專利名稱：基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的制作方法
技術領域：
基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機
技術領域：
本實用新型涉及發(fā)動機領域，具體是一種應用于各類機動車輛和工廠動力機構以及高效節(jié)能等的各種動力供給的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機。
背景技術：
石油是當今的戰(zhàn)略物資，我國80%的石油用于作為發(fā)動機燃料，而發(fā)動機的效率僅為O. 3-0. 4，如果可以降低發(fā)動機的機械損失，對于綠色節(jié)能的課題意義重大。如今市場上常見的四沖程活塞往復發(fā)動機采用活塞、曲軸、連桿、氣門等構件組成。在活塞式的發(fā)動機中，同一氣缸中進行著進氣、壓縮、燃燒、排氣四個沖程，氣缸中產生的壓力驅動活塞作往復運動，活塞連桿帶動曲軸將往復運動轉化為轉動。這樣的運動方式 過于單一，連桿在運動中對活塞產生側壓力，而且連桿曲軸傳動比低，導致機械損失15%左右，傳動效率低。這樣的發(fā)動機存在運動消耗大、結構體系復雜、零部件繁多、體積大、運行過程中振動大等缺點。

實用新型內容本實用新型的目的在于針對以上所述現(xiàn)有技術存在的不足，通過建立一種新型組合運動方式，一組活塞相互運動，改變傳統(tǒng)曲軸連桿結構，轉換為新型齒輪傳動，提供一種性能更優(yōu)、零件少、振動小、功率高、運轉平穩(wěn)、構造簡單、造價便宜、維修方便、燃料經濟性更高的，可適用于各類機動車輛和工廠動力機構以及高效節(jié)能等的各種動力供給領域的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機。本實用新型是這樣實現(xiàn)的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其包括主動活塞機構和輔助活塞機構組成的雙級活塞裝置，所述主動活塞機構和輔助活塞機構置于主輔活塞外缸體內形成對置設置。所述基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機設置有至少4組雙級活塞裝置，每兩組雙級活塞裝置形成水平對置的組合。每個主輔活塞外缸體內有一組雙級活塞，主動活塞做功同時，輔助活塞旋轉往返運動配合主動活塞，形成一種新型的雙級活塞運動方式。雙級活塞同時做功，包括同時進氣、同時壓縮、同時燃燒、同時排氣四個沖程。新型的運動組合方式，四沖程同時由一組雙級活塞完成，使得高能量下氣體利用充分，功率增加，節(jié)能高效。所述主動活塞機構包括連桿、曲軸、小齒輪、大齒輪、偏心輪和活塞，所述活塞跟連桿連接，連桿與曲軸連接，小齒輪與偏心輪連接再與大齒輪內嚙合，連桿與曲軸水平連接。運動時，活塞在缸體往返運動，帶動連桿水平往返運動，連桿直推曲軸，曲軸繞著轉軸旋轉，同時帶動小齒輪，小齒輪與大齒輪內嚙合運動帶動偏心輪轉動，最終動力輸出；在此過程中，連桿由曲軸帶動大小齒輪和偏心輪轉動，因此改變了傳統(tǒng)活塞連桿曲柄運動方式，連桿沒有對活塞造成側壓力，因此活塞在缸體運動沒有受到摩擦力，機械損失極少，動力輸出大。所述輔助活塞機構,包括旋轉活塞、活塞缸套、旋轉連桿、活動活塞銷、導軌滾珠和滾動軸承，整個輔助活塞機構水平放置，與主動活塞機構對置，形成一個完整的雙級活塞機構。所述導軌滾珠安裝在活塞缸套上，旋轉活塞置于活塞缸套里，旋轉活塞外表面有凹陷螺紋路，導軌滾珠可以沿著螺紋路運動，帶動活塞旋轉。活塞由于滾珠的存在，改變以往的往返運動，形成邊旋轉邊往返的新型運動組合。旋轉連桿通過活動活塞銷與旋轉活塞連接，旋轉連桿內開小槽，旋轉活塞帶動活塞銷在連桿的槽內運動。整個運動過程中，旋轉活塞運作，連桿由于活塞旋轉而旋轉，旋轉活塞螺紋路導致活塞旋轉同時往返運動，最終形成一種新型旋轉同時直線往返運動組合。在這種旋轉運動方式，使傳統(tǒng)的直線往返運動，變成了旋轉同時直線往返運動。而且與主動活塞機構形成一組雙級活塞機構。在發(fā)動機四個沖程中，同時進氣、壓縮、燃燒、排氣，使得功率大大提升，運作更加平穩(wěn)，輸出功率高。所述輔助活塞機構搭載發(fā)動機的進氣控制機構，通過旋轉連桿，同步控制著發(fā)動機進氣，與整個雙級活塞裝置形成一體，機構之間相互配合，高效節(jié)能，符合綠色節(jié)能主題。所述進氣控制機構由進氣控制環(huán)板、固定螺釘和進氣缸體。整個進氣機構與一級旋轉式的輔助活塞機構組合而成，配合運動。由于輔助活塞外表面螺紋路，導軌滾珠沿著螺紋路運動，輔助活塞邊旋轉邊往返運動，帶動連桿也在旋轉。進氣控制環(huán)板通過固定螺釘安裝在旋轉連桿上，進氣缸體上固定有進氣控制擋板組合形成進氣機構。進氣控制環(huán)板有進氣口，·旋轉連桿旋轉同時，帶動進氣控制環(huán)板旋轉，當旋轉活塞運動到最低點的時候，環(huán)板進氣口剛好落在配合進氣口上，兩者連通，進氣。當旋轉活塞遠離配合進氣口時，環(huán)板密封配合進氣口，發(fā)動機進行壓縮、燃燒、排氣。導軌滾珠和輔助活塞螺紋路的配合，不僅改變活塞的傳統(tǒng)運動，是機械傳遞更有效，而且控制著進氣機構，使得整個一級旋轉式的輔助活塞機構和進氣控制機構有機結合。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果是所述發(fā)動機改變了傳統(tǒng)單個活塞做功方式，通過主動活塞和輔助旋轉活塞同時工作，創(chuàng)造性地形成一組活塞組做功，同步配合完成進氣、壓縮、燃燒、排氣四個沖程，同比傳統(tǒng)活塞的壓縮比大，使得氣體燃燒充分，氣體利用率高。新型的組合運動方式，改變了傳統(tǒng)機械傳遞方式，使得發(fā)動機的摩擦損耗大大減少，輸出功率大；而且，雙級活塞機構水平對置，發(fā)動機活塞平均分布在曲軸兩側，在水平方向上左右運動。使發(fā)動機的整體高度降低、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn)，發(fā)動機安裝在整車的中心線上，兩側活塞產生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，便發(fā)動機轉速得到很大提升，減少噪音?？傮w來說，具有的優(yōu)點是低重心產生的橫向震動容易被支架吸收、有效將全車較重的發(fā)動機重心降低，更容易達到整體平衡。低振動活塞運動的平衡良好(180度左右抵消)。相比直列式，在曲軸方面所需的平衡配重因素減少，有助轉速提升。同樣相比其它發(fā)動機行式油耗最低。同時，一級旋轉式活塞輔助機構巧妙連通了進氣控制機構，使得進氣控制機構完美配合雙級活塞機構的運作，整個發(fā)動機運作協(xié)調、配合。

圖1為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的總裝配圖；圖2為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機總裝配的剖面圖；[0017]圖3為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機兩組兩級活塞機構結構圖；圖4為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機一組兩級活塞機構的結構圖；圖5和圖6為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機一組兩級活塞機構的剖面圖；圖7，圖8和圖9為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機中主動活塞連接圖；圖10為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的主動活塞的剖面圖圖11為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的曲軸圖；圖12和圖13為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機主輔活塞的外缸結構圖；圖14為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的輔助活塞結構圖；圖15為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的輔助活塞的剖面圖；圖16和圖17為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的輔助活塞機構圖；圖18為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機的進氣控制機構的結構圖；圖19，圖20和圖21為本實用新型基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機進氣控制機構的控制環(huán)板結構圖。其中，A為王動活塞機構，B為輔助活塞機構，A+B為雙級活塞裝直，C為進氣控制機構，D為潤滑機構，E為冷卻機構。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細的描述說明?；谒綄χ玫碾p級活塞發(fā)動機，總體構造如圖1、圖2和圖3所示，包括一級直動連桿齒輪式的主動活塞機構A，一級旋轉式的輔助活塞機構B，進氣控制機構C，潤滑機構D和冷卻機構E。如圖4、圖5和圖6所示，所述主動活塞機構A和輔助活塞機構B組成的雙級活塞裝置，所述主動活塞機構A和輔助活塞機構B置于主輔活塞外缸體20內形成對置設置。所述基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機設置有至少4組雙級活塞裝置，每兩組雙級活塞裝置形成水平對置的組合。所述進氣控制機構C在當進氣控制環(huán)板進氣口和外缸體進氣口連通時，氣體從進氣口進入進氣槽；輔助活塞機構B的旋轉活塞旋轉，由于導軌滾珠的存在，輔助活塞邊旋轉邊直線運動，同時主動活塞機構A主動活塞從下止點運動到上止點，這樣雙級活塞同時對吸入的空氣壓縮，雙級活塞同時到達上止點，點火嘴點火，氣體燃燒爆炸，推動雙級活塞返回運動，最終氣體排出。在總體工作時，四組雙級活塞裝置同時進氣，壓縮，燃燒，排氣，發(fā)動機功率高效穩(wěn)定輸出。所述主動活塞機構,如圖7、圖8、圖9和圖10所示,包括活塞I,連桿2、大齒輪3、小齒輪4、偏心輪5和曲軸7，整個裝置水平放置。其中，所述活塞I跟連桿2連接，所述連桿2與連桿夾具9通過固定螺釘10與曲軸7連接，所述連桿2夾在兩個曲柄6之間，所述曲柄6與曲軸7為一體結構。小齒輪4通過套筒8在曲軸7上定位，且與偏心輪5連接，所述小齒輪4再與大齒輪3內嚙合連接。所述活塞I在缸體往返運動，同時帶動連桿2往返運動，連桿2夾住曲軸7，連在兩個曲柄6之間的曲軸7部位，連桿2的運動拉動曲軸7沿徑向方向運動，由于曲軸7跟一個小齒輪4相連接，其又與大齒輪3內嚙合運動，在曲柄6的作用下，兩曲柄6中間的曲軸7部分的徑向運動只會在大齒輪的一個直徑方向上，曲柄360旋轉。此時連桿2便可以做水平的直動。因此，活塞I和連桿2只會做直線往返運動，而連桿2與曲軸7由于運用了齒輪嚙合連接，沒有對缸體產生側壓力，偏心輪和齒輪組合修正了轉軸位置，使得轉軸平穩(wěn)輸出。其中，所述的小齒輪和大齒輪的內嚙合運動是直動式運動的關鍵，由于連桿2夾在兩個曲柄6之間，曲軸7上的曲柄6又連著小齒輪4，連桿2帶動曲軸7以及曲柄6轉動的同時，會使小齒輪4轉動，而其又在大齒輪3內做圓周運動，大齒輪3不動，只有小齒輪4在大齒輪3內壁運動，兩個齒輪的模數(shù)壓力角都相同，形成內嚙合。在大齒輪3的直徑方向的一個端點處，活塞運動到上止點,在大齒輪3直徑的另一個端點處,活塞I運動到下止點，這樣就可以保證連桿2僅在大齒輪3的直徑方向上運動，形成直動式。這改變了傳統(tǒng)活塞連桿曲柄運動方式，連桿沒有對活塞造成側壓力，因此活塞在缸體運動沒有受到摩擦力，機械損失極少，動力輸出大。所述的小齒輪4在大齒輪3內嚙合為偏心運動，所以在小齒輪4上裝上偏心輪5，使最終輸出軸(偏心輪的突出軸)的方向可以固定，也就是最終的動力由偏心輪的突出軸輸出。所述輔助活塞機構,如圖14、圖15、圖16和圖17所示,包括旋轉活塞11,活動活塞銷12，旋轉連桿13、進氣控制環(huán)板連接孔14和導軌滾珠17，固定螺釘18和固定頂蓋19定位導軌滾珠17，主輔活塞外缸體20將整個雙級活塞機構密封，形成發(fā)動機工作環(huán)境。外缸體預留有排氣口 15和點火嘴16，使得整個雙級活塞機構完整。同時，旋轉連桿13尾端搭載了發(fā)動機的進氣控制機構，互相配合。所述輔助活塞機構在正行程中，發(fā)動機進氣，由于旋轉活塞11外表面有凹陷的螺紋路，導軌滾珠17通過固定螺釘18和固定頂蓋19，在凹陷螺紋路滾動，導致旋轉活塞11在主輔活塞外缸體20內旋轉同時往返運動，從旋轉連桿13下止點運動到上止點。對吸入的氣體壓縮，此時旋轉活塞旋轉了 360度，同時往上止點直線運動了一段距離。連接在旋轉活塞11上的活動活塞銷12跟隨著旋轉活塞旋轉，同時在旋轉連桿13的內槽上直線往返運動，帶動連桿13旋轉。在反行程當中，點火嘴點火，氣體燃燒，推動旋轉活塞11從上止點旋轉并且直線往返運動到下止點，同時將燃燒完的氣體從排氣口 15排出。值得注意的是，一級旋轉式輔助活塞機構的旋轉連桿13是搭載著發(fā)動機進氣控制機構，使得兩個機構同時運作，配合協(xié)調，有機統(tǒng)一。所述的旋轉活塞、運動活塞銷、旋轉連桿和導軌滾珠的配合，是輔助活塞機構的關鍵。由于傳統(tǒng)的活塞運動方式只是直線往返運動，而且對于水平對置活塞發(fā)動機來說，由于重力原因，潤滑效果不好，同時對外缸體的摩擦力大，導致機械效率損失嚴重，材料易損壞。而新型的旋轉直線往返運動組合，完善了水平對置活塞發(fā)動機，旋轉的同時，解決了潤滑機構問題，更是大大減少了對外缸體摩擦力，使得活塞繞著旋轉連桿旋轉，成功提高了機械傳動，使得活塞運作平穩(wěn)，減低噪音，減少損耗，輸出功率大。所述進氣控制機構，如圖18、圖19、圖20和圖21所示。它包括進氣控制環(huán)板22，進氣控制環(huán)板連接孔14、固定螺釘18，、滾動軸承23、進氣口 21和進氣槽24組成的獨特進氣控制機構。它的運作需要一級旋轉式輔助活塞機構的控制，兩個機構相互協(xié)調，相互配合，使得整個發(fā)動機的進氣、壓縮、燃燒和排氣四沖程完美配合工作。所述進氣控制機構是這樣工作的由于旋轉活塞做旋轉且直線往返的合成運動，通過運動活塞銷，帶動旋轉連桿旋轉。旋轉連桿底端開有進氣控制環(huán)板連接孔14，通過固定螺釘18，將進氣控制環(huán)板22固定在旋轉連桿上，隨同旋轉連桿一起旋轉。進氣控制環(huán)板22上有環(huán)板進氣口，當環(huán)板進氣口跟主輔活塞外缸體20上的進氣口想通時，進氣。氣體通過環(huán)板進氣口，進入進氣槽24。進氣完畢之后，旋轉活塞往上止點運動，進行壓縮，然后點燃燃燒。此時，連桿是旋轉的，由于進氣控制擋板22會密封進氣口。當旋轉活塞運動到下止點時，氣體從排氣口 15排出，同時進氣口與進氣控制環(huán)板進氣口接通，進氣，不斷循環(huán)。所述的進氣控制機構，旋轉連桿、進氣控制環(huán)板和一級旋轉式輔助活塞機構是關鍵。連桿的周期性旋轉，通過進氣控制環(huán)板，恰恰控制著發(fā)動機的進氣控制裝置。使得發(fā)動機四個沖程得以平穩(wěn)、連續(xù)、高效地運轉，將發(fā)動機的功率提升一個檔次。盡管本實用新型是參照具體實施例來描述，但這種描述并不意味著對本實用新型構成限制。參照本實用新型的描述，所公開的實施例的其他變化，對于本領域技術人員都是可以預料的，這種的變化應屬于所屬權利要求所限定的范圍內。
權利要求1.基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其特征在于，包括主動活塞機構和輔助活塞機構組成的雙級活塞裝置，所述主動活塞機構和輔助活塞機構置于主輔活塞外缸體內形成對置設置。
2.按照權利要求1所述的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其特征在于，設置有至少4 組雙級活塞裝置，每兩組雙級活塞裝置形成水平對置的組合。
3.按照權利要求1或者2所述的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其特征在于，所述主動活塞機構包括連桿、曲軸、小齒輪、大齒輪、偏心輪和活塞，所述活塞跟連桿連接，連桿與曲軸連接，小齒輪與偏心輪連接再與大齒輪內嚙合，連桿與曲軸水平連接。
4.按照權利要求1或者2所述的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其特征在于，所述輔助活塞機構包括旋轉活塞、活塞缸套、旋轉連桿、活動活塞銷、導軌滾珠和滾動軸承，所述導軌滾珠安裝在活塞缸套上，旋轉活塞置于活塞缸套里，旋轉活塞外表面有凹陷的螺紋路，導軌滾珠可沿著螺紋路運動，從而帶動活塞旋轉，旋轉連桿通過活動活塞銷與旋轉活塞連接， 旋轉連桿內開小槽，旋轉活塞帶動活塞銷在旋轉連桿的小槽內運動。
5.按照權利要求1或者2所述的基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其特征在于，所述輔助活塞機構搭載發(fā)動機的進氣控制機構，所述進氣控制機構包括進氣控制環(huán)板、固定螺釘和進氣缸體；所述進氣控制環(huán)板通過固定螺釘安裝在旋轉連桿上，進氣缸體上固定有進氣控制擋板組合形成進氣機構。
專利摘要本實用新型公開一種基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機，其包括主動活塞機構和輔助活塞機構組成的雙級活塞裝置，所述主動活塞機構和輔助活塞機構置于主輔活塞外缸體內形成對置設置。所述基于水平對置的雙級活塞發(fā)動機設置有至少4組雙級活塞裝置，每兩組雙級活塞裝置形成水平對置的組合。本實用新型具有的有益效果是使發(fā)動機的整體高度降低、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動機安裝在整車的中心線上，兩側活塞產生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，便發(fā)動機轉速得到很大提升，減少噪音。
文檔編號F02B75/24GK202832781SQ20122032008
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者李杰浩, 蘇嘉 申請人:李杰浩, 蘇嘉