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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotorstruktur und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit hoher Leistung.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In einem Verbrennungsmotor (VM) dient ein Einlassrohr zum Einleiten von Außenluft in einen Brennraum, woraufhin ein Brennstoff bereitgestellt und zur Verbrennung und Explosion mit der Luft im Brennraum vermischt wird; die Luft dehnt sich aufgrund der Wärme aus, und eine mechanische Vorrichtung wird zum Umwandeln der Verbrennungsenergie in mechanische Energie benutzt, um Antriebskraft nach außen bereitzustellen, sodass die chemische Energie des Brennstoffs in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Derzeit wird das Antriebsprinzip des Verbrennungsmotors auf zahlreichen Gebieten eingesetzt, beispielsweise in einem Fahrzeug, Boot oder Flugzeug.
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Dabei weist ein Verbrennungsmotor mit Kolben vier Prozesse auf, nämlich Luftansaugung, Verdichtung, Bereitstellung von Kraft und Auslass; durch Erzielen der genannten Prozesse Luftansaugung, Verdichtung, Bereitstellung von Kraft und Auslass in vier Hüben wird ein Vier-Hub-Zyklus definiert (ein Kolben wird von einem Ende des Zylinders zu dessen anderem Ende verlagert), und durch Erzielen der Prozesse Luftansaugung, Verdichtung, Bereitstellung von Kraft und Auslass in wenigstens zwei Hüben wird ein Zyklus aus wenigstens zwei Hüben definiert.
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Bei gleicher Abgasmenge beträgt jedoch die von dem Verbrennungsmotor mit Vier-Hub-Zyklus erzeugte Leistung nur die Hälfte der Leistung, die von dem Verbrennungsmotor mit einem Zyklus mit wenigstens zwei Hüben erzeugt wird; da bei dem Verbrennungsmotor mit Vier-Hub-Zyklus der Ablassprozess und der Luftansaugprozess getrennt sind, kann die noch nicht verbrannte Luft daran gehindert werden, nach außen abgelassen zu werden, weshalb der Verbrennungsmotor mit Vier-Hub-Zyklus Vorteile aufweist, indem er weniger Brennstoff verschwendet, weniger Luftverschmutzung erzeugt und so die Anforderungen an umweltschonende Energie und Umweltschutz erfüllt. Somit ist es eine wichtige Aufgabe des Fachmanns, die Leistungseffizienz des Verbrennungsmotors mit Vier-Hub-Zyklus zu erhöhen.
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Entsprechend hat sich der Anmelder der vorliegenden Erfindung der Aufgabe gewidmet, die genannten Nachteile zu beheben.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit hoher Leistung bereitzustellen, bei dem eine Luftansaugmenge von zwei Zylinderkammern in eine der Zylinderkammern gefüllt werden kann, wenn eine Kurbelwellenkammer vollständig unter Druck steht, sodass eine größere Verbrennungskraft während eines Verbrennungshubs der Zylinderkammer erzeugt werden kann, wodurch die Leistungseffizienz des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung erhöht wird.
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Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor mit hoher Leistung bereit, der Folgendes beinhaltet: eine Kurbelwellenkammer; wenigstens zwei Zylinderkammern; einen Kurbelwellenanlenkmechanismus, der in der Kurbelwellenkammer angeordnet ist; wenigstens zwei Kolben, die mit dem Kurbelwellenanlenkmechanismus verbunden und in den Zylinderkammern aufgenommen sind; ein Einlassrohr, das nur mit der Kurbelwellenkammer in Verbindung steht; wenigstens zwei Strömungsleitrohre, deren eines Ende nur mit der Kurbelwellenkammer in Verbindung steht und deren anderes Ende nur mit der Zylinderkammer in Verbindung steht; und eine Rückschlagventileinheit mit einem Rückschlagventil, das an einer Verbindungsstelle des Einlassrohrs und der Kurbelwellenkammer angeordnet ist, und wenigstens zwei ersten Umschaltventilen, die an Verbindungsstellen der Strömungsleitrohre und der Zylinderkammern angeordnet sind.
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Gemäß der vorstehenden Offenbarung steht das Einlassrohr nur mit der Kurbelwellenkammer in Verbindung, ein Ende des Strömungsleitrohrs steht nur mit der Kurbelwellenkammer in Verbindung, und das andere Ende davon steht nur mit der Zylinderkammer in Verbindung, und das Einlassrohr ist mit einem oberen Teil der Kurbelwellenkammer verbunden, die zwei Strömungsleitrohre sind an einem unteren Teil der Kurbelwellenkammer verbunden; Brennstoff, Luft und Schmieröl, die durch das Einlassrohr eingeleitet werden, müssen die Kurbelwellenkammer passieren, um in die zwei Strömungsleitrohre zu strömen, sodass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl den Kurbelwellenanlenkmechanismus gleichmäßig schmieren und dann in die zwei Strömungsleitrohre strömen können, wodurch die Betriebsstabilität des Kurbelwellenanlenkmechanismus erhöht und seine Lebensdauer verlängert wird; dabei strömen der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl nacheinander durch das Einlassrohr, die Kurbelwellenkammer, das Strömungsleitrohr und die Zylinderkammer, sodass das Entstehen turbulenter Strömungen im Inneren der Kurbelwellenkammer, des Strömungsleitrohrs oder der Zylinderkammer verhindert und die Arbeitseffizienz des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung stabilisiert werden kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die einen ersten Betriebszustand eines Verbrennungsmotors mit hoher Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine schematische Ansicht, die einen zweiten Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 ist eine schematische Ansicht, die einen dritten Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 4 ist eine schematische Ansicht, die einen vierten Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 5 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Es wird Bezug genommen auf 1 bis 4. In der vorliegenden Erfindung wird ein Verbrennungsmotor mit hoher Leistung 10 offenbart, dessen Hauptelemente eine Kurbelwellenkammer 1, wenigstens zwei Zylinderkammern 2, ein Kurbelwellenanlenkmechanismus 3, wenigstens zwei Kolben 4, ein Einlassrohr 5, wenigstens zwei Strömungsleitrohre 6, wenigstens zwei Zündkerzen 7, wenigstens zwei Abgasrohre 8 und ein Rückschlagventileinheit 9 sind.
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Die Kurbelwellenkammer 1 ist mit einem linken Teil 11, einem rechten Teil 12, einem oberen Teil 13 und einem unteren Teil 14 gebildet. Dabei werden in der vorliegenden Erfindung gemäß dieser Ausführungsform zwei Zylinderkammern 2, zwei Kolben 4, zwei Strömungsleitrohre 6, zwei Zündkerzen 6 und zwei Abgasrohre 8 verwendet, doch sei angemerkt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Anzahl der genannten Komponenten beschränkt ist. Eine der Zylinderkammern 2 ist mit dem linken Teil 11 verbunden und der andere Zylinder 2 ist mit dem rechten Teil 12 verbunden.
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Der Kurbelwellenanlenkmechanismus 3 ist in der Kurbelwellenkammer 1 angeordnet. Die Einzelheiten sind wie folgt. Der Kurbelwellenanlenkmechanismus 3 beinhaltet eine Kurbelwellenscheibe 31 und Anlenkstangen 32, die in der gleichen Anzahl wie die Zylinderkammern 2 vorgesehen sind, die Kurbelwellenscheibe 31 ist in der Kurbelwellenkammer 1 angeordnet und ein Ende der Anlenkstange 32 ist mit der Kurbelwellenscheibe 31 verbunden und das andere Ende davon ist in der Zylinderkammer 2 angeordnet.
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Die Kolben 4 sind mit dem Kurbelwellenanlenkmechanismus 3 verbunden und in den Zylinderkammern 2 aufgenommen, das heißt, die Kolben 4 sind mit den Anlenkstangen 32 verbunden und können mittels der Anlenkstangen 32 in den Zylinderkammern 2 hin und her verlagert werden. Dabei sind die Kurbelwellenkammer 1 und die Zylinderkammern 2 durch die Kolben 4 getrennt, die zwei Kolben 4 können gemeinsam in eine Richtung zum Schließen der Kurbelwellenkammer 1 oder in Richtungen weg von der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden, und Verlagerungsrichtungen d der zwei Kolben 4 sind parallel zueinander; es sei angemerkt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehende Anordnung beschränkt ist und die Verlagerungsrichtungen der zwei Kolben 4 V-artig oder senkrecht zueinander vorgesehen sein können.
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Das Einlassrohr 5 steht nur mit der Kurbelwellenkammer 1 in Verbindung, ein Ende des Strömungsleitrohrs 6 steht nur mit der Kurbelwellenkammer 1 in Verbindung und das andere Ende davon steht nur mit der Zylinderkammer 2 in Verbindung. Die Einzelheiten sind wie folgt. Das Einlassrohr 5 ist mit dem oberen Teil 13 verbunden, die zwei Strömungsleitrohre 6 sind mit dem unteren Teil 14 verbunden und das Einlassrohr 5 dient zum Einleiten eines Gemischs aus Brennstoff, Luft und Schmieröl von außen in die Kurbelwellenkammer 1.
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Die Zündkerze 7 ist mit einer von der Kurbelwellenkammer 1 entfernten Seite der Zylinderkammer 2 verbunden und in Entsprechung zur Zylinderkammer 2 angeordnet. Das Abgasrohr 8 steht nur mit der Zylinderkammer 2 in Verbindung, und das Strömungsleitrohr 6 und das Abgasrohr 8 sind auf den beiden Seiten der Zündkerze 7 angeordnet.
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Die Rückschlagventileinheit 9 beinhaltet ein Rückschlagventil 91, erste Umschaltventile 92 und zweite Umschaltventile 93, die in der gleichen Anzahl wie die Zylinderkammern 2 vorgesehen sind, das Rückschlagventil 91 ist an einer Verbindungsstelle al des Einlassrohrs 5 und der Kurbelwellenkammer 1 vorgesehen, die ersten Umschaltventile 92 sind an Verbindungsstellen a2 der Strömungsleitrohre 6 und der Zylinderkammern 2 vorgesehen und die zweiten Umschaltventile 93 sind an Verbindungsstellen a3 der Abgasrohre 8 und der Zylinderkammern 2 vorgesehen.
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Die Einzelheiten sind wie folgt. Das Rückschlagventil 91 dient dazu, ein Fluid so zu leiten, dass es aus dem Einlassrohr 5 in die Kurbelwellenkammer 1 strömt, und das Rückschlagventil 91 kann verhindern, dass das Fluid aus der Kurbelwellenkammer 1 zum Einlassrohr 5 strömt. Das erste Umschaltventil 92 dient zum Öffnen oder Schließen der Verbindung zwischen dem Strömungsleitrohr 6 und der Zylinderkammer 2, und das zweite Umschaltventil 93 dient zum Öffnen oder Schließen der Verbindung zwischen dem Abgasrohr 8 und der Zylinderkammer 2.
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1 bis 4 offenbaren die Betriebszustände des Verbrennungsmotors mit hoher Leistung 10 der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, ist der erste Betriebszustand wie folgt: Die Zündkerze 7 auf der rechten Seite wird gezündet, damit die Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite einen Verbrennungshub erzeugen kann, das erste Umschaltventil 92 und das zweite Umschaltventil 93 auf der rechten Seite sind während des Verbrennungshubs geschlossen, und ein während der Verbrennung erzeugter Druck kann eine Schubkraft auf die Kolben 4 ausüben, sodass die zwei Kolben 4 gemeinsam in die Richtungen zum Schließen der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden; dabei erhöht sich ein Innenluftdruck im Inneren der Kurbelwellenkammer 1, sodass das Rückschlagventil 91 geschlossen wird, wodurch verhindert wird, dass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl aus der Kurbelwellenkammer 1 zum Einlassrohr 5 strömen; und schließlich wird zugelassen, dass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl über das erste Umschaltventil 92 auf der linken Seite in die Zylinderkammer 2 auf der linken Seite gelangen, um einen Luftansaughub zu erzeugen.
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Wie in 2 ist der zweite Betriebszustand wie folgt: Die zwei Kolben 4 werden gemeinsam in Richtungen weg von der Kurbelwellenkammer 1 verlagert, sodass der Innenluftdruck im Inneren der Kurbelwellenkammer 1 sinkt, wodurch sich das Rückschlagventil 91 öffnet, und das erste Umschaltventil 92 und das zweite Umschaltventil 93 auf der linken Seite sind im geschlossenen Zustand, wodurch das Innere der Zylinderkammer 2 auf der linken Seite in einem dicht verschlossenen Zustand sein kann; wenn also der Kolben 4 fortgesetzt verlagert wird, um einen Innenraum der Zylinderkammer 2 auf der linken Seite zu verdichten, werden der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl unter Druck gesetzt, um ein Druckhub zu ermöglichen; da das erste Umschaltventil 92 auf der rechten Seite geschlossen ist und das zweite Umschaltventil 93 auf der rechten Seite geöffnet ist, wird während des Verbrennungshubs im Inneren der Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite erzeugtes Abgas von dem zweiten Umschaltventil 93 auf der rechten Seite zum Abgasrohr 8 auf der rechten Seite abgelassen, wodurch ein Ablasshub erzeugt werden kann.
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Wie in 3 gezeigt, ist der dritte Betriebszustand wie folgt: Die Zündkerze 7 auf der linken Seite wird gezündet, damit die Zylinderkammer 2 auf der linken Seite einen Verbrennungshub erzeugen kann, das erste Umschaltventil 92 und das zweite Umschaltventil 93 auf der linken Seite sind während des Verbrennungshubs geschlossen, und ein während der Verbrennung erzeugter Druck kann eine Schubkraft auf die Kolben 4 ausüben, sodass die zwei Kolben 4 gemeinsam in die Richtungen zum Schließen der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden; dabei erhöht sich der Innenluftdruck im Inneren der Kurbelwellenkammer 1, sodass das Rückschlagventil 91 geschlossen wird, wodurch verhindert wird, dass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl aus der Kurbelwellenkammer 1 zum Einlassrohr 5 strömen; und schließlich wird zugelassen, dass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl über das erste Umschaltventil 92 auf der rechten Seite in die Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite gelangen, um einen Luftansaughub zu erzeugen.
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Wie in 4 ist der vierte Betriebszustand wie folgt: Die zwei Kolben 4 werden so angetrieben, dass sie sich gemeinsam in Richtungen weg von der Kurbelwellenkammer 1 verlagern, sodass der Innenluftdruck im Inneren der Kurbelwellenkammer 1 sinkt, wodurch sich das Rückschlagventil 91 öffnet, und das erste Umschaltventil 92 und das zweite Umschaltventil 93 auf der rechten Seite sind im geschlossenen Zustand, wodurch das Innere der Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite in einem dicht verschlossenen Zustand sein kann; wenn also der Kolben 4 fortgesetzt verlagert wird, um einen Innenraum der Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite zu verdichten, werden der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl unter Druck gesetzt, um ein Druckhub zu ermöglichen; da das erste Umschaltventil 92 auf der linken Seite geschlossen ist und das zweite Umschaltventil 93 auf der linken Seite geöffnet ist, wird während des Verbrennungshubs im Inneren der Zylinderkammer 2 auf der linken Seite erzeugtes Abgas von dem zweiten Umschaltventil 93 auf der linken Seite zum Abgasrohr 8 auf der linken Seite abgelassen, wodurch ein Ablasshub erzeugt werden kann. Damit ist, wie in 1 bis 4 gezeigt, ein Betriebsvorgang eines Verbrennungsmotors mit Vier-Hub-Zyklus abgeschlossen.
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Wenn, wie in Fig.. 2 und 4 gezeigt, die zwei Kolben 4 gemeinsam in Richtungen weg von der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden, bis die zwei Zylinderkammern 2 vollständig unter Druck stehen, ist eine Luftansaugmenge der Kurbelwellenkammer 1 gleich einer Luftansaugmenge der zwei Zylinderkammern 2, doch wenn, wie in 1 gezeigt, die zwei Kolben 4 gemeinsam in Richtungen zum Schließen der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden, bis die Kurbelwellenkammer 1 vollständig unter Druck steht, füllt die Luftansaugmenge (die Luftansaugmenge der Kurbelwellenkammer 1 aus 4) der zwei Zylinderkammern 2 nur das Innere der Zylinderkammer 2 auf der linken Seite, sodass eine Druckwirkung für die Zylinderkammer 2 auf der linken Seite bereitgestellt wird; nach demselben Prinzip füllt, wenn, wie in 3 gezeigt, die zwei Kolben 4 gemeinsam in Richtungen zum Schließen der Kurbelwellenkammer 1 verlagert werden, bis die Kurbelwellenkammer 1 vollständig unter Druck steht, die Luftansaugmenge (die Luftansaugmenge der Kurbelwellenkammer 1 aus 2) der zwei Zylinderkammern 2 nur das Innere der Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite, sodass eine Druckwirkung für die Zylinderkammer 2 auf der rechten Seite bereitgestellt wird. Entsprechend kann der Verbrennungshub der Zylinderkammer 2 eine größere Verbrennungskraft erzeugen und dadurch die Leistungseffizienz des Verbrennungsmotors 10 mit hoher Leistung erhöhen.
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Außerdem steht das Einlassrohr 5 nur mit der Kurbelwellenkammer 1 in Verbindung, ein Ende des Strömungsleitrohrs 6 steht nur mit der Kurbelwellenkammer 1 in Verbindung, und ein anderes Ende davon steht nur mit der Zylinderkammer 2 in Verbindung, und das Einlassrohr 5 ist mit dem oberen Teil 13 verbunden, die zwei Strömungsleitrohre 6 sind mit dem unteren Teil 14 verbunden, der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl aus dem Einlassrohr 5 müssen die Kurbelwellenkammer 1 passieren, um in die zwei Strömungsleitrohre 6 zu strömen, sodass der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl die Kurbelwellenscheibe 3 gleichmäßig schmieren und dann in die zwei Strömungsleitrohre 6 strömen können, wodurch die Betriebsstabilität des Kurbelwellenanlenkmechanismus 3 erhöht und seine Lebensdauer verlängert wird; dabei strömen der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl nacheinander durch das Einlassrohr 5, die Kurbelwellenkammer 1, das Strömungsleitrohr 6 und die Zylinderkammer 2, sodass das Entstehen turbulenter Strömungen im Inneren der Kurbelwellenkammer 1, des Strömungsleitrohrs 6 oder der Zylinderkammer 2 verhindert und die Arbeitseffizienz des Verbrennungsmotors 10 mit hoher Leistung stabilisiert werden kann.
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Es wird Bezug genommen auf 5 genommen, die eine schematische Ansicht ist, die einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 mit hoher Leistung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Ausführungsform aus 5 ist im Wesentlichen die gleiche wie die Ausführungsform aus 1 bis 4, wobei der Unterschied zwischen der Ausführungsform aus 5 und der Ausführungsform aus 1 bis 4 darin liegt, dass der Verbrennungsmotor 10 mit hoher Leistung ferner eine Schmieröldüse 51 beinhaltet.
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Die Einzelheiten sind wie folgt. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Verbrennungsmotor 10 mit hoher Leistung ferner eine Schmieröldüse 51. Die Schmieröldüse 51 ist im Einlassrohr 5 und in Entsprechung zu einer Innenkammer des Einlassrohrs 5 angeordnet. Das Einlassrohr 5 dient zum Einleiten des Gemischs aus Brennstoff und Luft von außen in die Innenkammer des Einlassrohrs 5, die Schmieröldüse 51 dient zum Leiten des Schmieröls von außen in die Innenkammer des Einlassrohrs 5, und schließlich werden der Brennstoff, die Luft und das Schmieröl in der Innenkammer des Einlassrohrs 5 vermischt, um in die Kurbelwellenkammer 1 zu strömen. Entsprechend können die gleichen Funktionen und Wirkungen wie bei der in 1 bis 4 offenbarten Ausführungsform erzielt werden. Angesichts der vorstehenden Offenbarung ist die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Verbrennungsmotor 10 mit hoher Leistung neuartig und im Gebrauch praktischer als der Stand der Technik.
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Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehende bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindng nicht auf deren Einzelheiten beschränkt ist. Verschiedene äquivalente Abwandlungen und Modifikationen werden für den Fachmann angesichts der Lehren der vorliegenden Erfindung auf der Hand liegen. Daher fallen alle derartigen Abwandlungen und äquivalenten Modifikationen in den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
