CN205422929U - 发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机，该发动机包括气缸、设置于所述气缸内的第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和所述第二活塞将所述气缸的内腔依次分隔为第一侧内腔、中间内腔和第二侧内腔。如此设置，本实用新型提供的发动机，其输出功率较为稳定，且输出功率较高。

Description

发动机

技术领域

本实用新型涉及内燃机机械领域，更具体地说，涉及一种发动机。

背景技术

目前，单缸往复式热力发动机有四冲程发动机和双冲程发动机，但它们热力对外做功只发生在其中一个过程中，即膨胀做工过程，而其他过程如吸气、排气、压缩过程，活塞的动力都靠惯性轮来维持。虽然多缸组合的发动机可以使发动机轴趋于连续输出功，但是对于单缸发动机来说，他是不连续的，有较大波动的，且发动机功率理论上也受到了冲程数的限制。随着发动机需求越来越小型化和大功率化，需要将现有发动机存在的弊端做进一步细化和改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种发动机，其输出功率较为稳定，且输出功率较高。

本实用新型提供的一种发动机，包括气缸、设置于所述气缸内的第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和所述第二活塞将所述气缸的内腔依次分隔为第一侧内腔、中间内腔和第二侧内腔。

优选地，所述气缸设有第一排气口和第二排气口；当所述第一侧内腔和所述第二侧内腔同时膨胀至最大时，所述第一排气口和所述第二排气口一一对应的与所述第一侧内腔和所述第二侧内腔相通、并与所述中间内腔隔开；当所述中间内腔膨胀至最大时，所述第一排气口和所述第二排气口与所述中间内腔相通、并与所述第一侧内腔和所述第二侧内腔隔开。

优选地，沿所述第一侧内腔至所述第二侧内腔的方向，所述第一排气口和所述第二排气口设置在内腔长度的1/4～3/4的位置之间。

优选地，所述第一排气口设置在内腔长度的1/4～1/3的位置之间，所述第二排气口设置在内腔长度的2/3～3/4的位置之间。

优选地，所述第一侧内腔、中间内腔和所述第二侧内腔的腔壁上均对应设置有喷油嘴、喷气嘴和火花塞。

优选地，所述喷油嘴和所述喷气嘴的喷射方向均沿所述气缸的内圆周的切线方向。

优选地，所述喷油嘴和所述喷气嘴均向所述气缸的中心方向喷射。

优选地，所述火花塞安装在油气最先混合的位置。

优选地，与所述第一侧内腔和所述第二侧内腔对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞，全部设置在所述气缸的侧壁上、全部设置在所述气缸的端盖上、或者至少一者设置在所述气缸的侧壁上其它设置在所述气缸的端盖上；与所述中间内腔对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞都设置在所述气缸的侧壁上。

优选地，所述第一侧内腔和所述第二侧内腔的容积之和等于所述中间内腔的容易，且所述中间内腔的喷油量为所述第一侧内腔和所述第二侧内腔的喷油量之和的1.5-2.5倍。

本实用新型提供的技术方案中，在一个气缸中设置有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞将气缸的内腔依次分隔为第一侧内腔、中间内腔和第二侧内腔。其中，第一侧内腔内的燃料燃烧时，能够推动第一活塞做功，第二侧内腔内的燃料燃烧时，能够推动第二活塞做功，中间内腔的燃料燃烧时，能够同时推动第一活塞和第二活塞做功。本实用新型提供的发动机，可控制其第一侧内腔和第二侧内腔内的燃料同时燃烧产生膨胀力，以推动第一活塞和第二活塞同时压缩中间内腔；而后控制中间内腔内的燃料燃烧时产生的膨胀力，以推动第一活塞和第二活塞同时向两侧方向运动。如此设置，第一活塞和第二活塞往复运动时，两个活塞的每次运动都是由热力膨胀做功推动，输出为连续输出，波动较小，而且该类型的发动机的单缸功率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式中喷油嘴和喷气嘴都设置在气缸壁上时的示意图；

图2为本实用新型具体实施方式中喷油嘴和喷气嘴都设置在气缸盖上时的示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中第一侧内腔和第二侧内腔中的喷气嘴、喷油嘴及火花塞都安装在气缸盖上的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中第一侧内腔和第二侧内腔中的喷气嘴、喷油嘴及火花塞都安装在气缸的侧壁上的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式中第一侧内腔和第二侧内腔中的喷气嘴、喷油嘴安装在气缸的侧壁、火花塞安装在气缸盖上的结构示意图；

图6为本实用新型具体实施方式中中间内腔中喷气嘴、喷油嘴和火花塞均安装在中间内腔的侧壁上的结构示意图；

图1-图6中：

第一活塞--11、第二活塞--12、气缸—13、第一侧内腔—14、中间内腔--15、第二侧内腔—16、第一传动杆—17、第二传动杆—18、第一曲柄连杆--19、第二曲柄连杆—20、气缸盖—21、第一排气口—22、第二排气口—23。

具体实施方式

本具体实施方式的核心在于提供一种发动机，其输出功率较为稳定，且输出功率较高。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。

请参阅图1-图2，本具体实施方式提供的发动机，其可以连续膨胀做工，该发动机在一个气缸13中装入第一活塞11和第二活塞12，第一活塞11和第二活塞12将气缸13的内腔分隔成三个相互独立的小气缸内腔，即第一侧内腔14、中间内腔15和第二侧内腔16。

需要说明的是，本具体实施方式中气缸13可以为直线型，当然也可为弧形、V型等结构，只需能够保证第一活塞11和第二活塞12在气缸13的内腔的顺利滑动即可。发动机可以通过传动机构输出做功，比如，第一活塞11和第二活塞12可分别对应连接有第一传动杆17和第二传动杆18，第一传动杆17和第二传动杆18的另一端分别对应连接有第一曲柄连杆19和第二曲柄连杆20，其中第一传动杆17和第二传动杆18需要与气缸13的气缸盖21之间实现密封滑动配合。

中间内腔15内的燃料燃烧时，中间内腔15膨胀，能够推动第一活塞11和第二活塞12向两侧方向运动，以压缩第一侧内腔14和第二侧内腔16。当两侧的第一侧内腔14和第二侧内腔16内的燃料燃烧时，第一侧内腔14和第二侧内腔16同时膨胀，进而推动第一活塞11和第二活塞12向中间方向运动，以压缩中间内腔15，工作时，第一活塞和第二活塞呈镜面对称运动。这样构成了活塞的一个往复循环运动，此过程中的动力输出都是由热力膨胀过程推动，实现发动机轴在较大功率下平稳输出，同时减小冲击和波动，减小惯性轮的尺寸，减小发动机的质量和体积；也使得单个发动机同时具备两根轴，且两根轴的转速和轴功率相等。

当然，本具体实施方式提供的发动机，也可进行如下控制，可首先控制第一侧内腔14内的燃料燃烧产生膨胀力，以推动第一活塞和第二活塞向压缩第二侧内腔的方向运动，当运动到极限位置后，第二侧内腔内的燃料燃烧产生膨胀力，以推动第二活塞或第一活塞向第一侧内腔方向压缩，如此循环运动。当然，也可通过其它方式实现该发动机的控制，比如，根据实际情况控制单个活塞运动，或者控制两个活塞同时运动。

本具体实施方式中，气缸13的侧壁上设有第一排气口22和第二排气口23；当第一侧内腔14和第二侧内腔16同时膨胀至最大时，第一排气口22和第二排气口23一一对应的与第一侧内腔14和第二侧内腔16相通、并与中间内腔15隔开，以将第一侧内腔14和第二侧内腔16中燃烧后的废气排出，并保证中间内腔15中的待燃烧燃料被压缩；当中间内腔15膨胀至最大时，第一排气口22和第二排气口23与中间内腔15相通、并与第一侧内腔14和第二侧内腔16隔开，以将中间内腔15中的废气排出，并保证第一侧内腔14和第二侧内腔16中的待燃烧燃料能够被压缩。

优选地，沿气缸13的内腔的延伸方向，第一排气口22和第二排气口23设置在内腔长度的1/4～3/4的位置之间。

进一步地，第一排气口22设置在内腔长度的1/4～1/3的位置之间，第二排气口23设置在内腔长度的2/3～3/4的位置之间。如此，最大程度地避免了中间内腔15膨胀不完全而导致燃料的浪费。

另外，需要说明的是，本具体实施方式提供的发动机可以为燃油发动机，当然也可为燃气发动机，或者，可以为压燃式发动机，也可为火花塞点燃式发动机。下面内容，本文以火花塞点燃式为例对本具体实施方式提供的发动机进行详细介绍。

第一侧内腔14、中间内腔15和第二侧内腔16中都各自配有喷油嘴和喷气嘴以及火花塞。

与第一侧内腔14和第二侧内腔16对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞，可以全部设置在气缸的侧壁上、或者全部设置在所述气缸的端盖上、或者至少一者设置在气缸的侧壁上其它设置在气缸的端盖上；与中间内腔15对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞都设置在气缸13的侧壁上。

请参考图3-图6，本具体实施方式针对两个侧内腔和中间内腔15的不同位置设计了喷油嘴、喷气嘴和火花塞可能的安装位置，并按A-B-C优选等级从上到下排列，其中，图3-图6中，最优选等级为A级中所示的安装方式。

图中，喷油嘴、喷气嘴和火花塞分别用x，y，z表示；喷油和喷气方向如箭头所示。其中，中间内腔15的喷油嘴、喷气嘴、火花塞均是安装在气缸13壁上的；它的优选等级方案中，A级表示喷油和喷气要么都斜向圆周的切向喷射混合；要么都向着中心喷射混合；火花塞安置油雾和空气最先混合处；更具体的，当喷油和喷气都为斜向圆周同一方向喷射时(即A等级左边图所示)要求喷油的方向更靠近内侧，而喷气方向靠近外侧，即喷气方向尽可能沿着内侧壁；以保证油雾在空气的包裹范围内尽可能燃尽。B级表示喷油嘴和喷气嘴安装在气缸13的对立面位置；此种方法也是要么向着圆周的切向斜着喷出，要么向着中间轴线处喷出；其中，按左边所示的情况，火花塞安装在二者喷射方向的中间位置；而右边图则任意安装。C级为B级的一种情况，它表示喷油和喷气都沿着气缸13壁，且都按同一时针方向喷射，该种方法是可行的，只是混合速度不如前两个等级快，影响燃烧速度；火花塞安装在喷油嘴和空气喷嘴前端一段距离均可，但安装在喷油前可能会造成油多气少而不完全燃烧。

两个侧内腔的喷油嘴、喷气嘴和火花塞安装的较为灵活，可以全部安装在侧壁，也可以全部安装在气缸盖21上，还可以分别安装在气缸13壁和气缸盖21上。

如图4所示的为全部安装在气缸13壁上的情况，这种情况与中间气缸13的安装是一样的，这里不再赘述。

如图3所示的为全部安装在汽缸盖时的情况，这种方式也是目前常规发动机的安装方式。其中A级表示喷油嘴、喷气嘴和火花塞安装在彼此都较接近的位置，左图表示喷油和喷气均直接喷向气缸13的情况，火花塞安装在最先混合处；右图表示喷油和喷气均向着同一方向的侧壁喷射，火花塞安装在最先混合处。

如图5所示，此种安装方式与上述中间内腔15上的安装方式仅火花塞的安装位置改在了气缸盖21上，其他要点是一样的，这里不再赘述。

另外，本方案中要求油液和空气处于高压状态，压力大于喷入时的气缸压力，以方便喷入气缸，此时的气缸压力是大于大气压的，所以需要空气先被压缩成高压状态才能喷入；

而且第一侧内腔14和第二侧内腔16的容积之和等于所述中间内腔15的容积，使得两端气缸的燃料喷入量相同，但是中间内腔15的喷油量理论上为第一侧内腔14和第二侧内腔16的喷油量之和的1.5-2.5倍。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发动机，其特征在于，包括气缸(13)、设置于所述气缸(13)内的第一活塞(11)和第二活塞(12)，所述第一活塞(11)和所述第二活塞(12)将所述气缸(13)的内腔依次分隔为第一侧内腔(14)、中间内腔(15)和第二侧内腔(16)。

2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述气缸(13)设有第一排气口(22)和第二排气口(23)；当所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)同时膨胀至最大时，所述第一排气口(22)和所述第二排气口(23)一一对应的与所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)相通、并与所述中间内腔(15)隔开；当所述中间内腔(15)膨胀至最大时，所述第一排气口(22)和所述第二排气口(23)与所述中间内腔(15)相通、并与所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)隔开。

3.如权利要求2所述的发动机，其特征在于，沿所述第一侧内腔至所述第二侧内腔的方向，所述第一排气口(22)和所述第二排气口(23)设置在内腔长度的1/4～3/4的位置之间。

4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，所述第一排气口(22)设置在内腔长度的1/4～1/3的位置之间，所述第二排气口(23)设置在内腔长度的2/3～3/4的位置之间。

5.如权利要求1-4任一项所述的发动机，其特征在于，所述第一侧内腔(14)、中间内腔(15)和所述第二侧内腔(16)的腔壁上均对应设置有喷油嘴、喷气嘴和火花塞。

6.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述喷油嘴和所述喷气嘴的喷射方向均沿所述气缸(13)的内圆周的切线方向。

7.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述喷油嘴和所述喷气嘴均向所述气缸(13)的中心方向喷射。

8.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述火花塞安装在油气最先混合的位置。

9.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，与所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞，全部设置在所述气缸的侧壁上、或者全部设置在所述气缸的端盖上、或者至少一者设置在所述气缸的侧壁上其它设置在所述气缸的端盖上；与所述中间内腔(15)对应设置的喷油嘴、喷气嘴和火花塞都设置在所述气缸(13)的侧壁上。

10.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)的容积之和等于所述中间内腔(15)的容积，且所述中间内腔(15)的喷油量为所述第一侧内腔(14)和所述第二侧内腔(16)的喷油量之和的1.5-2.5倍。