一種帶氣缸對置裝置的無曲軸發動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種往復活塞式內燃發動機,具體是一種帶氣缸對置裝置的無曲軸發動機。
【背景技術】
[0002]傳統二沖程柴油機存在著以下幾大缺點:
[0003](1)、采用曲軸進行傳動。曲軸是傳統發動機的核心部件之一,其具有諸多難以克服的缺點,如設計和制造復雜,質量難以保證,制造材料要求高,增大功率和提高作功效率受限制,制造成本高,安裝和維修困難,使用壽命短等。
[0004](2)、氣缸內燃料燃燒不充分,排放廢氣污染嚴重,耗油量大,熱效率低。其主要原因是氣缸換氣不徹底,燃燒的氧氣不足所造成的。而造成換氣不徹底,氧氣不足主要原因是傳統發動機的構造不合理,它的進氣口和排氣口是在氣缸壁同一水平線上的左右兩邊,當發動機活塞運行到某一時段時,進氣口和排氣口會同時打開,形成短路,當新空氣把廢氣掃出排氣口的同時也短路跑掉了部分新空氣,這就造成下一個燃燒所需的氧氣不足。另外,新空氣只對氣缸下半部分進行掃氣,上半部分仍然有大量廢氣滯留不走。
[0005](3)、氣缸不能建立有效的潤滑系統,散熱不良,零部件磨損大,不能連續工作。其主要原因也是由于構造不合理造成的。
【實用新型內容】
[0006]為了解決上述問題,本實用新型提供了一種帶氣缸對置裝置的無曲軸發動機,該發動機解決問題的思路如下:
[0007](1)、去掉弊病多端的曲軸,用結構簡單的曲柄裝置取代之,曲柄裝置包括連桿、曲柄和定軌活塞,由定軌活塞往復運動帶動連桿,從而驅動曲柄轉動,進而帶動直軸和功率輸出齒輪轉動,定軌活塞由氣缸對置裝置進行同步驅動,從而實現將氣缸對置裝置的往復運動轉換成直軸和功率輸出齒輪的圓周運動。曲柄裝置的結構和工作原理與退役多年的蒸汽火車頭車輪驅動機構相同。
[0008](2)、氣缸采用氣缸對置裝置,該裝置包括兩個對置的做功氣缸和兩個對置的增壓氣缸,兩做功氣缸的做功活塞對置連接成一體,兩個對置的做功氣缸輪流爆發即可形成做功活塞的往復運動,兩增壓氣缸的增壓活塞也對置連接成一體,增壓活塞由做功活塞驅動并與之并列聯動,且增壓氣缸的活塞面積大于做功氣缸的活塞面積,當做功氣缸爆發做功驅動做功活塞做功的同時,可以連帶驅動增壓活塞輸送增壓新空氣至做功氣缸,既增加了新空氣,又可以將做功氣缸的廢氣徹底掃除,從而實現徹底換氣并增加燃燒所需的氧氣。
[0009](3)、做功活塞和增壓活塞內部均設有空心倉,內存潤滑油,活塞的油環槽內設有若干與空心倉相連通的油孔,當活塞進行往復運動時,潤滑油從油孔流至油環對氣缸和活塞進行潤滑。
[0010]本實用新型所采用的具體技術方案如下:
[0011]—種帶氣缸對置裝置的無曲軸發動機,其特征是:所述發動機包括直軸、功率輸出齒輪、曲柄裝置和氣缸對置裝置,其中曲柄裝置包括連桿、曲柄和定軌活塞,定軌活塞為一個在固定的軌道座內做往復運動的活塞,連桿的一端與定軌活塞端部活動鉸接,另一端與曲柄的一端活動鉸接,曲柄的另一端固定垂直連接直軸的一端,功率輸出齒輪固定安裝在直軸上;所述氣缸對置裝置與定軌活塞平行排列,其做功活塞通過連接片與定軌活塞固定連接,使定軌活塞和做功活塞保持同步運動。
[0012]所述氣缸對置裝置包括兩個對置的做功氣缸,兩做功氣缸的做功活塞對置連接成一體,兩做功氣缸輪流爆發做功驅動做功活塞做往復運動,兩做功氣缸的一側還平行設有兩個對置的增壓氣缸,兩增壓氣缸的增壓活塞也對置連接成一體,做功活塞和增壓活塞通過連接塊連接在一起并實現同步運動;所述做功氣缸后端設有做功進氣門和噴油嘴,前端側面設有排氣口 ;所述增壓活塞面積大于做功活塞面積,增壓氣缸后端設有增壓輸氣門和增壓進氣門,兩增壓氣缸的增壓輸氣門分別通過輸氣管與其對向的做功氣缸的做功進氣門相連接。
[0013]所述氣缸對置裝置的做功活塞與增壓活塞內部均設有空心倉,內部存有潤滑油,且活塞的油環槽內均設有若干與空心倉相連通的油孔。
[0014]為了增加發動機的輸出功率,所述氣缸對置裝置可以設置為兩個,平行排列在定軌活塞的兩側,兩氣缸對置裝置的做功活塞通過連接片與定軌活塞固定連接,使定軌活塞和兩邊的做功活塞保持同步往復運動。
[0015]為了提高發動機運行的平穩度并增加發動機的輸出功率,還可以將功率輸出齒輪設置在直軸的中部,并在直軸的另一端也固定垂直連接一個曲柄裝置,該曲柄裝置的曲柄伸展方向和直軸一端曲柄裝置的曲柄伸展方向相反,該曲柄裝置也配備有氣缸對置裝置進行驅動,由此構成一個由兩端的氣缸對置裝置同時對兩端的曲柄裝置分別進行推和拉的驅動,進而帶動直軸和功率輸出齒輪轉動的推拉輸出單元。
[0016]本實用新型的帶有氣缸對置裝置的無曲軸發動機具有以下優點:
[0017](1)、本發動機去掉了弊病多端的曲軸,用結構簡單的曲柄裝置和直軸取代之,加工更加簡單,工作更加可靠,而且其部件都是展開式連接并暴露在外的,安裝和維修都很方便。
[0018](2)、本發動機采用先進的氣缸對置裝置進行驅動,該裝置可以在做功的同時實現自動增壓輸入新空氣,既可以向做功氣缸增壓輸入下一次做功燃燒所需的新空氣,又可以將做功氣缸的剩余廢氣徹底掃除,使做功氣缸的每一次做功燃燒都能完全充分,達到效率最大化,而且該裝置氣缸的活塞內存有潤滑油,可以有效的建立其潤滑系統,使氣缸和活塞更加耐用。
[0019](3)、本發動機使用多組氣缸對置裝置組成驅動系統進行驅動時,可以通過電控使氣缸對置裝置整組或逐個與驅動系統并軌或脫軌,從而實現可變排量,經精心設計,更換氣缸對置裝置就像更換燈泡一樣容易,給使用和維修帶來極大方便。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發動機氣缸對置裝置的剖視圖。
[0021]圖2為本發動機氣缸對置裝置的簡化示意圖(為了使后面的圖表達更清楚,將該裝置進行簡化表示,去除對置增壓氣缸等附件)。
[0022]圖3為本發動機的結構示意圖。
[0023]圖4為本發動機的氣缸對置裝置為兩個時的結構示意圖。
[0024]圖5為本發動機的氣缸對置裝置為重疊多個時的結構示意圖。
[0025]圖6為本發動機構成一個推拉輸出單元的結構示意圖。
[0026]圖7為推拉輸出單元的氣缸對置裝置為兩個時的結構示意圖。
[0027]圖8為推拉輸出單元的氣缸對置裝置為重疊多個時的結構示意圖。
[0028]圖9為四個推拉輸出單元共同通過功率輸出總軸輸出時的示意圖。
[0029]圖中:1-做功氣缸,2-做功活塞,3-增壓氣缸,4-增壓活塞,5-連接塊,6_做功進氣門,7-噴油嘴,8-排氣口,9-增壓輸氣門,10-增壓進氣門,11-輸氣管,12-空心倉,13-油環,14-油孔,15-氣環,16-氣缸對置裝置,17-功率輸出齒輪,18-軸承座,19-直軸,20-曲柄,21-連桿,22-軌道座,23-定軌活塞,24-連接片,25-連板,26-中間齒輪,27-功率輸出總軸。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0031]如圖3所示,本實用新型發動機包括直軸19、功率輸出齒輪17、曲柄裝置和氣缸對置裝置16,其中曲柄裝置包括連桿21、曲柄20和定軌活塞23,定軌活塞23為一個在固定的軌道座22內做往復運動的活塞,連桿21的一端與定軌活塞23端部活動鉸接,另一端與曲柄20的一端活動鉸接,曲柄20的另一端固定垂直連接直軸19的一端,功率輸出齒輪17固定安裝在直軸19上;所述氣缸對置裝置16與定軌活塞23平行排列,其做功活塞2通過連接片24與定軌活塞23固定連接,使定軌活塞23和做功活塞2保持同步運動。
[0032]圖2為所述氣缸對置裝置16的簡化示意圖,其具體結構如圖1所示,該裝置包括兩個對置的做功氣缸I,兩做功氣缸I的做功活塞2對置連接成一體,兩做功氣缸I輪流爆發做功驅動做功活塞2做往復運動,兩做功氣缸I的一側還平行設有兩個對置的增壓氣缸3,兩增壓氣缸3的增壓活塞4也對置連接成一體,做功活塞2和增壓活塞4通過連接塊5連接在一起并實現同步運動;所述做功氣缸I后端設有做功進氣門6和噴油嘴7,前端側面設有排氣口 8 ;所述增壓活塞4面積大于做功活塞2面積,增壓氣缸3后端設有增壓輸氣門9和增壓進氣門10,兩增壓氣缸3的增壓輸氣門9分別通過輸氣管11與其對向的做功氣缸I的做功進氣門6相連接。當其中一個做功氣缸I做功爆發驅動做功活塞2向前推進時,其對向的增壓氣缸3同步被增壓活塞4壓縮,于是對向的增壓氣缸3向做功氣缸I輸送高壓新空氣,做功氣缸I的做功進氣門6被推開,高壓新空氣進入做功氣缸I,在做功氣缸I內因為高壓新空氣和作功后的廢氣運動方向相同,所以兩者合力疊加將廢氣從排氣口 8徹底掃盡,此時作功、排氣、換氣結束。接著對置的做功氣缸I做功爆發驅動做功活塞2往回壓縮原做功氣缸I的新空氣,原做功氣缸I的做功進氣門6被壓縮空氣推回原處關閉。因此兩對置做功氣缸I的作功、排氣、換氣、壓縮以及做功進氣門6的啟閉過程均是自動完成的,由于增壓活塞4面積大于做功活塞2面積,高壓新空氣進入做功氣缸I是