專利名稱：高功率密度內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種內(nèi)燃機(jī)，特別涉及一種高功率密度內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)是各種車輛、船舶及工程機(jī)械的核心部件，內(nèi)燃機(jī)的 好壞直接關(guān)系到車輛、船舶及工程機(jī)械的技術(shù)性能，因此，不斷 改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)性能、提高內(nèi)燃機(jī)的功率密度是擺在人們面前 的一個(gè)重要課題。目前，提高內(nèi)燃機(jī)功率密度的途徑有二個(gè)，一個(gè)是提高活塞的運(yùn)動(dòng)速度，另一個(gè)是通過(guò)提高進(jìn)氣壓力來(lái)提高平均有效壓力?，F(xiàn)在，活塞的運(yùn)動(dòng)速度一般都已經(jīng)達(dá)到了 10 12m /s ，最高的甚至達(dá)到15m/s，在這個(gè)基礎(chǔ)上如果還想提高，就會(huì) 受到充量系數(shù)下降，配氣機(jī)構(gòu)的慣性力增大，以及曲柄連桿機(jī)構(gòu) 的慣性負(fù)荷增加的影響，導(dǎo)致機(jī)械效率損失過(guò)大、磨損加劇、壽 命降低、燃料經(jīng)濟(jì)性下降、噪音和排污增大的后果，因此，通過(guò) 提高活塞的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)提高功率的途徑已經(jīng)行不通了。而對(duì)于后 者，通過(guò)提高進(jìn)氣壓力來(lái)進(jìn)一步提高平均有效壓力主要受到過(guò)高 的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷的限制，熱負(fù)荷通過(guò)加強(qiáng)冷卻比較容易解 決，但機(jī)械負(fù)荷太高是很難解決的。目前，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力一 般都已經(jīng)達(dá)到2 2.5巴，當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到4巴時(shí)，其平均有效壓
力將達(dá)到25巴，最高爆發(fā)壓力超過(guò)160巴以上。這對(duì)內(nèi)燃機(jī)的 零部件是非常嚴(yán)重的威脅，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)的曲軸形狀復(fù)雜，應(yīng)力集 中現(xiàn)象特別嚴(yán)重，特別是曲柄至軸頸的圓角過(guò)渡區(qū)及潤(rùn)滑油孔附 近和加工粗糙的部位，應(yīng)力集中現(xiàn)象尤為突出。當(dāng)機(jī)械負(fù)荷隨著 進(jìn)氣壓力的增加而增加時(shí)，最大爆發(fā)壓力也會(huì)過(guò)度增加，巨大的 作用力使曲軸難以承受而斷裂。目前，在大中型內(nèi)燃機(jī)中，曲軸 的軸徑已經(jīng)與缸徑一樣粗了，繼續(xù)增大曲軸的體積來(lái)提高抵抗機(jī) 械負(fù)荷的能力已經(jīng)是不可能的了。另外，機(jī)械負(fù)荷太高還會(huì)引起 缸蓋的密封問(wèn)題，以及缸蓋在最大爆發(fā)壓力下變形的問(wèn)題，這些 都會(huì)隨著進(jìn)氣壓力的增加而無(wú)法解決。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)功率密度 低的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，提供一種高功率密度 內(nèi)燃機(jī)。本實(shí)用新型有一個(gè)機(jī)座，機(jī)座上裝有兩個(gè)對(duì)置掃氣的氣缸， 每個(gè)氣缸里有兩個(gè)對(duì)置活塞，其特殊之處是，活塞的活塞桿通過(guò) 十字頭與柱塞相連接，柱塞放置在油缸里，油缸通過(guò)進(jìn)油管與液 壓馬達(dá)相連接，通過(guò)液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力。在十字頭中有一個(gè)帶滑塊的短軸，短軸與大搖臂相連接，大 搖臂的中間安裝在偏心軸上，偏心軸安裝在大搖臂連接體上，大 搖臂連接體固定在機(jī)座上，通過(guò)大搖臂使兩個(gè)氣缸實(shí)現(xiàn)工作與壓縮狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。所述的偏心軸與壓縮比調(diào)整裝置相連接，壓縮比調(diào)整裝置由
齒輪、齒條、壓力感應(yīng)缸、油液分配缸和動(dòng)作執(zhí)行缸構(gòu)成，壓力 感應(yīng)缸與氣缸的進(jìn)氣管相連接，油液分配缸通過(guò)軟管與機(jī)油泵相 連接，壓力感應(yīng)缸中的活塞與油液分配缸中的閥桿相連接，油液 分配缸與動(dòng)作執(zhí)行缸通過(guò)油管相連接，動(dòng)作執(zhí)行缸的活塞固定不 動(dòng)，所述的齒輪共有三個(gè)，其中的一個(gè)齒輪安裝在大搖臂連接體 上，另外二個(gè)齒輪分別固定在二個(gè)偏心軸上，所述的齒條共有兩 個(gè)，其中的一個(gè)固定在動(dòng)作執(zhí)行缸上，二個(gè)齒條分別與三個(gè)齒輪 相嚙合。在進(jìn)油管上還連接有緩沖型儲(chǔ)能器，以緩解壓力油對(duì)液壓馬 達(dá)的沖擊。在液壓馬達(dá)的進(jìn)油管和出油管上還連接有旁通滑閥，通過(guò)旁 通滑閥控制液壓馬達(dá)的運(yùn)行或停止。在液壓馬達(dá)的出油管上還連接有輔助液壓馬達(dá)，以便于向其 他裝置提供動(dòng)力。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、兩個(gè)對(duì)置活塞在一個(gè)兩沖程直流掃氣的氣缸里壓縮和做 功，通過(guò)與活塞同一軸線且剛性連接的柱塞壓出液壓油，驅(qū)動(dòng)液 壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳遞出去，克服了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)曲軸在最大爆 發(fā)壓力下斷裂和變形問(wèn)題，使內(nèi)燃機(jī)在進(jìn)氣壓力上升到20巴以 上，最大爆發(fā)壓力達(dá)到400~600巴時(shí)也能正常工作，大大提高了 內(nèi)燃機(jī)的功率密度，使內(nèi)燃機(jī)的功率密度達(dá)到了 200馬力/升， 并降低了內(nèi)燃機(jī)的油耗，減小了內(nèi)燃機(jī)的體積，增大了功率，同 時(shí)，由于活塞不承受側(cè)壓力，因此，氣缸和活塞的摩擦力減小， 從而大幅度的提高了內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率，并大大延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)的 使用壽命。2、 壓縮比調(diào)整裝置可以根據(jù)進(jìn)氣壓力的變化自動(dòng)自動(dòng)調(diào)整 壓縮比，其壓縮比可以在25 6之間自由變動(dòng)，使內(nèi)燃機(jī)從起動(dòng) 時(shí)進(jìn)氣壓力1巴上升到20巴都能正常工作，并可燃用多種燃料 或重油，降低了燃料費(fèi)用。3、 在液壓馬達(dá)的迸油管和出油管上設(shè)置旁通滑閥，取代傳 統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的離合器，消除了傳統(tǒng)離合器打滑和切不開的現(xiàn)象， 且體積小、壽命長(zhǎng)，使用方便。4、 起動(dòng)方式靈活，既可以釆用電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)，也可以釆 用壓縮空氣起動(dòng)。5、 應(yīng)用范圍寬，既可以應(yīng)用在鐵路機(jī)車、普通船舶、運(yùn)輸 機(jī)械及工程機(jī)械中，也可以應(yīng)用在軍用坦克、裝甲車、常規(guī)艦艇 等對(duì)功率密度要求極高的設(shè)備上。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A—A剖視圖； 圖3是圖1的B —B剖視圖； 圖4是圖1的C—C剖視圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，本實(shí)用新型有一個(gè)機(jī)座39，機(jī)座39上裝有兩 個(gè)對(duì)置掃氣的氣缸1，氣缸1上有一個(gè)進(jìn)氣管46和一個(gè)排氣管 40,進(jìn)氣管46用來(lái)向氣缸1中供氣，排氣管40用來(lái)排出氣缸1
中的廢氣；在每個(gè)氣缸1里有兩個(gè)對(duì)置活塞2，活塞2的活塞桿 通過(guò)十字頭3與柱塞5相連接，在每個(gè)十字頭3上均接有冷卻油 管4，冷卻油管4通過(guò)十字頭3和活塞桿接入到每個(gè)活塞2中， 對(duì)活塞2進(jìn)行冷卻；柱塞5放置在油缸7里，油缸7通過(guò)進(jìn)油管 6、進(jìn)油管23、進(jìn)油管25與液壓馬達(dá)29相連接，通過(guò)液壓馬達(dá) 29輸出動(dòng)力；在液壓馬達(dá)29的出油口上還接有出油管30和回 油管26，所述的進(jìn)油管6將兩個(gè)油缸7連接在一起，進(jìn)油管23 及進(jìn)油管25構(gòu)成進(jìn)油回路，出油管30和回油管26構(gòu)成回油回 路，進(jìn)油管6與進(jìn)油回路及回油回路共同構(gòu)成整套液壓工作回 路；在油缸7與進(jìn)油管23之間裝有出油單向閥22,在油缸7與 回油管26之間裝有回油單向閥20,當(dāng)一個(gè)氣缸做功時(shí)，該側(cè)的 出油單向閥22打開，回油單向閥20關(guān)閉，液壓油通過(guò)迸油管 23和進(jìn)油管25進(jìn)入到液壓馬達(dá)29中，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)29旋轉(zhuǎn)，而另一個(gè)氣缸則處于壓縮過(guò)程中，此時(shí)，壓縮側(cè)的出油單向閥 22關(guān)閉，回油單向閥20打開，從液壓馬達(dá)29中流出的液壓油 進(jìn)入到壓縮側(cè)氣缸所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)油缸7中；在液壓馬達(dá)29兩端 的進(jìn)油管25和出油管30上通過(guò)連接管33還連接有旁通滑閥34， 通過(guò)旁通滑閥34控制液壓馬達(dá)29的運(yùn)行或停止，起傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī) 中離合器的作用；在進(jìn)油管23上還連接有緩沖型儲(chǔ)能器21，以 緩解工作過(guò)程中壓力油對(duì)液壓馬達(dá)29的沖擊；在十字頭3中有 一個(gè)帶滑塊的短軸12，短軸12可在十字頭3中滑動(dòng)，所述的短 軸12與大搖臂IO相連接,大搖臂10的中間安裝在偏心軸11上， 偏心軸11安裝在大搖臂連接體38上，大搖臂連接體38固定在
機(jī)座39上，通過(guò)大搖臂10使兩個(gè)氣缸實(shí)現(xiàn)工作與壓縮狀態(tài)的轉(zhuǎn) 換；在大搖臂IO上還裝有同步裝置，所述的同步裝置由兩個(gè)連 接桿36和一個(gè)擺動(dòng)臂37構(gòu)成，兩個(gè)連接桿36分別與大搖臂10 和擺動(dòng)臂37鉸接在一起，擺動(dòng)臂37鉸接在一個(gè)支承座上，該支 承座固定在大搖臂連接體38上，同步裝置使兩個(gè)大搖臂10同步 擺動(dòng)，從而使對(duì)置的活塞2同步工作；在兩個(gè)氣缸l上分別裝有 三個(gè)噴油器14，兩個(gè)氣缸1上的噴油器14通過(guò)油管13分別與 兩個(gè)噴油泵9相連接，在上端的兩個(gè)十字頭3上分別固定有噴油 泵驅(qū)動(dòng)齒條8，噴油泵驅(qū)動(dòng)齒條8帶動(dòng)各自的噴油泵9向氣缸1 中噴油；所述的偏心軸11與壓縮比調(diào)整裝置相連接，壓縮比調(diào) 整裝置由齒輪41、齒輪43、齒條42、齒條44、壓力感應(yīng)缸15、 油液分配缸18和動(dòng)作執(zhí)行缸17構(gòu)成，壓力感應(yīng)缸15與氣缸的 進(jìn)氣管相連接，油液分配缸18通過(guò)軟管與機(jī)油泵相連接，壓力 感應(yīng)缸15中的活塞與油液分配缸18中的閥桿16相連接，油液 分配缸18與動(dòng)作執(zhí)行缸17固定在一起，并通過(guò)兩根油管相連接， 動(dòng)作執(zhí)行缸17中的活塞19固定不動(dòng)，通過(guò)支承座固定在大搖臂 連接體38上，動(dòng)作執(zhí)行缸17上、下運(yùn)動(dòng)，在動(dòng)作執(zhí)行缸17的 活塞桿上還裝有彈簧，以確保其工作可靠；所述的齒輪共有三個(gè)， 其中的一個(gè)齒輪41安裝在大搖臂連接體38上，另外二個(gè)齒輪 43分別安裝在二個(gè)偏心軸11上，并與偏心軸11固定在一起，所 述的齒條共有兩個(gè)，即齒條42和齒條44，齒條44固定在動(dòng)作 執(zhí)行缸17上，與動(dòng)作執(zhí)行缸17—起運(yùn)動(dòng)，齒條42和齒條44分 別與三個(gè)齒輪相嚙合，即齒條42和齒條44分別與固定在偏心軸11上的齒輪43相相嚙合，并同時(shí)與安裝在大搖臂連接體38上 的齒輪41相嚙合；壓縮比調(diào)整裝置的作用是根據(jù)進(jìn)氣壓力的變 化調(diào)整壓縮比，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，進(jìn)氣壓力與大氣壓力相同， 隨著燃機(jī)的運(yùn)行，渦輪增壓器使進(jìn)氣壓力越來(lái)越高，壓力感應(yīng)缸 15中的活塞向下移動(dòng)，帶動(dòng)油液分配缸18中的閥桿16向下移 動(dòng)，此時(shí)，油液分配缸18下面的油管與動(dòng)作執(zhí)行缸17接通，動(dòng) 作執(zhí)行缸17向下移動(dòng)，并通過(guò)與其固定在一起的齒條44帶動(dòng)齒 輪41轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，齒條44還帶動(dòng)與其相嚙合的齒輪43轉(zhuǎn)動(dòng)， 而齒輪41的轉(zhuǎn)動(dòng)則帶動(dòng)齒條42運(yùn)動(dòng)，齒條42又帶動(dòng)與其相嚙 合的齒輪43轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)偏心軸ll同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變兩個(gè)大 搖臂10中部的中心點(diǎn)之間距離，進(jìn)而改變壓縮側(cè)氣缸內(nèi)活塞2 的行程，改變內(nèi).燃機(jī)的壓縮比，并使內(nèi)燃機(jī)的壓縮比隨著進(jìn)氣壓 力的變化而不斷變化；在液壓馬達(dá)29的出油管30上還連接有輔 助液壓馬達(dá)31，以便于向發(fā)動(dòng)機(jī)水泵、發(fā)電機(jī)、機(jī)油泵等其他 裝置提供動(dòng)力；在回油管26上還裝有電磁背壓閥27，電磁背壓 閥27使回油管26中的液壓油保持一定的壓力；在回油管26上 還裝有散熱器32，以降低油路中液壓油的溫度；在進(jìn)油管25與 出油管30之間還有一個(gè)連接管28,連接管28上裝有安全閥24， 以便于在油壓過(guò)高時(shí)卸荷，保護(hù)液壓馬達(dá)29不被損壞；在回油 管26還有一個(gè)加油口 35，以便于在液壓油不足時(shí)補(bǔ)充液壓油； 在氣缸1與油缸7之間還裝有拉桿45，拉桿45對(duì)油缸7起到固定作用。
權(quán)利要求1、一種高功率密度內(nèi)燃機(jī)，它有一個(gè)機(jī)座，機(jī)座上裝有兩個(gè)對(duì)置掃氣的氣缸，每個(gè)氣缸里有兩個(gè)對(duì)置活塞，其特征在于，活塞的活塞桿通過(guò)十字頭與柱塞相連接，柱塞放置在油缸里，油缸通過(guò)進(jìn)油管與液壓馬達(dá)相連接，通過(guò)液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高功率密度內(nèi)燃機(jī)，其特征在于, 在十字頭中有一個(gè)帶滑塊的短軸，短軸與大搖臂相連接，大搖臂 的中間安裝在偏心軸上，偏心軸安裝在大搖臂連接體上，大搖臂 連接體固定在機(jī)座上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率密度內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述的偏心軸與壓縮比調(diào)整裝置相連接，壓縮比調(diào)整裝置由齒 輪、齒條、壓力感應(yīng)缸、油液分配缸和動(dòng)作執(zhí)行缸構(gòu)成，壓力感 應(yīng)缸與氣缸的進(jìn)氣管相連接，油液分配缸通過(guò)軟管與機(jī)油泵相連 接，壓力感應(yīng)缸中的活塞與油液分配缸中的閥桿相連接，油液分 配缸與動(dòng)作執(zhí)行缸通過(guò)油管相連接，動(dòng)作執(zhí)行缸的活塞固定不 動(dòng)，所述的齒輪共有三個(gè)，其中的一個(gè)齒輪安裝在大搖臂連接體 上，另外二個(gè)齒輪分別固定在二個(gè)偏心軸上，所述的齒條共有兩 個(gè)，其中的一個(gè)固定在動(dòng)作執(zhí)行缸上，二個(gè)齒條分別與三個(gè)齒輪 相嚙合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高功率密度內(nèi)燃機(jī)，其特征在于, 在進(jìn)油管上還連接有緩沖型儲(chǔ)能器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高功率密度內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 在液壓馬達(dá)的進(jìn)油管和出油管上還連接有旁通滑閥。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高功率密度內(nèi)燃機(jī)，其特征在于， 在液壓馬達(dá)的出油管上還連接有輔助液壓馬達(dá)。
專利摘要一種高功率密度內(nèi)燃機(jī)，解決了現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)功率密度低的問(wèn)題；本實(shí)用新型有一個(gè)機(jī)座，機(jī)座上裝有兩個(gè)對(duì)置掃氣的氣缸，每個(gè)氣缸里有兩個(gè)對(duì)置活塞，其特殊之處是，活塞的活塞桿通過(guò)十字頭與柱塞相連接，柱塞放置在油缸里，油缸通過(guò)進(jìn)油管與液壓馬達(dá)相連接，通過(guò)液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力；優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)與活塞同一軸線且剛性連接的柱塞壓出液壓油，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳遞出去，克服了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)曲軸在最大爆發(fā)壓力下斷裂和變形問(wèn)題，使內(nèi)燃機(jī)在進(jìn)氣壓力上升到20巴以上，最大爆發(fā)壓力達(dá)到400～600巴時(shí)也能正常工作，大大提高了內(nèi)燃機(jī)的功率密度，使內(nèi)燃機(jī)的功率密度達(dá)到了200馬力/升，并降低了內(nèi)燃機(jī)的油耗，增大了功率，延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。
文檔編號(hào)F02B71/04GK201025122SQ20072001086
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月10日
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