本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機技術領域，具體涉及發(fā)動機的氣動布局設計。

背景技術：

目前，世界上最先進的汽車發(fā)動機技術，由于受傳統(tǒng)的氣動布局制約，仍有很多重大缺陷：(1)、現(xiàn)有發(fā)動機大多數(shù)采用單一的四沖程工作模式來滿足環(huán)保排放要求，無法實現(xiàn)二沖程高效節(jié)能環(huán)保工作模式，從而直接導致廢氣余熱無法充分利用，熱功效率低下；(2)、現(xiàn)有發(fā)動機通常采用非對稱力學結構設計，從而導致機械平衡難、活塞磨損大、機械效率低下；(3)、現(xiàn)有發(fā)動機大多數(shù)采用渦輪增壓來實現(xiàn)汽車排量小型化，渦輪增壓器生產制造成本高，使用壽命短，特別是在低轉速狀況下渦輪增壓無法啟動，不能實現(xiàn)高扭矩輸出，因此嚴重制約了汽車排量小型化發(fā)展空間；(4)、現(xiàn)有發(fā)動機在廢氣利用方面，主要靠外部循環(huán)來實現(xiàn)，需要在外部另外加載特殊循環(huán)利用裝置，無法實現(xiàn)對余熱的直接利用，發(fā)動機類型通常是根據(jù)燃油類型進行分類設計，不能實現(xiàn)對新能源支持和通用化設計。

因此，要想從根本上解決上述缺陷，必須要對傳統(tǒng)發(fā)動機的基本設計原理進行重大理論革新，對發(fā)動機的基本構造進行重大實際突破。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種影子換氣發(fā)動機，擬達到以下三方面的效果：

(1)在充分滿足動力需求的情況下，進一步簡化發(fā)動機的構造；

(2)在充分滿足環(huán)保排放的情況下，進一步實現(xiàn)排量小型化；

(3)在提升發(fā)動機使用壽命的同時，進一步提升節(jié)能減排效果。

為此，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種影子換氣發(fā)動機，包括發(fā)動機缸體、缸體活塞、氣缸蓋、動力輸出齒輪、傳動齒飛輪、傳動軸、t形推拉桿和短臂曲軸，所述發(fā)動機缸體的頂部設置有燃油噴嘴和排氣閥，發(fā)動機缸體的下部內壁上設置有貫氣凹槽和進氣閥，所述氣缸蓋位于發(fā)動機缸體的底部，并在氣缸蓋上設置有回油閥門和機油噴嘴，所述缸體活塞將發(fā)動機缸體的內腔分割成上腔體和下腔體，當缸體活塞的上邊緣低于貫氣凹槽的上邊緣時，上腔體與下腔體通過貫氣凹槽實現(xiàn)氣體貫通；所述t形推拉桿的小端穿過氣缸蓋并伸入發(fā)動機缸體內與缸體活塞相連，t形推拉桿的大端左右間隔設置有兩個套接條形孔分別一一對應地與短臂曲軸相連，兩根短臂曲軸互為對稱，每根短臂曲軸的軸心上套裝有一個所述傳動齒飛輪，所述動力輸出齒輪套裝在傳動軸上，兩個傳動齒飛輪位于動力輸出齒輪的兩側并與動力輸出齒輪嚙合傳動，兩個傳動齒飛輪在缸體活塞的帶動下同步反向轉動，并通過輸出齒輪帶動傳動軸轉動。

作為上述方案的優(yōu)選，所述發(fā)動機缸體、缸體活塞、氣缸蓋、t形推拉桿、兩個傳動齒飛輪和兩個短臂曲軸共同構成發(fā)動機加載單元，一個動力輸出齒輪同時配備兩個發(fā)動機加載單元構成發(fā)動機雙加載單元。

進一步，沿所述傳動軸的延伸方向間隔設置兩個及兩個以上的發(fā)動機雙加載單元。

本發(fā)明的有益效果：

(1)t形推拉桿的左右兩側分別設置套接條形孔與短臂曲軸相連，從而構成t形全對稱雙“回”形孔推拉桿，t形推拉桿推動兩個互為對稱的短臂曲軸帶動傳動齒飛輪做功，整體全對稱的機械結構，克服了活塞在運動中的左右晃動和側壓力磨損，極大地改善了活塞在運動中的氣閉性和使用壽命，機械效能明顯提升；

(2)通過采用帶有t形推拉桿的缸體活塞，從物理上將傳統(tǒng)的單個發(fā)動機缸體自動分隔成上腔體、下腔體兩個工作區(qū)，上腔體為氣體壓燃做功區(qū)兼廢氣排放區(qū)，下腔體為自然吸氣區(qū)兼高壓貫氣區(qū)；由于在一個沖程內，兩個工作區(qū)如影隨形地同時工作且互不影響，因此將該氣動布局的發(fā)動機稱為影子換氣發(fā)動機。

(3)通過設置貫氣凹槽和相對獨立的上下兩個進排氣腔體，極大的簡化了對進排氣門的協(xié)同控制難度，在無需外部循環(huán)和渦輪增壓器的情況下實現(xiàn)了較渦輪增壓大得多的高壓貫氣和廢氣余熱利用效果，較好的克服了因上止點限制造成的廢氣排放不充分導致的進排氣不暢，進排氣短路等難題，大幅簡化了發(fā)動機的構造，為發(fā)動機的小型化制造提供了便利；

(4)本案中由于進氣與排氣相對獨立，可直接實現(xiàn)對廢氣和余熱的高效應用，若結合高低壓雙燃油噴嘴來同時支持多種燃料供給，將為發(fā)動機的通用化設計和對壓燃式新能源的支持提供了較好解決方案；

(5)在充分滿足環(huán)保排放的情況下，本方案通過同時支持二/四沖程工作模式，不僅能實現(xiàn)高轉速低油耗(四沖程工作模式)，還能實現(xiàn)低轉速高扭矩(二沖程工作模式)輸出性能，從而更好地實現(xiàn)了汽車排量小型化發(fā)展，節(jié)能減排效果明顯提升。

附圖說明

圖1為影子換氣發(fā)動機的發(fā)動機加載單元。

圖2為配備雙發(fā)動機加載單元的影子換氣發(fā)動機的俯視圖(不包括t形推拉桿上部的零件)。

圖3為發(fā)動機加載單元在不同工作狀態(tài)時的示意。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步說明：

結合圖1—圖2所示，一種影子換氣發(fā)動機，主要由發(fā)動機缸體1、缸體活塞2、氣缸蓋3、動力輸出齒輪4、傳動齒飛輪5、傳動軸6、t形推拉桿7、短臂曲軸8組成。

發(fā)動機缸體1的頂部設置有燃油噴嘴10和排氣閥9。排氣閥9用于控制發(fā)動機缸體1的排氣孔的開閉；通過燃油噴嘴10向發(fā)動機缸體1內噴燃油，如缸體活塞2上下來回運動一次，高壓貫氣一次，燃油噴嘴10噴一次油，壓燃作功一次，則該影子換氣發(fā)動機為二沖程工作模式；如缸體活塞2上下來回運動兩次，高壓貫氣二次，燃油噴嘴10噴一次油，壓燃作功一次，則該影子換氣發(fā)動機為四沖程工作模式。該結構不僅能實現(xiàn)高轉速低油耗(四沖程工作模式進氣時間短，需要高壓貫氣二次)，還能實現(xiàn)低轉速高扭矩(二沖程工作模式進氣時間長，只需高壓貫氣一次)輸出性能，從而更好地實現(xiàn)了汽車排量小型化發(fā)展，節(jié)能減排效果明顯提升。

發(fā)動機缸體1的下部內壁上設置有貫氣凹槽1和進氣閥11，進氣閥11用于控制控制發(fā)動機缸體的進氣孔的開閉。傳統(tǒng)發(fā)動機缸體的進氣孔和排氣孔均設置在發(fā)動機缸體頂部，該影子換氣發(fā)動機將排氣孔設置在發(fā)動機缸體的頂部，進氣孔設置在發(fā)動機缸體的下部，通過缸體活塞2隔開，上腔體1為氣體壓燃做功區(qū)兼廢氣排放區(qū)，下腔體1c為自然吸氣區(qū)兼高壓貫氣區(qū)。

氣缸蓋3位于發(fā)動機缸體1的底部，并在氣缸蓋3上設置有回油閥門12和機油噴嘴13。缸體活塞2將發(fā)動機缸體1的內腔分割成上腔體1和下腔體1c，當缸體活塞2的上邊緣低于貫氣凹槽1的上邊緣時，上腔體1與下腔體1c通過貫氣凹槽1實現(xiàn)氣體貫通。

t形推拉桿7的小端穿過氣缸蓋3并伸入發(fā)動機缸體1內與缸體活塞2相連，t形推拉桿7的大端左右間隔設置有兩個套接條形孔7分別一一對應地與短臂曲軸8相連。

兩根短臂曲軸8互為對稱，每根短臂曲軸8的軸心上套裝有一個傳動齒飛輪5。動力輸出齒輪4套裝在傳動軸6上，兩個傳動齒飛輪5位于動力輸出齒輪4的兩側并與動力輸出齒輪4嚙合傳動，兩個傳動齒飛輪5在缸體活塞2的帶動下同步反向轉動，并通過輸出齒輪4帶動傳動軸6轉動。

發(fā)動機缸體1、缸體活塞2、氣缸蓋3、t形推拉桿7、兩個傳動齒飛輪5和兩個短臂曲軸8共同構成發(fā)動機加載單元。一個動力輸出齒輪4可同時配備兩個發(fā)動機加載單元，從而構成發(fā)動機雙加載單元。既可以是雙列垂直加載的結構形式(如圖2所示)；也可也是水平對置加載的結構形式，即一個動力輸出齒輪4同時配備圖3(a)和圖3(b)兩種狀態(tài)的發(fā)動機加載單元，從而節(jié)省一對短臂曲軸。但第一種結構形式比第二種結構形式更好。

另外，沿傳動軸6的延伸方向間隔設置兩個及兩個以上的發(fā)動機雙加載單元(圖中未示出)。

安裝在發(fā)動機缸體1頂部的燃油噴嘴10可以是一個，也可以是兩個不同的燃油噴嘴，結合程序控制來同時支持多種燃料供給，這種高低壓雙燃油噴嘴將為發(fā)動機的通用化設計和對壓燃式新能源的支持提供較好的解決方案，不僅同時支持多種新能源，而且能實現(xiàn)產業(yè)化低度成本制造。

如圖3所示：(a)所示為缸體活塞2處于上止點的狀態(tài)，此時排氣閥9關閉，進氣閥11打開；

(b)所示為缸體活塞2由上向下的運動過程，向下運動為活塞做功的過程，進氣閥11關閉，靠近貫氣凹槽1a時，排氣閥9打開，下腔體1c的氣體通過貫氣凹槽1a到達上腔體1b；

(c)所示為缸體活塞2處于下止點的狀態(tài)，此時氣體全部進入上腔體1b；

(d)所示為缸體活塞2由下向上的運動過程，為進氣的過程，越過貫氣凹槽1a后，排氣閥9關閉。