CN209040975U - 新型轻燃料内燃发动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种新型轻燃料内燃发动机，将做功气缸与压气气缸同轴对置，两个气缸之间设有高压空气储存罐，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，用多面齿条活塞连杆的下面齿条与输出齿轮啮合，输出齿轮通过超越离合器安装在输出轴上，活塞连杆组再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功，两组活塞连杆的侧向齿条相对与反推齿轮啮合，两组做功及压气气缸并列组成一个四缸单元，两组活塞连杆彼此反复运动形成做功循环，由于做功气缸采用间接高压充气，燃料缸内直喷所以不会产生爆震，可以使用一切轻质燃料，节能减排效果显著。

Description

新型轻燃料内燃发动机
技术领域
本实用新型涉及一种新型轻燃料内燃发动机，将做功气缸与压气气缸同轴对置，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，将传统四冲程内燃发动机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程简化为做功与压缩为一个冲程，排气与吸气为一个冲程，每个做功循环共两个冲程，并且取消了传统发动机的曲轴曲柄装置，用多面齿条活塞连杆的下面齿条与输出齿轮啮合，输出齿轮通过超越离合器安装在输出轴上，活塞连杆组再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功。
背景技术
传统四冲程内燃发动机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程，并且四个冲程只有一个做功冲程，效率偏低，而且发动机活塞连杆作用于发动机曲轴曲柄并由其传递出动力，但是由于曲轴曲柄是做圆周运动造成分力复杂，这就使得内燃机在燃烧做功时气缸内的压力曲线与曲柄的力矩曲线难以更好地重合，使得发动机的效率难以达到更高。
实用新型内容
本实用新型涉及一种新型轻燃料内燃发动机，将做功气缸与压气气缸同轴对置，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，将传统四冲程内燃发动机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程简化为做功与压缩为一个行程，排气与吸气为一个行程，每个做功循环共两个行程，并且取消了传统发动机的曲轴曲柄装置，用多面齿条活塞连杆的下面齿条与输出齿轮啮合，输出齿轮通过超越离合器安装在输出轴上，活塞连杆组再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功，两组做功及压气气缸并列组成一个四缸单元，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，该连杆下面齿条与输出齿轮啮合，两组活塞侧面齿条相对与中间反推齿轮啮合，当其中一组做做功及压气冲程时，活塞连杆组通过啮合的中间反推齿轮反推另一组活塞连杆组进行排气与吸气冲程，往复形成工作循环，优化了发动机的扭矩输出曲线，大大提高了发动机的扭矩传输效率。
本实用新型的技术解决方案是：
设计制造一种新型轻燃料内燃发动机，该发动机做功气缸与压气气缸同轴对置，两组做功及压气气缸水平并列组成一个四缸单元，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连成活塞连杆组，两组活塞连杆侧面齿条相对与中间反推齿轮啮合，单组气缸分别做功与压缩为一个冲程，排气与吸气为一个冲程，每个做功循环共两个冲程，压气气缸的直径大于做功气缸的直径，做功活塞通过多面齿条活塞连杆直接推动压气活塞进行压气增压并将高压空气储存在高压空气储气罐内，高压空气储气罐内的高压空气经过配气机构间接充入做功气缸，做功气缸上设有两个缸内直喷高压喷油嘴及火花塞，可以分别喷入两种或者一种轻质燃料燃烧做功，做功气缸的进气、排气门由电磁驱动，驱动信号由活塞连杆位置传感器及控制电路控制进气、排气，启动时由压气气缸上的电磁气门控制反向将高压空气导入压气气缸，将做功活塞推至做功气缸顶点并临时维持做功气缸的做功气压，可以另外单独安装一个电动空气压缩机预先压缩空气用于初次启动发动机，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，该连杆下面齿条与输出齿轮啮合，输出齿轮通过超越离合器安装在输出轴上，两组活塞侧面齿条相对与中间反推齿轮啮合，当其中一组做做功及压气冲程时，活塞连杆组通过啮合的中间反推齿轮反推另一组活塞连杆组进行排气与吸气冲程，彼此往复形成工作循环，两组活塞连杆组的受力分别通过啮合的两个输出齿轮，再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功，该四缸单元可以串并联组合为8、 12、16缸发动机适用于更多车船等机械使用。
本实用新型的有益效果是：
本发明用传动效率更高的齿条齿轮传动装置取代了传统发动机传动效率较低的曲轴曲柄传动装置，多面齿条活塞连杆啮合的输出齿轮通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动无损转换为输出轴的圆周运动，推动输出轴对外做功，大大提高了发动机的扭矩传输效率，使得该发动机动力输出效率大大提高，并且由于做功气缸采用间接高压充气缸内直喷不会产生爆震，所以可以使用一切轻质燃料。
附图说明
图1是本实用新型的侧剖面基本结构示意图。
图2是本实用新型的俯剖面基本结构示意图。
图3是本实用新型的俯剖面1组气缸做功时基本结构示意图。
图1、2、3中：1、高压空气储气罐，2、2-2做功气缸，3、3-2 压气气缸，4、多面齿条连杆，5、连杆侧面齿条，6、连杆下面齿条， 7、超越离合器(单向轴承)8、输出齿轮，9、上部辅助轮，10、输出轴，11、中间反推齿轮，12、中间反推齿轮轴，13、13-2做功活塞， 14、14-2压气活塞，15、进气门，16、16-2进气电磁阀，17、排气电磁阀，，18、火花塞，19、缸内直喷高压喷油嘴，20、排气门，21、21-2 压气缸进气门，22、压气缸排气门，23、23-2压气缸电磁气门阀，24、安全阀，25、机油，26、机座组合预留孔，27、27-2侧面辅助轮
具体实施方式
如图1、2、3设计制造一种新型超级轻燃料内燃发动机，该发动机做功气缸2、2-2与压气气缸3、3-2同轴对置，两组做功及压气气缸水平并列组成一个四缸单元(如图2)，做功活塞13与压气活塞14由多面齿条活塞连杆4直接相连成活塞连杆组，两组活塞连杆侧面齿条 5、5-2相对与中间反推齿轮11啮合，单组气缸分别做功与压缩为一个冲程，排气与吸气为一个冲程，每个做功循环共两个冲程，压气气3、 3-2的直径适当大于做功气缸2、2-2的直径，以达到增压的作用，做功活塞13、13-2通过多面齿条活塞连杆4直接推动压气活塞14、14-2 进行压气增压并将高压空气储存在高压空气储气罐1内，高压空气储气罐1内的高压空气经过配气机构间接充入做功气缸，做功气缸上设有两个缸内直喷高压喷油嘴19及火花塞18，可以分别喷入两种或者一种轻质燃料燃烧做功，做功气缸的进气门15、排气门20由电磁阀 16、17驱动，驱动信号由活塞连杆位置传感器及ECU控制进气、排气，启动时由压气气缸上的电磁气门阀23、23-2控制，反向将高压空气导入压气气缸3，将做功活塞13推至做功气缸2的顶点并临时维持做功活塞的位置，可以另外单独安装一个电动空气压缩机预先压缩空气用于初次启动发动机，做功做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，该连杆下面齿条6与输出齿轮8啮合，输出齿轮8通过超越离合器7安装在输出轴10上，两组活塞侧面齿条5、5-2相对与中间反推齿轮11啮合，当其中一组(上)做功及压气冲程时，活塞连杆组通过啮合的中间反推齿轮反推二组(下)活塞连杆组进行排气与吸气冲程(图2、图3)，在多面齿条连杆的齿条背面安装有辅助轮9、 27、27-2用以平衡齿条齿轮的偏侧受力。
做功初始时先启动空气压缩机(图略)，给高压空气储存罐充气，空气压力达到10巴左右时即可启动发动机，最先是打开其中一组做功气缸排气门20，同时压气缸排气门22打开，高压空气反向进入一组压气气缸3，将一组活塞连杆组反向推至一组做功气缸2的顶部，之后一组做功气缸排气门20关闭，同时一组做功气缸进气门15开启，高压空气立即充入一组做功气缸2(此时在压气气缸内的高压空气压力下活塞组不动)，之后一组做功气缸进气门15关闭，一组缸内高压喷油嘴19喷入燃料，再后一组做功气缸火花塞18点火，同时压气气缸排气门电磁阀23关闭，做功气缸内2的可燃气体爆燃，产生的高压气体推动活塞连杆组运动，带动啮合的输出齿轮8转动，再通过超越离合器7带动输出轴10转动做功，同时压气活塞14将压气气缸内的高压空气再压回高压空气储存罐1，同时，一组活塞连杆组通过侧向啮合的反推齿轮11将二组活塞连杆组反推至二组做功气缸2-2顶部 (此时二组做功气缸排气门开启，二组压气气缸吸气)，这时二组做功气缸2-2高压充气(一组做功气缸废气保持压力)、喷油、点火(一组做功气缸排气门开启排气)、彼此往复形成工作循环，两组活塞连杆组的受力分别通过啮合的两个输出齿轮，再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功，多面齿条连杆的齿条背面安装的辅助轮9、27、27-2用以平衡齿条齿轮的偏侧受力，该四缸单元可以串并联组合为8、12、16缸发动机适用于更多车船等机械使用。

Claims (7)

1.一种新型轻燃料内燃发动机，其特征是：该发动机做功气缸与压气气缸同轴对置，两组做功及压气气缸水平并列组成一个四缸单元，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连成活塞连杆组，该连杆下面齿条与输出齿轮啮合，两组活塞连杆侧面齿条相对与中间反推齿轮啮合，单组气缸分别做功与压缩为一个冲程，排气与吸气为一个冲程，每个做功循环共两个冲程，压气气缸的直径大于做功气缸的直径。
2.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：输出齿轮通过超越离合器安装在输出轴上，活塞连杆组的受力通过啮合的输出齿轮再通过超越离合器将活塞连杆组的往复运动转换为输出轴的圆周运动对外做功。
3.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：做功活塞通过多面齿条活塞连杆直接推动压气活塞进行压气增压并将高压空气储存在高压空气储气罐内，高压空气储气罐内的高压空气经过配气机构间接充入做功气缸。
4.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：两组做功及压气气缸水平并列组成一个四缸单元，做功活塞与压气活塞由多面齿条活塞连杆直接相连，该连杆下面齿条与输出齿轮啮合，两组活塞侧面齿条相对与中间反推齿轮啮合，当其中一组做做功及压气冲程时，活塞连杆组通过啮合的中间反推齿轮反推另一组活塞连杆组进行排气与吸气冲程，彼此往复形成工作循环。
5.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：做功气缸的进、排气门由电磁驱动，驱动信号由活塞连杆位置传感器及控制电路控制进气、排气，启动时由压气气缸上的电磁气门控制反向将高压空气导入压气气缸，将做功活塞推至做功气缸顶点并临时维持做功气缸的做功气压。
6.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：做功气缸上设有两个缸内直喷高压喷油嘴及火花塞，可以分别喷入两种轻质燃料燃烧做功。
7.根据权利要求1所述的新型轻燃料内燃发动机，其特征是：可以另外单独安装一个电动空气压缩机预先压缩空气用于初次启动发动机。
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