传动机构；活塞置于燃油发动机的燃烧室内；内连杆的一端与活塞连接，另一端与底轴连接；底轴通过外连杆与顶轴连接；顶轴通过传动机构与凸轮轴连接。本发明采取对置式结构，能消除往复惯性力，减少燃油发电机体积，及减少能量损耗。

Description

一种对置式燃油发电机的运动结构及燃油发动机
技术领域
本发明属于燃油发电机领域，具体涉及一种对置式燃油发电机的运动结构及燃油发动机。
背景技术
现有的汽车燃油发动机，通常通过活塞、连杆、曲轴的相互连接，将活塞的竖直运动转化成曲轴的旋转运动，曲轴再依靠链条或皮带来驱动凸轮轴旋转。如果将上述燃油发动机用于混合动力汽车上，则需要将曲轴的动力输出到发电机，转化成电流后再传输给电池或电动机。能量传输过程复杂，能量损耗高。
另，现有发动机的气门驱动结构通常由凸轮轴依靠旋转运动,利用凸轮轴上的桃子形结构将气门向下顶出去,从而使气道中的气流能够通过。通常情况下,凸轮轴依靠旋转运动, 桃子形结构只顶出一侧燃烧室中的气门，因此发动机体积大，工作效率低。
而且，上述结构会带来发动机的往复惯性力，因此会使发动机产生较明显的振动，影响汽车的舒适性。
因此，我们迫切需要一种新的燃油发电机的运动结构，以解决能量传输过程复杂，能量损耗高，燃油发电机的体积大，工作效率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对置式燃油发电机的运动结构及燃油发动机，该运动结构及燃油发动机采取对置式的结构，能消除往复惯性力，提高舒适性；将发动机和发电机进行集成，减少燃油发电机体积；该结构还能减少能量损耗。
本发明所采用的技术方案是：
一种对置式燃油发电机的运动结构，其包括气门驱动结构和凸轮轴驱动结构；
所述气门驱动结构，包括发动机本体，发动机本体内设有燃烧室、凸轮轴，所述燃烧室有2个，分别位于发动机本体的两侧；所述凸轮轴包括进气凸轮轴和排气凸轮轴，位于两侧燃烧室中间；在进气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有进气门；进气凸轮轴的桃子形结构带动挺柱运动，从而使进气门实现开启与关闭；在排气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有排气门；排气凸轮轴的桃子形结构带动挺柱运动，从而使排气门实现开启与关闭；
所述凸轮轴驱动结构包括活塞、内连杆、底轴、外连杆、顶轴、传动机构；所述活塞置于燃油发动机的燃烧室内；所述内连杆的一端与活塞连接，另一端与底轴连接；所述底轴通过外连杆与顶轴连接；所述顶轴包括顶轴横杆和顶轴弯曲杆；所述顶轴弯曲杆的一端与外连杆连接，另一端与顶轴横杆的一端连接；所述顶轴横杆的另一端与传动机构连接；所述传动机构带动凸轮轴转动；
燃烧室内通过进气、压缩、做功、排气四个行程的循环实现活塞的竖直运动，活塞带动内连杆、底轴、外连杆进行竖直运动，外连杆带动顶轴弯曲杆转动，顶轴弯曲杆带动顶轴横杆旋转，顶轴横杆通过传动机构带动凸轮轴旋转。
按上述方案，所述挺柱上设有弹簧，弹簧的一端与挺柱连接，弹簧的另一端与进气门或排气门连接，弹簧的反作用力周期性的让进气门、排气门关闭。
按上述方案，通过压缩空气的气压或电磁力控制活塞的上止点和下止点。
按上述方案，顶轴横杆的旋转角速度是凸轮轴旋转角速度的2倍。
按上述方案，所述传动机构为齿轮，该齿轮与凸轮轴上的齿轮相啮合；或所述传动机构为皮带或链条。
按上述方案，所述燃烧室外套有导向筒，所述底轴与导向筒连接；底轴带动导向筒上下运动。
本发明还提供一种燃油发动机，该燃油发动机采用上述对置式燃油发电机的运动结构。
本发明的有益效果在于：
运动完全是机械控制，可靠性高；
通过设置气门驱动结构，使凸轮轴的数量降低了一半，发动机的工作效率提高了一倍；
将进气凸轮轴和排气凸轮轴设置在两侧燃烧室中间，使一个凸轮轴能开启两个气门，从而减少了发动机的体积；
通过设置气门驱动结构，使燃油发电机无需设置曲轴就能实现凸轮轴的转动，能量传输损耗低，便于推广应用；
通过设置内连杆、底轴、外连杆、顶轴、传动机构，使整个结构更合理，也便于驱动凸轮轴；
通过设置导向筒，使整个结构更稳定、可靠；
采取对置式的发动机结构，消除往复惯性力，提高舒适性；简化发动机的结构，将发动机和发电机进行集成，减少能量损耗
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是气门驱动结构的结构示意图；
图2是凸轮轴驱动结构的结构示意图；
图3是凸轮轴驱动结构的结构示意图；
图4是凸轮轴驱动结构局部剖切示意图；
图5是凸轮轴驱动结构整体剖切示意图；
图6是对置式燃油发电机的运动结构的结构示意图；
图7是对置式燃油发电机的运动结构的结构示意图；
图8是对置式燃油发电机的运动结构的结构示意图；
图9是对置式燃油发电机的运动结构的剖切示意图；
图10是对置式燃油发电机的运动结构的结构示意图；
图11是对置式燃油发电机的运动结构的剖切示意图。
图中：1、发动机本体，2、进气凸轮轴，3、排气凸轮轴，4、挺柱，5、进气门，5.1、左侧进气门，5.2、右侧进气门，6、排气门，6.1、左侧排气门，6.2、右侧排气门，7、活塞，7.1、左侧活塞，7.2、右侧活塞，8、弹簧，1.1、第一进气道，1.2、第二进气道， 1.3、第一排气道，1.4、第二排气道，1.5、左侧燃烧室，1.6、右侧燃烧室，10、内连杆，10.1、左侧内连杆，10.2、右侧内连杆，11、底轴，11.1、左侧底轴，11.2、右侧底轴， 12、导向筒，12.1、左侧导向筒，12.2、右侧导向筒，13、外连杆，13.1、左侧外连杆， 13.2、右侧外连杆，14、顶轴，14.1、顶轴弯曲杆，14.2、顶轴横杆，14.2.1、左侧顶轴横杆，14.2.2、右侧顶轴横杆，15、齿轮、15.1进气齿轮，15.2排气齿轮，16.1、左侧燃油，16.2、右侧燃油，17.1、左侧线圈绕组，17.2、右侧线圈绕组。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1-图11，一种对置式燃油发电机的运动结构，其包括气门驱动结构和凸轮轴驱动结构。
气门驱动结构包括发动机本体1，在发动机本体1内设有左侧燃烧室1.5、右侧燃烧室1.6、进气凸轮轴2、排气凸轮轴3、第一进气道1.1、第二进气道1.2、第一排气道1.3、第二排气道1.4。左侧燃烧室1.5、右侧燃烧室1.6采用对置式结构，分别位于发动机本体1的两侧。进气凸轮轴2、排气凸轮轴3位于左侧燃烧室1.5、右侧燃烧室1.6中间。在进气凸轮轴2的两侧分别设有挺柱4，该挺柱4的顶端均设有进气门5，进气门5用于第一进气道1.1、第二进气道1.2的导通与关闭。进气凸轮轴2的桃子形结构带动挺柱4 运动，从而使2个进气门5实现开启与关闭。在排气凸轮轴3的两侧分别设有挺柱4，每个挺柱4的顶端均设有排气门6，排气门6用于第一排气道1.3、第二排气道1.4、的导通与关闭。排气凸轮轴3的桃子形结构带动挺柱4运动，从而使排气门6实现开启与关闭。每个挺柱4上均设有弹簧8，弹簧8的一端与挺柱4连接，弹簧8的另一端与进气门5或排气门6连接.在进气凸轮轴3和排气凸轮轴4的桃子旋转过程中，弹簧8的反作用力周期性的让进气门5、排气门6关闭。在左侧燃烧室1.5、右侧燃烧室1.6内设有活塞7，活塞7的上止点和下止点通过压缩空气的气压、电磁力控制或其他机械零件来控制。本实施例中，进气凸轮轴2和排气凸轮轴3依靠旋转运动,桃子形结构可以顶出挺柱4，挺柱4 顶出两侧燃烧室中的进气门5、排气门6。
凸轮轴驱动结构包括内连杆10、底轴11、导向筒12、外连杆13、顶轴14、齿轮15。活塞7置于燃油发动机的燃烧室内。内连杆10的一端与活塞7连接，另一端与底轴11垂直连接。底轴11与套在燃烧室上的导向筒12连接，导向筒12可以跟随活塞7进行竖直运动，并起导向作用。底轴带动导向筒上下运动；底轴11通过外连杆13与顶轴14的顶轴弯曲杆14.1连接。顶轴14包括顶轴横杆14.2和顶轴弯曲杆14.1；顶轴弯曲杆14.1的与顶轴横杆14.2的一端连接；顶轴横杆14.2的另一端与齿轮15连接。齿轮15带动凸轮轴(进气凸轮轴2或排气凸轮轴3)转动。本实施例中，顶轴横杆14.2的旋转角速度是凸轮轴旋转角速度的2倍。
燃烧室(左侧燃烧室1.5、右侧燃烧室1.6)内通过进气、压缩、做功、排气四个行程的循环实现活塞7的竖直运动，活塞7带动内连杆10、底轴11、外连杆13进行竖直运动，外连杆13带动顶轴弯曲杆14.1转动，顶轴弯曲杆14.1带动顶轴横杆14.2旋转，顶轴横杆14.2通过齿轮15带动凸轮轴(进气凸轮轴2或排气凸轮轴3)旋转。
对于左侧的结构，运动过程为：左侧燃油16.1在左侧燃烧室1.5内点燃，推动左侧活塞7.1运动，左侧活塞7.1依次带动左侧内连杆10.1、左侧底轴11.1、左侧外连杆13.1、左侧齿轮轴(14.2.1、左侧顶轴横杆)、进气齿轮15.1和排气15.2、进气凸轮轴2和排气凸轮轴3、左侧进气门5.1和左侧排气门6.1运动。实现左侧燃烧室1.5的进气、压缩、做功、排气的四个冲程。
由于进气凸轮轴2和排气凸轮轴3已经转动，所以可同时带动右侧进气门6.1和右侧排气门6.2运动。
对于右侧的结构，运动过程为：右侧燃油16.2在右侧燃烧室1.6内点燃，推动右侧活塞7.2运动，右侧活塞7.2依次带动右侧内连杆10.2、右侧底轴11.2、右侧外连杆13.2、右侧齿轮轴(14.2.2、右侧顶轴横杆)运动。注意：右侧齿轮轴的旋转运动的意义是：保证右侧活塞7.2进行往复运动。
由于右侧活塞7.2可以实现往复运动，且右侧进气门5.2和右侧排气门6.2可以被进气凸轮轴2和排气凸轮轴3驱动，所以可以实现右侧燃烧室1.6的进气、压缩、做功、排气的四个冲程。
发电原理为：底轴11做往复直线运动时，带动左侧导向筒12.1、右侧导向筒12.2做往复直线运动，在左侧导向筒12.1、右侧导向筒12.2的外侧有线圈绕组(左侧线圈绕组17.1、右侧线圈绕组17.2)。当左侧导向筒12.1、右侧导向筒12.2做往复直线运动时，左侧线圈绕组17.1、右侧线圈绕组17.2会切割磁力线,从而产生感应电势,在线圈绕组中会产生电流。
本发明还提供一种燃油发动机，该燃油发动机采用上述对置式燃油发电机的运动结构。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：包括气门驱动结构和凸轮轴驱动结构；
所述气门驱动结构，包括发动机本体，发动机本体内设有燃烧室、凸轮轴，所述燃烧室有2个，分别位于发动机本体的两侧；所述凸轮轴包括进气凸轮轴和排气凸轮轴，位于两侧燃烧室中间；在进气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有进气门；进气凸轮轴的桃子形结构带动挺柱运动，从而使进气门实现开启与关闭；在排气凸轮轴的两侧分别设有挺柱，每个挺柱的顶端均设有排气门；排气凸轮轴的桃子形结构带动挺柱运动，从而使排气门实现开启与关闭；
所述凸轮轴驱动结构包括活塞、内连杆、底轴、外连杆、顶轴、传动机构；所述活塞置于燃油发动机的燃烧室内；所述内连杆的一端与活塞连接，另一端与底轴连接；所述底轴通过外连杆与顶轴连接；所述顶轴包括顶轴横杆和顶轴弯曲杆；所述顶轴弯曲杆的一端与外连杆连接，另一端与顶轴横杆的一端连接；所述顶轴横杆的另一端与传动机构连接；所述传动机构带动凸轮轴转动；
燃烧室内通过进气、压缩、做功、排气四个行程的循环实现活塞的竖直运动，活塞带动内连杆、底轴、外连杆进行竖直运动，外连杆带动顶轴弯曲杆转动，顶轴弯曲杆带动顶轴横杆旋转，顶轴横杆通过传动机构带动凸轮轴旋转。
2.根据权利要求1所述的对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：所述挺柱上设有弹簧，弹簧的一端与挺柱连接，弹簧的另一端与进气门或排气门连接，弹簧的反作用力周期性的让进气门、排气门关闭。
3.根据权利要求1所述的对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：通过压缩空气的气压或电磁力控制活塞的上止点和下止点。
4.根据权利要求1所述的对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：顶轴横杆的旋转角速度是凸轮轴旋转角速度的2倍。
5.根据权利要求1或4所述的对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：所述传动机构为齿轮，该齿轮与凸轮轴上的齿轮相啮合；或所述传动机构为皮带或链条。
6.根据权利要求1所述的对置式燃油发电机的运动结构，其特征在于：所述燃烧室外套有导向筒，所述底轴与导向筒连接；底轴带动导向筒上下运动。
7.一种燃油发动机，其特征在于：所述燃油发动机采用权利要求1-6所述的对置式燃油发电机的运动结构。
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