一種水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)置活塞二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、平衡性好等優(yōu)點(diǎn)，尤其是該結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)省去了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)等復(fù)雜零部件，大大簡(jiǎn)化了制造和維修成本。
[0003]但是，長(zhǎng)期以來(lái)由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的形成方式，導(dǎo)致二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和油耗較四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)要高，于是在當(dāng)前的能源危機(jī)和環(huán)境惡化大背景下，該結(jié)構(gòu)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)遇到了發(fā)展瓶頸難題，市面上的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004]然而，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性和燃燒特性導(dǎo)致其無(wú)法做成小缸徑小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，一般小功率的也接近100kw左右，而很多場(chǎng)合需要功率在20kW左右的小功率范圍。比如作為純電動(dòng)汽車的增程器發(fā)動(dòng)機(jī)，一般需要15kW的小發(fā)動(dòng)機(jī)即可滿足需求。另外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放也很難滿足日益嚴(yán)格的法規(guī)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行方法，能夠?qū)崿F(xiàn)二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、潔凈循環(huán)的特點(diǎn)，有效克服二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放差、經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)，同時(shí)保留了二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明提供了一種水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，水平設(shè)置的氣缸兩側(cè)分別連接進(jìn)氣側(cè)曲軸箱和排氣側(cè)曲軸箱，氣缸內(nèi)對(duì)稱設(shè)置進(jìn)氣活塞和排氣活塞，對(duì)應(yīng)進(jìn)氣活塞的氣缸體的周圍分布設(shè)置進(jìn)氣口，對(duì)應(yīng)排氣活塞的氣缸體的周圍分布設(shè)置排氣口，氣缸體的中間位置安裝噴油器和火花塞，進(jìn)氣活塞通過(guò)第一活塞銷與第一連桿的小頭連接，第一連桿的大頭與第一曲軸連接，第一曲軸安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，排氣活塞通過(guò)第二活塞銷與第二連桿的小頭連接，第二連桿的大頭與第二曲軸連接，第二曲軸安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上，第一曲軸與第二曲軸之間用鏈條連接。
[0007]進(jìn)氣口與進(jìn)氣道連接，排氣口與排氣道連接，進(jìn)氣道與壓氣機(jī)連接，壓氣機(jī)固定在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，壓氣機(jī)與第一曲軸的一端連接，用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0008]第一曲軸與第二曲軸之間通過(guò)以下方式連接:第一曲軸一端連接第一齒輪，第一齒輪與安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上的第二齒輪嚙合，第一齒輪直徑小于第二齒輪，第一鏈輪通過(guò)第一鏈輪軸安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，第一鏈輪與第二齒輪同軸，第二曲軸一端連接第三齒輪，第三齒輪與安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上的第四齒輪嚙合，第三齒輪直徑小于第四齒輪，第二鏈輪通過(guò)第二鏈輪軸安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上，第二鏈輪與第四齒輪同軸，第一鏈輪與第二鏈輪之間通過(guò)鏈條連接，用于通過(guò)鏈條將第一曲軸和第二曲軸的輸出動(dòng)力進(jìn)行匯合，由第二曲軸的一端輸出。
[0009]進(jìn)氣活塞和排氣活塞的運(yùn)動(dòng)相位存在預(yù)設(shè)的相位差，用于進(jìn)氣活塞和排氣活塞向外止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先排氣活塞打開(kāi)排氣口，燃燒后的廢氣排出氣缸，預(yù)設(shè)時(shí)間后進(jìn)氣活塞打開(kāi)進(jìn)氣口，被壓氣機(jī)增壓后的新鮮氣體進(jìn)入氣缸將殘余廢氣掃除，而當(dāng)進(jìn)氣活塞和排氣活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先排氣活塞關(guān)閉排氣口，預(yù)設(shè)時(shí)間后進(jìn)氣活塞關(guān)閉進(jìn)氣口，新鮮氣體充入氣缸。
[0010]還包括鏈條盒，用于容納第一齒輪、第二齒輪、第一鏈輪、第三齒輪、第四齒輪、第二鏈輪和鏈條。
[0011 ] 第一端蓋通過(guò)周布螺栓與進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體連接，用于密封進(jìn)氣側(cè)曲軸箱，第二端蓋通過(guò)周布螺栓與排氣側(cè)曲軸箱體連接，用于密封排氣側(cè)曲軸箱。
[0012]第一曲軸通過(guò)第一軸承和第一主軸承蓋安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，第二曲軸通過(guò)第二軸承和第二主軸承蓋安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上。
[0013]氣缸體的外部設(shè)置有散熱片組，散熱片組兩端設(shè)置厚擋板。
[0014]噴油器安裝在氣缸體上的第一安裝孔座內(nèi)，火花塞安裝在氣缸體上的第二安裝孔座內(nèi)，第一安裝孔座與第二安裝孔座呈現(xiàn)夾角。
[0015]本發(fā)明還提供了一種水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方法，包括以下步驟:
[0016]進(jìn)氣活塞和排氣活塞的運(yùn)動(dòng)相位存在預(yù)設(shè)的相位差；
[0017]進(jìn)氣活塞和排氣活塞位于各自的外止點(diǎn)，進(jìn)氣口和排氣口處于打開(kāi)狀態(tài)；
[0018]壓氣機(jī)增壓后的新鮮氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸，將氣缸內(nèi)燃燒廢氣從排氣口排出氣缸;
[0019]進(jìn)氣活塞和排氣活塞向內(nèi)止點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，排氣活塞將排氣口關(guān)閉，進(jìn)氣口仍未關(guān)閉，新鮮氣體繼續(xù)進(jìn)入氣缸；
[0020]噴油器將汽油噴入氣缸，進(jìn)行油氣混合；
[0021]進(jìn)氣活塞將進(jìn)氣口關(guān)閉，進(jìn)氣活塞和排氣活塞壓縮氣缸內(nèi)氣體；
[0022]當(dāng)進(jìn)氣活塞和排氣活塞接近內(nèi)止點(diǎn)時(shí)，火花塞跳火點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)油氣混合氣，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動(dòng)進(jìn)氣活塞和排氣活塞分別向各自的外止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣活塞和排氣活塞通過(guò)連桿將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成第一曲軸和第二曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第一曲軸和第二曲軸的輸出動(dòng)力通過(guò)鏈條進(jìn)行動(dòng)力匯合后通過(guò)第二曲軸的一端對(duì)外輸出；
[0023]進(jìn)氣活塞和排氣活塞向外止點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，排氣活塞將排氣口打開(kāi)，進(jìn)氣口仍未打開(kāi)，氣缸內(nèi)燃燒廢氣從排氣口排出；
[0024]進(jìn)氣活塞將進(jìn)氣口打開(kāi)，新鮮氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸，將殘余的燃燒廢氣從氣缸掃除，進(jìn)氣活塞和排氣活塞回到各自的外止點(diǎn)，重復(fù)上述步驟。
[0025]本發(fā)明的技術(shù)方案中，兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活塞布置在同一氣缸內(nèi)，兩個(gè)活塞分別與各自的曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)曲軸分別布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的兩端，兩個(gè)曲軸輸出動(dòng)力通過(guò)鏈條將其匯總一并輸出，通過(guò)米用氣口 -氣口直流掃氣方式，配合汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、潔凈循環(huán)的特點(diǎn)，有效克服了二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放差、經(jīng)濟(jì)性差的缺點(diǎn)，同時(shí)保留了二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度高、結(jié)構(gòu)緊湊、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的橫向剖面圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向剖面圖。
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)及曲軸同步結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的鏈輪端結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0034]本發(fā)明技術(shù)方案中的水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用對(duì)象是純電動(dòng)汽車增程器動(dòng)力，解決目前的純電電動(dòng)汽車所面臨的由于蓄電池儲(chǔ)能有限而導(dǎo)致的續(xù)駛里程短、充電基礎(chǔ)設(shè)施不完善等嚴(yán)重制約純電動(dòng)汽車進(jìn)一步普及的瓶頸問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案中的水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是一種15_20kW級(jí)的平衡式高緊湊型增程器用發(fā)動(dòng)機(jī)，配置在純電動(dòng)汽車上，作為純電動(dòng)汽車蓄電池在線充電的動(dòng)力，具有靈活安裝、靈活啟動(dòng)的特點(diǎn)，可以配合車載動(dòng)力電池在不同工況下工作，有效地增加純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，實(shí)現(xiàn)蓄電池的在線充電，同時(shí)解決了純電動(dòng)汽車對(duì)基礎(chǔ)充電設(shè)施的依賴。
[0035]如圖1到圖7所示，本實(shí)施方式中的水平對(duì)置活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括氣缸11、進(jìn)氣側(cè)曲軸箱4、排氣側(cè)曲軸箱15、第一端蓋2、第二端蓋17、鏈條盒25和壓氣機(jī)24等部分。水平設(shè)置的氣缸體與進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體和排氣側(cè)曲軸箱體分別通過(guò)四根通心螺栓連接，第一端蓋通過(guò)周布螺栓與進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體連接，用于密封進(jìn)氣側(cè)曲軸箱，第二端蓋通過(guò)周布螺栓與排氣側(cè)曲軸箱體連接，用于密封排氣側(cè)曲軸箱。
[0036]在水平設(shè)置的氣缸內(nèi)對(duì)稱設(shè)置進(jìn)氣活塞6和排氣活塞13，對(duì)應(yīng)進(jìn)氣活塞的氣缸體的周圍分布設(shè)置進(jìn)氣口 7，對(duì)應(yīng)排氣活塞的氣缸體的周圍分布設(shè)置排氣口 12，進(jìn)氣活塞控制進(jìn)氣口，排氣活塞控制排氣口。進(jìn)氣口與進(jìn)氣道8連接，排氣口與排氣道10連接。進(jìn)氣道與壓氣機(jī)24連接，壓氣機(jī)通過(guò)周布螺栓固定在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，壓氣機(jī)與第一曲軸1的一端連接，用于驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)。
[0037]氣缸體的中間位置安裝噴油器22和火花塞9，噴油器通過(guò)螺紋安裝在氣缸體上的第一安裝孔座29內(nèi)，火花塞通過(guò)螺紋安裝在氣缸體上的第二安裝孔座32內(nèi)，第一安裝孔座與第二安裝孔座呈現(xiàn)一定夾角。噴油器用于向氣缸內(nèi)噴射汽油，火花塞用于點(diǎn)燃可燃的油氣混合氣，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒。
[0038]進(jìn)氣活塞通過(guò)第一活塞銷5與第一連桿3的小頭連接，第一連桿的大頭與第一曲軸1連接，第一曲軸通過(guò)第一軸承261和第一主軸承蓋271安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，排氣活塞通過(guò)第二活塞銷14與第二連桿16的小頭連接，第二連桿的大頭與第二曲軸18連接，第二曲軸通過(guò)第二軸承262和第二主軸承蓋272安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上。進(jìn)氣活塞和排氣活塞分別帶動(dòng)各自的曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
[0039]第一曲軸與第二曲軸之間連接，連接方式為:第一曲軸一端連接第一齒輪191，第一齒輪與安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上的第二齒輪201嚙合，第一齒輪直徑小于第二齒輪，第一鏈輪211通過(guò)第一鏈輪軸281安裝在進(jìn)氣側(cè)曲軸箱體上，第一鏈輪與第二齒輪同軸，第二曲軸一端連接第三齒輪192，第三齒輪與安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上的第四齒輪202嚙合，第三齒輪直徑小于第四齒輪，第二鏈輪212通過(guò)第二鏈輪軸282安裝在排氣側(cè)曲軸箱體上，第二鏈輪與第四齒輪同軸，第一鏈輪與第二鏈輪之間通過(guò)嚙合鏈條23進(jìn)行連接，用于通過(guò)嚙合鏈條將第一曲軸和第二