[发明专利]对向活塞结构的内燃发动机

说明书

技术领域

对向活塞结构的内燃发动机，属于发动机制造和节能减排技术领域。

背景技术

汽车整车运行效率低于10%，多数发动机效率低于15%，提高效率是节能减排的关键。发动机效率低的原因是多方面的，但主要是缸体散热导致的。汽缸的散热体主要包括缸盖、侧壁和活塞。由于气体分子冲击活塞而失去的动能有相当比例转化成有用功，因此散热相对较小，尤其是采取多种措施提高效率后，活塞散热可进一步降低。虽然往复式活塞发动机的汽缸侧壁的最大面积几乎为活塞面积的4倍，但不是散热的主体。一般情况下，散热最大时汽缸的体积还很小，侧壁所占的面积比也小，而当汽缸膨胀后，缸内温度已经大幅度降低了，而且由于气体密度的降低，散热也变得相对小了。还有一点需要指出的是，汽缸侧壁散掉的热量，有相当的比例是低温废热。与侧壁相比，缸盖的散热情况则是非常严重，比活塞和侧壁散热都多，而且主要是高温时散掉的有用热量。

降低气缸盖上热量耗散的最好办法是让燃烧腔不接触气缸盖，这是本发明的核心点。去除缸盖散热后，发动机效率至少可以提高30%。

发明内容

对向活塞结构的内燃发动机，采用往复活塞式结构，如图1和图3所示，每个汽缸中对称设置两个活塞（111、121）（311、321）。工作过程中，两个活塞朝相反方向运动。进气门(11)（31)、进气门座(12)（32)、排气门(13)（33)、排气门座(14)（34)、汽油机的火花塞等设置在汽缸侧壁(10)（30)的中间位置上。

动力输出采用双曲轴结构，如图1和图2所示。相反方向运动的活塞（111、121）通过连杆(112、122)连接到各自的曲轴（113、123）上。两个曲轴的转动方向相同，并通过各自设置的齿轮（211、221）共同驱动减速齿轮（20）输出动力。

动力输出也可采用单曲轴结构，如图3所示。连杆由两部分构成，包括与活塞（311、321）固定连接的弯曲的平动连杆（312、322）和与曲轴（35）活动连接的扭动连杆（313、323），平动连杆和扭动连杆之间通过转轴（314、324）连接。工作中，两个活塞对称朝相反方向运动，带动曲轴顺着一个方向旋转。设置汽缸端盖（315、325），平动连杆从中穿过，端盖上设置机油进口（316、326）和机油排口（317、327）。端盖的功能主要是稳定平动连杆的运动。

如图1和图3所示，在进气门座（12）（32）、排气门座（14）（34）等对应的位置上，活塞内端面上设置缺口空间（118、128）（318、328），使得进气和压缩冲程结束时，气门座与活塞内端面不相互影响。如果气门座设置在汽缸侧壁中，则不必设置该缺口空间。

所述的对向活塞中的每个活塞可采用双活塞结构，对于单曲轴输出结构，如图5所示。内活塞（511、521）和外活塞（512、522）由储能弹簧（513、523）进行连接，其中与弯曲的平动连杆（514、524）固定连接的外活塞（512、522）采用非密封结构，便于弹簧和内外活塞之间的固定安装，减轻重量，并且让润滑油顺利通过，润滑与燃烧腔相邻的内活塞（511、521）。扭动连杆（515、525）与平动连杆（514、524）和曲轴（50）之间活动连接。关于储能弹簧的功能，在另一专利（2112101140359）中有详细说明。

如图5所示，在进气门座、排气门座等对应的位置上，内活塞的内端面上设置缺口空间（515、525），使得排气行程结束后，两个内活塞的内端面能够相接，消除汽缸排气时的死空间。如果气门座设置在汽缸侧壁中，则不必设置该缺口空间。

对向活塞中的每个活塞都采用双活塞结构，并且采用双曲轴输出时，如图6所示。内活塞（611、621）和外活塞（612、622）由储能弹簧（613、623）进行连接，其中外活塞（612、622）采用非密封结构，便于弹簧和内外活塞之间的固定安装，减轻重量，并且让润滑油顺利通过，润滑与燃烧腔相邻的内活塞（611、621）。连杆（614、624）与曲轴（615、625）和外活塞（612、622）之间活动连接。

在进气门座、排气门座等对应的位置上，内活塞的内端面上设置缺口空间（618、628），使得排气行程结束后，两个内活塞的内端面能够相接，消除汽缸排气时的死空间。如果气门座设置在汽缸侧壁中，则不必设置该缺口空间。

对于图5和图6所示的结构，弹簧的长度和弹力设置使得排气冲程结束时，两个内活塞刚好相接触，弹簧处于自然不受力状态，或者当两个内活塞相接时，弹簧上有一定的压应力。

所述的内燃发动机可以组合成多缸结构。