八衝程發動機的製作方法

2023-07-19 16:05:11 2

專利名稱：八衝程發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及到可移動動力以及發電動力的方法和設備，尤其是內燃機的工作方法和設備。
背景技術：
卡諾循環的發動機已有100年的歷史，其工作原理吸氣、壓縮、爆炸、排氣。隨著科技的發展發動機的性能也不斷的提高，如增加氣門、渦輪增壓、電噴、缸內直噴等技術，但未能使發動機的熱效率超過30%。在全球石油、環境危機的背景下，提高發動機的熱效率和環保排放對社會的發展具有重要和深遠的意義。CN200810007618提出了一種八衝程發動機，該發動機有通過燃燒做功的工作氣缸，稱為燃燒氣缸；和通過水蒸汽膨脹做功的工作氣缸，稱為蒸汽氣缸；燃燒氣缸與蒸汽氣缸通過氣道相連，在蒸汽氣缸上有噴水器；在燃燒氣缸中，空氣經歷「進氣-壓縮-燃燒膨脹做功-排氣」四個衝程之後，所產生的高溫燃氣通過氣道進入蒸汽氣缸內，再經歷「進高溫氣-壓縮噴水-蒸汽膨脹做功-排氣」四個衝程，一共八個衝程。所述氣道為穩壓腔結構。上述八衝程發動機利用尾氣熱能轉化為蒸氣，再轉化過程實際上效率很有限，所得也未必是所當得，以上方案未見進入實用。總體而言，現有的活塞式四衝程發動機的熱效率之所以不超過30%，是因為其爆炸能量沒有被充分利用，也無法充分利用所造成的，距理論的效率還相差很遠。發動機的壓縮比這個指標決定了爆炸做功行程多餘的能量必須進入下一個工作程序排氣，還有大部分的有效能量沒有被利用，就白白的排掉了。

發明內容
本發明的目的是提出一種充分利用熱能的八衝程雙(一或三)曲軸雙(一或三)排缸的內燃發動機，本發明提出的設置方法和裝置就是要充分利用絕大多數的有效能量，使發動機的功率、效率實現最大化而且節能環保。本發明的技術方案是，八衝程發動機的設置方法，對四衝程發動機的每隻氣缸均增設與之相對應的副氣缸，主氣缸與副氣缸橫向平行，相對應的主氣缸11和副氣缸12通過聯通氣道23形成互連互通稱之為一組，主氣缸11在爆炸做功時，打開聯通氣門M使主氣缸11燃燒的高溫、高壓、膨脹氣體，通過聯通氣道23瞬間導入副氣缸12，副氣缸12的排氣門沈和呼吸氣門25關閉，在一組的兩隻氣缸11、12內充分燃燒、膨脹驅動主副兩隻氣缸 11、12內的活塞7、8運動做功。八衝程發動機設置方法的改進是，對四衝程發動機的每隻氣缸均增設與之相對應的副氣缸及整套系統裝置，主氣缸(排成一列)與副氣缸(排成一列)呈橫向平行位置，副氣缸的活塞8通過連杆4、副曲軸2和同步器觀傳遞給主曲軸1，使主曲軸1獲得副曲軸2的助力，兩根曲軸1、2同時旋轉並形成合力，由主曲軸1輸出，也就是說用一次的吸氣和進油量，通過本發明所增設的副缸系統相當於延長發動機的爆炸做功行程這一環節。再加上一組氣缸的兩個缸11、12同時進行排氣，排氣的負功現象得到了有效的改善，絕大多數的有效能量因此而獲得了充分的利用，使發動機的功率、效率實現最大化，尾氣的排放量有所減少，排放質量有所提高。八衝程發動機，由主氣缸的四衝程系統和對應的副氣缸的四衝程系統組成，包括曲軸1、2，連杆3、4，活塞7、8與氣缸11、12總成，吸氣門21，排氣門22、26，聯通氣門24和呼吸氣門25總成以及冷卻系和潤滑系等組合成一套完整的八衝程發動機整機系統。只有主氣缸11設有點火和供燃料總成，每個主氣缸11與對應副氣缸12通過聯通氣道23形成互連互通稱之為一組，聯通氣道23上設有聯通氣門M和電動閥27按設定的工作程序進行開閉。主氣缸11與對應的副氣缸12內的活塞7、8通過連杆3、4分別與主曲軸1和副曲軸 2相連接，兩根曲軸1、2—端或兩端之間設有同步器觀，通過同步器觀的嚙合使兩根曲軸 1、2同時、同速、同向旋轉，在爆炸做功時一組氣缸內的兩隻活塞7、8，通過連杆3、4使兩根曲軸1、2同時產生旋轉並形成合力，由曲軸1進行動力輸出。主氣缸系統以吸氣、壓縮、爆炸、排氣衝程工作；副氣缸系統按吸氣、排氣、爆炸、排氣衝程工作。主氣缸11在吸氣、壓縮時，聯通氣門M關閉，副氣缸12的呼吸氣門25打開，副氣缸12做自吸自排，空載運動。主氣缸11在爆炸做功時，聯通氣門M打開，主氣缸11內形成的高溫、高壓、膨脹氣體，通過聯通氣道23瞬間導入副氣缸12，副氣缸12排氣門沈和呼吸氣門25關閉，使能量得到了充分的釋放並同時推動兩隻氣缸11、12內的活塞7、8向下運動。主氣缸11在排氣時，聯通氣門M關閉，副氣缸12的呼吸氣門25關閉，副氣缸12 的排氣門26打開。由於是一組的兩隻氣缸11、12同時進行排氣，大大減少了因排氣而損耗的功。聯通氣門M可以在爆炸做功時正時打開，更可以滯後l-5ms打開。主曲軸1和副曲軸2可以同角度同時運轉，也可形成0—90度角同時旋轉。聯通氣門M的打開時間與副曲軸2的旋轉角度之間有個最佳的匹配時間。各個氣門在吸氣、壓縮、爆炸、排氣過程中的工作狀態和功能
吸氣過程兩隻活塞同時由上止點向下止點運動時，吸氣門21打開進行吸氣和進油， 排氣門22、26、聯通氣門24關閉，呼吸氣門25打開。壓縮過程兩隻活塞同時由下止點向上止點運動時，吸氣門21、排氣門22、26、聯通氣門M關閉，呼吸氣門25打開。點火爆炸過程兩隻活塞同時由上止點向下止點運動時，聯通氣門M打開，吸氣門21、排氣門22、26，呼吸氣門25關閉。排氣過程兩隻活塞同時由下止點向上止點運動時，排氣門2236打開，吸氣門 21、聯通氣門24，呼吸氣門25關閉。聯通氣門聯通氣門對設在聯通氣道23上，在爆炸做功時打開，將主氣缸11內的高溫、高壓、膨脹氣體通過聯通氣道23，在一組的兩隻氣缸11、12內充分燃燒、膨脹，並充分釋放使兩隻氣缸內的活塞7、8同時產生運動。主氣缸在吸氣、壓縮、排氣這三個過程聯通氣門M處於關閉狀態。聯通氣門M開閉可採用機械方式(凸輪軸)或電動閥進行控制。呼吸氣門主氣缸11在吸氣、壓縮過程，副氣缸12的呼吸氣門25打開，目的是為了使副氣缸12的活塞8在此過程做上下自吸自排空載運動，不增加負載，不消耗發動機的功率。主氣缸11在爆炸、排氣過程，副氣缸12的呼吸氣門25處於關閉狀態。呼吸氣門25 自吸自排所需的空氣是有獨立的空氣濾清系統進行過濾。電動閥電動閥27設在聯通氣道23上，通過電動閥27的開閉決定副氣缸12是否參與主氣缸11的做功，一般發動機在啟動時電動閥27處於關閉狀態，等發動機的主氣缸11 運行正常後打開電動閥27，副氣缸12參與做功。電動閥的開閉時間是通過傳感器或延時裝置進行智能控制。同步器同步器28為齒輪結構，設在主、副曲軸1、2的一端或兩端之間，通過同步器觀齒輪的嚙合使兩根曲軸1、2同時、同速、同向旋轉。八衝程發動機由於採用雙曲軸雙排缸系統，兩隻活塞7、8同時做功，兩根曲軸1、2 同時旋轉，副曲軸2不停地給主曲軸1助力並形成合力，使發動機運行更加連貫、平穩、順暢且獲得低轉速大扭矩的動力輸出。八衝程發動機的工作形式為點燃式或壓燃式即汽油機或柴油機；八衝程發動機由主氣缸的四衝程系統和對應的副氣缸的四衝程系統組成，還包括以下兩種結構
(1)一根曲軸，單排缸或雙排缸主氣缸系統和副氣缸系統均設在一根曲軸，每個主氣缸和副氣缸的活塞通過連杆與相對應的曲拐連接。每個主氣缸和副氣缸之間均設有聯通氣道總成，主氣缸和副氣缸排列的方式有1型或V型；
(2)三根曲軸，三排缸其中主曲軸居中，兩根副曲軸分別設在主曲軸的兩側，成平行位置，主曲軸和副曲軸一端或兩端之間均設有同步器，由主曲軸動力輸出；一列主氣缸和兩列副氣缸內的活塞通過連杆與各自排列的主副曲軸相互對應連接；每個主氣缸和副氣缸之間均設有聯通氣道總成，主氣缸和副氣缸排列的方式有ΙΠ型或W型。綜上所述，八衝程發動機增設的副缸系統只在主氣缸爆炸做功過程發揮作用，相當於延長發動機爆炸做功行程這一環節，在其他三個過程(吸氣、壓縮、排氣)完全處於空載運動的狀態。由此可見，副氣缸系統功能在八衝程發動機整機系統中起到了只增加發動機功率，而自身幾乎不消耗功率的作用，從而使發動機的功率實現最大化。本發明的有益效果八衝程發動機讓能量發揮到極致並實現了充分的利用，不僅起到了增加功率、效率和節能環保排放的作用，而且使發動機運轉更加平穩，噪音更低、使用壽命更長，舒適性更佳。


圖1 本發明曲軸排列示意圖。圖2 本發明氣缸排列示意圖。圖3 八衝程發動機剖面圖。圖4 聯通氣道總成剖面圖。圖5 發動機吸氣過程各個氣門的狀態圖。圖6 發動機壓縮過程各個氣門的狀態圖。圖7 發動機爆炸做功過程各個氣門的狀態圖。圖8 發動機排氣過程各個氣門的狀態圖。圖9:同步器示意圖。圖10 呼吸氣門凸輪示意圖。
具體實施例方式如圖所示，八衝程發動機的裝置由主曲軸1，副曲軸2，連杆3、4，活塞銷5、6，活塞 7、8，活塞環9、10，主氣缸11、13、15、17，副氣缸12、14、16、18，噴油嘴19，火花塞20，吸氣門 21，排氣門22、26，聯通氣道23，聯通氣門24，呼吸氣門25，電動閥(電磁閥)27，同步器28， 呼吸氣門凸輪軸29，閥橋30。曲軸箱內設有兩根完全一樣的曲軸1、2平行放置，曲軸1為主曲軸並設有輸出端， 曲軸2為副曲軸，由同步器28使兩根曲軸同時、同速、同向旋轉。主氣缸一列11、13、15、17副氣缸一列12、14、16、18依次按序號呈直線、呈橫向平行排列。活塞7、8通過連杆3、4與兩根曲軸1、2相互對應連接，主氣缸11與相對應的副氣缸12通過聯通氣道23形成互連互通稱之為一組，其它氣缸組以此類推。主氣缸和副氣缸的排列形式為11型或V型。缸頭設有吸氣門21、排氣門22、26、聯通氣道23、聯通氣門M、呼吸氣門25、火花塞 20、噴油嘴19以及與各個氣門相對應的頂置凸輪軸或挺杆/搖臂、潤滑系統和進氣道、排氣道、回油道等。有電磁聯通氣道23設在每個主氣缸和副氣缸活塞上止點以上空間的任何一個位置(缸頭)，將主、副氣缸形成互聯互通。聯通氣道23上設有聯通氣門M和電動閥27組成聯通氣道總成，聯通氣門M和電動閥27各自按設定的工作程序進行開閉。每組氣缸的缸頭均設有五個氣門和五根頂置凸輪軸或挺杆/搖臂，各個氣門組按照八衝程發動機的工作程序進行開閉。同步器觀為齒輪結構，設在主、副曲軸1、2的一端或兩端之間，通過同步器觀齒輪的嚙合使兩根曲軸同時、同速、同向旋轉。
聯通氣門M打開的時間與主氣缸爆炸時間同步或滯後l-5ms，聯通氣門M的關閉時間與排氣時間同步。聯通氣門M的開閉由聯通氣門凸輪軸進行控制。主曲軸1和副曲軸2可同角度同時運轉，主曲軸1和副曲軸2也可形成0 — 90度角同時旋轉。聯通氣門M的打開時間與副曲軸2的旋轉角度之間有個最佳的匹配時間。呼吸氣門25 主氣缸11在吸氣、壓縮過程，副氣缸12的呼吸氣門25是打開狀態； 主氣缸11在爆炸、排氣過程，副氣缸12的呼吸氣門25是關閉狀態，根據呼吸氣門25的運動軌跡，其特徵是180士20度的扇形凸輪軸形狀，呼吸氣門25的開閉由凸輪軸四進行控制。本發明所涉及到的副缸的容積為主氣缸的10— 200%。附圖描述的是八衝程發動機的工作原理與實施例示意圖，在實際運用當中根據本發明八衝程發動機的方法，以任何一種形式布局，並不超出本發明範疇。
權利要求
1.八衝程發動機，其特徵是由主氣缸的四衝程系統和對應的副氣缸的四衝程系統組成；包括主副曲軸(1、2)，連杆(3、4)，活塞(7、8)與主副氣缸(11、12)總成，吸氣門(21)，排氣門(22、沈)，聯通氣門(M )和呼吸氣門(25 )總成以及冷卻系和潤滑系；只有主氣缸(11) 設有點火和供燃料總成，每個主氣缸(11)與對應副氣缸(12)通過聯通氣道(23)形成互連互通稱之為一組，聯通氣道(23 )上由聯通氣門(24 )和電動閥(27 )按設定的工作程序進行開閉；主氣缸(11)與對應的副氣缸(12)內的活塞(7、8)通過連杆(3、4)分別與主曲軸(1) 和副曲軸(2)相連接，兩根曲軸(1、2)之間設有同步器(28)，通過同步器(28)的嚙合使兩根曲軸(1、2)同時、同速、同向旋轉，在爆炸做功時一組氣缸內的兩隻活塞(7、8)，通過連杆 (3、4)使兩根曲軸(1、2)同時產生旋轉並形成合力，由主曲軸(1)進行動力輸出；主氣缸系統以吸氣、壓縮、爆炸、排氣衝程工作；副氣缸系統按吸氣、排氣、爆炸、排氣衝程工作；主氣缸(11)在吸氣、壓縮時，聯通氣門(24)關閉，副氣缸(12)的呼吸氣門(25)打開， 副氣缸(12)做自吸自排，空載運動；主氣缸(11)在爆炸做功時，聯通氣門(24)打開，主氣缸 (11)內形成的高溫、高壓、膨脹氣體，通過聯通氣道(23)瞬間導入副氣缸(12)，副氣缸(12) 的排氣門(26)和呼吸氣門(25)關閉；主氣缸(11)在排氣時，聯通氣門(24)關閉，副氣缸的呼吸氣門關閉，副氣缸(12)的排氣門(26)打開。
2.八衝程發動機，其特徵是八衝程發動機的工作形式為點燃式和壓燃式即汽油機和柴油機；八衝程發動機由主氣缸的四衝程系統和對應的副氣缸的四衝程系統組成，包括以下兩種結構(1)一根曲軸，單排缸或雙排缸主氣缸系統和副氣缸系統均設在一根曲軸，每個主氣缸和副氣缸的活塞通過連杆與相對應的曲拐連接；每個主氣缸和副氣缸之間均設有聯通氣道總成，主氣缸和副氣缸排列的方式有1型或V型；(2)三根曲軸，三排缸其中主曲軸居中，兩根副曲軸分別設在主曲軸的兩側，成平行位置，主曲軸和副曲軸一端或兩端之間均設有同步器，由主曲軸動力輸出；一列主氣缸和兩列副氣缸內的活塞通過連杆與各自排列的主副曲軸相互對應連接；每個主氣缸和副氣缸之間均設有聯通氣道總成，主氣缸和副氣缸排列的方式有ΙΠ型或W型。
3.根據權利要求1所述的八衝程發動機，其特徵是同步器(28)為齒輪結構，設在主副曲軸(1、2)的一端或兩端之間，通過同步器(28)的齒輪的嚙合使兩根曲軸(1、2)同時、同速、同向旋轉。
4.根據權利要求1所述的八衝程發動機，其特徵是聯通氣道(23)設在每個主氣缸和副氣缸活塞上止點以上空間的任何一個位置(缸頭)，將主、副氣缸形成互聯互通；聯通氣道(23 )上設有電動閥(27 )和聯通氣門(24 )構成聯通氣道總成。
5.根據權利要求1或2所述的八衝程發動機，其特徵是聯通氣門(24)打開的時間與主氣缸(11)的爆炸時間同步或滯後l-5ms，聯通氣門(24)關閉時間與主氣缸(11)的排氣時間同步。
6.根據權利要求1或2所述的八衝程發動機，其特徵是主曲軸和副曲軸同角度同時運轉，主曲軸和副曲軸或形成0 — 90度角同時旋轉。
7.根據權利要求1或2所述的八衝程發動機，其特徵是控制呼吸氣門開閉的凸輪軸的凸輪(29)形狀為180士20度的扇形；呼吸氣門(25)的開閉時間主氣缸(11)在吸氣、壓縮時副氣缸的呼吸氣門(25)打開， 主氣缸(11)在爆炸、排氣時副氣缸的呼吸氣門(25)關閉。
8.根據權利要求1或2所述的八衝程發動機，其特徵是副氣缸容積是主氣缸容積的 10—200%。
9.根據權利要求1所述的八衝程發動機，其特徵是雙曲軸雙排缸的多缸機組，主氣缸一列與副氣缸一列呈橫向平行位置，每個主氣缸(11)和副氣缸(12)之間均設有聯通氣道 (23)，主曲軸(1)和副曲軸(2)的一端或兩端均設有同步器(28)，主氣缸和副氣缸的排列方式有11型或V型。
10.八衝程發動機的設置方法，其特徵是對四衝程發動機的每隻氣缸均增設與之相對應的副氣缸，主氣缸與副氣缸橫向平行，相對應的主氣缸(11)和副氣缸(12)通過聯通氣道 (23)形成互連互通稱之為一組，主氣缸(11)在爆炸做功時，打開聯通氣門(24)使主氣缸 (11)燃燒的高溫、高壓、膨脹氣體通過聯通氣道(23)瞬間導入副氣缸(12)，副氣缸(12)的排氣門(26)和呼吸氣門(25)關閉，在一組主和副兩隻氣缸(11、12)內充分燃燒、膨脹並充分釋放使主副兩隻氣缸(11、12 )內的活塞(7、8 )運動做功。
全文摘要
八衝程發動機，由主氣缸的四衝程系統和對應的副氣缸的四衝程系統組成；包括主副曲軸(1、2)，連杆(3、4)，活塞(7、8)與主副氣缸(11、12)總成，吸氣門(21)，排氣門(22、26)，聯通氣門(24)和呼吸氣門(25)總成以及冷卻系和潤滑系；只有主氣缸(11)設有點火和供燃料總成，每個主氣缸(11)與對應副氣缸(12)通過聯通氣道(23)形成互連互通稱之為一組，聯通氣道(23)上由聯通氣門(24)和電動閥(27)按設定的工作程序進行開閉；主氣缸(11)與對應的副氣缸(12)內的活塞(7、8)通過連杆(3、4)分別與主曲軸(1)和副曲軸(2)相連接，本發明使發動機的功率、效率實現最大化。
文檔編號F02B75/02GK102562294SQ20121001666
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者馬可超 申請人:馬可超