CN206917735U - 一种双气缸组合式两级发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双机体组合式两级发动机，包括带有燃烧室的机体，燃烧室中滑动密封油主活塞，主活塞通过主连杆与曲轴连接，在燃烧室上设置有第一进气口和火花塞，所述机体中还设置有与燃烧室相连通的混合室，燃烧室和混合室之间的通道上设置有泄气阀，所述混合室中设置有密封滑动配合的次活塞，所述次活塞通过次连杆与曲轴相铰接，在混合室上设置有第二进气口和排气口。主活塞和次活塞在曲轴的转动下相互交替运动。本实用新型能够大幅度降低尾气的排放温度，提高机体的做功效率，降低机体的温度，节省能源消耗，降低运营成本。

Description

一种双气缸组合式两级发动机

技术领域

本实用新型属于燃烧燃料做功动力机械节能增效技术领域，尤其涉及一种双气缸组合式两级发动机。

背景技术

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。这也是将热能转化为机械能的一种热机。

广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。

活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。

目前汽油机和柴油机的做功效率比较低，其中汽油机只有25％到35％，柴油机为35％到45％。尾气温度高达600到700度，也就是说55％到65％的能量以热量的方式流失。尽管采取了涡轮增压等技术对于提高功效起到了一定的作用，但是受到多种因素的影响，尾气排放温度比较高，燃机内部的温度比较高，导致发动机许多热量都通过尾气和散热器散发流失。

中国专利授权公开号CN103967652A公开了一种活塞冲压自燃脉冲喷气发动机，所述发动机在气缸内装有阶梯自由活塞，使构成一个先燃燃烧室和一个主燃烧室，主燃烧室的前端有装有压力控制开关的喷口，一侧燃油管和低压气管均通过进气口分别与先燃燃烧室和主燃烧室相通，在缸体的前端内侧设有通气道。此发动机双向做工，活塞密封于气缸内，在生产加工上造成困难，发动机在工作时处于高温状态，气缸受热变形，对气缸的密封造成影响，造成主燃烧室或先燃烧室会发生泄漏情况，同时在工作时，气缸两个燃烧室依次做功，温度会加速升高，造成涨缸的概率大幅增加，最终发动机无法正常工作造成报废。

实用新型内容

本实用新型针对背景技术要解决的技术问题，提供一种双气缸组合式两级发动机，能够大幅度降低尾气的排放温度，提高气缸的做功效率，降低气缸的温度，节省能源消耗，降低运营成本。

本实用新型解决其上述问题所采用的技术方案是：一种双气缸组合式两级发动机，包括带有燃烧室的机体，燃烧室中滑动密封有主活塞，主活塞通过主连杆与曲轴连接，在燃烧室上设置有第一进气口和火花塞。

所述机体中还设置有与燃烧室相连通的混合室，燃烧室和混合室之间的通道上设置有泄气阀，所述混合室中设置有密封滑动配合的次活塞，所述次活塞通过次连杆与曲轴相铰接，在混合室上设置有第二进气口和排气口。所述次活塞的工作面面积大于主活塞的工作面面积。

优选的，所述泄气阀为具有单向导通能力的开闭阀门。

优选的，所述主连杆和次连杆在曲轴的旋转带动下做交替往复运动。

本实用新型具有以下有益效果：

1、大幅度降低气缸里面的平均温度和压强，相应增加了做功的混合气总量，从而大幅度增加做功效率；

2、大幅度降低了排气温度和气缸温度，从而大幅度减少了因为通过散热系统和尾气排放导致的热量过多损失；

3、由于大幅度增加了空气比例，可以提高燃料燃烧比例，减少不能燃烧的燃料部分，从而减少污染；

4、由于降低了气缸里面的温度，也就是降低了燃烧温度，也避免或者大幅度减少因为高压高温导致的氮氧化物的形成量，较大幅度降低了对于环境的污染。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明；

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

附图中：

10、机体，

20、燃烧室，21、主活塞，22、主连杆，23、第一进气口，24、火花塞，

30、混合室，31、次活塞，32、次连杆，33、第二进气口，34、排气口，

40、曲轴，50、泄气阀；

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的可能涉及的术语“第一”、

“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

如图所示，一种双气缸组合式两级发动机，包括带有燃烧室20的机体10，燃烧室20中滑动密封油主活塞21，主活塞21通过主连杆22与曲轴40连接，在燃烧室20上设置有第一进气口23和火花塞24。

机体10中还设置有与燃烧室20相连通的混合室30，燃烧室20和混合室30之间的通道上设置有泄气阀50，泄气阀50为具有单向导通能力的开闭阀门，并且泄气阀50为从燃烧室 20到混合室30单向导通，混合室30中设置有密封滑动配合的次活塞31，次活塞31通过次连杆32与曲轴40相铰接，主连杆22和次连杆32在曲轴40的旋转带动下做交替往复运动，在混合室30上设置有第二进气口33和排气口34。

为了保证在较低压力下次活塞31获得较大推力，次活塞31的工作面面积大于主活塞21 的工作面面积，即混合室30的直径大于燃烧室20的直径。

工作原理如下：

第一冲程：燃烧室20吸气、混合室30排气

主活塞21从上止点向下运动，次活塞31从下止点向上运动；

第一进气口23开启，火花塞24关闭，泄气阀50闭合，第二进气口33关闭，排气口34开启；

燃烧室20从第一进气口23吸入空气，混合室30从排气口34排出空气。

第二冲程：燃烧室20压缩、混合室30吸气

主活塞21从下止点向上运动，次活塞31从上止点向下运动；

第一进气口23关闭，火花塞24关闭，泄气阀50闭合，第二进气口33开启，排气口34关闭；

燃烧室20将气体进行压缩，混合室30从第二进气口33吸入空气。

混合室30吸入空气，可以保证次活塞31在下行过程中避免混合室30出现负压，阻碍曲轴40做功，同时可冷却机体10，降低机体10温度。

第三冲程：燃烧室20做功、混合室30压缩

主活塞21从上止点向下运动，次活塞31从下止点向上运动；

第一进气口23关闭，火花塞24开启，泄气阀50闭合，第二进气口33关闭，排气口34关闭；

燃烧室20内燃烧做功，混合室30将空气进行压缩。

第四冲程：燃烧室20排气、混合室30做功

主活塞21从下止点向上运动，次活塞31从上止点向下运动；

第一进气口23关闭，火花塞24关闭，泄气阀50开启，第二进气口33关闭，排气口34关闭；

燃烧室20将气体从泄气阀50排入混合室30，高温高压的燃气与混合室30的空气混合并完成更加充分的燃烧，同时迅速加热这些混合室30内的空气，一起对次活塞31进行施压并做功。

由于混合室30的直径较大，可以保证在较低的压力下次活塞31因为受力面积的增大而获得比较大的推力。

例如燃烧室20燃烧后与混合室30的压缩空气混合温度按照平均计算。从下面的数据来看，以扩展气缸容积而不增加燃料的情况下，对比燃烧室20有很明显的增加活塞压力的作用。

以195柴油机和这种柴油机扩展容积十倍后的比较：

编号	项目	燃烧室	混合室省油模式	混合室全功率
					1	半径mm	95	1500	1500
2	行程mm	95	95	95
					3	排气温度K	1000	370	1000
4	上止点压缩温度k	1000	1000	1000
					5	燃气爆发温度K	2000	1100	2000
6	下止点尾气温度K	1000	370	1000
					7	上止点压强KG/cm2	26.0	13.8	26.0
8	活塞受力面积cm2	70.6	706.0	706.0
					9	上止点活塞受力KG	1835.6	9742.8	18356
10	下止点压强KG/cm2	0.6675	0.2328	0.6675
					11	下止点活塞受力KG	47.1	164.4	471.3

上述表格按照公式PV＝nRT计算得到的相关数据。

从上面计算可以看到燃烧室20扩展为混合室30省油模式，就是混合室30主要用于加热和增压混合室30中的压缩空气，可以明显增大活塞的初始压力和下止点的压力，比单纯用燃烧室20燃烧，次活塞31较大幅度提高活塞的总的受力，可以大幅度提高柴油机的动力性能，并大幅度降低尾气温度。

上述技术构思也可应用于航天航空发动机或其他应用领域。

综上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本实用新型的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本实用新型的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种双气缸组合式两级发动机，包括带有燃烧室(20)的机体(10)，燃烧室(20)中滑动密封油主活塞(21)，主活塞(21)通过主连杆(22)与曲轴(40)连接，在燃烧室(20)上设置有第一进气口(23)和火花塞(24)，

其特征在于：

所述机体(10)中还设置有与燃烧室(20)相连通的混合室(30)，燃烧室(20)和混合室(30)之间的通道上设置有泄气阀(50)，所述混合室(30)中设置有密封滑动配合的次活塞(31)，所述次活塞(31)通过次连杆(32)与曲轴(40)相铰接，在混合室(30)上设置有第二进气口(33)和排气口(34),

所述次活塞(31)的工作面面积大于主活塞(21)的工作面面积。

2.如权利要求1所述的双气缸组合式两级发动机，其特征在于：

所述泄气阀(50)为具有单向导通能力的开闭阀门。

3.如权利要求1所述的双气缸组合式两级发动机，其特征在于：

所述主连杆(22)和次连杆(32)在曲轴(40)的旋转带动下做交替往复运动。