[發明專利]一種活塞直驅增壓發動機及設計方法

無效

• 申請號: 201010110095.4
• 申請日: 2010-02-20
• 公開（公告）號: CN101806241A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 姜明
• 申請（專利權）人: 姜明
• 主分類號: F02B33/02
• 分類號: F02B33/02;F02B75/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種原動機，具體地說是一種活塞直驅增壓發動機既設計方法。

背景技術

眾所周知，渦輪增壓器是一種設置在發動機外部的強制氣體引導系統。它對流入發動機的空氣進行壓縮，壓縮空氣可以使發動機能夠將更多的空氣壓到氣缸里，而更多空氣就意味著能向氣缸內注入更多的燃料。因此，每個氣缸的燃燒沖程就能產生更多動力，渦輪增壓發動機產生的動力要比相同排量的普通發動機大得多，這樣就可顯著提高發動機的動力重量比。為了獲得這種性能上的提升，渦輪增壓器使用發動機排出的廢氣帶動渦輪旋轉，而渦輪則帶動氣泵旋轉。渦輪在渦輪機中的最高轉速為每分鐘150,000轉——這相當于大多數汽車發動機轉速的30倍。同時由于與排氣管相連，渦輪的溫度通常非常高。因此，渦輪增壓發動機的致命缺點是結構復雜、成本高，使用壽命短，需要定期更換，使用壽命大約是10萬公里，每更換一次需要人民幣2萬元，由于渦輪增壓器使用發動機排出的廢氣帶動渦輪旋轉，這樣給排氣道增加了阻力，給發動機的動力產生一定的影響。

傳統的活塞發動機主要是由活塞、連桿、曲軸組成，活塞在氣缸中做往復運動，通過連桿驅動曲軸變成圓周轉動，在實際應用過程中存在的不足時，工作效率低，具體表現為1)連桿隨曲軸的擺動容易使活塞產生側向分力而加大氣缸受力面磨損，形成橢圓，降低了氣缸的氣密性致使，動力降低燃油消耗量增加；2)工作效率低，活塞在氣缸中往復一次驅動曲軸旋轉一周，實際上只有一半做功，另一半消耗功率，也就是說，燃氣爆燃時，推動活塞移動對外做功，只能驅動活塞轉動半周，而在這半周中真正做功的角度是在45度到135度之間，在這個角度之間連桿的驅動力矩最大。通過上述分析可以看出，能量利用率低除了連桿擺動克服掉的側向分例外，曲軸的做功角度小也是主要原因。

發明內容

本發明的目的是克服了現有活塞式發動機的活塞的往復做功直接通過連桿驅動曲軸變成圓周轉動的不足，提供一種活塞直驅增壓發動機。

本發明的目的是按以下方式實現的，在發動機殼體內對稱設置作功氣缸和壓氣氣缸并分別設置壓氣活塞和作功活塞，壓氣活塞和作功活塞設置在一雙面齒條的兩端，作功活塞直接驅動雙面齒條和壓氣活塞往復運動產生壓縮空氣和對外輸出動力；

動力輸出方式是：雙面齒條上下兩面分別設置兩套傳動齒輪帶動兩根傳動軸往復轉動，向外輸出兩路方向相反的往復轉動力，在發動機殼體外設置動力集成機構，動力集成機構將兩路轉動方向相反的往復轉動力集成成連續的同一方向轉動的力；

空氣增壓方式是：在發動機殼體外部設置集氣室，壓氣活塞在作功活塞完成吸壓爆排四個沖程的同時完成兩次吸氣和壓氣，壓縮后的氣體通過單向閥和管道注入集氣室，集氣室通過管道與作功氣缸的進氣道連接，在作功氣缸進氣時推動作功活塞作功并注入至少兩倍作功氣缸體積的氣體實現發動機的增壓。

具體結構是由發動機殼體、作功氣缸、壓氣氣缸、作功活塞、壓氣活塞、雙面齒條、上傳動齒輪、下傳動齒輪、上傳動軸、下傳動齒輪下傳動軸和動力集成機構，其中，作功氣缸、壓氣氣缸對稱設置在發動機殼體之中，作功活塞和壓氣活塞分別設置在作功氣缸和壓氣氣缸之中并連接在雙面齒條的兩端，雙面齒條的上下兩面分別設置上傳動軸和下傳動軸，上傳動齒輪和下傳動齒輪分別設置在上下兩根傳動軸上并與雙面齒條的上下兩面齒條嚙合，上下兩根傳動軸的端部與動力集成機構連接。在發動機殼體1外部設置集氣室，壓氣氣缸通過單向閥和管道與集氣室連接，集氣室通過管道與作功氣缸的進氣道連接。

動力集成機構有兩種方式，一種是連桿曲軸式結構是由偏心輪、連桿和曲軸組成，偏心輪分別設置在上下兩根傳動軸的端部，連桿的兩端連接偏心輪和曲軸。

另一種是單向齒輪式結構是由左轉單向齒輪、右轉單向齒輪、換向齒輪、動力集成齒輪和動力輸出軸組成，左轉單向齒輪和右轉單向齒輪分別設置在上下傳動軸的端部，左轉單向齒輪與動力集成齒輪嚙合，右轉單向齒輪通過換向齒輪與動力集成齒輪嚙合，動力集成齒輪與動力輸出軸固定。

本發明的發動可以應用于汽油發動機、柴油發動機，壓氣氣缸的容積等于或大于作功氣缸的容積，由于本發明的活塞是平行直推式工作方式，所以對置的氣缸的直徑可以不對稱，大容積的呀氣缸可以較高較多的壓縮空氣。

本發明的增壓式活塞直驅增壓發動機所具有的優異效果是：結構簡單，易于加工，體積小重量輕，省去傳統發動機配置的巨大曲軸箱以及沉重的曲軸和連桿，體積可以減少二分之一以上，也不需要外置渦輪增壓器，可以顯著地提高發動機的動力重量比，氣缸不產生側向磨損，直行直驅，能量全部輸出，有效提高使用壽命長和節約能源。

附圖說明

附圖1為活塞直驅增壓發動機的結構示意圖；