[發(fā)明專利]對(duì)向活塞結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210135471.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-02
• 公開（公告）號(hào): CN103382894A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李德杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李德杰
• 主分類號(hào): F02B75/28
• 分類號(hào): F02B75/28;F02B75/32;F02B75/18;F02F1/22;F02F3/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

對(duì)向活塞結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)制造和節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

汽車整車運(yùn)行效率低于10%，多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)效率低于15%，提高效率是節(jié)能減排的關(guān)鍵。發(fā)動(dòng)機(jī)效率低的原因是多方面的，但主要是缸體散熱導(dǎo)致的。汽缸的散熱體主要包括缸蓋、側(cè)壁和活塞。由于氣體分子沖擊活塞而失去的動(dòng)能有相當(dāng)比例轉(zhuǎn)化成有用功，因此散熱相對(duì)較小，尤其是采取多種措施提高效率后，活塞散熱可進(jìn)一步降低。雖然往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸側(cè)壁的最大面積幾乎為活塞面積的4倍，但不是散熱的主體。一般情況下，散熱最大時(shí)汽缸的體積還很小，側(cè)壁所占的面積比也小，而當(dāng)汽缸膨脹后，缸內(nèi)溫度已經(jīng)大幅度降低了，而且由于氣體密度的降低，散熱也變得相對(duì)小了。還有一點(diǎn)需要指出的是，汽缸側(cè)壁散掉的熱量，有相當(dāng)?shù)谋壤堑蜏貜U熱。與側(cè)壁相比，缸蓋的散熱情況則是非常嚴(yán)重，比活塞和側(cè)壁散熱都多，而且主要是高溫時(shí)散掉的有用熱量。

降低氣缸蓋上熱量耗散的最好辦法是讓燃燒腔不接觸氣缸蓋，這是本發(fā)明的核心點(diǎn)。去除缸蓋散熱后，發(fā)動(dòng)機(jī)效率至少可以提高30%。

發(fā)明內(nèi)容

對(duì)向活塞結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，采用往復(fù)活塞式結(jié)構(gòu)，如圖1和圖3所示，每個(gè)汽缸中對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)活塞（111、121）（311、321）。工作過程中，兩個(gè)活塞朝相反方向運(yùn)動(dòng)。進(jìn)氣門(11)（31)、進(jìn)氣門座(12)（32)、排氣門(13)（33)、排氣門座(14)（34)、汽油機(jī)的火花塞等設(shè)置在汽缸側(cè)壁(10)（30)的中間位置上。

動(dòng)力輸出采用雙曲軸結(jié)構(gòu)，如圖1和圖2所示。相反方向運(yùn)動(dòng)的活塞（111、121）通過連桿(112、122)連接到各自的曲軸（113、123）上。兩個(gè)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，并通過各自設(shè)置的齒輪（211、221）共同驅(qū)動(dòng)減速齒輪（20）輸出動(dòng)力。

動(dòng)力輸出也可采用單曲軸結(jié)構(gòu)，如圖3所示。連桿由兩部分構(gòu)成，包括與活塞（311、321）固定連接的彎曲的平動(dòng)連桿（312、322）和與曲軸（35）活動(dòng)連接的扭動(dòng)連桿（313、323），平動(dòng)連桿和扭動(dòng)連桿之間通過轉(zhuǎn)軸（314、324）連接。工作中，兩個(gè)活塞對(duì)稱朝相反方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸順著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。設(shè)置汽缸端蓋（315、325），平動(dòng)連桿從中穿過，端蓋上設(shè)置機(jī)油進(jìn)口（316、326）和機(jī)油排口（317、327）。端蓋的功能主要是穩(wěn)定平動(dòng)連桿的運(yùn)動(dòng)。

如圖1和圖3所示，在進(jìn)氣門座（12）（32）、排氣門座（14）（34）等對(duì)應(yīng)的位置上，活塞內(nèi)端面上設(shè)置缺口空間（118、128）（318、328），使得進(jìn)氣和壓縮沖程結(jié)束時(shí)，氣門座與活塞內(nèi)端面不相互影響。如果氣門座設(shè)置在汽缸側(cè)壁中，則不必設(shè)置該缺口空間。

所述的對(duì)向活塞中的每個(gè)活塞可采用雙活塞結(jié)構(gòu)，對(duì)于單曲軸輸出結(jié)構(gòu)，如圖5所示。內(nèi)活塞（511、521）和外活塞（512、522）由儲(chǔ)能彈簧（513、523）進(jìn)行連接，其中與彎曲的平動(dòng)連桿（514、524）固定連接的外活塞（512、522）采用非密封結(jié)構(gòu)，便于彈簧和內(nèi)外活塞之間的固定安裝，減輕重量，并且讓潤(rùn)滑油順利通過，潤(rùn)滑與燃燒腔相鄰的內(nèi)活塞（511、521）。扭動(dòng)連桿（515、525）與平動(dòng)連桿（514、524）和曲軸（50）之間活動(dòng)連接。關(guān)于儲(chǔ)能彈簧的功能，在另一專利（2112101140359）中有詳細(xì)說明。

如圖5所示，在進(jìn)氣門座、排氣門座等對(duì)應(yīng)的位置上，內(nèi)活塞的內(nèi)端面上設(shè)置缺口空間（515、525），使得排氣行程結(jié)束后，兩個(gè)內(nèi)活塞的內(nèi)端面能夠相接，消除汽缸排氣時(shí)的死空間。如果氣門座設(shè)置在汽缸側(cè)壁中，則不必設(shè)置該缺口空間。

對(duì)向活塞中的每個(gè)活塞都采用雙活塞結(jié)構(gòu)，并且采用雙曲軸輸出時(shí)，如圖6所示。內(nèi)活塞（611、621）和外活塞（612、622）由儲(chǔ)能彈簧（613、623）進(jìn)行連接，其中外活塞（612、622）采用非密封結(jié)構(gòu)，便于彈簧和內(nèi)外活塞之間的固定安裝，減輕重量，并且讓潤(rùn)滑油順利通過，潤(rùn)滑與燃燒腔相鄰的內(nèi)活塞（611、621）。連桿（614、624）與曲軸（615、625）和外活塞（612、622）之間活動(dòng)連接。

在進(jìn)氣門座、排氣門座等對(duì)應(yīng)的位置上，內(nèi)活塞的內(nèi)端面上設(shè)置缺口空間（618、628），使得排氣行程結(jié)束后，兩個(gè)內(nèi)活塞的內(nèi)端面能夠相接，消除汽缸排氣時(shí)的死空間。如果氣門座設(shè)置在汽缸側(cè)壁中，則不必設(shè)置該缺口空間。

對(duì)于圖5和圖6所示的結(jié)構(gòu)，彈簧的長(zhǎng)度和彈力設(shè)置使得排氣沖程結(jié)束時(shí)，兩個(gè)內(nèi)活塞剛好相接觸，彈簧處于自然不受力狀態(tài)，或者當(dāng)兩個(gè)內(nèi)活塞相接時(shí)，彈簧上有一定的壓應(yīng)力。

所述的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以組合成多缸結(jié)構(gòu)。