差速式往复活塞内燃机制造技术

本实用新型专利技术为一种差速式往复活塞内燃机，它包括气缸体、活塞、曲柄连杆机构，所述活塞包括对向布置于同一气缸筒内的动力活塞和辅助活塞，它们在协调机构控制下，保持在３５°－８５°曲轴转角的差动角而作差速运动。由于燃烧在靠近动力活塞行程中部的位置进行，因而使最高燃烧压力时的曲柄连杆机构具有大的力臂系数，可使燃料热能得到更充分的利用。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种内燃机，其技术特征为它是一种差速式旋转活塞内燃机与传统式往复活塞内燃机的结合体。(二)
技术介绍
1、本技术是基于本专利技术人提出的内燃机能量贬值原理而首创的。该原理的数学方程式为EX,Q - Wi = ExQ — Mi da <formula>formula see original document page 3</formula>式中0D内，表示单缸、单位活塞面积、单位曲轴半径长度内燃机的指示功'Ex,Q为热力系统中供给的热量舰。Wi为内燃机所作的指示功。Mi为内燃机的指示扭矩。a为曲轴转角(°C A)。t为冲程数，二冲程t = 2，四冲程t = 4。Pg为活塞顶面的缸内压力。l r为力臂系数(回转中心到连杆的垂直距离定义为力臂)<formula>formula see original document page 3</formula> A = r/l (r为曲轴半径，1为连杆长度.[00巧]An2,Q为内燃机的烁(由姻退变而来)。 该内燃机能量贬值原理的文字表述为内燃机所供工质中的热量，E^在实际循环过程中转变为指示功Wi，该指示功的大小等于气缸压力对曲轴的指示扭矩Mi与无限小曲轴转角da之乘积对循环过程的积分；该指示扭矩的大小等于该气缸压力Pg和它所对应的力臂系数lr及单位曲轴半径长度的乘积，不能转化为指示功的姻则随循环过程的进行逐渐贬值，并最终退化为妖，其烁增An2,Q恒大于0。 该基本方程的三个导出方程和推论如下 推论1 :内燃机的指示热效率和指示細效率均与气缸压力Pg和它所对应的力臂系数lr及无限小曲轴转角da之乘积对循环过程的积分成正比。其数学表达式为<formula>formula see original document page 4</formula> 式中Q为热力系统中供给的热量。推论2 :内燃机平均指示压力Pmi为气缸压力Pg和它所对应的力臂系数L及无限小曲轴转角cU之乘积对一个循环过程积分的二分之一。其数学表达式为<formula>formula see original document page 4</formula> 式中Vh为气缸工作容积。推论3 :内燃机燃料供给量一定时，若想获得最大指示功，应使最高燃烧压力pffi在力臂系数最大时产生。其数学表达式为<formula>formula see original document page 4</formula>(详见《内燃机与动力装置》杂志，2008年第3期，国际标准刊号ISSN 1673-6397，国内统一刊号，CN37-1445/TK) 2、传统内燃机，是气缸压力pg通过活塞和曲柄连杆机构对外输出扭矩而作功的。众所周知，内燃机燃烧压力在展开示功图上呈脉冲状分布，而气缸压力对曲轴力矩的力臂，从上止点到下止点，是一个由零逐渐变大，再逐渐回到零的过程，近似于正弦曲线。这也就是力臂系数曲线的形状。就是说，活塞在上止点附近，气缸燃烧压力很大，力臂(或者对曲柄的切向力)却很小，故这时发动机发出的扭矩很小；当力臂逐渐变大时，燃烧压力却变小，故其力矩仍然不大。这就大大地影响了内燃机扭矩和功率的输出，致使工质的湖不能够尽早、尽快、尽多地转化成为机械功，从而造成工质鄉的大量贬值，并最终退化为烛，永久地失去了作功能力，造成能源的巨大浪费。 3、差速式旋转活塞内燃机，例如考尔茨(Kauertz)发动机，工质燃烧膨胀时，力臂系数很大，能源得到较充分的利用。但密封和齿轮强度等问题难以解决，故无法生产应用。 4、现在世界上使用的内燃机，特别是量大面广的轿车发动机，为提高其性能，结构变得越来越复杂， 一般每只气缸4个气门，每台发动机两根凸轮轴，加之变升程、变相位，大大增加了生产成本。 5、世界石油供应日趋紧张，价格节节攀升。节约能源，成为内燃机行业的重点课题之一，也是广大汽车消费者的期望。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种比油耗(g. /kw. h)低、比功率(kw/L)高、运行品质好、 结构简单的内燃机。 本专利技术的实质是传统往复活塞式内燃机燃烧室位置的大转移，由在动力活塞的 上止点位置转移到靠近动力活塞行程中部的位置，以使最高燃烧压力Pmax时的动力活塞曲 柄连杆机构有大的力臂系数l r，也即
技术介绍
1推论3所表述的内容。 为达此目的，去掉了常规气缸盖，并有一只运动着的活塞——辅助活塞(或称反力 活塞)代替，从而形成在一只气缸筒中，两只对向布置的活塞时而追赶靠近，时而分开远离 的循环过程，类似差速式旋转活塞发动机中活塞运动的特征。其差动角Cd可在35。 _85°CA 中选取(CA为曲轴转角)，动力活塞的燃烧膨胀行程为87.5。 -115t:A，力臂系数的最大值 为1. 045，约在75°C A时出现。差动角Cd可以这样来定义代替气缸盖的辅助活塞处于上 止点位置时，动力活塞曲轴的曲柄中心线与气缸中心线的夹角。用符号Cd来表示。单位为 (°CA)。差动角的大小由协调机构来保证。协调机构可以是动力活塞的曲轴与辅助活塞的 曲轴之间的齿轮系、杆系、伞齿轮与传动调节杆等。 实现燃烧室位置大转移的方法——亦即本专利技术的技术方案有多种普通型、高等 容型、非园齿轮型等等。 普通型差速式往复活塞内燃机本专利技术由气缸体、活塞、曲柄连杆机构、协调机构、 换气机构等组成(另外还有常规技术燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动系、增压 及电子控制系统等)。 所述气缸体，可以是单缸或多缸，可以水平布置、直列布置、斜置以及V型、星型等 布置。每只气缸筒中对向布置两只活塞——动力活塞和辅助活塞。动力活塞由常规曲柄连 杆机构连接，并可以由动力曲柄连杆机构直接输出动力。辅助活塞可以直接连接于辅助曲 柄连杆机构，也可以通过杠杆、连杆与辅助曲轴连接。辅助活塞行程可以小于、等于、大于动 力活塞行程。动力曲轴与辅助曲轴均装有飞轮。动力曲轴与辅助曲轴之间由协调机构来连 接。协调机构的任务在于保证每个循环两活塞之间有一定大小的差动角，并将辅助活塞的 反向力正向作用于动力输出曲轴。协调机构可以为一协调杆、园柱齿轮系、伞型齿轮及传动 调节杆、异形齿轮，还可以是链或齿带。当协调机构为一协调杆时，协调杆通过两端的轴承 与固定于动力曲轴和辅助曲轴自由端的两支臂相连接。协调杆断面是对称的翼型结构(可 以为空心)或其它结构，以减少在旋转平面内的流体阻力。换气机构为直流换气气口 _气 口式。排气口在动力活塞一侧，扫气口在辅助活塞一侧。换气时间由两活塞控制。 本专利技术的最小燃烧室位置在差动角Cd的二分之一处，称为理论上止点。活塞顶的 型式要适合燃油喷射器对活塞的要求。 本专利技术的换气过程如下①燃烧膨胀过程；辅助活塞即将到达上止点时点火燃 烧，或喷入燃料着火燃烧，膨胀作功。②自由排气过程在膨胀后期，下行的动力活塞将排气 口打开，开始自由排气。③扫气过程下行的辅助活塞将扫气口打开，外界的新鲜空气经曲轴 箱，或扫气泵，或增压器进入气缸，开始扫气。此时，扫气口和排气口均在开启位置，排出的废 气直接进入大气，或涡轮增压器，或后处理器。 过后充气动力活塞经下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差速式往复活塞内燃机，包括气缸体、活塞、曲柄连杆机构，其技术特征为：所述气缸体（１３）的每一缸筒内，对向布置两只活塞－－动力活塞（１）和辅助活塞（４），动力活塞与动力曲柄连杆机构（１６）连接，辅助活塞直接或通过转接机构与辅助曲柄连杆机构（６）连接，作差速运动的两活塞之间保持一定的差动角Ｃｄ，差动角的大小由两曲柄连杆机构之间的协调机构（１５）来保证。

【技术特征摘要】
一种差速式往复活塞内燃机，包括气缸体、活塞、曲柄连杆机构，其技术特征为所述气缸体(13)的每一缸筒内，对向布置两只活塞——动力活塞(1)和辅助活塞(4)，动力活塞与动力曲柄连杆机构(16)连接，辅助活塞直接或通过转接机构与辅助曲柄连杆机构(6)连接，作差速运动的两活塞之间保持一定的差动角Cd，差动角的大小由两曲柄连杆机构之间的协调机构(15)来保证。2. 根据权利要求1所述的差速式往复活塞内燃机，其特征为所述辅助活塞的转接机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚兆鼎，
申请(专利权)人：楚兆鼎，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]