CN112145288A

CN112145288A - 一种双曲轴复合活塞内燃机

Info

Publication number: CN112145288A
Application number: CN202010955894.5A
Authority: CN
Inventors: 李永志
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2020-12-29

Abstract

本发明实施例提供的一种双曲轴复合活塞内燃机，所述内燃机由气缸盖1、上机体2、下机体3、两组气缸、两个曲轴4和两个齿轮组41组成；两组气缸内的活塞上下运动方向相反，每个气缸由上气缸套21、设置在上气缸套21内的上活塞22、行程变换器23、下油缸套31、设置在下油缸套31内的下活塞32、活塞销33、连杆34组成；上活塞22直接接触燃烧工质，下活塞32作为动力转化，通过液压传动链连接；两个曲轴通过齿轮啮合相向旋转并相互传导动力。大大提高内燃机的活塞和气缸套的使用寿命，减少维修维护。

Description

一种双曲轴复合活塞内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种双曲轴复合活塞内燃机。

背景技术

传统内燃机工质做功和能量转化往往通过一个活塞传递给曲轴，活塞在接受高温高压气体的同时受到曲柄连杆机构带来的气缸侧向力，对活塞的材质、燃烧室的密封和燃烧效率带来负面影响。此外，传统内燃机活塞的往复运动带来的扭振需要平衡。对应用于诸如燃气热泵、热电联产系统及分布式能源系统情况下的传统内燃机无法满足长时间运行效率高、少维护或免维修以及振动噪音小的需求。

如何大大提高内燃机的活塞和气缸套的使用寿命，减少维修维护，从而更好的应用于发电设备、混合动力汽车、燃气热泵、热电联产系统及分布式能源系统，是目前这些应用急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种双曲轴复合活塞内燃机，提高活塞和气缸套的使用寿命，减少维修维护。

本发明实施例提供的一种双曲轴复合活塞内燃机，其特征在于，内燃机由气缸盖1、上机体2、下机体3、两组气缸、两个曲轴4和两个齿轮组41组成；两组气缸内的活塞上下运动方向相反，每个气缸由上气缸套21、设置在上气缸套21内的上活塞22、行程变换器23、下油缸套31、设置在下油缸套31内的下活塞32、活塞销33、连杆34组成；上活塞22直接接触燃烧工质，下活塞32作为动力转化，通过液压传动链连接；两个曲轴通过齿轮啮合相向旋转并相互传导动力。

一种较佳的实现方式，曲轴4有两个曲拐，曲拐相对于曲轴径向180°对称布置。

一种较佳的实现方式，两组气缸交叉布置，往复运动活塞重心对应在机体重心线上，使得机组扭振最小。

一种较佳的实现方式，行程变换器23上端孔与上活塞22尾部连接杆密封配合用于导向和密封上活塞22连接杆，行程变换器23下端孔与下油缸套31内径一直。

一种较佳的实现方式，上活塞22尾部连接杆底面和圆柱面、行程变换器23内壁面、下油缸套31内壁面和下活塞32顶面构成空腔，用于充注液压油形成液压传动链。

一种较佳的实现方式，行程变换器23侧边安装压缩比控制装置24，由可以提供往复动力并能锁止的动力部件组成，通过控制液压传动链中液压油实现压缩比可变。

一种较佳的实现方式，上气缸套21、下油缸套31、上活塞22、下活塞32和行程变换器23纵向同轴。

一种较佳的实现方式，上气缸套21与上机体2通过凸台和凹台方式固定上气缸套21横向位置和轴向转动，结合气缸盖1固定上气缸套21纵向位置。

一种较佳的实现方式，下油缸套31与下机体3通过凸台和凹台方式固定下油缸套31横向位置和轴向转动，结合行程变换器23固定下油缸套31纵向位置。

一种较佳的实现方式，曲轴4采用端盖方式与下机体3固定，曲轴4只能沿其固定轴进行旋转运动；两个曲轴4两端的齿轮41进行啮合，实现两个曲轴4旋转运动方向相反。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种双曲轴复合活塞内燃机，采用两个活塞使得与燃烧工质直接接触的活塞只受到沿活塞的纵向力，消除其侧向力；动力转化活塞不与燃烧室直接接触而运行在低温状况，使用寿命更长；采用双轴对称交叉布局活塞，使往复运动活塞重心位置在机组重心线上，运动惯性力相互抵消，降低内燃机扭振；采用液压传动以减少振动，并结合压缩比控制装置改变压缩比。

附图说明

图1为本发明实施例的整体斜视图；

图2为本发明实施例的内部斜视图1；

图3为本发明实施例的内部斜视图2；

图4为本发明实施例的整体斜视图A-A剖面图；

图5为本发明实施例的整体斜视图B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明实施例提供的双曲轴复合活塞内燃机的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种双曲轴复合活塞内燃机，燃机由气缸盖1、上机体2、下机体3、两组气缸、两个曲轴4和两个齿轮组41组成；两组气缸内的活塞上下运动方向相反，每个气缸由上气缸套21、设置在上气缸套21内的上活塞22、行程变换器23、下油缸套31、设置在下油缸套31内的下活塞32、活塞销33、连杆34组成；上活塞22直接接触燃烧工质，下活塞32作为动力转化，通过液压传动链连接；两个曲轴通过齿轮啮合相向旋转并相互传导动力。

本发明实施例的双曲轴复合活塞内燃机主要包括气缸盖1，气缸盖1可布置安装有进气道、排气道、喷油器或火花塞；气缸盖1安装于上机体2上，上机体2中布置有四个套筒用于安装四个上气缸套21，每个上气缸套21中有一个可上下往复运动的上活塞22，上气缸套21与气缸盖1、上活塞22构成四个燃烧做功气缸1a、2a、1b和2b；上机体2下部连接有下机体3；下机体3中布置有四个套筒用于安装四个下油缸套31，每个下油缸套31中有一个可上下往复运动的下活塞32；每个下活塞32通过活塞销33与连杆34小头连接；四个连杆34大头分别与两个曲轴4的曲拐连接；两个曲轴4固定在下机体3上并沿其轴向进行旋转运动；每个曲轴4中设置两个曲拐，曲拐相对于曲轴径向180°对称布置；两个曲轴4两端均布置有齿轮组41；由上活塞22上表面、上气缸套21内表面、气缸盖1下表面构成燃烧室；上机体2内四个气缸下部与下机体3连接处安装有四个行程变换器23，行程变换器23上端孔与上活塞22尾部连接杆密封配合用于导向和密封上活塞22连接杆，行程变换器23下端孔与下油缸套31内径一直；行程变换器23侧边安装有压缩比控制装置24；上活塞22尾部连接杆底面和圆柱面、行程变换器23内壁面、压缩比控制器24柱塞顶面、下油缸套31内壁面和下活塞32顶面构成空腔用于充注液压油形成液压传动链；上机体2和下机体3布置的套筒纵向同轴，四个上气缸套21、四个下油缸套31、四个上活塞22、四个下活塞32和四个行程变换器23纵向同轴。

气缸盖1、上机体2和下机体3通过螺栓固定连接；上气缸套21与上机体2通过凸台和凹台方式固定上气缸套21横向位置和轴向转动，结合气缸盖1固定上气缸套21纵向位置；下油缸套31与下机体3通过凸台和凹台方式固定下油缸套31横向位置和轴向转动，结合行程变换器23固定下油缸套31纵向位置；两个曲轴4采用端盖方式与下机体3固定，曲轴4只能沿其固定轴进行旋转运动；两个曲轴4两端的齿轮进行啮合，实现两个曲轴4旋转运动方向相反；曲轴4两个曲拐180°对称布置，对应的气缸组1a和1b内的两个上活塞22实现上下同步运动，对应的气缸组2a和2b的两个上活塞22实现上下同步运动且与气缸组1a和1b内的两个上活塞22运动方向相反；行程变换器23采用螺栓固定于下机体3上并置于对应的气缸中；上活塞22与下活塞32通过液压传动链实现上下往复运动同步。

本发明双曲轴复合活塞内燃机的工作原理：

动力传动：燃料在燃烧室内燃烧膨胀带动上活塞22从上止点向下止点运动，上活塞22经液压传动链传递动力给下活塞32，下活塞32从上止点向下止点运动，下活塞32经活塞销33和连杆34将动力传给曲轴4，带动曲轴4旋转运动输出动力并经过齿轮组41带动另一个曲轴4反向旋转；曲轴4依靠惯性力和另一个曲轴4经齿轮组41传递的动力经连杆34和活塞销33带动下活塞32从下止点向上止点运动，下活塞32经液压传动链传递动力给上活塞22，使上活塞从下止点向上止点运动，到达上止点后进入下一个循环。

行程变换：液压传动链上端对应上活塞22尾部连接杆，液压传动链下端对应下活塞32；液压传动链内液压容积不变时，上活塞22运动位移与下活塞32运动位移的比值与上活塞22尾部连接杆直径平方与下活塞32直径平方的比值成反比，改变行程变换器23上端孔径和上活塞22尾部连接杆直径可改变上活塞22的运动行程。

可变压缩比原理：机组机构固定即行程变换器23上端孔径和上活塞22尾部连接杆直径不变，液压传动链内液压容积不变时，通过控制压缩比控制装置24柱塞的伸缩，可控制上活塞22上止点位置进而控制压缩比。

本发明实施例的双曲轴复合活塞内燃机，采用两个活塞使得与燃烧工质直接接触的活塞只受到沿活塞的纵向力，消除其侧向力；动力转化活塞不与燃烧室直接接触而运行在低温状况；采用双轴对称交叉布局活塞，使往复运动活塞重心位置在机组重心线上，运动惯性力相互抵消，降低内燃机扭振；采用液压传动以减少振动，并结合压缩比控制装置改变压缩比。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种双曲轴复合活塞内燃机，其特征在于，所述内燃机由气缸盖、上机体、下机体、两组气缸、两个曲轴和两个齿轮组组成；两组气缸内的活塞上下运动方向相反，每个气缸由上气缸套、设置在上气缸套内的上活塞、行程变换器、下油缸套、设置在下油缸套内的下活塞、活塞销、连杆组成；上活塞直接接触燃烧工质，下活塞作为动力转化，通过液压传动链连接；两个曲轴通过齿轮啮合相向旋转并相互传导动力。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述曲轴有两个曲拐，曲拐相对于曲轴径向180°对称布置。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述两组气缸交叉布置，往复运动活塞重心对应在机体重心线上，使得机组扭振最小。

4.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述行程变换器上端孔与所述上活塞尾部连接杆密封配合用于导向和密封所述上活塞连接杆，所述行程变换器下端孔与所述下油缸套内径一直。

5.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述上活塞尾部连接杆底面和圆柱面、所述行程变换器内壁面、所述下油缸套内壁面和所述下活塞顶面构成空腔，用于充注液压油形成液压传动链。

6.根据权利要求1或5所述的内燃机，其特征在于，所述行程变换器侧边安装压缩比控制装置，由可以提供往复动力并能锁止的动力部件组成，通过控制液压传动链中液压油实现压缩比可变。

7.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述上气缸套、下油缸套、上活塞、下活塞和行程变换器纵向同轴。

8.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述上气缸套与所述上机体通过凸台和凹台方式固定所述上气缸套横向位置和轴向转动，结合所述气缸盖固定所述上气缸套纵向位置。

9.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述下油缸套与所述下机体通过凸台和凹台方式固定所述下油缸套横向位置和轴向转动，结合所述行程变换器固定所述下油缸套纵向位置。

10.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述曲轴采用端盖方式与所述下机体固定，所述曲轴只能沿其固定轴进行旋转运动；两个所述曲轴两端的所述齿轮组进行啮合，实现两个所述曲轴旋转运动方向相反。