[实用新型]高功率密度内燃机

说明书

技术领域

本实用新型属于一种内燃机，特别涉及一种高功率密度内燃机。

背景技术

内燃机是各种车辆、船舶及工程机械的核心部件，内燃机的好坏直接关系到车辆、船舶及工程机械的技术性能，因此，不断改进内燃机的技术性能、提高内燃机的功率密度是摆在人们面前的一个重要课题。目前，提高内燃机功率密度的途径有二个，一个是提高活塞的运动速度，另一个是通过提高进气压力来提高平均有效压力。现在，活塞的运动速度一般都已经达到了10～12m/s，最高的甚至达到15m/s，在这个基础上如果还想提高，就会受到充量系数下降，配气机构的惯性力增大，以及曲柄连杆机构的惯性负荷增加的影响，导致机械效率损失过大、磨损加剧、寿命降低、燃料经济性下降、噪音和排污增大的后果，因此，通过提高活塞的运动速度来提高功率的途径已经行不通了。而对于后者，通过提高进气压力来进一步提高平均有效压力主要受到过高的热负荷和机械负荷的限制，热负荷通过加强冷却比较容易解决，但机械负荷太高是很难解决的。目前，内燃机的进气压力一般都已经达到2～2.5巴，当进气压力达到4巴时，其平均有效压力将达到25巴，最高爆发压力超过160巴以上。这对内燃机的零部件是非常严重的威胁，因为内燃机的曲轴形状复杂，应力集中现象特别严重，特别是曲柄至轴颈的圆角过渡区及润滑油孔附近和加工粗糙的部位，应力集中现象尤为突出。当机械负荷随着进气压力的增加而增加时，最大爆发压力也会过度增加，巨大的作用力使曲轴难以承受而断裂。目前，在大中型内燃机中，曲轴的轴径已经与缸径一样粗了，继续增大曲轴的体积来提高抵抗机械负荷的能力已经是不可能的了。另外，机械负荷太高还会引起缸盖的密封问题，以及缸盖在最大爆发压力下变形的问题，这些都会随着进气压力的增加而无法解决。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有内燃机功率密度低的问题，对现有的内燃机结构加以改进，提供一种高功率密度内燃机。

本实用新型有一个机座，机座上装有两个对置扫气的气缸，每个气缸里有两个对置活塞，其特殊之处是，活塞的活塞杆通过十字头与柱塞相连接，柱塞放置在油缸里，油缸通过进油管与液压马达相连接，通过液压马达输出动力。

在十字头中有一个带滑块的短轴，短轴与大摇臂相连接，大摇臂的中间安装在偏心轴上，偏心轴安装在大摇臂连接体上，大摇臂连接体固定在机座上，通过大摇臂使两个气缸实现工作与压缩状态的转换。

所述的偏心轴与压缩比调整装置相连接，压缩比调整装置由齿轮、齿条、压力感应缸、油液分配缸和动作执行缸构成，压力感应缸与气缸的进气管相连接，油液分配缸通过软管与机油泵相连接，压力感应缸中的活塞与油液分配缸中的阀杆相连接，油液分配缸与动作执行缸通过油管相连接，动作执行缸的活塞固定不动，所述的齿轮共有三个，其中的一个齿轮安装在大摇臂连接体上，另外二个齿轮分别固定在二个偏心轴上，所述的齿条共有两个，其中的一个固定在动作执行缸上，二个齿条分别与三个齿轮相啮合。

在进油管上还连接有缓冲型储能器，以缓解压力油对液压马达的冲击。

在液压马达的进油管和出油管上还连接有旁通滑阀，通过旁通滑阀控制液压马达的运行或停止。

在液压马达的出油管上还连接有辅助液压马达，以便于向其他装置提供动力。

本实用新型的优点在于：

1、两个对置活塞在一个两冲程直流扫气的气缸里压缩和做功，通过与活塞同一轴线且刚性连接的柱塞压出液压油，驱动液压马达转动，将动力传递出去，克服了传统内燃机曲轴在最大爆发压力下断裂和变形问题，使内燃机在进气压力上升到20巴以上，最大爆发压力达到400～600巴时也能正常工作，大大提高了内燃机的功率密度，使内燃机的功率密度达到了200马力/升，并降低了内燃机的油耗，减小了内燃机的体积，增大了功率，同时，由于活塞不承受侧压力，因此，气缸和活塞的摩擦力减小，从而大幅度的提高了内燃机的机械效率，并大大延长了内燃机的使用寿命。

2、压缩比调整装置可以根据进气压力的变化自动自动调整压缩比，其压缩比可以在25～6之间自由变动，使内燃机从起动时进气压力1巴上升到20巴都能正常工作，并可燃用多种燃料或重油，降低了燃料费用。

3、在液压马达的进油管和出油管上设置旁通滑阀，取代传统内燃机中的离合器，消除了传统离合器打滑和切不开的现象，且体积小、寿命长，使用方便。

4、起动方式灵活，既可以采用电力起动机起动，也可以采用压缩空气起动。