CN1263983A - 配对缸两冲程自增压发动机 - Google Patents

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Abstract

配对缸两冲程自增压发动机,采用配对缸技术,把具有四个冲程的单缸分为完成吸气和压缩冲程的压气缸及完成作功和排气冲程的作功缸,压气缸、作功缸相配成对,共同完成一个工作循环。本发明采用配对缸技术,使气缸职能分工,压气缸缸容大于作功缸缸容,通过两者间的缸容比使发动机具有自增压功能,从而使发动机功率高、油耗低、燃烧充分、废气排放量小、噪音低。

Description

配对缸两冲程自增压发动机
本发明属于活塞式发动机核心技术领域，具体地是对四冲程发动机作功模式的改进。
现行的活塞式发动机自诞生100年来，虽在技术上作了不少的改进，但其四冲程作功模式却沿用至今，一直没有改变，无论其缸数多少，缸径大小，其吸气、压缩、点火作功、排气都是由单缸依次完成，每个冲程180°，一个工作循环为720°，也就是说，曲轴每旋转两周才作功一次。现行提高发动机动力性能和经济性能的一条重要途径是增加进气压力或者称之为进气量，其技术措施是利用外围设备——废气涡轮增压装置，增加了发动机的制造成本，且效果并不很理想。因此可以说，由于发动机自身作功模式的约束，限制了其技术的进一步发展、效率的进一步提高。
本发明的目的是对现行发动机四冲程作功模式加以改进，以在不增加发动机总重量及制造成本的前提下，能大幅度提高发动机的功率，大大降低油耗、废气的排放及噪音。
本发明目的的实现方式为，配对缸两冲程增压发动机，将具有四个冲程的单缸分为完成吸气和压缩冲程的压气缸1及完成作功和排气冲程的作功缸11。压气缸、作功缸相配成对，压气缸缸容＞作功缸缸容。压气活塞3、连杆4与压气缸曲拐5连接，作功活塞7、连杆8与作功缸曲拐10连接，压气缸曲拐5、作功缸曲拐10与曲轴12为一整体件，压气缸、作功缸分别有进气管2、排气管9，之间有连通管6，各管管口有气门。
下面参照附图详述本发明。
图1本发明结构示意图
图2、3两曲拐相互位置主、侧视图
参照图1，本发明把具有四个冲程的单缸分为完成吸气和压缩冲程的压气缸1及完成作功和排气冲程的作功缸11。压气缸的职能是吸入新鲜空气并进行预压缩，再把压缩后的气体通过连通管6压入作功缸。作功缸的职能是对来自压气缸的压缩气点火作功，并把作功后的废气排出缸外。无论发动机的气缸多少、大小，压气缸、作功缸两两配套成对，共同完成四冲程一个工作循环。
为使配对缸配合默契，连接在曲辎12上的压气缸曲拐5与作功缸曲拐10间有15°-45°的最小夹角(见图2、3)。这个角在工作循环中既表现为作功缸对压气缸的提前角，同时也限定了压气缸气体压缩比的大小。最小夹角和压气缸气体压缩比间的关系为反比关系，即最小夹角越大，压缩比越小，最小夹角越小，压缩比越大。
本发明的工作原理为：当压气缸1内的压气活塞3从上止点下行时，进气管2的气门打开，压气缸内吸入空气，作功缸11内的活塞7下行作功。当压气活塞到达下止点开始上行压气时，作功活塞由于提前角的原因，已越过下止点上行进入排气冲程，燃烧废气从排气管9排出。
压气活塞的压气冲程从微观上分为两个阶段，压缩阶段和压气阶段。在压缩阶段，压气缸内吸入的气体被上行的压气活塞的压力所压缩，气体容积不断减少，当减少到一定量后即进入压气阶段。在压气阶段，压气活塞继续上行，被压缩的气体压力增大，大至将连通管6两管口的气门冲开，压缩气从连通管进入作功缸，作功缸内的作功活塞已完成排气冲程，开始离开上止点下行进入作功冲程。此时两缸活塞顶部的缸容变化趋势是，压气缸缸容不断减少，作功缸缸容不断增大，压气缸缸容趋近于零时，压缩气即全部进入作功缸内。这一阶段还有一显著的特点是，压缩气体会因压气缸缸容＞作功缸缸容而被第二次压缩，二次压缩的压缩比等于两缸的缸容比。本发明由于二次压缩的存在而达到自增压，提高功率的目的。如设定压气缸缸容为作功缸缸容的3倍，则发动机的功率将提高3倍。从理论上讲，压气缸和作功缸的缸容比可以无限大，在实际中根据发动机的现实需要，我们可以选定相应的缸容比。
本发明将发动机由单缸四冲程变为两缸两冲程，两缸各完成其职能，共同完成一个工作循环。压气缸缸容＞作功缸缸容，发动机有自增压功能，能大幅度提高功率。本发明采用高空燃比，把发动机不同速度的燃烧均控制在理论空燃比内，可有效降低油耗。由于有较高的空燃比，可使燃料燃烧充分，从而减少有害气体的排放量，减少环境污染。由于采用边吸气边燃烧的原理，克服了现行发动机爆发式燃烧产生的噪音，使噪音大为降低。本发明作为一种新的作功模式，适用于一切活塞式发动机，无论其燃料种类、缸数多少、缸径大小，均可采用。

Claims (2)

1、配对缸两冲程自增压发动机，其特征在于将具有四个冲程的单缸分为完成吸气和压缩冲程的压气缸(1)及完成作功和排气冲程的作功缸(11)，压气缸、作功缸相配成对，压气缸缸容＞作功缸缸容，压气活塞(3)、连杆(4)与压气缸曲拐(5)连接，作功活塞(7)、连杆(8)与作功缸曲拐(10)连接，压气缸曲拐(5)、作功缸曲拐(10)与曲轴(12)为一整体件，压气缸、作功缸分别有进气管(2)、排气管(9)，之间有连通管(6)，各管管口有气门。
2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于连接在曲辎(12)上的压气缸曲拐(5)与作功缸曲拐(10)间有15°-45°的最小夹角。
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