本发明专利技术的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机，由活塞曲柄滑块机构，带润滑冷却油路的组合活塞，空气供给分配系统和泵气增压系统组成。它通过活塞曲柄滑块机构将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，并对外做功；它通过活塞的往复运动，将在泵气室产生的两次活塞泵气收集起来并压入气缸，实现自增压；它用带润滑油路的组合活塞解决了活塞在气缸中正常工作所必须的油膜润滑问题。它的升功率可提高一倍，它的自增压柴油机可以实现量调节，它的自增压汽油机可采用压燃，热效率高；它以大气量为基础，可全面改善和提高现有发动机的整机性能；它的自增压方式在大中小机型上均可适用。
【技术实现步骤摘要】
双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机所属
：本专利技术的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机是一种往复活塞式四冲程增压内燃发动机。
技术介绍
：现有的往复活塞式四冲程增压内燃发动机基本上都是四冲程往复活塞曲柄连杆式内燃发动机，往复活塞曲柄连杆式发动机的诸多不足，在自然吸气式发动机上存在，在增压机上也存在。例如：1、活塞在往复运行的过程中，在活塞下部自然就要产生两次活塞排量的泵气，可是，由于连杆摆动，不便回收利用。2、活塞曲柄连杆式传力机构，必须在活塞上设置连接活塞连杆的活塞销及销座，还必须有导向和承受侧压力的活塞裙，其结果是发动机的总体结构高，往复惯性质量大。3、活塞、活塞环在气缸中正常运行的必要和充分条件是获得可靠的油膜润滑。飞溅润滑，能满足这个工作条件，且简单可行。但是，飞溅润滑不足的一面是供油过剩，刮油阻力大，功耗高，且存在窜机油、烧机油等隐患。可以认为：上述连杆机的不足，已在相当大的程度上限制了发动机性能的提高。对于自吸气式发动机，由于进入气缸的实际空气量，这一决定发动机功率、油耗、排污的基本参数已基本固定，其性能指标已无多大的提升空间。采用废气涡轮增压，由于受到废气能量的限制，单级一般能提高升功率20-30％；多级加中冷可更高一些，但结构尺寸大，购机成本高，另外还存在背压增高，随负荷的变化增压效果响应滞后等问题。采用机械增压，既要耗费有效功率，又要增大耗油量。而当今的形势是对机动车的环保要求越趋严苛，特别是面临具有无排放、无噪声优势的电动机车的强劲冲击，客观的需要要求内燃机必须大幅度提高升功率，大幅度降低燃油耗和排污值。而曲柄连杆式发动机的现状无法满足上述要求，已到了非变革不可的地步了。
技术实现思路
：本专利技术提供的是一种在四冲程内燃机的基础上，利用活塞的往复运动，将活塞下部产生的两次泵气收集起来，并压入活塞上部的气缸，从而实现自己给自己增压的新型增压发动机。其目的是在保持内燃机热效率高，技术成熟的基础上，尽量克服活塞曲柄连杆式内燃发动机的不足，抓住进气量这个主要矛盾，用最简单、易行的办法，将活塞下部在运行过程中产生的泵气收集起来并用以给气缸增压，从而为大幅度提高发动机的升功率，改善燃烧，进而大幅度降低燃油耗和排污值提供了充足的气源，奠定了提高和改善发动机性能的物质基础。本专利技术的自增压发动机，用以收集活塞下部的泵气并用以给上部的气缸增压的技术方案由活塞曲柄滑块机械，带润滑冷却油路的组合活塞，空气供给分配系统和泵气增压系统四部分组成。本专利技术通过活塞曲柄滑块机构，将活塞的往复直线运动转变成曲轴的旋转运动，将活塞的气压力转变成推动曲轴旋转的驱动力；通过空气供给和分配系统将空气分成两部分，并按发动机在不同工况下的需求量，分别供给气缸和活塞下部与曲轴箱之间设置的泵气室，通过泵气增压系统将泵气室产生的泵气收集储存起来，在设定时刻给气缸增压。通过带润滑冷却油路的组合活塞，一者为保障活塞、活塞环在缸套内正常运行提供充分可靠的油膜润滑，二者通过内冷油腔，适度降低活塞顶和活塞环区的工作温度，使之能在一个既有利又可靠的温度范围内长久工作。本专利技术的活塞曲柄滑块机构，由活塞、活塞杆、滑轨、滑块和曲轴组成，它们多是组合件而非单一件。它的活塞通过活塞杆与滑轨连接成一体，它的活塞在气缸中承受的气压力，同活塞曲柄连杆式发动机一样，同样要通过传力机构传递给曲轴，并推动曲轴对外做功。本专利技术的传力机构与曲柄连杆式传力机构的根本不同点就在于它是通过滑轨、滑块而不是通过连杆将气压力传递给曲轴，所以本专利技术的活塞曲柄滑块机构没有往复摆动的连杆，较为容易在活塞与曲轴箱之间设置泵气室，用来产生收集活塞泵气并用以给气缸增压。这些泵气，通过活塞的压缩作用，先被收储于储气容器，然后在压缩行程，以压注的形式给气缸增压。由于在进气行程中，吸入气缸的空气量基本上没有改变，而通过泵气室产生并可压入气缸的泵气量是活塞排量的一倍以上，所以进入气缸的空气密度成倍增加，发动机的升功率也可成倍增加。在升功率提高的同时，比重量、耗油率相应也可大幅度下降。在进气量大的基础上，在保持现有较高功率水平的前提下，由于可将更多的空气量用以改善燃烧，如稀燃、分层燃烧等，从而大幅度降低燃油耗和排污值。另一方面，不管是气缸或是泵气室，其实际进气量都受到空气供给分配系统的调控，因此，本专利技术的自增压机功率调节范围比现有的自吸式或增压式都更加宽广。它可根据不同的工况，提供不同的供气量，从而使柴油机可像汽油机一样实现量调节，降低在实际运行过程中的压缩功耗。而对于汽油机，由于在进气行程和增压过程的中前期注入气缸的都是纯空气，混合气只是在增压过程和压缩过程的后期才开始形成。因此，1、混合气形成时间短；2、因经预压缩的增压气工作温度较高而形成混合气较块；3、因处于压缩后期混合气不易扩散其燃烧类似于柴油机一样的层状燃烧，所以本专利技术的自增压汽油机起动性能好，能采用压燃模式，热效率高。为了满足活塞、活塞环在气缸内正常工作所需的必要和充分条件：油膜润滑，本专利技术的自增压机采取的技术方案是：通过活塞的往复运动，直接在活塞与气缸之间形成润滑油膜。按照获取机油的途径，分为活塞体外和体内两种形式。传统的飞溅润滑，属体外供油，不适用于已在活塞和曲轴箱之间设置了泵气室的本专利技术的自增压发动机。采用缸套内循环润滑系统，存在泵气窜入供油道和污染机油等问题。本专利技术的自增压发动机采用活塞体内供油方式。本专利技术的自增压发动机的活塞是一种带有润滑冷却油路的组合活塞。活塞的顶部是锥形凸台，凸台的内部是锥形冷却油腔。在上下组合式气环之间布设有斜波布油环。斜波布油环的机油来自活塞杆的中心油管，中心油管有孔槽与布油环环背的环形油道相通。机油在环形油道内流经布油环沿环周分布的多个涂油孔口并将机油直接涂抹到气缸壁上后，经回油孔槽流入冷却油腔，在对活塞进行冷却后，经回油腔流回曲轴箱。涂抹到气缸壁上的机油，在活塞不动时，涂油孔被封闭，机油不会外流。当活塞移动时，经斜波衬环、括油环和气环的搓碾、延展作用。在活塞和气缸壁之间形成保证其正常工作的润滑油膜，本专利技术的带有润滑冷却油路的组合活塞有如下优点：1、较好地解决了活塞、活塞环在气缸内正常工作所需的油膜润滑问题和活塞的冷却问题，彻底根除了飞溅润滑存在的窜机油烧机油现象。2、可优化油膜厚度，减少机油耗，减少碳烟和颗粒物的排放量。3、布油环的弹力小于括油环，摩擦损失降低。4、起润滑作用的机油油温低于起冷却作用的油温，因而总的机油油温可选择较低的工作温度，对防止机油变质，产生结胶积炭有利。5、利用带锥台的活塞顶，形成环形燃烧室，火焰的传播距离短，燃烧速度快，压力分布均匀，混合气在高温下停留的时间短，散热表面积大，最高工作温度受到抑制，所以总的效果是热效率高，NOx的生成量相对较少。附图说明：下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机的一个实施例的基本构造示意图。图2是滑轨、滑块和曲柄连接部分的示意图，用以表明本专利技术的曲柄滑块机构的构成和连接情况。图3是一带有润滑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机，它由1个或多个双缸组成，它的每个缸都有共用的活塞曲柄滑块机构，空气供给分配系统，独立的泵气增压系统和油膜润滑系统，其特征是：在每个活塞下部和曲轴箱之间都设有带有单向进排气阀(6-1)、(6-2)的泵气室(6)，它通过空气供给分配系统(12)给气缸(4)和泵气室(6)供气，它利用活塞的往复运动，将在一个工作循环中在泵气室(6)产生的两次活塞泵气通过泵气增压系统用来给气缸(4)扫气和增压。/n
【技术特征摘要】
1.一种双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机，它由1个或多个双缸组成，它的每个缸都有共用的活塞曲柄滑块机构，空气供给分配系统，独立的泵气增压系统和油膜润滑系统，其特征是：在每个活塞下部和曲轴箱之间都设有带有单向进排气阀(6-1)、(6-2)的泵气室(6)，它通过空气供给分配系统(12)给气缸(4)和泵气室(6)供气，它利用活塞的往复运动，将在一个工作循环中在泵气室(6)产生的两次活塞泵气通过泵气增压系统用来给气缸(4)扫气和增压。
2.根据权利要求1所述的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机所述的空气供给分配系统(12)，由空气滤清器(12-1)、分配器(12-2)和连结进气门(2)、进气阀(6-1)的进气管(12-3)组成，其特征是：不管是给气缸(4)或是泵气室(6)供气，都由分配器(12-2)调控。
3.根据权利要求1所述的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机所述的泵气增压系统，由储气容器(6-3)增压管(6-4)和增压阀(6-5)组成，其特征是：利用活塞的压缩作用，将做功行程和进气行程从泵气室(6)排出的活塞泵气收储于储气容器(6-3)中，然后通过增压管(6-4)和增压阀(6-5)，在排气行程给气缸(4)扫气，在压缩行程给气缸(4)增压。
4.根据权利要求1所述的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机所述的活塞曲柄滑块机构，由带有润滑冷却油路的组合活塞(1)。活塞杆组件(5)、滑轨框架(7)、滑块组件(8)、1号曲柄(9)和2号曲柄(10)组成，其特征是：一方面，带有润滑冷却油路的组合活塞(1)通过穿过泵气室的活塞杆组件(5)与曲轴箱中的滑轨框架(7)连结成一体，滑块组件(8)以抱扣(8-2)通过上排滚珠(8-4)和下排滚柱(8-3)与左滑轨(7-1)成滑动连接；另一方面，左右缸的滑块组件(8)的半销轴(8-1)通过销轴轴承(8-5)将两个半销轴合并成一个销轴，并一起装入曲柄的销轴座孔中，与1号曲柄(9)、2号曲柄(10)组合成一个完整的曲轴(11)后，滑块组件(8)既绕销轴座孔的中心线旋转，又围绕曲轴(11)的中心线旋转。
5.根据权利要求1或4所述的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机所述的带有润滑冷却油路的组合活塞(1)，由活塞头(1-4)、活塞体(1-5)、喷嘴套(1-6)、上组合气环(1-1)、斜波布油环(1-2)和下组合气环(1-3)组成，其特征是：设置在上、下组合气环之间的斜波布油环(1-2)，利用活塞的往复运动，在活塞与气缸壁之间形成润滑油膜；上下组合气环(1-1)和(1-3)则与组合活塞(1)和气缸壁(4-1)一起，形成上对气缸(4)，下对泵气室(6)的密封。
6.根据权利要求1或5所述的双缸对置四冲程往复活塞式自增压发动机的组合活塞(1)的润滑冷却油路，由活塞头(1-4)和活塞体(1-5)在其内部组合成回油冷却油腔(1-4-3)，由活塞头(1-4)和喷咀套(1-6)在喷咀套上部形成锥顶冷却油腔(1-4-2)，其特征是：从中心油管引入的压力油，一路依次通过相互串通的中心油管(5-2)、喷咀套(1-6)、活塞头(1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐为民，
申请(专利权)人：唐为民，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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