CN201526371U

CN201526371U - 活塞组式内燃机

Info

Publication number: CN201526371U
Application number: CN2009202540028U
Authority: CN
Inventors: 范推良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2019-10-01

Abstract

本实用新型涉及一种活塞组式内燃机，它包括气缸，活塞，曲轴，连杆，凸轮，气门，点火系统和喷油系统，活塞为双层结构，第一层的四个小直径活塞均布在第二层的大直径活塞上，小直径活塞与大直径活塞构成活塞组；气缸也为双层结构，小直径气缸与大直径气缸构成气缸组；活塞组将气缸组分置成上、中、下三层汽室，中汽室设有与大气相通的进气道，大直径活塞下方挺杆，挺杆通过连杆与曲轴相连接。本实用新型其效率高、燃烧时间增加一倍，燃烧更彻底，排放更符合环保要求，整机长度短，重量功率比约减少8％，理论计算节油70.6％。

Description

活塞组式内燃机

技术领域：

本实用新型涉及一种内燃机，具体的说是一种活塞组式内燃机。

背景技术：

单活塞内燃机为制造工艺可行，实现体积最小化和功率最大化，压缩容积与行程容积比一般是1∶7左右，按照这个比例内燃机热效率可达50％左右，活塞行程和曲轴半径的制造相对容易实现，体积也较小。如果一定要增加热效率，情况就发生了极大变化，如果要增加1/3，活塞行程就要增加8，是原行程的2.14倍；如果要增加2/3，活塞行程就要增加24，是原行程的4.43倍。曲轴旋转直径也同样增加，这样做的结果是内燃机的高度增加到原来的4.4倍以上，自重增加12倍以上，使内燃机的重量、体积庞大，这种做法显然行不通。

实用新型内容：

本实用新型的发明目的在于克服背景技术之不足而提供一种即增加活塞做功效率又不增加活塞行程的活塞组式内燃机。

本实用新型采用如下技术方案：

一种活塞组式内燃机，包括气缸，活塞，曲轴，连杆，凸轮，气门，点火系统和喷油系统，所述活塞为双层结构，其下层为大直径活塞，均布在大直径活塞上的为小直径活塞，该小直径活塞与大直径活塞构成活塞组，所述小直径活塞中交叉对应设置的两个活塞在上汽室中构成的独立小汽室均通过设置在缸体上的汽道连接；所述气缸与活塞的结构相配合设置，也为双层结构，所述小直径活塞与小直径气缸相配合，所述大直径活塞与大直径气缸相配合，小直径气缸与大直径气缸构成气缸组；所述活塞组将气缸组分置成上、中、下三层汽室，所述中汽室设有与大气相通的进气道；所述大直径活塞下方装有一对挺杆，每个挺杆分别通过装在平衡板上的连杆与曲轴相连接。

采用上述技术方案的本实用新型与现有技术相比，其效率高、燃烧时间增加一倍，燃烧更彻底，排放更符合环保要求，整机长度短，重量功率比约减少8％，理论计算节油70.6％。

作为本实用新型的一种优选结构，所述均布在大直径活塞上的小直径活塞的数量为四个。

作为本实用新型的一种优选结构，所述上气室为四个小气室所构成，所述中汽室为一个，所述下汽室为一个。

作为本实用新型的一种优选结构，所述活塞组为两组，与该活塞组相配合的气缸组也为两组，所述两组活塞组通过主汽道连接。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图2的B-B剖视图。

图4是图1的C-C剖视图

图5是图4的D-D旋转剖视图。

图6是图4的E-E旋转剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例详述本实用新型：

一种活塞组式内燃机，由气缸，活塞，曲轴，连杆，凸轮，气门，点火系统和喷油系统组成。参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6。

图中：缸体1、下汽室2、大直径活塞3、大直径气缸4、中汽室5、小直径活塞6、进汽道7、上汽室8、小直径气缸9、主汽道10、挺杆11、平衡板12、连杆13、主轴14、曲轴15、第一上汽室16、第二上汽室17、第三上汽室18、第四上汽室19、第五上汽室20、第六上汽室21、第七上汽室22、第八上汽室23、第一连接汽道24、第二连接汽道25。

本实施例由气缸、活塞、曲轴、连杆、凸轮、气门、点火系统和喷油系统等组成。

其中置于缸体1内的活塞为双层结构，呈阶梯状，其下层为大直径活塞3，大直径活塞3的数量为一个，均布在大直径活塞3上为小直径活塞6，小直径活塞6的数量为四个，小直径活塞6以大直径活塞3和小直径活塞6两者共的回转中心为中心均布在大直径活塞3上，小直径活塞6和大直径活塞3构成活塞组。

四个小直径活塞6中交叉对应设置的两个活塞在上汽室8中构成的四个独立小汽室均通过设置在缸体上的汽道连接，即第一上汽室16和第三上汽室18通过第一连接汽道24连通，第二上汽室17和第四上汽室19通过第二连接汽道25连接。

除本实施例的描述的四个小直径活塞6以外，还可以选用其他数量的小直径活塞，其数量应为偶数。

气缸与活塞的结构相配合设置，也为双层结构，四个小直径活塞6与四个个小直径气缸9相配合设置，大直径活塞3与大直径气缸4相配合设置，小直径气缸9和大直径气缸4构成气缸组。

活塞组将气缸组分置成上、中、下三层汽室，即上汽室8、中汽室5和下汽室2，所述中汽室5设有与大气相通的进气道7。

大直径活塞3的下方装有一对挺杆11，每个挺杆11分别通过装在平衡板12上的连杆13与曲轴15相连接，该曲轴15与主轴14连接。

本实施例中的上汽室8由四个小汽室所构成，中汽室5的数量为一个，下汽室2的数量为一个。

本实施例的活塞组设置为两组，与活塞组相配合的气缸也设置为两组，两组活塞的结构相同，两组活塞通过主汽道10连接。其中图1中所示的左侧活塞组为第一活塞组，右侧活塞组为第二活塞组，第二组活塞组中的四个独立小汽室分别为：第五上汽室20、第六上汽室21、第七上汽室22和第八上汽室23，第五上汽室20和第七上汽室22通过一个连接汽道连接，其连接形式同第一活塞组中第二上汽室17和第四上汽室19的连接形式(此处省略视图)；第六上汽室21和第八上汽室23通过另一个连接汽道连接，其连接形式同第一组活塞组中的第一上汽室16和第三上汽室18的连接形式。

工作原理：

第一冲程：

第一组活塞由上止点往下运动，第二组活塞由下止点往上运动，第一组活塞中的第一上汽室16和第三上汽室18同时燃烧做功，第二上汽室17和第四上汽室19同时吸入第二组活塞中的上汽室的压缩空气，中汽室从大气中吸入空气，从下汽室排出废气。

第二组活塞组中的第六上汽室21和第八上汽室23同时排出废气，输入本组大直径活塞下方的下汽室，第五上汽室20和第七上汽室22同时压缩空气，中汽室也压缩空气，下汽室用第六上汽室21和第八上汽室23同时排出的废气做功。

第二冲程：

第一组活塞由下止点往上运动，第二组活塞由上止点往下运动，各汽室的工作过程是：第一组活塞的第一上汽室16和第三上汽室18同时排出废气输入本组中的下汽室2，第二上汽室17和第四上汽室19同时压缩空气，中汽室5也压缩空气，下汽室2用室第一上汽室16和第二上汽室18同时排出的废气做功。

第二活塞组中的第六上汽室21和第八上汽室23同时吸入第一组活塞的中汽室5的压缩空气，下汽室排出废气；第五上汽室20和第七上汽室22同时燃烧做功，中汽室从大气中吸入空气，下汽室排出废气。

第三冲程：

第一组活塞由上止点往下运动，第二组活塞由下止点往上运动，各室的工过程是：第一上汽室16和第三上汽室18同时吸入第二组活塞中汽室中的压缩空气，第二上汽室17和第四上汽室19同时燃烧做功，中汽室5通过进汽道7从大气中吸入空气，下汽室2排出废气。

第二组活塞中第六上汽室21和第八上汽室23同时压缩空气做功，第五上汽室20和第七上汽室22同时排出废气输入其本组中汽室压缩空气，下汽室用第一上汽室16和第三上汽室18排出的废气做功。

第四冲程：

第一组活塞由下止点往上运动，第二组活塞由上止点往下运动，各室的工作过程是：第一上汽室16和第三上汽室18同时压缩空气，第二上汽室17和第四上汽室19同时排出废气输入本组下汽室2，中汽室5压缩空气，下汽室2用第二上汽室17和第四上汽室19排出的废气做功。

第二活塞组中的第六上汽室21和第八上汽室23同时燃烧做功，第五上汽室20和第七上汽室22吸入第一组活塞中汽室5的压缩空气，中汽室从大气中吸入空气，下汽室排出废气。

现举例说明功率计算：

以活塞组式柴油机小活塞直径100毫米，大活塞直径320毫米，行程120毫米标准进行。柴油机一般压缩压强为16至18公斤/平方厘米，爆发压力为160至180公斤/平方厘米，以180公斤/平方厘米为例，燃气做功后压力为30公斤/平方厘米以上，活塞做功全冲程的平均压力约为(180+30)÷2＝105公斤/平方厘米，两个直径100毫米的活塞做功功率为：

5×5×3.14×2×105×0.12＝1978.2公斤/米

一个直径320毫米活塞用30公斤/平方厘米的废气二次做功废气做功后压力为6公斤/平方厘米，活塞做功全冲程的平均压力约为：

(30+6)÷2＝18公斤/平方厘米，

直径320毫米的活塞减去两个100毫米直径活塞和一个40毫米直径连杆柱塞杆不做功的效率，其做功功率为：

{(16×16×3.14)-(5×5×3.14×2)-(2×2×3.14)}×18×0.12＝1370公斤/米

与单活塞相比增加功率比为：

活塞组增加功率÷单活塞功率＝增加功率比

可见，本实用新型所述的活塞组式内燃机很好地解决了即增加了活塞做功容积又不增加活塞行程的重大课题，就是将单活塞的排气冲程转变成活塞组的做功冲程，完全符合现有制造工艺，是可行的。活塞组式内燃机从理论上讲，内燃机在任何压缩比、任何行程的条件下可以实现热效率利用率达到100％。单活塞内燃机压缩比为1∶7，理论上讲热效率是40.7％。

Claims

1.一种活塞组式内燃机，包括气缸，活塞，曲轴，连杆，凸轮，气门，点火系统和喷油系统，其特征在于：所述活塞为双层结构，其下层为大直径活塞，均布在大直径活塞上的为小直径活塞，该小直径活塞与大直径活塞构成活塞组，所述小直径活塞中交叉对应设置的两个活塞在上汽室中构成的独立小汽室均通过设置在缸体上的汽道连接；所述气缸与活塞的结构相配合设置，也为双层结构，所述小直径活塞与小直径气缸相配合，所述大直径活塞与大直径气缸相配合，小直径气缸与大直径气缸构成气缸组；所述活塞组将气缸组分置成上、中、下三层汽室，所述中汽室设有与大气相通的进气道；所述大直径活塞下方装有一对挺杆，每个挺杆分别通过装在平衡板上的连杆与曲轴相连接。

2.根据权利要求1所述的活塞组式内燃机，其特征在于：所述大直径活塞的数量为一个，均布在大直径活塞上的小直径活塞的数量为四个。

3.根据权利要求1所述的活塞组式内燃机，其特征在于：所述上气室为四个小气室所构成，所述中汽室为一个，所述下汽室为一个。

4.根据权利要求1所述的活塞组式内燃机，其特征在于：所述活塞组为两组，与该活塞组相配合的气缸组也为两组，所述两组活塞组通过主汽道连接。