[发明专利]双曲柄机构二冲程发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效率发动机，属于发动机技术领域。

背景技术

在发动机领域已知，奥托热力循环包括两个等容吸热、放热过程，两个绝热压缩、膨胀过程，以压缩比10为例，理论热效率约60%。汽油机是近似遵循奥托循环的内燃发动机，实际热效率约30%；狄塞尔热力循环包括一个等压吸热过程，一个等容放热过程，两个绝热压缩、膨胀过程，以压缩比20为例，理论热效率约58%。柴油机是近似遵循狄塞尔循环的内燃发动机，实际热效率约35%。

由此可见，无论是汽油机还是柴油机，实际热效率比理论热效率都低很多，造成这种现象的主要原因之一是与高温燃气直接接触的缸套、活塞等零部件是由绝热效果较差的金属材料制造，金属材料持续可靠的工作需要依靠冷却系统不断的冷却其从密闭燃烧室吸取的热能。陶瓷材料是一种绝热效果较好的材料，缸套、活塞等零部件与高温燃气直接接触的部分如果使用陶瓷材料制造便可提高实际热效率，但是因为陶瓷材料的脆性而导致的低可靠性成为其应用在发动机上的技术障碍。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种双曲柄机构二冲程发动机，有效降低活塞与缸套的磨损和冲击，提高陶瓷材料应用在发动机上的可靠性，提高实际热效率。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种双曲柄机构二冲程发动机，它包括气缸和能在气缸内做直线往复运动的活塞，它包括上、下对置的两个曲轴，两个曲轴轴线平行、规格相同，每个曲轴上有三个曲拐，中间的曲拐和两边的曲拐位置相差一相位角，两个曲轴相对应的曲拐之间铰接有连杆，共有三个连杆，构成双曲柄机构；

所述的气缸有两个，对称设置在曲轴的两侧，每个气缸的两端开口，所述的活塞分为内活塞和外活塞，内活塞装在每个气缸靠近曲轴的一端，外活塞装在每个气缸远离曲轴的一端，每个气缸内的内活塞和外活塞相对设置，在内活塞和外活塞之间形成燃烧室，气缸的进气门和排气门成对布置在气缸壁上，两边的内活塞固定在同一个内活塞臂上，内活塞臂上有连杆插槽Ⅰ，曲轴中间的连杆垂直从连杆插槽Ⅰ内穿过；所述的外活塞的外端连有外活塞臂，两边的外活塞臂安装在同一个处于气缸外围的框架结构上，该框架结构具有两个分置于气缸两侧的连接板，连接板上有连杆插槽Ⅱ，曲轴两边的连杆垂直从连杆插槽Ⅱ内穿过；

发动机内还固定有导向机构，导向机构包括外导向块和内导向块，所述的连接板的侧部固定有外滑块，所述的内活塞臂的侧部固定有活塞滑块，外导向块制作成供外滑块滑动的导轨，内导向块制作成供活塞滑块滑动的导轨，所述的外滑块和活塞滑块装入各自的导轨内，导轨的方向与活塞的运动方向平行。

发动机的内、外活塞、缸套与高温燃气直接接触的部分采用陶瓷材料。

所述的内活塞和外活塞是无裙部活塞，即活塞导向端与活塞密封端分离，所述的活塞密封端是指与气缸紧密接触的内活塞和外活塞，所述的活塞导向端是指所述的活塞滑块、外滑块替代有裙活塞的导向裙部。

所述的外活塞臂通过方轴与连接板连接，方轴与曲轴平行，与连接板共同构成框架结构。

所述的两个外活塞之间的距离保证其中一个到达内止点时，另一个处于外止点。

所述的内活塞和外活塞相贴近的内止点在气缸的中间位置。

每个所述的曲轴的曲轴主轴的端部安装有传动齿轮，两传动齿轮之间啮合安装有输出齿轮，输出齿轮上安装有输出轴。

所述的外滑块固定在两个连接板的外侧，所述的活塞滑块固定在内活塞臂的两侧，外导向块和内导向块均是由两个平行的导向条构成的滑槽式导轨，两导向条之间的间隙形成滑槽，所述的外滑块和活塞滑块插入各自的导轨滑槽内。

所述的进气门和排气门设置在靠近内、外活塞外止点的位置。

本发明的有益效果是：本发明将受力作用点由高温、高压和高速的活塞与缸套往复作用区域转移到其它低温易润滑区域，实现活塞与气缸之间除活塞环背压以外无其它作用力存在，实现使用陶瓷材料制造的缸套、活塞等零部件只承受高温燃气的压力载荷，实现在不增加陶瓷材料韧性和制造成本的前提下提高其可靠性及使用寿命，因此具有如下优点：

1. 活塞与缸套之间除活塞环背压以外无其他作用力存在，与高温燃气直接接触的缸套、活塞等零部件可以使用陶瓷材料制造，取消了冷却系统，大幅度提高了热效率。

2.降低了活塞与缸套之间摩擦损失，且整个机构中所有的摩擦表面都处于低温易润滑环境中，提高了机械效率。

3.陶瓷材料的应用提升了气缸内燃烧温度，爆发出更大的缸压，提升了功率和扭矩。

4.活塞与缸套之间摩擦力仅由活塞环背压决定，可大幅度提高发动机极限转速。