CN201546813U - 往复活塞式高效汽柴内燃机 - Google Patents

Abstract

一种往复活塞式高效汽柴内燃机，涉及一种内燃机，包括机壳、气缸盖、气缸、曲轴以及风冷、水冷两用的散热装置，所述的气缸包括平行排布的工作气缸和压缩气缸，工作气缸内设有工作活塞，压缩气缸内设有压缩活塞，压缩活塞和工作活塞分别通过压缩活塞连杆、工作活塞连杆连接于同一根曲轴上，压缩活塞的曲轴半径R与工作活塞的曲轴半径r之间错开一个α＝30～60°的夹角；所述的气缸盖上设有与工作气缸连通的顶置式排气门和顶置自由式高压进气门，还设有与压缩气缸连通的顶置自由式进气门，工作气缸和压缩气缸通过高压气道相连通。本实用新型的输出功率大、效率高且节省燃油，并具有散热效果好、节能环保、结构简单等优点，其适用范围非常广泛。

Description

往复活塞式高效汽柴内燃机

【技术领域】：

本实用新型涉及一种内燃机，特别是一种往复活塞式高效汽柴内燃机。

【背景技术】：

目前，国内外机动车所采用的往复活塞式内燃机，都是利用可燃气体在燃烧室内燃烧时所产生的压力推动工作活塞做功，一般每个燃烧室只是对应一个工作气缸和一个工作活塞，当火花塞点火时，可燃气体燃烧所产生的压力达到最大，此时工作活塞上行至接近上止点，因此该工作活塞推动曲轴转动的力臂较短，故其输出的扭矩不大，未能把强大的可燃气体爆发力充分转化成输出扭矩供使用。一般情况下，可燃气体燃烧时只能得到28％左右的使用功率，而大约有72％左右的功率都消耗在机体上，因此现有的往复活塞式内燃机普遍存在效率低、燃油浪费较大的现象。另外，现有内燃机的散热方式主要有风冷和液冷两种，液冷的主要特点是散热效果好，但结构复杂，维修费用高，低温下易冻裂冷却系统；而风冷的特点是结构简单，维修费用低，但是目前的风冷结构一般都需要动力带动风扇转动，冷却装置不完善，有冷却滞留区，冷却不均匀，因此，其散热效果不是很好，得不到广泛使用。

【实用新型内容】：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能增大曲轴输出扭矩的往复活塞式高效汽柴内燃机，以避免现有往复活塞式内燃机存在的效率低、燃油浪费较大的现象。

本实用新型要解决的另一个技术问题是：使该往复活塞式高效汽柴内燃机的散热效果显著。

解决上述技术问题的技术方案是：一种往复活塞式高效汽柴内燃机，包括机壳、气缸盖、气缸、散热装置以及位于曲轴箱内的曲轴，所述的气缸包括平行排布的工作气缸和压缩气缸，工作气缸内设置有一个工作活塞，压缩气缸内设置有一个压缩活塞，该压缩活塞和工作活塞分别通过压缩活塞连杆、工作活塞连杆连接于同一根曲轴上，压缩活塞的曲轴半径R与工作活塞的曲轴半径r之间错开一个夹角，该夹角的取值为α＝30～60°；所述的气缸盖在对应于工作气缸的位置上分别设有一个与工作气缸连通的顶置式排气门和顶置自由式高压进气门，在对应于压缩气缸的位置上设有一个与压缩气缸连通的顶置自由式进气门，所述的工作气缸和压缩气缸通过高压气道相连通。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的工作活塞连杆为一偏心连杆，该工作活塞连杆的活塞销孔与曲轴连接孔之间的中心连线偏离该工作活塞连杆的中轴线。

本实用新型的另一技术方案是：所述的散热装置包括设置于气缸盖上的循环冷却管道以及位于机壳和气缸之间的内置散热片；所述的循环冷却管道包括对应于工作气缸位置上的循环冷却管道A和对应于压缩气缸位置上的循环冷却管道B，循环冷却管道A和循环冷却管道B均由多个同心圆环状的循环管构成，其中循环冷却管道A的进风口与气缸盖的进气口相连通，出风口与循环冷却管道B的进风口相连通，循环冷却管道B的出风口与工作气缸及压缩气缸相连通；所述的内置散热片由位于机壳和工作气缸之间的圆环状内置散热片A和位于机壳和压缩气缸之间的圆环状内置散热片B构成。

所述构成循环冷却管道A和循环冷却管道B的循环管为内部中空的循环管，所述的圆环状内置散热片A和圆环状内置散热片B均为内部中空的散热片。

由于采用了上述结构，本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机与现有的往复活塞式内燃机相比，具有以下有益效果：

1、输出功率大、效率高而且节省燃油：

由于本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机在结构上有了很大的改进，采用双气缸为一个单元，即是所述的气缸包括平行排布的工作气缸和压缩气缸，工作气缸内设置有一个工作活塞，压缩气缸内设置有一个压缩活塞，所述压缩活塞和工作活塞分别通过压缩活塞连杆、工作活塞连杆连接于同一根曲轴上，压缩活塞的曲轴半径与工作活塞的曲轴半径之间的夹角α为30～60°；因此，当压缩活塞上行至上止点时，火花塞点火，而工作活塞已离开上止点向下运动，此时压缩活塞的曲轴半径与工作活塞的曲轴半径之间的夹角α也就是点火角，因此，该工作活塞推动曲轴转动的力臂得到大幅度的增加，能把强大的可燃气体爆发力转换为曲轴的巨大输出扭矩，它比传统的同等排量的往复活塞式内燃机大四倍以上，同时在同一转数时其功率又增大了一倍，因此，本实用新型的输出功率大、效率高，而且节省燃油。

此外，由于所述的工作活塞连杆为一偏心连杆，该工作活塞连杆的活塞销孔与曲轴连接孔之间的中心连线偏离该工作活塞连杆的中轴线，采用这种结构还能使工作活塞更便于克服阻力推动曲轴做功，从而还可进一步增大曲轴的输出扭矩。

2、散热效果非常好：

由于本实用新型还包括有可风冷和水冷两用的散热装置，该散热装置包括设置于气缸盖上的循环冷却管道以及位于机壳和气缸之间的内置散热片，其中循环冷却管道包括对应于工作气缸位置上的循环冷却管道A和对应于压缩气缸位置上的循环冷却管道B，内置散热片由位于机壳和工作气缸之间的圆环状内置散热片A和位于机壳和压缩气缸之间的圆环状内置散热片B构成；当本机工作时，从气缸盖上的进气口吸进来的风，依次通过循环冷却管道A、循环冷却管道B、圆环状内置散热片A以及圆环状内置散热片B，它不仅能带走内燃机表面的热量，还能将内部的气缸盖、气缸壁、活塞等高温做功零部件的热量也直接均匀带走，因此，其散热效果非常显著，而且它不需要动力带动风扇作为补助风源，无需要动力回收一定的热量，因此，本实用新型还可节省一定的能源。

3、节能环保：

由于本实用新型通过其结构上的改进，使可燃气节体均得到了充分、彻底的燃烧，因此，本实用新型可大大减少废气的排放，达到了节能环保的效果。

4、结构简单、适用范围广：

本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机的结构比较简单，重量轻，造价低廉，保养维修简便，外形美观，并可设计成大型或小型的、有机油的或无机油的内燃机，其适用范围非常广泛。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机的技术特征作进一步的说明。

【附图说明】：

图1～图2：本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机的结构示意图，

图1：主视剖视图，图2：图1的俯视图(去掉缸盖后)；

图3：本实用新型所述工作活塞和压缩活塞与曲轴之间的连接关系示意图；

图4：本实用新型所述工作活塞连杆的结构示意图；

图5：本实用新型所述气缸盖上的循环冷却管道的结构示意图(俯视图)；

图6～图9：本实用新型的工作过程示意图(图中的工作活塞连杆和压缩活塞连杆分别简化表示为活塞销孔与曲轴连接孔之间的中心连线)；

图中：

1-机壳，  2-工作气缸，  3-工作活塞，  4-工作活塞连杆，

401-中心连线，  402-中轴线，  5-顶置式排气门，  6-顶置自由式高压进气门，

7-压缩气缸，  8-高压气道，  9-压缩活塞，  10-压缩活塞连杆，

11-顶置自由式进气门，  12-气缸盖，  121-循环冷却管道A，  1211-进风口，

1212-出风口，  122-循环冷却管道B，  123-进气口，  13-内置散热片B，

14-曲轴箱，  15-曲轴，  16-内置散热片A。

【具体实施方式】：

实施例一：

图1～图2中公开的是一种往复活塞式高效汽柴内燃机，它包括机壳1、气缸盖12、气缸、散热装置以及位于曲轴箱14内的曲轴15，所述的气缸包括平行排布的工作气缸2和压缩气缸7，工作气缸2内设置有一个工作活塞3，压缩气缸7内设置有一个压缩活塞9，该压缩活塞9和工作活塞3分别通过压缩活塞连杆10、工作活塞连杆4连接于同一根曲轴15上，压缩活塞9的曲轴半径R与工作活塞3的曲轴半径r之间错开一个夹角，该夹角的取值为α＝43°(参见图3)；所述的气缸盖12在对应于工作气缸2的位置上分别设有一个与工作气缸连通的顶置式排气门5和顶置自由式高压进气门6，在对应于压缩气缸7的位置上设有一个与压缩气缸连通的顶置自由式进气门11，所述的工作气缸和压缩气缸通过高压气道8相连通。所述的工作活塞连杆4为一偏心连杆，该工作活塞连杆4的活塞销孔与曲轴连接孔之间的中心连线401偏离该工作活塞连杆4的中轴线402(参见图4)。

所述的散热装置为风冷、水冷两用的散热装置，它包括设置于气缸盖12上的循环冷却管道以及位于机壳1和气缸之间的内置散热片；所述的循环冷却管道包括对应于工作气缸2位置上的循环冷却管道A121和对应于压缩气缸7位置上的循环冷却管道B122(参见图5)，循环冷却管道A121和循环冷却管道B122均由多个同心圆环状的循环管构成，其中循环冷却管道A121的进风口1211与气缸盖的进气口123相连通，出风口1212与循环冷却管道B122的进风口相连通，循环冷却管道B122的出风口与工作气缸2及压缩气缸7相连通；所述的内置散热片由位于机壳1和工作气缸2之间的圆环状内置散热片A16和位于机壳1和压缩气缸7之间的圆环状内置散热片B13构成。上述构成循环冷却管道A121和循环冷却管道B122的循环管为内部中空的循环管，所述的圆环状内置散热片A16和圆环状内置散热片B13均为内部中空的散热片。

当本往复活塞式高效汽柴内燃机连接有机油池时，所述的气缸盖上的进气口123通过进气管道与曲轴箱14相连，空气和机油混合后依次经空气滤清器、化油器、曲轴箱进入到气缸盖上的进气口；当本往复活塞式高效汽柴内燃机未连接机油池时，空气和机油混合后依次经空气滤清器、化油器直接进入到气缸盖上的进气口123。

作为本实施例的一种变换，所述的往复活塞式高效汽柴内燃机也可以采用普通的散热结构，只是其散热效果没那么好。

作为本实施例的又一种变换，当散热装置只采用风冷时，所述构成循环冷却管道A121和循环冷却管道B122的循环管也可以是实心的循环管，所述的圆环状内置散热片A16和圆环状内置散热片B13也可以不是内部中空的散热片。

作为本实施例的又一种变换，所述的工作活塞连杆4也可以不是偏心连杆，而是普通结构的活塞连杆，只是曲轴的输出扭矩没那么大。

作为本实施例的又一种变换，所述的压缩活塞9的曲轴半径R与工作活塞3的曲轴半径r之间的夹角也可以增大或减小，它可以取α＝30～60°中的任一数值。

本实用新型之往复活塞式高效汽柴内燃机的工作过程如下：

(1)、如图6所示，工作活塞3和压缩活塞9先后被曲轴15带动由上止点向下止点运动，同时，顶置自由式高压进气门6和顶置自由式进气门11开启，顶置式排气门5关闭；当工作活塞3和压缩活塞9由上止点向下止点运动时，活塞上方的容积增大，气缸内气体压力下降，形成一定的真空度，由于两个进气门均开启，气缸与进气管相通，混合气被吸入气缸；

(2)、当工作活塞3运动到下止点时，顶置式排气门5开启，顶置自由式高压进气门6关闭，气缸内充满了新鲜混合气体，并扫除气缸内的废气，使之从排气口排出；随后工作活塞3开始上行，此时顶置式排气门5和顶置自由式高压进气门6均关闭，而压缩活塞9仍继续下行，顶置自由式进气门11仍打开，直至压缩活塞9运动到下止点(参见图7)；

(3)、工作活塞3、压缩活塞9先后被曲轴带动由下止点向上止点运动，所有进、排气门均关闭，气缸内的可燃混合气体受到压缩，直至工作活塞3接近上止点时，火花塞发出电火花点燃可燃气体，使气缸内可燃混合气体燃烧；汽缸内的温度、压力急剧上升，高温、高压气体推动工作活塞3向下运动，并通过连杆带动曲轴15旋转做功；此时，压缩活塞仍继续上行压缩气体(参见图8)，由于压缩气缸7中的绝大部份燃气由高压气道8压到工作气缸2，不仅减小了压缩活塞9向上运动的阻力，也增大了工作气缸2内的压力，从而使工作活塞3推动曲轴转动的力臂得到大幅度的增加，能把强大的可燃气体爆发力转换为曲轴的巨大输出扭矩；

(4)、压缩活塞9到达上止点，工作活塞3继续下行，此时顶置自由式高压进气门6和顶置自由式进气门11关闭，顶置式排气门5打开，废气即由此排出(参见图9)；随后两个活塞继续下行并先后到达下止点，即完成一个工作循环。

Claims (4)

1.一种往复活塞式高效汽柴内燃机，包括机壳(1)、气缸盖(12)、气缸、散热装置以及位于曲轴箱(14)内的曲轴(15)，其特征在于：所述的气缸包括平行排布的工作气缸(2)和压缩气缸(7)，工作气缸(2)内设置有一个工作活塞(3)，压缩气缸(7)内设置有一个压缩活塞(9)，该压缩活塞(9)和工作活塞(3)分别通过压缩活塞连杆(10)、工作活塞连杆(4)连接于同一根曲轴(15)上，压缩活塞(9)的曲轴半径R与工作活塞(3)的曲轴半径r之间错开一个夹角，该夹角的取值为α＝30～60°；所述的气缸盖(12)在对应于工作气缸(2)的位置上分别设有一个与工作气缸连通的顶置式排气门(5)和顶置自由式高压进气门(6)，在对应于压缩气缸(7)的位置上设有一个与压缩气缸连通的顶置自由式进气门(11)，所述的工作气缸和压缩气缸通过高压气道(8)相连通。

2.根据权利要求1所述的往复活塞式高效汽柴内燃机，其特征在于：所述的工作活塞连杆(4)为一偏心连杆，该工作活塞连杆(4)的活塞销孔与曲轴连接孔之间的中心连线(401)偏离该工作活塞连杆(4)的中轴线(402)。

3.根据权利要求1或2所述的往复活塞式高效汽柴内燃机，其特征在于：所述的散热装置包括设置于气缸盖(12)上的循环冷却管道以及位于机壳(1)和气缸之间的内置散热片；所述的循环冷却管道包括对应于工作气缸(2)位置上的循环冷却管道A(121)和对应于压缩气缸(7)位置上的循环冷却管道B(122)，循环冷却管道A(121)和循环冷却管道B(122)均由多个同心圆环状的循环管构成，其中循环冷却管道A(121)的进风口(1211)与气缸盖的进气口(123)相连通，出风口(1212)与循环冷却管道B(122)的进风口相连通，循环冷却管道B(122)的出风口与工作气缸(2)及压缩气缸(7)相连通；所述的内置散热片由位于机壳(1)和工作气缸(2)之间的圆环状内置散热片A(16)和位于机壳(1)和压缩气缸(7)之间的圆环状内置散热片B(13)构成。

4.根据权利要求3所述的往复活塞式高效汽柴内燃机，其特征在于：所述构成循环冷却管道A(121)和循环冷却管道B(122)的循环管为内部中空的循环管，所述的圆环状内置散热片A(16)和圆环状内置散热片B(13)均为内部中空的散热片。

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