CN1499053A - 主副行程内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种主副行程内燃发动机，至少包括一个主行程汽缸和一个与之相配适的连接到曲轴的活塞，一个与主行程汽缸配置成对的并与之相邻的副行程汽缸和一个与副行程汽缸相配适的连接到所述曲轴的活塞，一个让燃料和空气进入所述主行程汽缸的气门，一个可以让气体在所述主行程汽缸和所述副行程汽缸之间流动的共通气门。由于本发明利用副行程汽缸与主行程汽缸的配合，在副行程汽缸中产生第二次爆炸，使燃料得到了充分的燃烧；另外由于在主行程汽缸中的热能和未完全燃烧的气体在与副行程汽缸中的空气结合，这样也会减低主行程汽缸的温度，提高了主行程汽缸中燃料和空气允许的比例范围，从而可以产生更高的热效率。

Description

主副行程内燃发动机
技术领域
本发明涉及一种八行程内燃发动机，更具体地说，涉及一种利用主行程汽缸和副主行程汽缸共同作用产生往复运动的活塞来推动的主副行程内燃发动机。
背景技术
目前有两种由活塞带动的内燃发动机，这两种内燃发动机分别是用火星塞点火的汽车内燃发动机和自动点火的柴油内燃发动机，这两种类型的内燃发动机大部分为二行程或四行程的内燃发动机，这些内燃发动机的主要部分为：一个汽缸、一个连杆、一个曲轴、一个用连杆连接到曲轴的活塞、一个汽缸盖、汽缸盖至少包括两个气门即一个进气门、一个排气门。四行程内燃发动机的第一个行程为进气行程，在活塞往下运动期间，混合好的燃料和空气由进气的气门进入到汽缸中；然后进气气门关闭后开始第二个行：压缩行程，利用活塞往上的运动把混合好的燃料和空气压缩到汽缸顶部；再开始第三个行程：爆炸行程，用火星塞或者自动点火装置来使燃料爆炸，这个爆炸会产生动力来推动活塞往下运动；第四个行程是爆炸行程结束后，利用活塞往上的运动将汽缸的废气由排气门排出。
在内燃发动机中，所产生的热效率的高低决定于下列因素：燃料和空气进入汽缸的量、压缩比例。当压缩比例越高，所产生的热效率也越高。但对于汽车内燃发动机，当压缩比例太高、温度太高时，燃料自燃的机率也越大，所以汽车内燃发动机有一定压缩比例的限制，柴油内燃发动机没有压缩比例的问题。
由于内燃发动机排出的废气中含有尚未燃烧完全的燃料，这样会降低燃料的利用率和增加对空气的污染。现有技术中，人们想了很多办法来解决这样的问题，例如：在爆炸行程完成后利用冷却系统将压缩燃料和空气冷却进行第二次的压缩行程和爆炸行程，最后排出废气。利用冷却系统将汽缸降温，这样内燃机所产生的热能就浪费了，降低了燃料的利用率，而且冷却系统还需要消耗能量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述燃料不能充分燃烧、热能不能充分被利用的缺陷，提供一种可以节省燃料、减少环境污染的高效的主副行程内燃发动机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种主副行程内燃发动机，至少包括一个主行程汽缸和一个副行程汽缸，一个可以让空气在所述主行程汽缸和所述副行程汽缸之间流动的共通气门，利用主行程汽缸和副行程汽缸的互相配合作业下，让副行程汽缸中的冷空气可以和主行程汽缸中的热能和未完全燃烧的气体结合，在副行程汽缸产生第二次爆炸。当主行程汽缸爆炸行程大约运作到一半的时候，被压缩在副行程汽缸中的冷空气将会被注入到主行程汽缸中与未完全燃烧的气体结合产生燃烧，这个第二次的燃烧将会通过共通的气门，在副行程汽缸中产生第二次爆炸作业。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述主行程汽缸中有一个与曲轴相连的活塞，所述副行程汽缸有一个与所述曲轴相连的活塞。所述主行程汽缸和所述副行程汽缸二行程或为四行程汽缸，主行程汽缸和副行程汽缸相互作用下，主行程汽缸和副行程汽缸一共有八个作业行程。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述共通气门包括一个设置在主行程汽缸中的气门和一个设置于副行程汽缸、足够让气体通过的开口。如果需要副行程汽缸也可以多加一个气门来控制共通气门。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，主行程汽缸中设置有一个点火的火星塞，如果需要也可以在副行程汽缸中设置有一个点火的火星塞。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸的行程差距为曲轴旋转角度的60°至120°之间。为了便于理解在本发明，在说明本发明所述的主副行程内燃发动机的工作过程中，将主行程汽缸和副行程汽缸行程差距设置为曲轴旋转角度的90°。整个主行程汽缸和副行程汽缸的工作过程是从曲轴旋转角度0°开始运作到810°，主行程汽缸从曲轴旋转角度的0°开始运作到720°，副行程汽缸则从曲轴旋转角度的90°开始运作到810°。主行程汽缸从曲轴旋转角度的0°开始吸入燃料和空气，副行程汽缸从曲轴旋转角度的90°开始吸入空气。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，曲轴旋转至420°时，压缩在所述副行程汽缸的冷空气开始进入到所述主行程汽缸中；曲轴旋转至450°时，主行程汽缸中的爆炸行程已完成一半，压缩在副行程汽缸中的空气已全部进入主行程汽缸；此时副行程汽缸的压缩行程也完成，所述压缩在副行程汽缸中的空气与前述主行程汽缸中的热能结合，通过共通气门在所述副行程汽缸中产生不用外加燃料的第二次的爆炸行程。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸配置成一条线，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸还可以配置成V型结构；并且邻接与之连接在一起的曲轴。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述内燃机可以包括多组主行程汽缸和副行程汽缸。
在本发明所述的主副行程内燃发动机中，所述内燃发动机为增压进气型内燃发动机。
本发明的有益效果是，由于本发明所述的主副行程内燃发动机利用在副行程汽缸中的冷空气与  主行程汽缸在爆炸行程中产生的热能和未完全燃烧的气体结合，不需要点火，在副行程汽缸中产生第二次爆炸行程，使燃料得到了充分的燃烧；另外由于在主行程汽缸中的热能和未完全燃烧的气体在与副行程汽缸中的空气结合，这样会减低主行程汽缸的温度，因此提高在主行程汽缸中燃料和空气允许的压缩比例范围(因为汽缸温度减低，燃料自燃机率也会减低)，来产生更高的热效率。
附图说明
图1示出主行程汽缸开始进气行程(行程1)，此时副行程汽缸的排气行程进行到一半(行程8)；
图2示出主行程汽缸的进气行程进行到一半(行程1)，此时副行程汽缸完成排气行程(行程8)；
图3示出主行程汽缸开始进行压缩行程(行程3)，此时副行程汽缸的进气行程进行到一半(行程2)；
图4示出主行程汽缸的压缩行程进行到一半(行程3)，此时副行程汽缸完成进气行程(行程2)；
图5示出主行程汽缸开始进行爆炸行程(行程5)，此时副行程汽缸的压缩行程进行到一半(行程4)；
图6示出主行程汽缸的爆炸行程进行到一半(行程5)，此时副行程汽缸完成压缩行程(行程4)；
图7示出主行程汽缸开始进行排气行程(行程7)，此时副行程汽缸爆炸行程进行到一半(行程6)；
图8示出主行程汽缸排气行程进行到一半(行程7)，此时副行程汽缸完成爆炸行程(行程6)；
图9示出整个多行程内燃机的全部工作行程表。
具体实施方式
下面将结合附图描述本发明所述的八行程内燃机发动机的具体工作过程。在本实施例中，主行程汽缸和副行程汽缸的工作行程差为曲轴旋转角度的90°。
如图1所示，整个主副行程内燃发动机10包含一个汽缸壁12，在汽缸壁12中有一个主行程汽缸14和一个副行程汽缸16，在主行程汽缸14中有一个活塞18，活塞18可以上下移动，并和连杆20连接在一起，在内燃发动机转动的时候，连杆20会带动曲轴22作出回转的动作。在副行程汽缸16中，包含一个活塞24，活塞24可以上下移动，并和连杆26连接在一起，在内燃发动机转动的时候，连杆26会带动曲轴22作出回转的动作。
在汽缸壁12上面是汽缸盖28，汽缸盖28在主行程汽缸14的上面，里面包含了一个火星塞30，一个进气的气门32，一个共通的气门34。汽缸盖28也在副行程汽缸16的上面，里面包含了一个通到共通的气门34的开孔36，一个进气的气门38，和一个排气的气门40。
主行程汽缸14在曲轴22为0°的时候开始进气(行程1)。在行程1中，燃料和空气将会开始由主行程汽缸14的进气气门32进入到主行程汽缸14，此时，副行程汽缸的活塞24正排气到一半(行程8)。
如图2所示，主行程汽缸在曲轴22为90°的时候，燃料和空气继续由主行程汽缸14的进气门32进入到主行程汽缸14中(行程1)。此时，副行程汽缸的活塞24完成排气行程(行程8)，冷空气将会开始从副行程汽缸16的吸气气门38吸入冷空气。
如图3所示，主行程汽缸在曲轴22为180°的时候，主行程汽缸14开始压缩(行程3)。此时，副行程汽缸的活塞24的吸气行程进行到一半(行程2)，只有吸入冷空气。
如图4所示，主行程汽缸在曲轴22为270°的时候，主行程汽缸14的压缩行程进行到一半(行程3)。此时，副行程汽缸已完成吸气行程(行程2)，准备开始压缩(行程4)。
如图5所示，主行程汽缸在曲轴22为360°的时候，主行程汽缸14完成压缩，并且火星塞30点火，开始爆炸行程(行程5)。此时，副行程汽缸的压缩行程进行到一半(行程4)。
如图6所示，主行程汽缸在曲轴22为450°，主行程汽缸14到了爆炸行程的一半，此时共通的气门34已经完全打开(曲轴大约为420°左右时，共通气门34开始打开，副行程汽缸16中的冷空气将会被推到主行程汽缸14中)。此时，副行程汽缸完成压缩行程(行程4)，副行程汽缸16中的冷空气将会与主行程汽缸14中的热能和未完全燃烧完的燃料结合，通过共通气门在副行程汽缸16中开始爆炸行程(行程6)。
如图7所示，主行程汽缸在曲轴22为540°的时候，主行程汽缸14完成了爆炸行程，开始排气行程(行程7)，从共通的气门34排气到副行程汽缸16。此时，副行程汽缸16到了爆炸行程的一半，冷空气遇热能而膨胀因而产生动力，加上未完全燃烧完的燃料遇到冷空气时会燃烧，同时也会产生动力，这些动力帮助副行程汽缸16产生爆炸行程(行程6)。
如图8所示，主行程汽缸在曲轴22为630°的时候，主行程汽缸14的排气行程进行到一半(行程7)，继续从共通的气门34排气到副行程汽缸16。此时，副行程汽缸16完成爆炸行程，已经开始排气(行程8)。

Claims (10)

1、一种主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主副行程内燃发动机至少包括一个主行程汽缸和一个与之相配适的连接到曲轴的活塞，一个与主行程汽缸配置成对的与之相邻的副行程汽缸和一个与副行程汽缸相配适的连接到所述曲轴的活塞，一个可以让气体在所述主行程汽缸和所述副行程汽缸之间流动的共通气门，在所述主行程汽缸中有一个让燃料和空气进入所述主行程汽缸的气门。
2、根据权利要求1所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸为二行程或四行程汽缸，所述共通气门包括一个设置在主行程汽缸中的气门和一个设置于副行程汽缸中、足够让气体通过的开口，主行程汽缸中设置有一个点火的火星塞，副行程汽缸中设置有一个可以排气的气门。
3、根据权利要求2所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述共通气门在曲轴旋转至420°时打开，此时被压缩在副行程汽缸中的冷空气将会开始进入到主行程汽缸中，当曲轴旋转至450°时，所有被压缩在副行程汽缸中的空气将会全部进入到主行程汽缸中。
4、根据权利要求3所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，压缩在副行程汽缸中的空气与主行程汽缸中的热能结合，然后通过共通气门在所述副行程汽缸中产生不用外加燃料的第二次的爆炸行程。
5、根据权利要求4所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸的行程差距在曲轴旋转角度的60°至120°之间。
6、根据权利要求1-5任何一项所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述共通气门还包括一个在设置在所述副行程汽缸中的气门，在所述副行程汽缸中设置有一个点火的火星塞，所述主行程汽缸中还设置有一个可以向外排气的气门。
7、根据权利要求1-5任何一项所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸配置成一条线，并且同与之连接在一起的曲轴邻接。
8、根据权利要求1-5任何一项所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主行程汽缸和所述副行程汽缸配置成V型结构，并且同与之连接在一起的曲轴邻接。
9、根据权利要求1-5任何一项所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主副行程内燃发动机包括多组主行程汽缸和副行程汽缸。
10、根据权利要求1-5任何一项所述的主副行程内燃发动机，其特征在于，所述主副行程内燃发动机为增压进气型内燃发动机。
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