專利名稱：活塞組式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)，具體的說是一種活塞組式內(nèi)燃機(jī)。
技術(shù)背景 單活塞內(nèi)燃機(jī)為制造工藝可行，實(shí)現(xiàn)體積最小化和功率最大化，壓縮容積與行程 容積比一般是l : 7左右，按照這個(gè)比例內(nèi)燃機(jī)熱效率可達(dá)50%左右，活塞行程和曲軸半徑
的制造相對容易實(shí)現(xiàn)，體積也較小。如果一定要增加熱效率，情況就發(fā)生了極大變化，如果
要增加1/3，活塞行程就要增加8，是原行程的2. 14倍；如果要增加2/3，活塞行程就要增加 24，是原行程的4. 43倍。曲軸旋轉(zhuǎn)直徑也同樣增加，這樣做的結(jié)果是內(nèi)燃機(jī)的高度增加到 原來的4.4倍以上，自重增加12倍以上，使內(nèi)燃機(jī)的重量、體積龐大，這種做法顯然行不通
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服背景技術(shù)之不足而提供一種即增加活塞做功效
率又不增加活塞行程的活塞組式內(nèi)燃機(jī)。 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 —種活塞組式內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸，活塞，曲軸，連桿，凸輪，氣門，點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系 統(tǒng)，所述活塞為雙層結(jié)構(gòu)，其下層為大直徑活塞，均布在大直徑活塞上的為小直徑活塞，該 小直徑活塞與大直徑活塞構(gòu)成活塞組，所述小直徑活塞中交叉對應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)活塞在上汽 室中構(gòu)成的獨(dú)立小汽室均通過設(shè)置在缸體上的汽道連接；所述氣缸與活塞的結(jié)構(gòu)相配合設(shè) 置，也為雙層結(jié)構(gòu)，所述小直徑活塞與小直徑氣缸相配合，所述大直徑活塞與大直徑氣缸相 配合，小直徑氣缸與大直徑氣缸構(gòu)成氣缸組；所述活塞組將氣缸組分置成上、中、下三層汽 室，所述中汽室設(shè)有與大氣相通的進(jìn)氣道；所述大直徑活塞下方裝有一對挺桿，每個(gè)挺桿分 別通過裝在平衡板上的連桿與曲軸相連接。 采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其效率高、燃燒時(shí)間增加一 倍，燃燒更徹底，排放更符合環(huán)保要求，整機(jī)長度短，重量功率比約減少8 % ，理論計(jì)算節(jié)油 70. 6%。 作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述均布在大直徑活塞上的小直徑活塞的數(shù)量 為四個(gè)。 作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述上氣室為四個(gè)小氣室所構(gòu)成，所述中汽室 為一個(gè)，所述下汽室為一個(gè)。 作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述活塞組為兩組，與該活塞組相配合的氣缸 組也為兩組，所述兩組活塞組通過主汽道連接。

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。
3[0012] 圖3是圖2的B-B剖視圖。 圖4是圖1的C-C剖視圖 圖5是圖4的D-D旋轉(zhuǎn)剖視圖。 圖6是圖4的E-E旋轉(zhuǎn)剖視圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本實(shí)用新型 —種活塞組式內(nèi)燃機(jī)，由氣缸，活塞，曲軸，連桿，凸輪，氣門，點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng) 組成。參見附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5和附圖6。 圖中缸體1、下汽室2、大直徑活塞3、大直徑氣缸4、中汽室5、小直徑活塞6、進(jìn)汽 道7、上汽室8、小直徑氣缸9、主汽道10、挺桿11、平衡板12、連桿13、主軸14、曲軸15、第一 上汽室16、第二上汽室17、第三上汽室18、第四上汽室19、第五上汽室20、第六上汽室21、 第七上汽室22、第八上汽室23、第一連接汽道24、第二連接汽道25。 本實(shí)施例由氣缸、活塞、曲軸、連桿、凸輪、氣門、點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)等組成。 其中置于缸體l內(nèi)的活塞為雙層結(jié)構(gòu)，呈階梯狀，其下層為大直徑活塞3，大直徑 活塞3的數(shù)量為一個(gè)，均布在大直徑活塞3上為小直徑活塞6，小直徑活塞6的數(shù)量為四個(gè)， 小直徑活塞6以大直徑活塞3和小直徑活塞6兩者共的回轉(zhuǎn)中心為中心均布在大直徑活塞 3上，小直徑活塞6和大直徑活塞3構(gòu)成活塞組。 四個(gè)小直徑活塞6中交叉對應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)活塞在上汽室8中構(gòu)成的四個(gè)獨(dú)立小汽 室均通過設(shè)置在缸體上的汽道連接，即第一上汽室16和第三上汽室18通過第一連接汽道 24連通，第二上汽室17和第四上汽室19通過第二連接汽道25連接。 除本實(shí)施例的描述的四個(gè)小直徑活塞6以外，還可以選用其他數(shù)量的小直徑活 塞，其數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)。 氣缸與活塞的結(jié)構(gòu)相配合設(shè)置，也為雙層結(jié)構(gòu)，四個(gè)小直徑活塞6與四個(gè)個(gè)小直 徑氣缸9相配合設(shè)置，大直徑活塞3與大直徑氣缸4相配合設(shè)置，小直徑氣缸9和大直徑氣 缸4構(gòu)成氣缸組。 活塞組將氣缸組分置成上、中、下三層汽室，即上汽室8、中汽室5和下汽室2，所述 中汽室5設(shè)有與大氣相通的進(jìn)氣道7。 大直徑活塞3的下方裝有一對挺桿11，每個(gè)挺桿11分別通過裝在平衡板12上的 連桿13與曲軸15相連接，該曲軸15與主軸14連接。 本實(shí)施例中的上汽室8由四個(gè)小汽室所構(gòu)成，中汽室5的數(shù)量為一個(gè)，下汽室2的 數(shù)量為一個(gè)。 本實(shí)施例的活塞組設(shè)置為兩組，與活塞組相配合的氣缸也設(shè)置為兩組，兩組活塞 的結(jié)構(gòu)相同，兩組活塞通過主汽道IO連接。其中圖1中所示的左側(cè)活塞組為第一活塞組， 右側(cè)活塞組為第二活塞組，第二組活塞組中的四個(gè)獨(dú)立小汽室分別為第五上汽室20、第 六上汽室21、第七上汽室22和第八上汽室23，第五上汽室20和第七上汽室22通過一個(gè)連 接汽道連接，其連接形式同第一活塞組中第二上汽室17和第四上汽室19的連接形式(此 處省略視圖)；第六上汽室21和第八上汽室23通過另一個(gè)連接汽道連接，其連接形式同第 一組活塞組中的第一上汽室16和第三上汽室18的連接形式。[0028] 工作原理 第一沖程 第一組活塞由上止點(diǎn)往下運(yùn)動(dòng)，第二組活塞由下止點(diǎn)往上運(yùn)動(dòng)，第一組活塞中的
第一上汽室16和第三上汽室18同時(shí)燃燒做功，第二上汽室17和第四上汽室19同時(shí)吸入
第二組活塞中的上汽室的壓縮空氣，中汽室從大氣中吸入空氣，從下汽室排出廢氣。 第二組活塞組中的第六上汽室21和第八上汽室23同時(shí)排出廢氣，輸入本組大直
徑活塞下方的下汽室，第五上汽室20和第七上汽室22同時(shí)壓縮空氣，中汽室也壓縮空氣，
下汽室用第六上汽室21和第八上汽室23同時(shí)排出的廢氣做功。 第二沖程 第一組活塞由下止點(diǎn)往上運(yùn)動(dòng)，第二組活塞由上止點(diǎn)往下運(yùn)動(dòng)，各汽室的工作過 程是第一組活塞的第一上汽室16和第三上汽室18同時(shí)排出廢氣輸入本組中的下汽室2， 第二上汽室17和第四上汽室19同時(shí)壓縮空氣，中汽室5也壓縮空氣，下汽室2用室第一上 汽室16和第二上汽室18同時(shí)排出的廢氣做功。 第二活塞組中的第六上汽室21和第八上汽室23同時(shí)吸入第一組活塞的中汽室5 的壓縮空氣，下汽室排出廢氣；第五上汽室20和第七上汽室22同時(shí)燃燒做功，中汽室從大 氣中吸入空氣，下汽室排出廢氣。 第三沖程 第一組活塞由上止點(diǎn)往下運(yùn)動(dòng)，第二組活塞由下止點(diǎn)往上運(yùn)動(dòng)，各室的工過程是 第一上汽室16和第三上汽室18同時(shí)吸入第二組活塞中汽室中的壓縮空氣，第二上汽室17 和第四上汽室19同時(shí)燃燒做功，中汽室5通過進(jìn)汽道7從大氣中吸入空氣，下汽室2排出廢氣。 第二組活塞中第六上汽室21和第八上汽室23同時(shí)壓縮空氣做功，第五上汽室20 和第七上汽室22同時(shí)排出廢氣輸入其本組中汽室壓縮空氣，下汽室用第一上汽室16和第 三上汽室18排出的廢氣做功。 第四沖程 第一組活塞由下止點(diǎn)往上運(yùn)動(dòng)，第二組活塞由上止點(diǎn)往下運(yùn)動(dòng)，各室的工作過程 是第一上汽室16和第三上汽室18同時(shí)壓縮空氣，第二上汽室17和第四上汽室19同時(shí)排 出廢氣輸入本組下汽室2，中汽室5壓縮空氣，下汽室2用第二上汽室17和第四上汽室19 排出的廢氣做功。 第二活塞組中的第六上汽室21和第八上汽室23同時(shí)燃燒做功，第五上汽室20和 第七上汽室22吸入第一組活塞中汽室5的壓縮空氣，中汽室從大氣中吸入空氣，下汽室排 出廢氣。 現(xiàn)舉例說明功率計(jì)算 以活塞組式柴油機(jī)小活塞直徑100毫米，大活塞直徑320毫米，行程120毫米標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)行。柴油機(jī)一般壓縮壓強(qiáng)為16至18公斤/平方厘米，爆發(fā)壓力為160至180公斤/平 方厘米，以180公斤/平方厘米為例，燃?xì)庾龉髩毫?0公斤/平方厘米以上，活塞做功 全沖程的平均壓力約為(180+30) +2 = 105公斤/平方厘米，兩個(gè)直徑100毫米的活塞做 功功率為 5X5X3. 14X2X 105X0. 12 = 1978. 2公斤/米
5[0044] —個(gè)直徑320毫米活塞用30公斤/平方厘米的廢氣二次做功廢氣做功后壓力為 6公斤/平方厘米，活塞做功全沖程的平均壓力約為 (30+6) + 2 = 18公斤/平方厘米， 直徑320毫米的活塞減去兩個(gè)100毫米直徑活塞和一個(gè)40毫米直徑連桿柱塞桿 不做功的效率，其做功功率為 {(16X16X3. 14)-(5X5X3. 14X2)-(2X2X3. 14)} X 18X0. 12 = 1370公斤/米 與單活塞相比增加功率比為 活塞組增加功率+單活塞功率=增加功率比 可見，本實(shí)用新型所述的活塞組式內(nèi)燃機(jī)很好地解決了即增加了活塞做功容積又 不增加活塞行程的重大課題，就是將單活塞的排氣沖程轉(zhuǎn)變成活塞組的做功沖程，完全符 合現(xiàn)有制造工藝，是可行的。活塞組式內(nèi)燃機(jī)從理論上講，內(nèi)燃機(jī)在任何壓縮比、任何行程 的條件下可以實(shí)現(xiàn)熱效率利用率達(dá)到100%。單活塞內(nèi)燃機(jī)壓縮比為l : 7，理論上講熱效 率是40. 7%。
權(quán)利要求一種活塞組式內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸，活塞，曲軸，連桿，凸輪，氣門，點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)，其特征在于所述活塞為雙層結(jié)構(gòu)，其下層為大直徑活塞，均布在大直徑活塞上的為小直徑活塞，該小直徑活塞與大直徑活塞構(gòu)成活塞組，所述小直徑活塞中交叉對應(yīng)設(shè)置的兩個(gè)活塞在上汽室中構(gòu)成的獨(dú)立小汽室均通過設(shè)置在缸體上的汽道連接；所述氣缸與活塞的結(jié)構(gòu)相配合設(shè)置，也為雙層結(jié)構(gòu)，所述小直徑活塞與小直徑氣缸相配合，所述大直徑活塞與大直徑氣缸相配合，小直徑氣缸與大直徑氣缸構(gòu)成氣缸組；所述活塞組將氣缸組分置成上、中、下三層汽室，所述中汽室設(shè)有與大氣相通的進(jìn)氣道；所述大直徑活塞下方裝有一對挺桿，每個(gè)挺桿分別通過裝在平衡板上的連桿與曲軸相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞組式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述大直徑活塞的數(shù)量為一 個(gè)，均布在大直徑活塞上的小直徑活塞的數(shù)量為四個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞組式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述上氣室為四個(gè)小氣室所 構(gòu)成，所述中汽室為一個(gè)，所述下汽室為一個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的活塞組式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述活塞組為兩組，與該活塞 組相配合的氣缸組也為兩組，所述兩組活塞組通過主汽道連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種活塞組式內(nèi)燃機(jī)，它包括氣缸，活塞，曲軸，連桿，凸輪，氣門，點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)，活塞為雙層結(jié)構(gòu)，第一層的四個(gè)小直徑活塞均布在第二層的大直徑活塞上，小直徑活塞與大直徑活塞構(gòu)成活塞組；氣缸也為雙層結(jié)構(gòu)，小直徑氣缸與大直徑氣缸構(gòu)成氣缸組；活塞組將氣缸組分置成上、中、下三層汽室，中汽室設(shè)有與大氣相通的進(jìn)氣道，大直徑活塞下方挺桿，挺桿通過連桿與曲軸相連接。本實(shí)用新型其效率高、燃燒時(shí)間增加一倍，燃燒更徹底，排放更符合環(huán)保要求，整機(jī)長度短，重量功率比約減少8％，理論計(jì)算節(jié)油70.6％。
文檔編號(hào)F02F1/00GK201526371SQ20092025400
公開日2010年7月14日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者范推良 申請人:范推良