CN216008677U - 一种压燃式发动机及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃烧发动机技术领域，特别涉及一种压燃式发动机及车辆。压燃式发动机包括缸体、第一活塞、缸盖、第二活塞和压气机，缸体内形成有第一空腔，第一活塞设于第一空腔内，并在第一空腔内往复运动；缸盖与缸体连接，缸盖内形成有与第一空腔连通的第二空腔，第二活塞设于第二空腔内，并在第二空腔内往复运动；压气机的出气口与第二空腔连通。本实用新型的压燃式发动机，具有较高的动力性和燃油经济性；保持了原汽油机升功率高的特点；同时无点火系统，减少能量损失；压缩比高，压燃能够多点同时着火的燃烧方式可使得能量释放率较高，热效率较高，压燃式发动机内大量的热能用来做工，进一步提升燃料利用效率。

Description

一种压燃式发动机及车辆

技术领域

本实用新型涉及燃烧发动机技术领域，特别涉及一种压燃式发动机及车辆。

背景技术

压燃式发动机，是不靠电火花点火，而是依靠压缩终了时缸内充量的高温、高压引起混合气自燃的内燃机。压燃式发动机或柴油机广泛应用于轿车、货载汽车、机车、船舶和发电。由于采用压燃，所以压缩比比点燃式发动机大。现有技术中，汽油机因燃烧温度较高，通常采用电火花点火，汽油机内大量的热能未能用来做工，燃料利用效率低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种压燃式发动机，以解决或部分解决现有的汽油机内大量的热能未能用来做工，燃料利用效率低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种压燃式发动机，包括，包括，

缸体和第一活塞，所述缸体内形成有第一空腔，所述第一活塞设于所述第一空腔内，并在所述第一空腔内往复运动；

缸盖和第二活塞，所述缸盖与所述缸体连接，所述缸盖内形成有与所述第一空腔连通的第二空腔，所述第二活塞设于所述第二空腔内，并在所述第二空腔内往复运动；

压气机，其出气口与所述第二空腔连通。

进一步的，所述第二空腔向所述缸盖内凹陷，所述第二空腔的轴线与所述第一空腔的轴线平行。

进一步的，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖连接的进气门，所述第二空腔靠近所述进气门。

进一步的，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖连接的排气门，所述第二空腔位于所述排气门和所述进气门之间。

进一步的，所述第二空腔的腔壁上开设有进气口，所述压气机的出气口通过管路连通所述进气口。

进一步的，所述第一活塞与所述第二活塞均设置有至少三个，所述第一活塞和所述第二活塞一一对应设置。

进一步的，所述压燃式发动机还包括驱动电机、蜗杆、涡轮和偏心连杆，所述驱动电机、所述蜗杆、所述涡轮、所述偏心连杆和所述第二活塞依次连接；

所述驱动电机驱动所述蜗杆带动所述涡轮转动，所述涡轮转动使得所述偏心连杆带动所述第二活塞往复运动。

进一步的，所述压燃式发动机还包括，

凸轮轴、传动机构和曲轴，所述凸轮轴通过所述传动机构与所述曲轴连接，所述曲轴与所述第一活塞连接；

活塞杆，第一端与所述第二活塞连接，第二端贯穿所述缸盖并设置有凸台，所述第二端用于与所述凸轮轴的凸轮接触；

偏压件，一端与所述缸盖抵接，另一端与所述凸台抵接，为所述活塞杆提供远离所述缸盖的偏压力；

所述第一活塞驱动所述曲轴转动，所述曲轴通过所述传动机构带动所述凸轮轴转动，所述凸轮轴转动时所述凸轮推动所述第二活塞朝向所述第一活塞移动，所述偏压件推动所述活塞杆带动所述第二活塞远离所述第一活塞移动。

进一步的，所述压燃式发动机还包括增压器，所述增压器包括增压器轴，所述压气机包括压气机轴，所述压气机轴与所述增压器轴同轴相连。

相对于现有技术，本实用新型所述的压燃式发动机具有以下优势：

本实用新型的压燃式发动机，压气机的出气口与第二空腔连通，压气机向第二空腔内通入压缩气体，利用第一活塞与第二活塞同步压燃实现稀薄燃烧，稀薄燃烧的优点在于它可以同时保持较高的动力性和燃油经济性。第一活塞与第二活塞同步压燃均质燃烧混合气，保持了原汽油机升功率高的特点；同时无点火系统，减少能量损失；压缩比高，压燃能够多点同时着火的燃烧方式可使得能量释放率较高，热效率较高，压燃式发动机内大量的热能用来做工，进一步提升燃料利用效率。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆，以解决或部分解决现有的车辆汽油机内大量的热能未能用来做工，燃料利用效率低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，包括上述的压燃式发动机。

所述车辆与上述压燃式发动机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的压燃式发动机的结构示意图；

附图标记说明：

1-缸体；2-第一活塞；3-缸盖；4-第二活塞；5-第二空腔；6-压气机；7-燃烧室；8-进气门；9-排气门；10-控制阀；11-驱动机构；12-曲轴；13-上止点；14-进气口；15-管路；16-第一空腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型的实施例中所提到的前、后，是指相对车辆的前进方向的前方和后方。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本申请实施例提供了一种压燃式发动机，包括缸体1、第一活塞2、缸盖3、第二活塞4和压气机6，所述缸体1内形成有第一空腔16，所述第一活塞2设于所述第一空腔16内，并在所述第一空腔16内往复运动；所述缸盖3与所述缸体1连接，所述缸盖3内形成有与所述第一空腔16连通的第二空腔5，所述第二活塞4设于所述第二空腔5内，并在所述第二空腔5内往复运动；压气机6的出气口与所述第二空腔5连通。

具体而言，缸体1通常形成有圆筒形的第一空腔16，第一空腔16内有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的第一活塞2，某些特殊型压燃式发动机内的第一空腔16为非圆筒形结构。

第一活塞2是第一空腔16中作往复运动的机件。参照图1所示，第一活塞2的上方部分为燃烧室7。第一活塞2与第一空腔16的形状适配，通常为圆柱状结构，某些特殊型压燃式发动机内的第一活塞2为非圆柱状结构。

缸盖3安装在缸体1的上面，从上部密封缸体1并构成燃烧室7，缸盖3能够承受很大的热负荷和机械负荷。所述缸盖3内形成有圆筒形的第二空腔5，某些特殊型压燃式发动机内的第二空腔5为非圆筒形结构。

第二活塞4是第二空腔5中作往复运动的机件，第二活塞4与第二空腔5的形状适配，通常为圆柱状结构，某些特殊型压燃式发动机内的第二活塞4为非圆柱状结构。

压气机6用于向第二空腔5内通入压缩气体，外部压缩气体能量快速介入第一空腔16和第二空腔5内，使得燃烧室7内的气体能够实现压燃。

本申请实施例中的压燃式发动机在工作过程中，压气机6中的压缩气体通过出气口进入到第二空腔5内，压缩气体的高流速使得第一空腔16和第二空腔5内的气体均匀，第一活塞2和第二活塞4同步移动压燃。通过控制压缩气体进入到第二空腔5内的介入时刻，可实现等容压缩，等容压缩可避免气体压力体积变化而导致的温度影响，影响缸内燃烧，燃料全部被瞬时压燃，燃烧温度低，可以稀薄燃烧(稀薄燃烧极限可达60：1以上)，燃烧室7被压缩，汽油燃烧放热速度快。

本申请实施例的压燃式发动机，压气机6的出气口与第二空腔5连通，压气机6向第二空腔5内通入压缩气体，利用第一活塞2与第二活塞4同步压燃实现稀薄燃烧，稀薄燃烧的优点在于它可以同时保持较高的动力性和燃油经济性。第一活塞2与第二活塞4同步压燃均质燃烧混合气，保持了原汽油机升功率高的特点；同时无点火系统，减少能量损失；压缩比高，压燃能够多点同时着火的燃烧方式可使得能量释放率较高，热效率较高，压燃式发动机内大量的热能用来做工，进一步提升燃料利用效率。

参照图1所示，在一实施例中，所述第二空腔5向所述缸盖3内凹陷，所述第二空腔5的轴线与所述第一空腔16的轴线平行。

参照图1所示，第二空腔5位于燃烧室7的上部，第二空腔5的开口朝向燃烧室7，第二空腔5的轴线与第一空腔16的轴线平行时，第一活塞2和第二活塞4为从两个方向同时压缩燃烧室7内的气体，有效实现压燃。

参照图1所示，在一实施例中，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖3连接的进气门8，所述第二空腔5靠近所述进气门8。

第二空腔5靠近进气门8，则第二空腔5与第一空腔16的连通处靠近进气门8。进气门8用于向第一空腔16内通入气体，气体从进气门8进入到缸体1内，以及压缩气体通过第二空腔5与第一空腔16的连通处进入到缸体1内的方向相同，避免发生相互影响。

参照图1所示，在一实施例中，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖3连接的排气门9，所述第二空腔5位于所述排气门9和所述进气门8之间。

第二空腔5位于排气门9和进气门8之间，即第二空腔5与第一空腔16的连通处位于排气门9和进气门8之间，排气门9和进气门8之间具有足够的布置第二空腔5的空间，方便第二空腔5的布置。

可以理解是，由于缸盖3同时设置进气门8、排气门9、第二空腔5和第二活塞4等结构，缸盖3的材料需要具有足够的强度和刚度。

参照图1所示，在一实施例中，所述第二空腔5的腔壁上开设有进气口14，所述压气机6的出气口通过管路15连通所述进气口14。

进气口14位于第二空腔5的腔壁处时，从压气机6的出气口流出的压缩气体通过管路15和进气口14进入到第二空腔5内。

参照图1所示，在一实施例中，所述压燃式发动机还包括控制阀10，所述控制阀10设于管路15或进气口14处，控制阀10用于控制出气口和进气口14之间的通断。

当需要向第一空腔16内通入压缩气体时，控制阀10打开，压缩气体通过管路15和进气口14进入到第二空腔5中，当不需要向第一空腔16内通入压缩气体时，控制阀10断开，进气口14中没有压缩气体流出。控制阀10通过控制压缩空气介入时刻，可实现等容压缩。

在一实施例中，控制阀10为电磁阀。

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。在实际应用中，压燃式发动机选择适宜的电池阀。

可以理解的是，在实际应用中，可以选择不同的控制阀10，本实用新型实施例对此不做限定。

在一实施例中，所述第一活塞2与所述第二活塞4均设置有至少三个，所述第一活塞2和所述第二活塞4一一对应设置。

压燃式发动机包括至少三个第一空腔16和至少三个第二空腔5，任一第一空腔16具有一个第一活塞2，任一第二空腔5具有一个第二活塞4。

压燃式发动机中还包括驱动第二活塞4往复移动的驱动机构11。

在一实施例中，驱动机构11包括驱动电机、蜗杆、涡轮和偏心连杆，所述驱动电机、所述蜗杆、所述涡轮、所述偏心连杆和所述第二活塞4依次连接；所述驱动电机驱动所述蜗杆带动所述涡轮转动，所述涡轮转动使得所述偏心连杆带动所述第二活塞4往复运动。

其中，偏心连杆与涡轮的连接处偏离涡轮的旋转轴线，则涡轮旋转过程中，偏心连杆会带动第二活塞4往复运动。

驱动电机、蜗杆、涡轮和偏心连杆共同驱动第二活塞4往复移动，结构简单，运动稳定。

在另一实施例中，驱动机构11包括凸轮轴、传动机构、活塞杆和偏压件，所述凸轮轴通过所述传动机构与所述曲轴连接，所述曲轴与所述第一活塞2连接；活塞杆的第一端与所述第二活塞4连接，第二端贯穿缸盖3并设置有凸台，所述第二端用于与所述凸轮轴的凸轮接触；偏压件的一端与所述缸盖3抵接，另一端与所述凸台抵接，为所述活塞杆提供远离所述缸盖3的偏压力；所述第一活塞2驱动所述曲轴转动，所述曲轴通过所述传动机构带动所述凸轮轴转动，所述凸轮轴转动时所述凸轮推动所述第二活塞4朝向所述第一活塞2移动，所述偏压件推动所述活塞杆带动所述第二活塞4远离所述第一活塞移动。

在实际应用中，凸轮轴和曲轴12传动比是2:1，曲轴12转2圈，凸轮轴转1圈。压燃式发动机具有四个冲程，只有点火冲程有凸轮轴的凸轮执行推动第二活塞4动作，其余冲程第二活塞4不参与做功，其余冲程凸轮轴无动作型线。

点火冲程时，凸轮通过活塞杆推动第二活塞4朝向第一活塞2移动，凸轮继续转动，凸轮转动到不推动第二活塞4时，偏压件推动活塞杆向远离缸盖3的方向移动，活塞杆带动第二活塞4远离第一活塞移动，凸轮和偏压件共同实现第二活塞4的往复运动。

在实际应用中，偏压件根据使用需求选择，如偏压件选择弹簧件，弹簧件套设在活塞杆外，弹簧件的一端缸盖3抵接，另一端与凸台抵接，弹簧件一直处于压缩状态。

在另一实施例中，驱动机构11还可以是另一曲轴机构，该曲轴机构与第二活塞4连接，驱动第二活塞4往复运动。

在另一实施例中，驱动机构11包括驱动电机、齿轮和齿条，驱动电机、齿轮和齿条依次连接，齿条和第二活塞4连接，驱动电机驱动齿轮转动，齿轮转动带动齿条往复移动，齿条移动带动活塞往复移动。

在一实施例中，所述压燃式发动机还包括增压器，所述增压器包括增压器轴，所述压气机6包括压气机轴，所述压气机轴与所述增压器轴同轴相连。

压气机轴与增压器轴同轴相连，可以与增压器利用同一动力源，减少压燃式发动机的部件，以及节约布置空间。

增压器是将空气在供入气缸之前预先压缩，以提高空气密度、增加汽缸进气量。目的在于增加第一空腔16充气量、提高功率、改善经济性、改善排放。

本申请实施例中的压燃式发动机，通过在缸盖3上设置第二空腔5，第二空腔5位于燃烧室7的顶部，第二空腔5内置第二活塞4，压燃时刻前，压气机6快速向第二活塞4下方注入压缩空气，压气机6向缸体1内提前注入压缩气体，压缩气体的高流速使得第一空腔16和第二空腔5内的气体混合均匀，第二活塞4开始压缩时，控制阀10关闭，第一活塞2和第二活塞4同步压燃。具体为从进气至压燃时刻的某段时间，压气机6注入压力，随后第一活塞2压缩，控制阀10逐步关闭。在压燃时刻，第一活塞2到达上止点13，同时第二活塞4到达下止点，第一活塞2的其余三个冲程，第二空腔5和第二活塞4不参与做功。

本实用新型实施例还提供了一种车辆，具体可以包括上述压燃式发动机。

由于压燃式发动机具有燃料利用效率高的优点，使得车辆更加的节省燃料，增加用户的使用满意度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压燃式发动机，其特征在于，包括，

缸体(1)和第一活塞(2)，所述缸体(1)内形成有第一空腔(16)，所述第一活塞(2)设于所述第一空腔(16)内，并在所述第一空腔(16)内往复运动；

缸盖(3)和第二活塞(4)，所述缸盖(3)与所述缸体(1)连接，所述缸盖(3)内形成有与所述第一空腔(16)连通的第二空腔(5)，所述第二活塞(4)设于所述第二空腔(5)内，并在所述第二空腔(5)内往复运动；

压气机(6)，其出气口与所述第二空腔(5)连通。

2.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述第二空腔(5)向所述缸盖(3)内凹陷，所述第二空腔(5)的轴线与所述第一空腔(16)的轴线平行。

3.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖(3)连接的进气门(8)，所述第二空腔(5)靠近所述进气门(8)。

4.根据权利要求3所述的压燃式发动机，其特征在于，所述压燃式发动机还包括与所述缸盖(3)连接的排气门(9)，所述第二空腔(5)位于所述排气门(9)和所述进气门(8)之间。

5.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述第二空腔(5)的腔壁上开设有进气口(14)，所述压气机(6)的出气口通过管路(15)连通所述进气口(14)。

6.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述第一活塞(2)与所述第二活塞(4)均设置有至少三个，所述第一活塞(2)和所述第二活塞(4)一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述压燃式发动机还包括驱动电机、蜗杆、涡轮和偏心连杆，所述驱动电机、所述蜗杆、所述涡轮、所述偏心连杆和所述第二活塞(4)依次连接；

所述驱动电机驱动所述蜗杆带动所述涡轮转动，所述涡轮转动使得所述偏心连杆带动所述第二活塞(4)往复运动。

8.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述压燃式发动机还包括，

凸轮轴、传动机构和曲轴，所述凸轮轴通过所述传动机构与所述曲轴连接，所述曲轴与所述第一活塞(2)连接；

活塞杆，第一端与所述第二活塞(4)连接，第二端贯穿所述缸盖(3)并设置有凸台，所述第二端用于与所述凸轮轴的凸轮接触；

偏压件，一端与所述缸盖(3)抵接，另一端与所述凸台抵接，为所述活塞杆提供远离所述缸盖(3)的偏压力；

所述第一活塞(2)驱动所述曲轴转动，所述曲轴通过所述传动机构带动所述凸轮轴转动，所述凸轮轴转动时所述凸轮推动所述第二活塞(4)朝向所述第一活塞(2)移动，所述偏压件推动所述活塞杆带动所述第二活塞(4)远离所述第一活塞移动。

9.根据权利要求1所述的压燃式发动机，其特征在于，所述压燃式发动机还包括增压器，所述增压器包括增压器轴，所述压气机(6)包括压气机轴，所述压气机轴与所述增压器轴同轴相连。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的压燃式发动机。

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