双环缸双曲轴发动机的制作方法

本实用新型涉及一种环缸发动机，属于发动机技术领域。

背景技术：

目前，在发动机领域，汽油机是近似遵循奥托循环的内燃发动机，实际热效率约30%；柴油机是近似遵循狄塞尔循环的内燃发动机，实际热效率约35%，无论是汽油机还是柴油机，实际热效率比理论热效率都低很多，造成这种现象的主要原因之一是与高温燃气直接接触的缸套、活塞等零部件是由绝热效果较差的金属材料制造，金属材料持续可靠的工作需要依靠冷却系统不断的冷却其从密闭燃烧室吸取的热能。陶瓷材料是一种绝热效果较好的材料，缸套、活塞等零部件与高温燃气直接接触的部分如果使用陶瓷材料制造便可提高实际热效率，但是因为陶瓷材料的脆性而导致的低可靠性成为其应用在发动机上的技术障碍。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种双环缸双曲轴发动机, 有效降低活塞与缸套的磨损和冲击，大大提高陶瓷材料应用在发动机上的可靠性，提高实际热效率，同时结构简单，输出稳定，工艺性好。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种双环缸双曲轴发动机，包括：

两个相对设置的气缸，气缸的内腔制作成圆环形曲面，所述圆环形曲面是指：平面内一圆绕该平面内一轴线旋转所形成的空间曲面，平面内的该圆叫做圆环形曲面的创成圆，轴线叫做创成轴线，创成圆圆心至创成轴线的垂直距离叫做创成半径；气缸的两端留有活塞入口，两个气缸之间设置有中心轴，中心轴的轴线与所述创成轴线重合；

两个成对设置的与所述的气缸配合的双头活塞，每个双头活塞包括活塞臂，活塞臂的两端固定有活塞头，活塞臂的中部伸出有铰接端铰接在所述的中心轴上，所述的活塞头的外侧面制作成与气缸的内腔适配的圆环形曲面，该圆环形曲面与气缸内腔的圆环形曲面的创成轴线重合、创成半径相等，活塞头从每个气缸的两端伸入，气缸内两个相对的活塞头之间形成密封的燃烧室，所述的气缸的内腔和活塞头的外侧面之间留有既能保证活塞运动又能保证燃烧室密封的微小间隙，气缸的排气孔和进气孔成对布置在气缸壁上，排气孔和进气孔的位置在活塞外止点处的活塞头内端面与内止点处的活塞头外端面之间的范围；

两个与所述的双头活塞配合的曲轴，两个曲轴分别设置在两个双头活塞的外侧，每侧曲轴上具有一个曲柄销，曲柄销与活塞臂之间铰接有连杆，每侧活塞臂靠近任一活塞头的位置设置有铰点，所述连杆通过销轴铰接在该铰点上，两侧的曲轴、连杆、活塞臂与中心轴构成使两个双头活塞同步摆动、且活塞头在内、外止点之间绕中心轴往复转动的曲柄摇杆机构；两个所述曲轴的同一端安装有传动齿轮，所述中心轴与所述曲轴的同一端安装有中心输出齿轮，中心输出齿轮与两个所述的传动齿轮相啮合。

所述的气缸的外部固定有导向块，导向块具有与双头活塞运动圆轨迹相适应的内圆弧面，所述的活塞臂上具有弧形导向块，弧形导向块的外侧具有与导向块的内圆弧面相适配的外弧面。

所述的活塞臂为双层板状结构，每层板状结构为扇形，扇形的窄端中部连接所述的铰接端。

所述的两个气缸通过缸体连为一体，缸体的中部设有活塞铰接腔和轴腔，所述的双头活塞的铰接端置于所述的活塞铰接腔内，所述的中心轴同时穿过所述的轴腔和铰接端。

所述的活塞头、气缸与高温燃气直接接触的部分采用陶瓷材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种新式的发动机，能将受力作用点由高温、高压和高速的活塞与缸套往复作用区域转移到其它低温易润滑区域，实现活塞与气缸之间除活塞环背压以外无其它作用力存在，实现使用陶瓷材料制造的缸套、活塞等零部件只承受高温燃气的压力载荷，实现在不增加陶瓷材料韧性和制造成本的前提下提高其可靠性及使用寿命。与现有技术相比，本实用新型连杆与活塞直接连接，连杆的压缩刚度相对于活塞臂的弯曲刚度大非常多，连杆与活塞臂共同承担气体压力可有效保证活塞偏离运动轨迹小于0.1mm，因此本实用新型在实际中能真正有效降低活塞与缸套的摩擦和冲击，活塞与缸套之间除活塞环背压以外无其他作用力存在，与高温燃气直接接触的缸套、活塞等零部件可以使用陶瓷材料制造，大幅度提高了热效率。

旋转形式的发动机相对于直线往复发动机更能有效利用空间，体积相对较小。相对于传统二冲程发动机，本实用新型进气孔和排气孔分别位于气缸两侧，直流扫气方式可最大限度的降低气缸内残余废气量。一个气缸具有两个对置活塞，两个对置活塞同时做功，作用力相互抵消，整机平衡性好，振动小，本实用新型采用双曲轴和齿轮输出，与单侧的曲轴相比，输出更加平衡、稳定，对于一组气缸来说，每个曲轴只需要一个曲柄销和一个连杆，减少了结构复杂性，工艺性好，便于制造和推广。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图1的后视图；

图5是图1的左视图；

图6是图1的B-B剖视图；

图7是实用新型气缸和缸体结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是本实用新型双头活塞结构示意图；

图10是图9的左视图。

图中，1、气缸，2、排气孔，3、双头活塞，4、曲轴，4-1、曲柄销，5、活塞臂，5-1、弧形导向块，6、活塞头，6-1、外侧面，6-2、活塞头外端面，6-3、活塞头内端面，7、铰接端，8、中心轴，9、进气孔，10、燃烧室，11、销轴，12、连杆，13、传动齿轮， 14、导向块，15、缸体，15-1、活塞铰接腔，15-2、轴腔，16、中心输出齿轮。

具体实施方式

如图1-图10所示的一种双环缸双曲轴发动机，包括：两个相对设置的气缸1，气缸1的内腔制作成圆环形曲面，所述圆环形曲面是指：平面内一圆绕该平面内一轴线旋转所形成的空间曲面，平面内的该圆叫做圆环形曲面的创成圆，轴线叫做创成轴线，创成圆圆心至创成轴线的垂直距离叫做创成半径；气缸1的两端留有活塞入口。

两个气缸1之间设置有中心轴8，中心轴的轴线与所述创成轴线重合；

两个成对设置的与所述的气缸1配合的双头活塞3，每个双头活塞包括活塞臂5，活塞臂的两端固定有活塞头6，活塞臂的中部伸出有铰接端7铰接在所述的中心轴8上，所述的活塞头6的外侧面6-1制作成与气缸1的内腔适配的圆环形曲面，该圆环形曲面与气缸1内腔的圆环形曲面的创成轴线重合、创成半径相等，活塞头6从每个气缸的两端伸入，气缸内两个相对的活塞头之间形成密封的燃烧室10，所述的气缸1的内腔和活塞头6的外侧面之间留有既能保证活塞运动又能保证燃烧室密封的微小间隙，连杆与活塞臂共同承担气体压力可有效保证活塞偏离运动轨迹小于0.1mm，气缸的排气孔2和进气孔9成对布置在气缸壁上，排气孔和进气孔的位置在活塞外止点处的活塞头内端面6-3与内止点处的活塞头外端面6-2之间的范围。

两个与所述的双头活塞3配合的曲轴4，两个曲轴4分别设置在两个双头活塞3的外侧，每侧曲轴4上具有一个曲柄销4-1，曲柄销4-1与活塞臂5之间铰接有连杆12，每侧活塞臂5靠近任一活塞头的位置设置有铰点，所述连杆12通过销轴11铰接在该铰点上，两侧的曲轴、连杆、活塞臂与中心轴8构成使两个双头活塞同步摆动、且活塞头在内、外止点之间绕中心轴往复转动的曲柄摇杆机构；两个所述曲轴4的同一端安装有传动齿轮13，所述中心轴8与所述曲轴4的同一端安装有中心输出齿轮16，中心输出齿轮16与两个所述的传动齿轮13相啮合。

所述的气缸的外部固定有导向块14，导向块具有与双头活塞运动圆轨迹相适应的内圆弧面，所述的活塞臂5上具有弧形导向块5-1，弧形导向块5-1的外侧具有与导向块的内圆弧面相适配的外弧面。

所述的活塞臂5为双层板状结构，每层板状结构为扇形，扇形的窄端中部连接所述的铰接端7。活塞臂5也可以采用其它形状，最好是对称形式，只要便于铰接点和连杆的连接和不影响活塞运动即可。

所述的两个气缸1通过缸体15连为一体，缸体15的中部设有活塞铰接腔15-1和轴腔15-2，所述的双头活塞的铰接端7置于所述的活塞铰接腔15-1内，所述的中心轴8同时穿过所述的轴腔15-2和铰接端7。

所述的活塞头6、气缸1与高温燃气直接接触的部分采用陶瓷材料。

本实用新型是一种二冲程发动机，工作原理为：

本实用新型曲柄摇杆机构中，点火后，燃烧室内气体膨胀，同一气缸内两个活塞头反向运动，带动两侧的曲轴旋转，并通过齿轮组输出功率，曲轴旋转一圈（360度）完成一个周期，完成气体的压缩与膨胀。吸气口与排气口分别布置在气缸的侧面，即两侧和\或外周面侧，直流扫气方式最大限度的降低气缸内残余废气量。当其中一个外活塞处于外止点时刻，其所在气缸的吸气口与排气口开启，瞬间完成换气过程，同排量的本实用新型二冲程功率可以做到四冲程功率的1.75-1.95倍。本实用新型在实际中能真正有效降低活塞与缸套的摩擦和冲击，活塞与缸套之间除活塞环背压以外无其他作用力存在，与高温燃气直接接触的缸套、活塞等零部件可以使用陶瓷材料制造，大幅度提高了热效率。