CN113847139A - 一种对置气门直流扫气式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对置气门直流扫气式发动机，让二冲程和四冲程两种冲程使用相同的整体结构，共用完整的各个系统。此发动机即具有现有二冲程的功率输出、活塞不受侧向力的优点，又具有四冲程的润滑和冷却方式，而缸套周向不开通孔则方便了制造、安装和维护，在成本、功率和环保上选取了最优化方案。

Description

一种对置气门直流扫气式发动机
技术领域
本发明涉及一种对置气门直流扫气式发动机。
背景技术
目前的四冲程发动机在工作过程中四个冲程依次独立完成，每做一次功活塞需要往返两次，也就是在做一次功时需要活塞连杆连接的曲轴旋转两圈，其中有一圈是完全在消耗能量。
而二冲程原理在汽车（含工程机械用）行业应用较少，在大型低速船用柴油机应用广泛。主要原因是船用柴油机的转速较低，二冲程循环既有利于柴油机发挥最大的动力性能和经济性能，又不至于导致热负荷太高而降低零部件的使用寿命。又因为带十字头，活塞不受侧向力，使用寿命长耐用，从而整体提高了船用二冲程柴油机的实用性和可靠性。
但普通的二冲程发动机的曲轴箱内部没有润滑油，加油时需要同时添加机油，工作时机油同汽油一起吸入曲轴箱，靠这些机油颗粒去润滑发动机，所以普通的二冲程发动机天生自带烧机油属性。
综上所述，四冲程发动机应用的更加广泛，绝大多数的汽车和工程机械上搭载的都是四冲程发动机，而二冲程发动机更多的应用在那些不常使用和“推重比”很重要的场合。
发明内容
为了保留现有技术的优点，克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种对置气门直流扫气式发动机，二冲程和四冲程两种冲程使用相同的整体结构，共用完整的各个系统。此发动机即具有现有二冲程的功率输出、活塞不受侧向力的优点，又具有四冲程的润滑和冷却方式，而缸套周向不开通孔则方便了制造、安装和维护，在成本、功率和环保上选取了最优化方案。
为了解决前述问题，涉及本发明的一种对置气门直流扫气式发动机，具有缸套（1）、活塞（2）、导向杆（3）、进气门（4）、排气门（5）、凸轮轴（6）、顶块（7），所述缸套（1）在内部形成燃烧室（8）。所述活塞（2）在所述缸套（1）内滑动，所述导向杆（3）与所述活塞（2）连接，所述排气门（5）设置于的缸头（9）中，所述进气门（4）设置于所述活塞（2）中，所述凸轮轴（6）控制所述排气门（5）开闭，所述顶块（7）控制所述进气门（4）开闭。
进一步的，所述导向杆（3）、进气门（4）和活塞（2）一起在所述缸套（1）内垂直滑动。
进一步的，所述凸轮轴（6）有两种凸轮，所述凸轮轴（6）控制所述排气门（5）开闭的频率对于发动机曲轴转速可以改变。
进一步的，所述顶块（7）控制所述进气门（4）开闭的频率对于发动机曲轴转速可以改变；所述顶块（7）的状态由曲轴决定/或由导向杆（3）决定。
进一步的，所述顶块（7）控制所述进气门（4）开启的大小可以改变。
进一步的，发动机可以在二冲程发动机和四冲程发动机中切换。
进一步的，所述顶块（7）有高固定状态、低固定状态和高低反复状态，所述顶块（7）中间设有顶针（7-1），调节所述顶针（7-1）可以改变顶块（7）三种状态的高度。
进一步的，导向杆（3）底部设置控制所述进气门（4）开闭的进气弹簧（3-1），和作为向燃烧室（8）进气的进气道（3-2）。
附图说明
图1是本发明的单个缸的简单示意图，示意图没画出导向杆（3）侧放置的曲轴，缸头中的喷油器与火花塞。
图2是本发明的导向杆作用的示意图。
缸套（1）、活塞（2）、导向杆（3）、进气弹簧（3-1）、进气道（3-2）、进气门（4）、排气门（5）、凸轮轴（6）、顶块（7）、顶针（7-1）、燃烧室（8）、缸头（9）。
具体实施方式
一种对置气门直流扫气式发动机，包含缸套（1）、活塞（2）、导向杆（3）、进气弹簧（3-1）、进气道（3-2）、进气门（4）、排气门（5）、凸轮轴（6）、顶块（7）、顶针（7-1）、燃烧室（8）、缸头（9）。
活塞（2）通过导向杆（3）、十字头和连杆驱动在导向杆（3）一侧放置的曲轴，或在导向杆（3）两侧放置的两个曲轴。
排气门（5）设置于的缸头（9）中，进气门（4）设置于所述活塞（2）中。
导向杆（3）、进气门（4）和活塞（2）一起在所述缸套（1）内垂直滑动，导向杆（3）代替活塞（2）承受侧向压力。
导向杆（3）为‘h’型，导向杆（3）底部设置控制所述进气门（4）开闭的进气弹簧（3-1），另一端作为向燃烧室（8）进气的进气道（3-2）。
凸轮轴（6）有两种凸轮，凸轮轴（6）可以切换凸轮对排气门（5）进行开闭。凸轮轴（6）可以设置一个轴或设置两个轴，也可以在一个凸轮轴（6）侧设置一个相关联的齿轮和凸轮。凸轮轴（6）可以整体改变，或改变部分凸轮。
顶块（7）的状态可以和曲轴的旋转关联，曲轴每旋转一定角度则顶块（7）的状态就对应的改变。或顶块（7）的状态与导向杆（3）、进气弹簧（3-1）关联，导向杆（3）每一次动作都改变顶块（7）的状态。
顶针（7-1）由外部动力控制，动作方式可以是直接升降，也可以是旋转升降。控制方式可以为液压控制或电磁阀控制。
第1实施方式为四冲程发动机，其实施方式是：在对置气门直流扫气式发动机中，发动机按依次进行进气、压缩、燃烧、排气这样的4个连续的行程，曲轴转两圈时凸轮轴（6）转一圈、进气门（4）和排气门（5）各打开一次。
在进气冲程中，活塞（2）向下运动，带动导向杆（3）、进气门（4）向下运动，进气弹簧（3-1）撞击顶针（7-1）进而打开进气门（4），让空气沿着进气道（3-2）进入到缸套（1）内。此时顶块（7）处于高低反复状态中的高状态，排气门（5）处于关闭状态。
在压缩冲程中，导向杆（3）向上运动，导向杆（3）中进气弹簧（3-1）脱离顶针（7-1），进气门（4）关闭，活塞（2）向上压缩缸套（1）内的空气。此时顶块（7）处于高低反复状态中的低状态，排气门（5）处于关闭状态。
在燃烧冲程中，活塞（2）向下运动，进气弹簧（3-1）不撞击顶针（7-1），进气门（4）不打开。此时顶块（7）处于高低反复状态中的低状态，进气门（4）、排气门（5）处于关闭状态。
在排气冲程中，凸轮轴（6）按照既定的时机打开排气门（5），排出在缸套（1）内产生的燃烧废气，废气经过增压器后向外部排出。此时顶块（7）处于高低反复状态中的低状态，进气门（4）处于关闭状态。
在本实施方式中活塞（2）的一个行程对应的顶块（7）的状态都可以改变。
当顶块（7）处于低固定状态时，进气弹簧（3-1）不能撞击到顶针（7-1），进气门（4）无法打开，发动机停止喷油、停止进气，缸套（1）进入闭缸状态。
当顶块（7）处于低固定状态而调高顶针（7-1）改变顶块（7）的低状态时，进行少量空气和燃油的燃烧。
当顶块（7）处于高状态而调高顶针（7-1）时，可以改变进气时长，或调低顶针（7-1）时，可以减少进气量。
第2实施方式为二冲程发动机，其与第1实施方式的结构没有改变。顶块（7）锁定在高固定位，推动凸轮轴（6）或凸轮轴（6）上的凸轮改变对排气门（5）的控制，发动机由第1实施方式进入第2实施方式。
其实施方式是：在对置气门直流扫气式发动机中，发动机按活塞从上止点到下止点完成两个动作，活塞从下止点到上止点完成两个动作。曲轴转一圈时凸轮轴（6）转一圈、进气门（4）和排气门（5）各打开一次。
活塞从上止点到下止点阶段，发动机点火做功，活塞（2）向下运动，凸轮轴（6）按照既定的时机打开排气门（5），排出在缸套（1）内产生的燃烧废气，而活塞（2）继续向下运动，进气弹簧（3-1）撞击顶针（7-1）打开进气门（4），让空气沿着进气道（3-2）进入到缸套（1）内，此时凸轮轴（6）按照既定的时机关闭排气门（5）。
活塞从下止点到上止点开始阶段，活塞（2）向上运动，导向杆（3）中进气弹簧（3-1）脱离顶针（7-1），进气门（4）关闭，活塞（2）向上压缩进入到缸套（1）内的空气，发动机喷油点火。
第3实施方式为二冲程和四冲程组合的发动机，部分缸按第1实施方式运行，部分缸按第2实施方式运行。
本发明中，附图仅为一种示意，任何满足本申请文字记载的技术方案均属于本申请的保护范围，例如：在缸套上开进气孔而活塞上通更高压的空气；或将进气道与进气门垂直一体做成两个进气门的‘x’、‘y’形等。本发明中的‘时’、‘中’、‘处于’等词语仅为方便理解，不限定时间和状态。本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，具有缸套（1）、活塞（2）、导向杆（3）、进气门（4）、排气门（5）、凸轮轴（6）、顶块（7），
所述缸套（1）在内部形成燃烧室（8），
所述活塞（2）在所述缸套（1）内滑动，
所述导向杆（3）与所述活塞（2）连接，
所述排气门（5）设置于的缸头（9）中，
所述进气门（4）设置于所述活塞（2）中，
所述凸轮轴（6）控制所述排气门（5）开闭，
所述顶块（7）控制所述进气门（4）开闭。
2.如权利要求1所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述导向杆（3）、进气门（4）和活塞（2）一起在所述缸套（1）内垂直滑动。
3.如权利要求1所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述凸轮轴（6）有两种凸轮，所述凸轮轴（6）控制所述排气门（5）开闭的频率对于发动机曲轴转速可以改变。
4.如权利要求1所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述顶块（7）控制所述进气门（4）开闭的频率对于发动机曲轴转速可以改变；所述顶块（7）的状态由曲轴决定/或由导向杆（3）决定。
5.如权利要求1所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述顶块（7）控制所述进气门（4）开启的大小可以改变。
6.如权利要求1、3、4所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，发动机可以在二冲程发动机和四冲程发动机中切换。
7.如权利要求1、4、5所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述顶块（7）有高固定状态、低固定状态和高低反复状态，所述顶块（7）中间设有顶针（7-1），调节所述顶针（7-1）可以改变顶块（7）三种状态的高度。
8.如权利要求1所述的一种对置气门直流扫气式发动机，其特征在于，所述导向杆（3）底部设置控制所述进气门（4）开闭的进气弹簧（3-1），和作为向燃烧室（8）进气的进气道（3-2）。
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