一种星形对置活塞发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种星形对置活塞发动机，包括星形三通缸套，星形三通缸套包括排气缸套、左进气缸套、右进气缸套，在排气缸套内开设有排气口，在左进气缸套和右进气缸套内均开设有进气口；在排气缸套内安装有排气活塞，在左进气缸套内安装有左进气活塞，在右进气缸套内安装有右进气活塞，排气活塞和左进气活塞及右进气活塞共同围成燃烧室，燃烧室上安装有喷油器。本发明专利技术提高了发动机的指示效率η

【技术实现步骤摘要】
一种星形对置活塞发动机


[0001]本专利技术涉及内燃发动机领域，特别是涉及一种星形对置活塞发动机。

技术介绍

[0002]近年来，直流扫气，取消配气机构和气缸盖的对置活塞二冲程发动机 (Opposed Pistons two stocke，即OP2S)，具有高功率密度、热效率高及平衡性较好得到了重视和发展，并发展出了对置活塞、对置气缸(Opposed Pistonsopposed cylinder，即OPOC)的双对置二冲程发动机。由于新型发动机也是一种直流扫气“对置”二冲程发动机，故对OP2S、OPOC工作原理简介一下。
[0003]如图1所示的OP2S对置活塞二冲程发动机，直通型气缸正中间为燃烧室，其左气缸端设有排气口，右端气缸设有进气口；相应活塞为排气活塞、进气活塞；左曲轴、右曲轴等。左、右曲柄连杆机构相位相差180
°
CA(未考虑不对称扫气相位而左右曲柄的错拐)，并采用同步机构保证左、右曲轴同步同方向旋转。当左曲轴位于0
°
，右曲轴则位于180
°
，排气活塞、进气活塞顶部均处在内止点时(相当于常见发动机的上止点)喷油并点火燃烧，燃气膨胀作功推动进、排气活塞向各自的外止点(相当于常见发动机的下止点)运动，同时也推动左、右曲轴作逆时针旋转(也可按需作顺时针旋转)对外作功；当排气活塞顶越过排气口(因错拐，进气活塞尚未越过扫气口)并继续下行(即向外止点运行)时，燃气开始自由排气；当进气活塞越过扫气口(一般滞后于排气活塞约10
°
左右)、经扫气泵加压后的新鲜空气大于缸内废气压力之后，新气通过扫气口进入气缸即开始驱赶废气即强制扫气；当曲轴旋转、活塞越过外止点并向内止点运行、排气活塞再次越过遮住扫气口时，扫气过程结束；当进气活塞也越过遮住进气口时，即开始了压缩行程；当左、右活塞同时到达内止点后即开始下一循环。
[0004]OP2S对置活塞二冲程发动机缺点在于：一、处在左右两端的2根曲轴间距太大，同步机构也相应庞大，发动机总体布置也不容易。如果气缸水平放置，需要采用同步机构某一构件输出动力，发动机舱横向尺寸过于宽大；若将气缸垂直布置，发动机舱垂直尺寸也将过于高大，发动机与配套的设备适装性太差，这对大排量、大功率的OP2S尤甚。二、发动机气缸水平布置对于气缸、活塞的润滑将是难点：一是容易造成润滑不良，形成干摩擦、半干润滑或边界润滑；二是容易形成窜油，造成发动机烧机油、排烟和HC排放。以上种种加上OP2S 热效率和其它有关性能不太突出，一时间难以与其它常规的直列或多列式发动机竞争，其应用的场合和机型似比较狭窄，不会成为发动机的主流。
[0005]如图2所示的OPOC双对置二冲程发动机，OPOC双对置二冲程发动机是近年来出现的一种新型内燃发动机。可以看成是单根曲轴的两边各设置一OP2S 的基本(或称核心)结构，称为对置气缸。巧妙地取消了一根曲轴和同步机构，构成不对称直流扫气二冲程发动机，其进气与排气活塞冲程之和的冲径比在 1.5—3之间属较长冲径比发动机，拥有长冲径比发动机的优点。目前，OPOC 在发动机领域引起不小的关注，国内也有不少研究成果，一些文献也不乏溢美之词地推崇。
[0006]OPOC双对置二冲程发动机由于存在不少缺陷，只会在特定狭窄的领域内获得一定
的应用，不会有大的发展和应用。理由如下：
[0007]1、OPOC的横向尺寸比OP2S还要大(减小横向尺寸将以减小冲径比为代价)，设备配套时的适装性比OP2S更差，而且只能水平放置，活塞缸套需要很高的润滑密封技术。
[0008]2、有文献通过对OPOC建模与有限元仿真分析后认为：OPOC机体为扁平状结构，进、排气管，气缸套及曲轴箱的集成化设计和组合结构协调性设计制约着典型结构的刚度、强度，具有横向抗弯刚度较弱与连接接触面较多的特点，使柴油机整体刚度固有频率较低，阻尼增加，振动形态复杂，会造成密封失效等诸多可靠性问题。
[0009]3、OPOC双对置二冲程发动机每(排)缸间曲轴上须安装6付连杆，曲轴主轴颈的间距必然很大，若以单缸单元组成多缸发动机时，其缸心距必然巨大，极大增加整机长度和主机体结构的制造、装配难度。
[0010]4、OPOC双对置二冲程发动机的废气涡轮增压也是极为麻烦的技术问题，为了避让联接左右两端活塞的外连杆，处在连杆运动路径上的进、排气涡室和进、排气管必须分割，加上曲轴左右两边气缸上各自独立的排气管，增大了热能的散失和冷却负担，排气管内燃气的能量损失较大，对废气涡轮增压产生十分不利影响，应该是OPOC显著缺点。为此，OPOC使用左右二套电动涡轮增压器进行一定弥补。但由于单缸二冲程发动机的排气持续角不会大于150
°
，废气涡轮不能连续进气，发动机一个循环中，涡轮大部分时间内并无进气驱动而处在反向泵气状态；使用2套独立的小流量涡轮和压气机，其效率十分低下 (也不能保证左右独立的OP2S工作参数和状态一致)。增压器应该是使用电力驱动为主，压气机最终将消耗发动机的动力，降低其热效率。

技术实现思路

[0011]有鉴于此，本专利技术提出一种星形对置活塞发动机，提高了发动机的指示效率η
i
和机械效率η
m
，提高了发动机平衡性，降低发动机的曲轴扭振，本专利技术的发动机具有缸径小，排量大的特点，外形尺寸合适，重心低矮，支撑面宽，与配套设备有着广泛良好的适装、适配性。应用在大功率、大排量发动机上时，可以得到与其它形式的发动机更为紧凑的外形尺寸和较轻的整机重量。
[0012]一方面，本专利技术提供了一种包括星形三通缸套，星形三通缸套包括排气缸套、左进气缸套、右进气缸套，在排气缸套内开设有排气口，在左进气缸套和右进气缸套内均开设有进气口；在排气缸套内安装有排气活塞，在左进气缸套内安装有左进气活塞，在右进气缸套内安装有右进气活塞，排气活塞和左进气活塞及右进气活塞共同围成燃烧室，燃烧室上安装有喷油器。
[0013]为了进一步提高发动机的指示效率η
i
和机械效率η
m
，提高了发动机平衡性，降低发动机的曲轴扭振，在进一步地技术方案中，在排气活塞和左进气活塞及右进气活塞顶部均设置有球冠形凹坑，在排气活塞和左进气活塞及右进气活塞相互配合部位设置有配合切面，使排气活塞和左进气活塞及右进气活塞共同围成近似球形燃烧室。
[0014]为了进一步提高发动机的指示效率η
i
和机械效率η
m
，提高了发动机平衡性，降低发动机的曲轴扭振，在进一步地技术方案中，包括左曲轴和右曲轴，在左曲轴上设置有左排气曲柄和左进气曲柄，在右曲轴上设置有右排气曲柄和右进气曲柄；在排气活塞上连接有平衡杆、在平衡杆两端分别连接有左排气连杆和右排气连杆，左排气连杆与左排气曲柄连接，
右排气连杆与右排气曲柄连接；在左进气活塞上连接有左进气连杆，左进气连杆与左进气曲柄连接；在右进气活塞上连接有右进气连杆，右进气连杆与右进气曲柄连接。
[0015]为了进一步提高发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星形对置活塞发动机，其特征在于，包括星形三通缸套(100)，星形三通缸套(100)包括排气缸套(1)、左进气缸套(2)、右进气缸套(3)，在排气缸套(1)内开设有排气口(14)，在左进气缸套(2)和右进气缸套(3)内均开设有进气口(23)；在排气缸套(1)内安装有排气活塞(10)，在左进气缸套(2)内安装有左进气活塞(20)，在右进气缸套(3)内安装有右进气活塞(30)，排气活塞(10)和左进气活塞(20)及右进气活塞(30)共同围成燃烧室(A)，燃烧室(A)上安装有喷油器(103)。2.根据权利要求1所述的星形对置活塞发动机，其特征在于，在排气活塞(10)和左进气活塞(20)及右进气活塞(30)顶部均设置有球冠形凹坑(C)，在排气活塞(10)和左进气活塞(20)及右进气活塞(30)相互配合部位设置有配合切面(B)，使排气活塞(10)和左进气活塞(20)及右进气活塞(30)共同围成近似球形燃烧室(A)。3.根据权利要求1所述的星形对置活塞发动机，其特征在于，包括左曲轴(4)和右曲轴(5)，在左曲轴(4)上设置有左排气曲柄(40)和左进气曲柄(41)，在右曲轴(5)上设置有右排气曲柄(50)和右进气曲柄(51)；在排气活塞(10)上连接有平衡杆(11)、在平衡杆(11)两端分别连接有左排气连杆(13)和右排气连杆(12)，左排气连杆(13)与左排气曲柄(40)连接，右排气连杆(12)与右排气曲柄(50)连接；在左进气活塞(20)上连接有左进气连杆(21)，左进气连杆(21)与左进气曲柄(41)连接；在右进气活塞(30)上连接有右进气连杆(31)，右进气连杆(31)与右进气曲柄(51)连接。4.根据权利要求3所述的星形对置活塞发动机，其特征在于，在左曲轴(4)的单缸位置上设置有一个左排气曲柄(40)和两个左进气曲柄(41)，在右曲轴(5)的单缸位置上设置有一个右排气曲柄(50)和两个右进气曲柄(51)；一个左排气曲柄(40)位于两个左进气曲柄(41)之间，一个右排气曲柄(50)位于两个右进气曲柄(51)之间；两个左进气连杆(21)两端分别与两个左进气曲柄(41)及左进气活塞(20)连接，两个右进气连杆(31)两端分别与两个右进气曲柄(51)及右进气活塞(30)连接。5.根据权利要求3所述的星形对置活塞发动机，其特征在于，左曲轴(4)和右曲轴(5)的旋转方向相反，左排气连杆(13)和左排气曲柄(40)构成左排气偏心曲柄连杆机构，右排气连杆(12)和右排气曲柄(50)构成右排气偏心曲柄连杆机构，左排气偏心曲柄连杆机构与右排气偏心曲柄连杆机构对称设置，左排气偏心曲柄连杆机构和右排气偏心曲柄连杆机构偏心距相同且均为L2，左排气偏心曲柄连杆机构偏心距为左排气连杆(13)和平衡杆(11)之间的连接点与左曲轴(4)的中心在坐标X轴方向偏距，右排气偏心曲柄连杆机构偏心距为右排气连杆(12)和平衡杆(11)之间的连接点与右曲轴(5)的中心在坐标X轴方向偏距；左进气连杆(21)和左进气曲柄(41)构成左进气偏心曲柄连杆机构，右进气连杆(31)和右进气曲柄(51)构成右进气偏心曲柄连杆机构，左进气偏心曲柄连杆机构与右进气偏心曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣建生，
申请(专利权)人：荣建生，
类型：发明
国别省市：