一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前，內(nèi)燃機(jī)基本均為單個(gè)氣缸內(nèi)一個(gè)活塞式的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中曲軸連桿，活塞運(yùn)行姿態(tài)嚴(yán)重的違背杠桿原理和力學(xué)三要素的原則，它不同于電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子半徑等于扭矩，所以電機(jī)的扭矩恒定不變，而活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)卻大相竟庭，曲軸半徑不是力臂，它被連桿拉動(dòng)作圓周運(yùn)動(dòng)，要經(jīng)三角函數(shù)進(jìn)行力的分解計(jì)算成力臂，所在力臂是一個(gè)變量，曲軸與連桿永遠(yuǎn)存在夾角。在作功過(guò)程中，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)到上止點(diǎn)和下此點(diǎn)時(shí)夾角為0，力臂的值為0，而上止點(diǎn)是燃料爆發(fā)燃燒開(kāi)始作功，將最大熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的絕好時(shí)點(diǎn)，而這時(shí)力臂值是0，扭矩也是0，等于沒(méi)有做功，要曲軸被拖轉(zhuǎn)90度時(shí)，力臂值才是最大值，這時(shí)活塞也滑行了一半的行程缸壓已經(jīng)下降到剩下的25%左右。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:使內(nèi)燃機(jī)在燃料爆發(fā)燃燒開(kāi)始作功時(shí)就已經(jīng)有了理想的力臂存在，使爆發(fā)時(shí)最大的能量能被利用做功，提高能量的轉(zhuǎn)換率。
[0004]為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，包括缸體、進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，該缸體上包括至少一個(gè)氣缸，在單個(gè)氣缸內(nèi)包括有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的活塞，分別為主作功活塞和次作功活塞；其中主作功活塞通過(guò)第一連桿連接主作功曲軸并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；次作功活塞通過(guò)第二連桿連接次作功擺動(dòng)曲軸并推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，主作功曲軸和次作功擺動(dòng)曲軸通過(guò)傳動(dòng)裝置連接并作相同的周期運(yùn)動(dòng)；在做功的過(guò)程中，當(dāng)缸內(nèi)壓縮比達(dá)到極值時(shí)，次作功活塞的位置位于其行程的最遠(yuǎn)端，此時(shí)主作功活塞的位置已轉(zhuǎn)過(guò)上止點(diǎn)形成了力臂不在其行程的最遠(yuǎn)端上；且為了保證次作功活塞的其最遠(yuǎn)端時(shí)，其缸內(nèi)的壓縮比為極值，該主作功活塞的行程小于次作功活塞的行程，這樣由于主作功活塞的行程小于次作功活塞的行程，在相同的運(yùn)動(dòng)周期下，主作功活塞的運(yùn)動(dòng)速度必定小于次作功活塞的運(yùn)動(dòng)速度，所以當(dāng)次作功活塞離開(kāi)其最遠(yuǎn)端時(shí)，不論主作功活塞與次作功活塞運(yùn)動(dòng)方向相同或反向，他們之間的距離一定是在減少，所以?xún)苫钊g的壓縮比在變大，適于爆發(fā)做功的需要。在本方案中，由于次作功活塞在燃料爆發(fā)的那一刻位于其最遠(yuǎn)端，故其第二連桿相對(duì)于次作功曲軸的力臂為零，此時(shí)由于主作功活塞開(kāi)始下降不位于其行程的最遠(yuǎn)端，也就是說(shuō)第一連桿與主作功曲軸產(chǎn)生了理想的力臂，力臂的大小由連桿的長(zhǎng)度和主活塞離其行程的最遠(yuǎn)端的距離而定，由于有了理想的力臂的存在，在燃料爆發(fā)的初始階段，使曲軸獲得了較大扭矩，提高了燃料的轉(zhuǎn)化效率。又由于主作功活塞的行程小于次作功活塞的行程，所以在相同的運(yùn)動(dòng)周期下，主作功活塞的運(yùn)行速度小于次作功活塞的運(yùn)行速度，在運(yùn)行過(guò)程中兩活塞有相對(duì)運(yùn)動(dòng)階段、相向運(yùn)動(dòng)階段和同向運(yùn)動(dòng)階段，在這些階段中，由于在燃料爆發(fā)階段，在其壓縮比極值，也就是次作功活塞在最遠(yuǎn)端的位置上時(shí)，由于兩個(gè)活塞的速度不一樣，所以由于次作功活塞是要離開(kāi)其最遠(yuǎn)端，不論主作功活塞是相向還是相反運(yùn)動(dòng)，兩活塞間的距離都在縮小，所以次作功活塞在其最遠(yuǎn)端時(shí)能達(dá)到氣缸壓縮比的極值，此時(shí)由于主作功活塞上的第一連桿與主作功曲軸有了較大力矩，能夠保證在燃料被爆發(fā)時(shí)就做功，確保提高燃料轉(zhuǎn)換能量的效率。
[0005]進(jìn)一步地，作為優(yōu)選傳動(dòng)方式，采用傳動(dòng)桿為傳動(dòng)裝置，次作功擺動(dòng)曲軸通過(guò)傳動(dòng)桿與主作功曲軸連接，并實(shí)現(xiàn)推動(dòng)主作功曲軸做相同周期的運(yùn)動(dòng)。其中主作功曲軸為動(dòng)力輸出軸。
[0006]進(jìn)一步地，當(dāng)主作功曲軸上的第一連桿頸的運(yùn)動(dòng)半徑小于次作功擺動(dòng)曲軸上第二連桿頸的運(yùn)動(dòng)半徑時(shí)，主作功曲軸作圓周運(yùn)動(dòng)，次作功擺動(dòng)曲軸做一定角度的來(lái)回?cái)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
[0007]進(jìn)一步地，為了適應(yīng)主作功活塞燃料爆發(fā)時(shí)的設(shè)計(jì)，于是進(jìn)排氣口聽(tīng)位置位于次作功活塞的行程的最遠(yuǎn)端的下方；且同時(shí)位于主作功活塞達(dá)到壓縮比極值時(shí)活塞的上方位置。
[0008]進(jìn)一步地，為了與本內(nèi)燃機(jī)的活塞設(shè)置方式相適應(yīng)，于是進(jìn)排氣口的位置與進(jìn)排氣門(mén)的位置相適應(yīng)。
[0009]進(jìn)一步地，為了適應(yīng)汽油機(jī)的需要，還設(shè)有火花塞，為了適應(yīng)柴油機(jī)的需要還設(shè)有高壓噴油咀，火花塞的位置和噴油咀的位置與進(jìn)排氣口的位置相適應(yīng)。
[0010]進(jìn)一步地，為了更好的傳動(dòng)，所述傳動(dòng)桿的數(shù)量可以為一根或多根。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:使內(nèi)燃機(jī)在燃料爆發(fā)燃燒開(kāi)始作功時(shí)就已經(jīng)有理想的力臂存在，使爆發(fā)時(shí)最大的能量能被利用作功，提高燃料的能量的轉(zhuǎn)換率。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明中兩缸實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明燃料爆發(fā)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:氣缸1、主作功曲軸21、次作功擺動(dòng)曲軸22、主作功活塞31、次作功活塞32、第一連桿41、第二連桿42、傳動(dòng)桿222、第一連桿頸端2221、第一連桿頸端2222、進(jìn)排氣口 5、缸頭6、進(jìn)排氣裝置61、火花塞或噴油咀62、力臂L。
[0014]
具體實(shí)施例
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1、2所示，一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，本實(shí)施例以?xún)筛讬C(jī)為例(此處的兩缸不作為對(duì)氣缸的數(shù)量進(jìn)行限定，同時(shí)可以應(yīng)用于三缸、四缸或者更多氣缸)，在兩個(gè)氣缸I內(nèi)分別包括有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的活塞，分別為主作功活塞31和次作功活塞32 ;其中主作功活塞31通過(guò)第一連桿41連接主作功曲軸21并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；次作功活塞32通過(guò)第二連桿42連接次作功曲軸22并推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)，次作功曲軸22通過(guò)傳動(dòng)桿222與主作功曲軸21連接，并實(shí)現(xiàn)推動(dòng)主作功擺動(dòng)曲軸21做相同周期的運(yùn)動(dòng)。主作功曲軸21為動(dòng)力輸出軸。
[0017]傳動(dòng)桿222的數(shù)量為一根，傳動(dòng)桿222上連接主作功曲軸21的一端為第一連桿頸端2221，傳動(dòng)桿222上連接次作功曲軸22的一端為第一連桿頸端2222，主作功曲軸21和次作功擺動(dòng)曲軸22分別設(shè)有與第一連桿頸端2221和第一連桿頸端2222相適應(yīng)的連桿頸，其中設(shè)置于主作功曲軸21上與第一連桿頸端2221相適應(yīng)的為第一連桿頸211，設(shè)置于次作功擺動(dòng)曲軸22上與第一連桿頸端2222相適應(yīng)的為第二連桿頸221 ;第一連桿211的旋轉(zhuǎn)半徑的長(zhǎng)度大于第一連桿頸221旋轉(zhuǎn)半徑的長(zhǎng)度；此時(shí)，所述的主作功曲軸21作圓周運(yùn)動(dòng)，次作功擺動(dòng)曲軸22作一定角度的來(lái)回?cái)[動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。在做功過(guò)程中，當(dāng)缸內(nèi)壓縮比達(dá)到極值時(shí)，所述的次作功活塞32的位置位于其行程的最遠(yuǎn)端，此時(shí)所述的主作功活塞31的位置由曲軸已轉(zhuǎn)過(guò)活塞上止點(diǎn)后一定角度，不在其行程的最遠(yuǎn)端上；第一連桿41相對(duì)于主作功曲軸21有一個(gè)不為零的較大的力臂L,于是就產(chǎn)生一個(gè)較大力矩，由于有了力矩，所在燃料爆發(fā)階段就能保證其做功，且所述主作功活塞31的行程小于次作功活塞32的行程，保證了在次作功擺動(dòng)曲軸32的在其行程的最遠(yuǎn)端氣缸I內(nèi)達(dá)到壓縮比的極值。
[0018]缸體9上還包括進(jìn)排氣口 5，進(jìn)排氣口 5位于次作功活塞32的行程的最遠(yuǎn)端的下方；且同時(shí)位于主作功活塞31達(dá)到壓縮比極值時(shí)活塞的上方位置。在與進(jìn)排氣口 5的位置相適宜的地方還設(shè)有進(jìn)排氣門(mén)61。同時(shí)為了滿(mǎn)足汽油機(jī)的需要，還設(shè)有火花塞或柴油高壓噴油咀62，火花塞或柴油高壓噴油咀62的位置與進(jìn)排氣口 5的位置相適應(yīng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，包括缸體(9)，其特征在于:所述的缸體(9)上包括至少一個(gè)氣缸(1)，所述的單個(gè)氣缸(I)內(nèi)包括有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的活塞，分別為主作功活塞(31)和次作功活塞(32);其中所述的主作功活塞(31)通過(guò)第一連桿(41)連接主作功曲軸(21)并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的次作功活塞(32)通過(guò)第二連桿(42)連接次作功擺動(dòng)曲軸(22)并推動(dòng)其運(yùn)動(dòng)；所述的主作功曲軸(21)和次作功擺動(dòng)曲軸(22)通過(guò)傳動(dòng)裝置連接并作相同周期的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；在做功的過(guò)程中，當(dāng)缸內(nèi)壓縮比達(dá)到極值時(shí)，所述的次作功活塞(32)的位置于其行程的最遠(yuǎn)端，此時(shí)所述的主作功活塞(31)的位置不在其行程的最遠(yuǎn)端上；且所述主作功活塞(31)的行程小于次作功活塞(32)的行程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙活塞四種程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:所述的主作功曲軸(21)為動(dòng)力輸出軸；所述次作動(dòng)擺動(dòng)曲軸(22)通過(guò)傳動(dòng)桿(222)與主作功曲軸(21)連接，并實(shí)現(xiàn)推動(dòng)主作功曲軸(21)做相同周期的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:所述的傳動(dòng)桿(222)上連接主作功曲軸(21)的一端為第一連桿頸端(2221 )，所述的傳動(dòng)桿(222)上連接次作功擺動(dòng)曲軸(22)的一端為第一連桿頸端(2222)，所述的主作功曲軸(21)和次作功擺動(dòng)曲軸(22)上分別設(shè)有與第一連桿頸端(2221)和第一連桿頸端(2222)相適應(yīng)的連桿頸，其中設(shè)置于主作功曲軸(21)上與第一連桿頸端(2221)相適應(yīng)的為第一連桿頸(211)，設(shè)置于次作功擺動(dòng)曲軸(22)上與第一連桿頸端(2222)相適應(yīng)的為第一連桿頸(221);所述主作功曲軸(21)上的第一連桿頸(211)的運(yùn)動(dòng)半徑小于次作功擺動(dòng)曲軸(22)上第一連桿頸(221)的運(yùn)動(dòng)半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:還包括排氣口(5)，所述的排氣口(5)位于次作功活塞(32)的行程的最遠(yuǎn)端的下方；且同時(shí)位于主作功活塞(31)達(dá)到壓縮比極值時(shí)活塞的上方位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:所述的進(jìn)排氣口(5)的位置與進(jìn)排氣門(mén)(61)的位置相適應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:還設(shè)有火花塞(62)，所述火花塞(62)的位置與進(jìn)排氣口(5)的位置相適應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:所述的傳動(dòng)桿(22)的數(shù)量為一根或者多根。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙活塞四沖程內(nèi)燃機(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，其包括缸體，在缸體上設(shè)有氣缸，在氣缸內(nèi)包括有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的活塞，活塞通過(guò)連桿連接各自的曲軸，在氣缸達(dá)到壓縮極值的時(shí)候，其中一個(gè)次作功活塞在其行程的最遠(yuǎn)端，另一個(gè)主作功活塞和曲軸已轉(zhuǎn)過(guò)上止點(diǎn)活塞開(kāi)始下降，未在其行程的最遠(yuǎn)端，這樣就導(dǎo)致了主作功活塞上的連桿與連接的曲軸產(chǎn)生力臂，也就是說(shuō)在氣缸達(dá)到壓縮比極值的時(shí)候即燃料被燃燒的瞬間，其中一個(gè)連桿就與其相對(duì)應(yīng)的曲軸擁有一個(gè)理想的力臂，使其能夠在點(diǎn)火的瞬間就有效地作功；其有益效果是：使內(nèi)燃機(jī)在燃料爆發(fā)燃燒開(kāi)始作功時(shí)就已經(jīng)有理想作功的力臂存在，使爆發(fā)時(shí)較大的能量能被利用作功，提高燃料的能量轉(zhuǎn)換率。
【IPC分類(lèi)】F02B75-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104879212
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510215323
【發(fā)明人】劉洪保
【申請(qǐng)人】劉洪保
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日