專利名稱：多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體壓縮及熱能與動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是一種氣缸活塞機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
無論是活塞式氣體壓縮領(lǐng)域還是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，活塞慣性力的影響是限制這類機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造的重要因素，為此，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造過程中往往盡可能地把活塞的質(zhì)量壓到最低，這樣就必定影響活塞的強(qiáng)度。換句話說，從一方面講是需要把活塞的質(zhì)量做輕，而從另外一方面講是需要提高活塞的承載 能力而需要把活塞做重，這個(gè)矛盾一直影響著氣體壓縮機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和性能。因此，需要發(fā)明一種性能受活塞質(zhì)量影響小或能夠消除活塞質(zhì)量對性能影響的氣缸活塞機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下
一種多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括連接結(jié)構(gòu)體、氣缸、配氣口和至少三個(gè)活塞，所述活塞共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸相配合，相鄰的兩個(gè)所述活塞與所述氣缸構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)，所述連接結(jié)構(gòu)體包括A類連接結(jié)構(gòu)體和B類連接結(jié)構(gòu)體,相間的所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，其余的所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體相對運(yùn)動(dòng)，所述A類連接結(jié)構(gòu)件和所述B類連接結(jié)構(gòu)件設(shè)置在所述氣缸的外部，所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)上，在所述活塞的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程。在所述流體工作區(qū)上設(shè)燃油噴射器；所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口和掃氣排氣口，所述掃氣進(jìn)氣口和所述掃氣排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上，所述燃油噴射器受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)控制。在所述流體工作區(qū)上設(shè)燃油噴射器；所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口和排氣口，在所述排氣口處設(shè)排氣門，所述掃氣進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上，所述排氣門和所述燃油噴射器受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)控制。在所述流體工作區(qū)上設(shè)燃油噴射器；所述配氣口包括掃氣排氣口和進(jìn)氣口，在所述進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門，所述掃氣排氣口和所述進(jìn)氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣門和所述燃油噴射器受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)控制。所述活塞為五個(gè)以上。在所述流體工作區(qū)上設(shè)燃油噴射器；所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，在所述進(jìn)氣口和所述排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門和排氣門，所述進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述燃油噴射器受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程-排氣沖程的四沖程工作模式工作的四沖程控制機(jī)構(gòu)控制。在所述流體工作區(qū)上 設(shè)燃油噴射器；所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，在所述進(jìn)氣口和所述排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門和排氣門，所述進(jìn)氣口和所述排氣口中的至少一個(gè)設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的所述活塞上，所述進(jìn)氣門、所述排氣門和所述燃油噴射器受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程-排氣沖程的四沖程工作模式工作的四沖程控制機(jī)構(gòu)控制。所述進(jìn)氣門和所述排氣門分別設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器的所述流體工作區(qū)的兩個(gè)所述活塞上。所述流體工作區(qū)的個(gè)數(shù)為2的整數(shù)倍。所述流體工作區(qū)的個(gè)數(shù)為4的整數(shù)倍。所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口、掃氣排氣口、進(jìn)氣口和供氣口，在所述進(jìn)氣口和所述供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門和供氣門，所述掃氣進(jìn)氣口和所述掃氣排氣口設(shè)置在所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣口和所述供氣口設(shè)置在所述流體工作區(qū)的所述活塞上。所述配氣口包括進(jìn)氣口和供氣口，在所述進(jìn)氣口和供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門和供氣門。所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)連桿與曲軸的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體與定位滑塊連接，所述定位滑塊經(jīng)連桿與曲軸的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)連桿與擺軸的連桿軸頸連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體與定位滑塊連接，所述定位滑塊經(jīng)連桿與擺軸的連桿軸頸連接。所述擺軸與負(fù)載連接。所述連接結(jié)構(gòu)體及與其固定連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值大于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I倍，小于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的2倍。所述連接結(jié)構(gòu)體及與其固定連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值大于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 2倍。選擇性地，所述連接結(jié)構(gòu)體及與其固定連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可設(shè)為所述氣缸內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I倍到2倍之間的任意值，例如0. 3倍、0. 4倍、
0.5 倍、0. 6 倍、0. 7 倍、0. 8 倍、0. 9 倍、I. 0 倍、I. I 倍、I. 2 倍、I. 3 倍、I. 4 倍、I. 5 倍、I. 6 倍、
1.7倍、I. 8倍、I. 9倍等。
所述連接結(jié)構(gòu)體及與其固定連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值大于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體的最大壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I倍，小于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體的最大壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的2倍。所述連接結(jié)構(gòu)體及與其固定連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值大于所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體的最大壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 2倍。選擇性地，所述連接結(jié)構(gòu)體及與其連接的所述活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可設(shè)為所述氣缸內(nèi)的氣體的最大壓力對與所述連接結(jié)構(gòu)體固定連接的所述活塞所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I倍到2倍之間的任意值，例如0. 3倍、0. 4倍、0. 5倍、0. 6倍、0. 7倍、0. 8 倍、0. 9 倍、I. 0 倍、I. I 倍、I. 2 倍、I. 3 倍、I. 4 倍、I. 5 倍、I. 6 倍、·I. 7 倍、I. 8 倍、I. 9倍等。所述A類連接結(jié)構(gòu)體與行程限定機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述B類連接結(jié)構(gòu)體與所述行程限定機(jī)構(gòu)的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體或所述B類連接結(jié)構(gòu)體與行程限定機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述行程限定機(jī)構(gòu)的另一端與機(jī)體轉(zhuǎn)動(dòng)連接；或所述A類連接結(jié)構(gòu)體與一個(gè)行程限定機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述B類連接結(jié)構(gòu)體與另一個(gè)行程限定機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，此兩個(gè)所述行程限定機(jī)構(gòu)的另一端均與機(jī)體轉(zhuǎn)動(dòng)連接。至少一個(gè)所述活塞的直徑大于或小于其余所述活塞的直徑。在所述氣缸的端部設(shè)氣缸蓋，所述氣缸蓋、靠近所述氣缸蓋的所述活塞和所述氣缸構(gòu)成附屬流體工作區(qū)。所述流體工作區(qū)的承壓能力大于IMPa。選擇性地，所述流體工作區(qū)的承壓能力還可以大于2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、lOMPa、llMPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa 或大于 30MPa。所述氣缸的軸線設(shè)為直線或設(shè)為弧線。在做功沖程中，所述流體工作區(qū)內(nèi)的氣體對所述活塞所做的功為B，所述活塞在整個(gè)做功沖程中的平均速度為F，所述活塞的質(zhì)量為M，所述活塞的質(zhì)量
可選擇地，所述活塞的質(zhì)量財(cái)可大于111Zo 5F2、015%.5F2、CU%5F2、
0.255/ . 03S/ , 0.355/ , 0.4￡/ n 0.455/ ,成十；0.5￡/ ,
/0.5F2、 / OI2、 /0.5F2 ' /0.5F2 ' / 0.5F2/OIj。與所述A類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的平面B之間的夾角小于90度。所述A類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)連桿與曲軸的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述B類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)另一所述連桿與同一所述曲軸的不同連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。部分或全部所述配氣口處設(shè)與之對應(yīng)的配氣門，所述配氣門中的部分或全部受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照氣體工質(zhì)導(dǎo)入膨脹做功沖程-排氣沖程的二沖程工作模式工作的二沖程做功機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)控制。一種多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括連接結(jié)構(gòu)體、氣缸、配氣口和兩個(gè)共軸線設(shè)置的活塞，所述活塞與設(shè)置在其外部的所述氣缸相配合，兩個(gè)所述活塞與所述氣缸構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)，所述連接結(jié)構(gòu)體包括A類連接結(jié)構(gòu)體和B類連接結(jié)構(gòu)體，一個(gè)所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，另一個(gè)所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體相對運(yùn)動(dòng)，所述A類連接結(jié)構(gòu)件和所述B類連接結(jié)構(gòu)件設(shè)置在所述氣缸的外部，所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)上，其中，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)連桿與擺軸的連桿軸頸連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體與定位滑塊連接，所述定位滑塊經(jīng)連桿與擺軸的連桿軸頸連接。與所述A類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的 平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的平面B之間的夾角小于90度。為了進(jìn)一步優(yōu)化所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體可以套裝設(shè)置。所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射提前角大于15度。選擇性地，所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射提前角可以設(shè)為大于17度、19度或大于20度。所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角大于5度。選擇性地，所述汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角可以設(shè)為大于7度、9度、11度、13度、15度、17度或大于20度。所述連桿設(shè)為彈性結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明的原理是通過將所述活塞共線設(shè)置在二沖程工作模式下(如二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體壓縮機(jī))形成至少兩個(gè)所述流體工作區(qū)，在四沖程工作模式下(如四沖程發(fā)動(dòng)機(jī))形成至少四個(gè)所述流體工作區(qū)，并使所述活塞一次單程運(yùn)動(dòng)中，所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程，通過這種設(shè)置方式實(shí)現(xiàn)了在任何單一運(yùn)動(dòng)過程中所述氣缸內(nèi)的被壓縮氣體對所述活塞產(chǎn)生的作用力與所述活塞及其連接結(jié)構(gòu)體的慣性力方向相反的作用，從而減輕了慣性力也減輕了氣缸內(nèi)氣體壓力(特別是用于發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的爆壓力)對所述活塞的運(yùn)動(dòng)連接件(例如連桿、曲軸等)的沖擊。本發(fā)明中，所謂的“相間的所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，其余的所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連”是指如果設(shè)置5個(gè)所述活塞，則第I個(gè)、第3個(gè)和第5個(gè)所述活塞或第2個(gè)和第4個(gè)所述活塞為相間的所述滑動(dòng)活塞，如第I個(gè)、第3個(gè)和第5個(gè)所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，則第2個(gè)和第4個(gè)所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連，如第2個(gè)和第4個(gè)所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，則第I個(gè)、第3個(gè)和第5個(gè)所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連，依次類推設(shè)置有其他數(shù)量所述活塞的所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中，所述配氣口是指設(shè)在所述流體工作區(qū)上的，工質(zhì)可以通過其進(jìn)入或排出所述流體工作區(qū)的開口。所述配氣口可以由所述活塞、設(shè)在所述配氣口處的配氣門及控制機(jī)構(gòu)來控制其開啟和關(guān)閉。本發(fā)明中，所謂的“所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)上”是指所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)的所述氣缸的側(cè)壁上和/或設(shè)在所述流體工作區(qū)的所述活塞上。本發(fā)明中，所謂的附屬流體工作區(qū)是指由設(shè)置在所述氣缸端部的所述氣缸蓋、靠近所述氣缸蓋的所述活塞和所述氣缸所構(gòu)成的流體工作區(qū)，其功能和作用可以與所述流體工作區(qū)相同。本發(fā)明中，所謂的慣性力是指所述活塞及其連接結(jié)構(gòu)體在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)由于加速度的影響所產(chǎn)生的作用力，具體是指所述連接結(jié)構(gòu)體(包括所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類 連接結(jié)構(gòu)體等)及其固定連接的所述活塞的質(zhì)量與其加速度的乘積所得到的力；在所述A類連接結(jié)構(gòu)體和/或所述B類連接結(jié)構(gòu)體與曲軸或擺軸連接的結(jié)構(gòu)中，所謂的慣性力還包括連桿的往復(fù)慣性力。本發(fā)明中，所謂的固定連接是指兩個(gè)部件之間沒有任何位移、沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的連接方式，即經(jīng)固定連接后的部件形成一體按照同一運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的連接方式。本發(fā)明中，所述活塞的最大慣性力的絕對值設(shè)定為某一個(gè)特定值,可以理解為所述活塞的質(zhì)量設(shè)定為某一特定值，其目的是為了盡最大可能地增大所述活塞的質(zhì)量，從而使所述活塞的質(zhì)量與其本身的加速度的乘積所得到的力大于所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的最大爆炸壓力的0. I倍,小于最大爆炸壓力的2倍，其目的是為了減少爆炸壓力對連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)部件的沖擊力。本發(fā)明中，所謂的“所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體相對運(yùn)動(dòng)”同時(shí)是指與所述A類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明中，所謂的“在所述活塞的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程”是指在只設(shè)有配氣口的結(jié)構(gòu)中，所述流體工作區(qū)的個(gè)數(shù)至少為兩個(gè)，而且每個(gè)所述流體工作區(qū)都以二沖程工作模式工作，則在所述活塞的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程；在設(shè)有配氣門的結(jié)構(gòu)中，所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)使“所述活塞在每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程”的控制機(jī)構(gòu)。本發(fā)明中，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體連接的所述活塞的連接點(diǎn)和所述活塞的中心線所形成的平面B之間的夾角小于85度、80度、75度、70度、65度、60度、55度、50度、45度、40度、35度、30度、25度或小于20度。本發(fā)明所公開的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)改變了盡可能將活塞輕量化的設(shè)計(jì)思想，與其相反，通過將活塞或其固定連接結(jié)構(gòu)體重量化設(shè)計(jì)，從而減少往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力以及缸內(nèi)氣體壓力變化(特別是用作活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)燃燒形成的爆壓)對運(yùn)動(dòng)件(例如連桿、曲軸等)的沖擊。本發(fā)明人認(rèn)為，在傳統(tǒng)氣缸活塞機(jī)構(gòu)中，例如活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等，氣缸內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的爆壓作用在質(zhì)量較輕的活塞及其連接件上，形成較大的加速度，最終將能量的一部分儲(chǔ)存到飛輪中，當(dāng)氣缸活塞機(jī)構(gòu)需要能量時(shí)，再由飛輪釋放回到氣缸活塞機(jī)構(gòu)中，這樣一個(gè)長距離的能量儲(chǔ)存與釋放經(jīng)過了多個(gè)部件，更經(jīng)過了多處滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)界面，必定造成能量損失以及整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量化。與此相反，本發(fā)明中將處于燃燒膨脹做功沖程中的流體工作區(qū)內(nèi)爆壓的作用力的一部分直接用作其他所述流體工作區(qū)的壓縮力，這就大大提高了機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性、效率和整機(jī)輕量化。不僅如此，通過將所述活塞及其固定連接結(jié)構(gòu)體重量化設(shè)計(jì)，相當(dāng)于將所述氣缸內(nèi)燃料燃燒的爆壓中的能量一 部分儲(chǔ)存在所述活塞及其固定連接結(jié)構(gòu)體內(nèi)以備用，這樣就進(jìn)一步增加了機(jī)構(gòu)的運(yùn)行的平穩(wěn)性，也提高了機(jī)構(gòu)的效率。本發(fā)明中，增大所述活塞的質(zhì)量的優(yōu)勢還在于假設(shè)所述活塞及其固定連接結(jié)構(gòu)
體的質(zhì)量為M1 ,其他運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量當(dāng)量為Af2 ,所述活塞和其他運(yùn)動(dòng)部件的共同加速度為a，最大爆炸壓力為i ，則存在關(guān)系式# =碼^! + <^>。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于活塞的質(zhì)量設(shè)計(jì)的很小，也就是Af1很小，因此與活塞連接的
運(yùn)動(dòng)件所承受的力Afp很大，增加了對與活塞連接的運(yùn)動(dòng)件的承載能力的要求。而本發(fā)明中所公開的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，在將活塞的質(zhì)量設(shè)為較大的結(jié)構(gòu)中(即滿足上述關(guān)于力和關(guān)于能量的限定)，由于增大所述活塞的質(zhì)量，也就是增大M1,因
此與活塞連接的運(yùn)動(dòng)件所承受的力減小。燃燒爆炸的能量的部分或大部分被儲(chǔ)存在活塞中，當(dāng)活塞需要能量時(shí)，可直接以減小自己的運(yùn)動(dòng)速度將能量釋放出來，從而減小對與活塞連接的運(yùn)動(dòng)件的承載能力的要求，并且可以減少能量流動(dòng)過程中的機(jī)械損失。例如，在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)與曲軸連接的結(jié)構(gòu)中，所述曲軸所承受的最大作用力等于氣缸內(nèi)氣體對所述活塞的作用力和往復(fù)運(yùn)動(dòng)最大慣性力之差，這就大大減輕了曲軸主軸頸、曲軸連桿軸頸、連桿小端連接軸頸等處的沖擊力。本發(fā)明中，所謂的氣缸活塞機(jī)構(gòu)是指用于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸活塞機(jī)構(gòu)或用于活塞式氣體壓縮機(jī)的氣缸活塞機(jī)構(gòu)或用于活塞式膨脹做功機(jī)構(gòu)的氣缸活塞機(jī)構(gòu)。本發(fā)明中，所謂的掃氣進(jìn)氣口是指能夠產(chǎn)生掃氣作用的進(jìn)氣口，所謂的掃氣排氣口是指能夠提供掃氣功能的排氣口。本發(fā)明中，所謂的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)根據(jù)氣體壓縮領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)進(jìn)氣口和供氣口，或設(shè)進(jìn)氣口、排氣口和供氣口，可作為氣體壓縮機(jī)的氣缸活塞機(jī)構(gòu)使用；根據(jù)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)進(jìn)氣口和排氣口，或設(shè)進(jìn)氣口、排氣口和供氣口，以及燃料入口可作為內(nèi)燃機(jī)的氣缸活塞機(jī)構(gòu)使用；根據(jù)熱動(dòng)力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)進(jìn)氣口(即高溫高壓工質(zhì)入口)和排氣口(即乏氣排出口)，可作為利用高壓工質(zhì)膨脹做功對外輸出動(dòng)力的做功機(jī)構(gòu)使用，在這種情況下，由所述進(jìn)氣口導(dǎo)入的工質(zhì)可以是由鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽，或由燃燒室產(chǎn)生的燃?xì)夤べ|(zhì)；根據(jù)流體泵領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)流體入口(進(jìn)氣口)和流體排出口(排氣口)，可作為流體泵的氣缸活塞機(jī)構(gòu)使用。本發(fā)明中，所謂的流體工作區(qū)是指流體可以進(jìn)入和排出的區(qū)域，即由所述氣缸和所述活塞形成的容積變化區(qū)域；當(dāng)將本發(fā)明所公開的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)用作活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，所述流體工作區(qū)中的一部分為燃燒室。本發(fā)明中，所謂的“所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接”是指所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體與所述曲軸的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本發(fā)明中，共軸線設(shè)置的所述活塞分為兩種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，將運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同的活塞歸為一類，故分為A類和B類；與一個(gè)或多個(gè)同一類所述活塞連接的只做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)體叫做連接結(jié)構(gòu)體，所謂的結(jié)構(gòu)體是指具有一定結(jié)構(gòu)形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的物體；由于所連接的活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同，為了區(qū)別起見，所述連接結(jié)構(gòu)體分為A類連接結(jié)構(gòu)體和B類連接結(jié)構(gòu)體；所述A類連接結(jié)構(gòu)體將發(fā)動(dòng)機(jī)中所有具有相同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的A類活塞連接在一起，同理，所述B類連接結(jié)構(gòu)體將發(fā)動(dòng)機(jī)中與所述A類連接結(jié)構(gòu)體相連接的A類活塞具有相對運(yùn)動(dòng)規(guī) 律的所有B類活塞連接在一起。本發(fā)明中，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體套裝設(shè)置的目的是為了減少所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體所占據(jù)的空間，為發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)布置提供方便，特別是為所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體經(jīng)連桿與曲軸連接提供方便。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中，如果將燃油噴射提前角增大(指柴油發(fā)動(dòng)機(jī))或點(diǎn)火提前角增大(指汽油發(fā)動(dòng)機(jī))，氣缸內(nèi)的最大爆炸壓力將發(fā)生在靠近上止點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，這將給曲軸的連桿軸頸、連桿和活塞的連接部位以及連桿和曲軸的連接部位造成很大的負(fù)載，甚至發(fā)生破壞。而本發(fā)明所公開的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，由于所述活塞及其固定連接件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力很大，特別是當(dāng)所述活塞及其固定連接件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力大于氣缸內(nèi)的最大爆炸壓力時(shí)，不但不會(huì)增加曲軸的連桿軸頸、連桿和活塞的連接部位以及連桿和曲軸的連接部位的負(fù)載，反而會(huì)使其負(fù)載減小，而且在燃料燃燒放熱過程中會(huì)使更多的燃料在高壓下放熱，提高所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)作為發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油發(fā)動(dòng)機(jī))的效率。本發(fā)明中，應(yīng)根據(jù)公知技術(shù)在必要的情況下將所述活塞設(shè)為雙頂活塞。一般說來，多個(gè)所述活塞中除兩端的所述活塞以外的其他所述活塞應(yīng)設(shè)為雙頂活塞，這樣可以減少所述活塞占據(jù)的空間。本發(fā)明中，根據(jù)氣體壓縮及熱能與動(dòng)力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明所公開的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)能夠大幅度提高流體工作區(qū)在整機(jī)中所占的比例，進(jìn)而提高效率，而且大幅度降低活塞質(zhì)量對氣缸活塞機(jī)構(gòu)性能的影響。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意 圖10是本發(fā)明實(shí)施例10的結(jié)構(gòu)示意 圖11是本發(fā)明實(shí)施例11的結(jié)構(gòu)示意 圖12是本發(fā)明實(shí)施例12的結(jié)構(gòu)示意 圖13是本發(fā)明實(shí)施例13的結(jié)構(gòu)示意 圖14是本發(fā)明實(shí)施例14的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖15是本發(fā)明實(shí)施例15的結(jié)構(gòu)示意 圖16是本發(fā)明實(shí)施例16的結(jié)構(gòu)示意 圖17是本發(fā)明實(shí)施例17的結(jié)構(gòu)示意 圖18是本發(fā)明實(shí)施例18的結(jié)構(gòu)示意 圖19是本發(fā)明實(shí)施例19的結(jié)構(gòu)示意 圖20是本發(fā)明實(shí)施例20的結(jié)構(gòu)示意 圖21是本發(fā)明實(shí)施例21的結(jié)構(gòu)示意 圖22是本發(fā)明實(shí)施例22的結(jié)構(gòu)示意 圖23是本發(fā)明實(shí)施例23的結(jié)構(gòu)示意 圖24是圖23的A向視 圖25是本發(fā)明實(shí)施例24的結(jié)構(gòu)示意 圖26是本發(fā)明實(shí)施例25的結(jié)構(gòu)示意 圖27是圖26的A-A視 圖28是圖26的E-E視 圖29是本發(fā)明實(shí)施例26的結(jié)構(gòu)示意 圖30是圖29的A-A視圖，
圖中
I活塞、2 A類連接結(jié)構(gòu)體、3 B類連接結(jié)構(gòu)體、4氣缸、5進(jìn)氣門、6排氣門、7供氣門、8掃氣進(jìn)氣口、9掃氣排氣口、10流體工作區(qū)、11燃油噴射器、12 二沖程控制機(jī)構(gòu)、13四沖程控制機(jī)構(gòu)、14曲軸、15擺軸、16定位滑塊、17負(fù)載、18行程限定機(jī)構(gòu)、19機(jī)體、20氣缸蓋、21 二沖程壓縮控制機(jī)構(gòu)、29附屬流體工作區(qū)、30活塞組合體、31連桿、32 二沖程做功機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、33進(jìn)氣道、34排氣道。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
如圖I所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞1、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，三個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的氣缸4相配合，所述氣缸4的軸線設(shè)為直線，相鄰的兩個(gè)所述活塞I構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，三個(gè)所述活塞I和所述氣缸4共構(gòu)成兩個(gè)所述流體工作區(qū)10，中間的所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2固定連接，兩端的所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3固定連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3設(shè)置在所述氣缸4的外部且能相對運(yùn)動(dòng)，所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口 8和掃氣排氣口 9，所述掃氣進(jìn)氣口 8和所述掃氣排氣口 9設(shè)置在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上設(shè)燃油噴射器11，所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制，其中，在所述活塞I的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，所述流體工作區(qū)10中有一個(gè)處于壓縮沖程；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別經(jīng)連桿31與曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且將所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 15倍；在做功沖程中，所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體對所述活塞I所做的功為￡，所述活塞I在整個(gè)做功沖程中的平均速度為r,所述活塞I的質(zhì)量為ii/,所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = 0.055 ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為2MPa ;所述連桿31設(shè)為彈性結(jié)構(gòu)體；與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為88度；所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，且其燃油噴射提前角為16度。 選擇性地,也可只讓所述A類連接結(jié)構(gòu)體2或所述B類連接結(jié)構(gòu)體3中的一個(gè)與曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，只要使得所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)即可。選擇性地，所述配氣口也可選擇性地設(shè)置，例如設(shè)為掃氣進(jìn)氣口 8和排氣口，或進(jìn)氣口和掃氣排氣口 9等，只要能滿足所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的二沖程工作模式的配氣要求即可?？蛇x擇地，所述活塞I的質(zhì)量也可調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)
的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 > 0.05￡中的任意數(shù)值，例如調(diào)整活塞的質(zhì)量M ,
楠甘坐；0.15/ ^ 0.155/ ^ 0.25/ , 0.25S/ ^ 0.35/ n 0.355/ n比興寸丁 /O SV2、 /0.5V2、 /0.5F2、 /0.5V2、 /0.5F2、 /0.5V2、
0.4￡/ 0.455/0.5 E /
/0.5V2 ' /0.5F2/0.5F2。所述流體工作區(qū)10的承壓能力還可設(shè)為大于2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、lOMPa、llMPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa 或大于 30MPa。實(shí)施例2
如圖2所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口 8，所述掃氣排氣口 9用排氣口替代，所述排氣口處設(shè)有排氣門6，所述B類連接結(jié)構(gòu)體3與定位滑塊16連接，所述定位滑塊16經(jīng)連桿31與擺軸15的連桿軸頸連接，所述擺軸15與負(fù)載17連接，所述排氣門6和所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制，且將所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 2倍；所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足OlMF2 = 0.15 ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為3MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為85度；所述燃油噴射提前角為17度。選擇性地，所述平面A和所述平面B之間的夾角還可設(shè)為80度、75度、70度、65度、60度、55度、50度、45度、40度、35度、30度、25度或20度。選擇性地，所述燃油噴射提前角還可以設(shè)為18度、19度、20度或25度等。實(shí)施例3
如圖3所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述配氣口包括掃氣排氣口 9，所述掃氣進(jìn)氣口 8用進(jìn)氣口替代，所述進(jìn)氣口處設(shè)有進(jìn)氣門5，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別與定位滑塊16連接，連接不同類連接結(jié)構(gòu)體的所述 定位滑塊16經(jīng)連桿31與曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述掃氣排氣口 9和所述進(jìn)氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣門5和所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制，且將所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 3倍；將所述B類連接結(jié)構(gòu)體3及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I倍；所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = 0.155 ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為5MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為80度；所述燃油噴射提前角為19度。選擇性地，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3可以分別與負(fù)載17連接。實(shí)施例4
如圖4所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于還包括行程限定機(jī)構(gòu)18，所述行程限定機(jī)構(gòu)18設(shè)為二連桿結(jié)構(gòu)，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2與行程限定機(jī)構(gòu)18的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述B類連接結(jié)構(gòu)體3與所述行程限定機(jī)構(gòu)18的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2或所述B類連接結(jié)構(gòu)體3經(jīng)連桿31與所述曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的2倍；所述B類連接結(jié)構(gòu)體3及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的I. 95倍；所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = Q.2E ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為lOMPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為90度；所述燃油噴射提前角為20度。
實(shí)施例5
如圖5所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于還包括行程限定機(jī)構(gòu)18，所述行程限定機(jī)構(gòu)18設(shè)為二連桿結(jié)構(gòu)，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2與行程限定機(jī)構(gòu)18的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述行程限定機(jī)構(gòu)18的另一端與機(jī)體19轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最 大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的I. 8倍；所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5Mr2 = 0.25S ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為15MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為70度；所述燃油噴射提前角為18度。實(shí)施例6
如圖6所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于還包括兩個(gè)行程限定機(jī)構(gòu)18，所述行程限定機(jī)構(gòu)18設(shè)為二連桿結(jié)構(gòu)，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2與一個(gè)行程限定機(jī)構(gòu)18的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述B類連接結(jié)構(gòu)體3與另一個(gè)行程限定機(jī)構(gòu)18的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，此兩個(gè)所述行程限定機(jī)構(gòu)18的另一端均與機(jī)體19轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 35倍；所述B類連接結(jié)構(gòu)體3及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 35倍；所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足OMW2=OME ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為20MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為65度；所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，且其點(diǎn)火提前角為6度。顯然，當(dāng)所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，需要在所述流體工作區(qū)10上設(shè)置合適的點(diǎn)火裝置，例如火花塞。實(shí)施例I
如圖7所述的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于取消所述燃油噴射器11 ;所述配氣口包括進(jìn)氣口和供氣口，所述進(jìn)氣口和所述供氣口設(shè)置在所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，在所述進(jìn)氣口和所述供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和供氣門7，所述進(jìn)氣門5、所述供氣門7受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮供氣沖程的二沖程工作模式工作的二沖程壓縮控制機(jī)構(gòu)21控制，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的I. 7倍；所述流體工作區(qū)10的承壓能力為2MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為60度；所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為壓縮機(jī)。實(shí)施例8如圖8所述的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例7的區(qū)別在于所述進(jìn)氣口和所述供氣口設(shè)置在所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的I. 6倍；所述B類連接結(jié)構(gòu)體3及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的I. 6倍；所述流體工作區(qū)10的承壓能力為2. 5MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為55度。實(shí)施例9
如圖9所述的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述氣缸4的軸線設(shè)為弧線，在所述氣缸4的端部設(shè)氣缸蓋20，所述氣缸蓋20、所述活塞I和所述氣缸4構(gòu)成附屬流體工作區(qū)29，在所述氣缸蓋20上設(shè)進(jìn)氣口和供氣口，所述進(jìn)氣口和所述供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和供氣門7，所述附屬流體工作區(qū)29按照按照吸氣沖程-壓縮供氣沖程的二沖程工作模式工作；與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為50度。實(shí)施例10
如圖10所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞I、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，五個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸4相配合，其中兩個(gè)相間的所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2固定連接，另外三個(gè)相間的所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3固定連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3設(shè)置在所述氣缸4的外部且能相對運(yùn)動(dòng)，所述氣缸4的軸線設(shè)為直線，相鄰的兩個(gè)所述活塞I構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，五個(gè)所述活塞I和所述氣缸4構(gòu)成四個(gè)所述流體工作區(qū)10，在每個(gè)所述流體工作區(qū)10上設(shè)燃油噴射器11 ;所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口 8和掃氣排氣口 9，所述掃氣進(jìn)氣口 8和所述掃氣排氣口 9設(shè)置在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制，其中，在所述活塞I的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，所述流體工作區(qū)10中至少有一個(gè)處于壓縮沖程；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別經(jīng)連桿31與曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且將所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 15倍；在做功沖程中，所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體對所述活塞I所做的功為5 ,所述活塞I在整個(gè)做功沖程中的平均速度為7，所述活塞I的質(zhì)量為M ,所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足|15,2 = 0.055 ；所述流體工作區(qū)10的承壓能力為3MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為45度；所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，且其點(diǎn)火提前角為11度。顯然，需要在所述流體工作區(qū)10上設(shè)置合適的點(diǎn)火裝置，例如火花塞。選擇性地,也可只讓所述A類連接結(jié)構(gòu)體2或所述B類連接結(jié)構(gòu)體3中的一個(gè)與曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，只要使得所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)即可；也可只在選定的一個(gè)或幾個(gè)所述流體工作區(qū)10上設(shè)所述燃油噴射器11 ;所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大?。凰鲞B接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值還可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大??；所述流體工作區(qū)10的個(gè)數(shù)可以設(shè)計(jì)為2個(gè)以上或2的整數(shù)倍，只要滿足在所述活塞I的一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)10處于壓縮沖程即可。實(shí)施例11
如圖11所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例10的區(qū)別在于所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，所述進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，在所述進(jìn)氣口和排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和排氣門6，所述進(jìn)氣門5、所述排氣門6和所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程-排氣沖程的四沖程工作模式工作的四沖程控制機(jī)構(gòu)13控制，其中，在所述活塞I的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，所述流體工作區(qū)10中至少有一個(gè)處于壓縮沖程；將所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 2倍；在做功沖程中，所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體對所述活塞I所做的功為I，所述活塞I在整個(gè)做功沖程中的平均速度力『所述活塞I的質(zhì)量為M，所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = 0.15S ;所述流體工 作區(qū)10的承壓能力為2MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為40度；所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，且其點(diǎn)火提前角為13度。選擇性地,也可只讓所述A類連接結(jié)構(gòu)體2或所述B類連接結(jié)構(gòu)體3中的一個(gè)與曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，只要使得所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)即可；也可只在選定的幾個(gè)所述流體工作區(qū)10上設(shè)所述燃油噴射器11 ;所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大??；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值還可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大小?？蛇x擇地，所述活塞I的質(zhì)量也可調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)
的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5M# >0.05#中的任意數(shù)值，例如調(diào)整活塞的質(zhì)量M，
柿甘絕；0.15/ o 0.155/ ^ 0.23/ ^ 0.25B/ n 0.35/ n 0.355/ nIf 興寸丁 /O SF2 ' /0.5V2、 /0.5F2、 /0.5V2、 /0.5V2、 /0.5V2、0.45/ 0.455/ 3 或等干0.55/ 2 /0.5V2、 /0.5V2 ^寸丁 /0.5F2。所述流體工作區(qū)10的承壓能力還可設(shè)為大于2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、lOMPa、llMPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa 等；所述流體工作區(qū)10的個(gè)數(shù)可以設(shè)計(jì)為4個(gè)以上或4的整數(shù)倍，只要滿足在所述活塞I的一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)10處于壓縮沖程即可。實(shí)施例12· 如圖12所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例11的區(qū)別在于所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，在所述排氣口處設(shè)排氣門6，所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足OiMF2 二 0.25B ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為8MPa ;所述排氣門6設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為35度；所述點(diǎn)火提前角為15度。實(shí)施例13
如圖13所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例11的區(qū)別在于所述進(jìn)氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，在所述進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門5，所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = OAB ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為12MPa ;所述進(jìn)氣門5設(shè)在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為30度；所述點(diǎn)火提前角為17度。實(shí)施例14
如圖14所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例11的區(qū)別在于所述進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的所述活塞I上，在所述進(jìn)氣口和所述排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和排氣門6，所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 = 0.5五；所述流體工作區(qū)10的承壓能力為16MPa ;所述進(jìn)氣門5和所述排氣門6分別設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器11的所述流體工作區(qū)10的兩個(gè)所述活塞I上，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為25度；所述點(diǎn)火提前角為19。實(shí)施例15
如圖15所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞I、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，三個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸4相配合，所述氣缸4的軸線設(shè)為直線，相鄰的兩個(gè)所述活塞I與所述氣缸4構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，三個(gè)所述活塞I共構(gòu)成兩個(gè)所述流體工作區(qū)10，在每個(gè)所述流體工作區(qū)10上設(shè)燃油噴射器11 ;中間的所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接，兩端的所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3設(shè)置在所述氣缸4的外部且能相對運(yùn)動(dòng)，所述配氣口包括進(jìn)氣口、供氣口、掃氣進(jìn)氣口 8和掃氣排氣口 9，在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上設(shè)所述進(jìn)氣口、所述供氣口、所述掃氣進(jìn)氣口 8和所述掃氣排氣口 9，所述進(jìn)氣口和所述供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和供氣門7 (與權(quán)11的差別？)。其中，在所述活塞I的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，所述流體工作區(qū)10中至少有一個(gè)處于壓縮沖程；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別經(jīng)連桿31與曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且將所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 25倍；在做功沖程中，所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體對所述活塞I所做的功為E，所述活塞I在整個(gè)做功沖程中的平均速度為F， 所述活塞I的質(zhì)量為M ,所述活塞I的質(zhì)量調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5i^/2 = 0.15 ;所述流體工作區(qū)10的承壓能力為2MPa，與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角設(shè)為20度;所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，且其點(diǎn)火提前角為20度。顯然，當(dāng)所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)設(shè)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，需要在所述流體工作區(qū)10上設(shè)置合適的點(diǎn)火裝置，例如火花塞。選擇性地,也可只讓所述A類連接結(jié)構(gòu)體2或所述B類連接結(jié)構(gòu)體3中的一個(gè)與曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，只要使得所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)即可；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大小；所述A類連接結(jié)構(gòu)體2及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值還可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大小?？蛇x擇地，所述活塞I的質(zhì)量也可調(diào)整到使其在所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)
的做功沖程中的平均動(dòng)能滿足0.5MF2 >0.055中的任意數(shù)值，例如調(diào)整活塞的質(zhì)量F ,
伸苴篤干■/ , 0.15M/ , 0.2M/ ^ 0.255/ 5 0.3M/ , 0.35E/ ,
1丈共寸丁 /0.5F2、 /0.5F2、 / 0.5產(chǎn)、 /0.5F2、 /0.5F2、 /0.5F2、
0.4S/' 0.45m/ 成坐干 0.5令
/0.5V2、 /0.5V2 現(xiàn)寸卞 AxSV2。所述流體工作區(qū)10的承壓能力還可設(shè)為大于2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、lOMPa、llMPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa 等。實(shí)施例16
如圖16所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞I、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，五個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸4相配合，其中兩個(gè)相間的所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接，另外三個(gè)相間的所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)，相鄰的兩個(gè)所述活塞I和所述氣缸4構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，五個(gè)所述活塞I構(gòu)成四個(gè)所述流體工作區(qū)10，所述配氣口包括進(jìn)氣口和供氣口，在每個(gè)所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上設(shè)置所述進(jìn)氣口和所述供氣口，所述進(jìn)氣口和所述供氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門5和供氣門7，所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)作為壓縮機(jī)構(gòu)使用，其中，在所述活塞I的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，所述流體工作區(qū)10中至少有一個(gè)處于壓縮沖程；所述B類連接結(jié)構(gòu)體3與曲軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2為自由狀態(tài)，且將所述B類連接結(jié)構(gòu)體3及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣 體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. 18倍；所述流體工作區(qū)10的承壓能力為4MPa。選擇性地，也可將所述A類連接結(jié)構(gòu)體2與所述曲軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述B類連接結(jié)構(gòu)體3為自由狀態(tài)；或?qū)⑺鯝類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別與所述曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，只要使得所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)即可；所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體被壓縮終了時(shí)氣體壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大小；所述連接結(jié)構(gòu)體及其固定連接的所述活塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大慣性力的絕對值還可以設(shè)計(jì)為所述流體工作區(qū)10內(nèi)的氣體的最大壓力對所述活塞I所產(chǎn)生的作用力的絕對值的0. I到2倍之間的任意大小。所述流體工作區(qū)10的承壓能力還可設(shè)為大于2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、IOMPa、IIMPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa 等。實(shí)施例17
如圖17所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于三個(gè)所述活塞I的直徑不等且依次遞變。實(shí)施例18
如圖18所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于兩端的所述活塞I通過所述B類連接結(jié)構(gòu)體3固連構(gòu)成活塞組合體30。實(shí)施例19
如圖19所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞I、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，三個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸4相配合，相鄰的兩個(gè)所述活塞I與所述氣缸4構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，相間的所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2固連，其余相間的所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別經(jīng)連桿31與曲軸14的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，以實(shí)現(xiàn)相對運(yùn)動(dòng)，所述A類連接結(jié)構(gòu)件2和所述B類連接結(jié)構(gòu)件3設(shè)置在所述氣缸4的外部，所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，所述進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，在所述進(jìn)氣口處設(shè)有進(jìn)氣門5，在所述排氣口處設(shè)有排氣門6，所述進(jìn)氣門5和所述排氣門6受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照氣體工質(zhì)導(dǎo)入膨脹做功沖程-排氣沖程的二沖程工作模式工作的二沖程做功機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)32控制。選擇性地，所述配氣口可根據(jù)需要設(shè)為進(jìn)氣口、排氣口、供氣口、掃氣進(jìn)氣口和掃氣排氣口中的一個(gè)或多個(gè)，其中，全部或部分所述配氣口處可設(shè)與之對應(yīng)的配氣門，所述配氣門中的部分或全部可受二沖程做功機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)32控制。實(shí)施例20
如圖20所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括活塞I、A類連接結(jié)構(gòu)體2、B類連接結(jié)構(gòu)體3、氣缸4和配氣口，兩個(gè)所述活塞I共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸4相配合，兩個(gè)所述活塞I與所述氣缸4構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)10，在所述流體工作區(qū)10上設(shè)燃油噴射器11，一個(gè)所述活塞I與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2固連，另一個(gè)所述活塞I與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3相對運(yùn)動(dòng)，所述A類連接結(jié)構(gòu)件2和所述B類連接結(jié)構(gòu)件3設(shè)置在所述氣缸4的外部，所述配氣口包括進(jìn)氣口和掃氣排氣口 9，所述進(jìn)氣口和所述掃氣排氣口 9設(shè)置在設(shè)有所述流體工作區(qū)10的所述氣缸4的側(cè)壁上，在所述進(jìn)氣口處設(shè)有進(jìn)氣門5，其中，所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別經(jīng)連桿31與擺軸15的不同相位的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述進(jìn)氣門5和所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖 程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制。選擇性地，所述配氣口可根據(jù)需要設(shè)為進(jìn)氣口、排氣口、供氣口、掃氣進(jìn)氣口和掃氣排氣口中的一個(gè)或多個(gè)，其中，全部或部分所述配氣口處可設(shè)與之對應(yīng)的配氣門。選擇性地，也可以只是所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3之中的一個(gè)經(jīng)連桿31與擺軸15的連桿軸頸連接，只要能實(shí)現(xiàn)所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3之間的相對運(yùn)動(dòng)即可。實(shí)施例21
如圖21所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例20的區(qū)別在于所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3分別與定位滑塊16連接，所述定位滑塊16經(jīng)連桿31與擺軸15的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。選擇性地，也可以是所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3中的任意一個(gè)與定位滑塊16連接。實(shí)施例22
如圖22所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例18的區(qū)別在于所述掃氣進(jìn)氣口8用進(jìn)氣口替代，所述進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門5，所述掃氣排氣口 9用排氣口替代，在所述排氣口處設(shè)排氣門6，所述進(jìn)氣門5、所述排氣門6和所述燃油噴射器11受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)12控制。實(shí)施例23
如圖23和圖24所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例20的區(qū)別在于與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面A，與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面設(shè)為平面B，所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為30度。其中，圖24是圖23的A向示意圖，圖24中的夾角2表示與所述A類連接結(jié)構(gòu)體2連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面A，和與所述B類連接結(jié)構(gòu)體3連接的所述活塞I的連接點(diǎn)和所述活塞I的中心線所形成的平面B之間的夾角的示意圖，進(jìn)氣道33和排氣道34設(shè)置在所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3之間，且位于所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3夾角之外。選擇性地，所述平面A和所述平面B之間的夾角還可以設(shè)置為15度、45度、60度等任意小于90度的角。實(shí)施例24
如圖25所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例16的區(qū)別在于所述A類連接結(jié)構(gòu)體2經(jīng)連桿31與位于所述氣缸4的一端的曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述B類連接結(jié)構(gòu)體3經(jīng)另一所述連桿31與位于所述氣缸4的另一端的另一所述曲軸14的連桿軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)連接。實(shí)施例25 如圖26、圖27和圖28所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述A類連接結(jié)構(gòu)體2和所述B類連接結(jié)構(gòu)體3套裝設(shè)置。實(shí)施例26
如圖29和圖30所示的多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其與實(shí)施例I的區(qū)別在于所述平面A和所述平面B之間的夾角設(shè)為0度。選擇性地，上述實(shí)施例中的所述連桿31均可設(shè)為彈性結(jié)構(gòu)體。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，根據(jù)本領(lǐng)域的公知技術(shù)和本發(fā)明所公開的技術(shù)方案，可以推導(dǎo)出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于包括連接結(jié)構(gòu)體、氣缸(4)、配氣口和至少三個(gè)活塞(I )，所述活塞(I)共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸(4)相配合，相鄰的兩個(gè)所述活塞(I)與所述氣缸(4)構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)(10)，所述連接結(jié)構(gòu)體包括A類連接結(jié)構(gòu)體(2)和B類連接結(jié)構(gòu)體(3)，相間的所述活塞(I)與所述A類連接結(jié)構(gòu)體(2)固連，其余的所述活塞(I)與所述B類連接結(jié)構(gòu)體(3)固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體(2)和所述B類連接結(jié)構(gòu)體(3)相對運(yùn)動(dòng)，所述A類連接結(jié)構(gòu)件(2)和所述B類連接結(jié)構(gòu)件(3)設(shè)置在所述氣缸(4)的外部，所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)(10)上，在所述活塞(I)的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)(10)處于壓縮沖程。
2.如權(quán)利要求I所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述流體工作區(qū)(10)上設(shè)燃油噴射器(11);所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口(8)和掃氣排氣口(9)，所述掃氣進(jìn)氣口(8)和所述掃氣排氣口(9)設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10)的所述氣缸(4)的側(cè)壁上，所述燃油噴射器(11)受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)(12)控制。
3.如權(quán)利要求I所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述流體工作區(qū)(10)上設(shè)燃油噴射器(11);所述配氣口包括掃氣進(jìn)氣口( 8 )和排氣口，在所述排氣口處設(shè)排氣門(6)，所述掃氣進(jìn)氣口(8)和所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10 )的所述氣缸(4 )的側(cè)壁上，所述排氣門(6 )和所述燃油噴射器(11)受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)(12)控制。
4.如權(quán)利要求I所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述流體工作區(qū)(10)上設(shè)燃油噴射器(11);所述配氣口包括掃氣排氣口( 9 )和進(jìn)氣口，在所述進(jìn)氣口處設(shè)進(jìn)氣門(5)，所述掃氣排氣口(9)和所述進(jìn)氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10 )的所述氣缸(4 )的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣門(5 )和所述燃油噴射器(11)受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照掃氣進(jìn)氣壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程的二沖程工作模式工作的二沖程控制機(jī)構(gòu)(12)控制。
5.如權(quán)利要求I所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于所述活塞(I)為五個(gè)以上。
6.如權(quán)利要求5所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述流體工作區(qū)(10)上設(shè)燃油噴射器(11);所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，在所述進(jìn)氣口和所述排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門(5)和排氣門(6)，所述進(jìn)氣口和所述排氣口設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10)的所述氣缸(4)的側(cè)壁上，所述進(jìn)氣門(5)、所述排氣門(6)和所述燃油噴射器(11)受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程-排氣沖程的四沖程工作模式工作的四沖程控制機(jī)構(gòu)(13)控制。
7.如權(quán)利要求5所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述流體工作區(qū)(10)上設(shè)燃油噴射器(11);所述配氣口包括進(jìn)氣口和排氣口，在所述進(jìn)氣口和所述排氣口處對應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣門(5)和排氣門(6)，所述進(jìn)氣口和所述排氣口中的至少一個(gè)設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10)的所述活塞(I)上，所述進(jìn)氣門(5)、所述排氣門(6)和所述燃油噴射器(11)受使所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)按照吸氣沖程-壓縮沖程-燃燒膨脹做功沖程-排氣沖程的四沖程工作模式工作的四沖程控制機(jī)構(gòu)(13)控制。
8.如權(quán)利要求7所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于所述進(jìn)氣門(5)和所述排氣門(6)分別設(shè)置在設(shè)有所述燃油噴射器(11)的所述流體工作區(qū)(10)的兩個(gè)所述活塞(I)上。
9.如權(quán)利要求I所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于所述流體工作區(qū)(10)的個(gè)數(shù)為2的整數(shù)倍。
10.如權(quán)利要求9所述多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，其特征在于所述流體工作區(qū)(10)的個(gè)數(shù)為4的整數(shù)倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多活塞共線氣缸活塞機(jī)構(gòu)，包括連接結(jié)構(gòu)體氣缸、和配氣口和至少三個(gè)活塞，所述活塞共軸線設(shè)置，并與設(shè)置在其外部的所述氣缸相配合，相鄰的兩個(gè)所述活塞與所述氣缸構(gòu)成一個(gè)流體工作區(qū)，所述連接結(jié)構(gòu)體包括A類連接結(jié)構(gòu)體和B類連接結(jié)構(gòu)體，相間的所述活塞與所述A類連接結(jié)構(gòu)體固連，其余的所述活塞與所述B類連接結(jié)構(gòu)體固連，所述A類連接結(jié)構(gòu)體和所述B類連接結(jié)構(gòu)體相對運(yùn)動(dòng)，所述配氣口設(shè)在所述流體工作區(qū)上，在所述活塞的每一個(gè)單程運(yùn)動(dòng)中，至少有一個(gè)所述流體工作區(qū)處于壓縮沖程。本發(fā)明能大幅度降低活塞質(zhì)量對氣缸活塞機(jī)構(gòu)性能的影響。
文檔編號(hào)F04B39/00GK102797562SQ20121024045
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動(dòng)力(北京)技術(shù)股份有限公司