一种大力矩输出省油节能活塞发动机的制作方法

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种大力矩输出省油节能活塞发动机。

背景技术：

随着发动机技术的发展，发动机型号越来越多，常见的有二冲程发动机、四冲程发动机、柴油机和汽油机等，但各有各的不足，如下所示。

二冲程发动机：1.气缸容积吸气不足，首先气缸内尾气未完全排出就开始吸气，其次是吸气中的部分新鲜空气在尾气排出时又泄漏一部分；2.由于尾气排气时，把吸入的部分新鲜空气和燃油泄漏，并且吸入的新鲜空气不足造成了燃烧不完全，油耗高；3.气缸润滑不良，润滑油泄漏造成的发动机使用寿命相对偏短。

四冲程发动机：1.输出轴每旋转2圈，只有半圈做功，能量密度小，在重负荷的情况下，如汽车启动时刻和船舰艇等，飞轮的惯性能无法克服这些阻力时，发动机就会停机熄火；2.发动机固有的，无法改变，活塞在上死点或刚过上死点时，燃烧膨胀做功时，力矩为零或非常小，造成很大部分冲击力和冲击能量浪费在旋转轴上面，输出的力矩和动能非常小，随着旋转曲柄远离上下死点连线，力矩越来越大，在旋转至90度时最大，但此时活塞已运行到气缸中部，气缸容积增大，气体密度和温度压力都大为减小，此时的气压大约为5个大气压，与在上死点点燃膨胀瞬间大约为40个大气压相比,力矩输出损失太多。

另外，柴油机压燃转速偏低，热能回收少；汽油机点燃受严格的油气比影响，油耗高。

技术实现要素：

针对现有的发动机的缺陷，提供一种大力矩输出省油节能活塞发动机。

本发明通过下述方案实现：一种大力矩输出省油节能活塞发动机，包括输出轴、第一燃烧做功缸、第二燃烧做功缸，所述第一燃烧做功缸的输出端、所述第二燃烧做功缸的输出端均与所述输出轴连接；所述输出轴靠近所述第二燃烧做功缸的一端从左至右依次设有飞轮、变速箱和离合器；所述第一燃烧做功缸的输出端、所述第二燃烧做功缸的输出端均连接有齿条齿轮装置和旋转曲柄压缩装置；所述齿条齿轮装置包括动力齿条和动力齿轮，所述动力齿条的一端与所述第一燃烧做功缸的活塞、所述第二燃烧做功缸的活塞连接，所述动力齿条的另一端与所述动力齿轮外啮合；所述动力齿轮套设在所述输出轴上；所述旋转曲柄压缩装置包括空气回转压缩连杆、空气压缩齿轮、空气压缩半圈齿轮、旋转曲柄，所述空气回转压缩连杆的一端与所述第一燃烧做功缸的活塞、所述第二燃烧做功缸的活塞连接，所述空气回转压缩连杆的另一端与所述旋转曲柄铰接；所述空气压缩齿轮与所述空气压缩半圈齿轮外啮合；所述大力矩输出省油节能活塞发动机还包括有控制旋转凸轮组；所述控制旋转凸轮组通过传动杠杆组件连接有啮合分开控制压轮，所述控制旋转凸轮组包括左侧控制旋转凸轮、右侧控制旋转凸轮及从动轮，从动轮与杠杆组件连接，左侧控制旋转凸轮及右侧控制旋转凸轮的凸出部相互相隔180度的圆周位置，所述从动轮夹持在左侧控制旋转凸轮及右侧控制旋转凸轮之间并分别与左侧控制旋转凸轮及右侧控制旋转凸轮为动力连接；所述啮合分开控制压轮与所述动力齿条相配合。

所述空气压缩半圈齿轮为凸轮机构。

所述发动机还包括自然吸气缸，所述自然吸气缸设置在所述第一燃烧做功缸和所述第二燃烧做功缸之间；所述自然吸气缸的输入端与所述输出轴连接。

所述自然吸气缸包括自然吸气缸空气压缩连杆、自然吸气缸旋转曲柄、自然吸气缸空气压缩传动齿轮、自然吸气缸空气压缩动力齿轮；所述自然吸气缸空气压缩连杆的一端与所述自然吸气缸的活塞连接，所述自然吸气缸空气压缩连杆的另一端与所述自然吸气缸旋转曲柄铰接；所述自然吸气缸旋转曲柄与所述自然吸气缸空气压缩传动齿轮键连同步转动；所述自然吸气缸空气压缩传动齿轮与所述自然吸气缸空气压缩动力齿轮外啮合；所述自然吸气缸空气压缩动力齿轮套设在所述输出轴上。

所述发动机还包括热交换器及新鲜空气储气罐，所述自然吸气缸的出气口与所述热交换器及新鲜空气储气罐连通，所述热交换器及新鲜空气储气罐的出气口分别与所述第一燃烧做功缸的吸气口和所述第二燃烧做功缸的吸气口单向连通。

所述第一燃烧做功缸与所述自然吸气缸连通的管路、所述第二燃烧做功缸与所述自然吸气缸连通的管路上均设有冷却通道。

在所述第一燃烧做功缸的一侧和所述第二燃烧做功缸的一侧分别设有第一燃烧做功尾气回收缸和第二燃烧做功尾气回收缸。

所述第一燃烧做功尾气回收缸和所述第二燃烧做功尾气回收缸均包括尾气回收缸空气压缩连杆、尾气回收缸旋转曲柄、尾气回收缸空气压缩传动齿轮、尾气回收缸空气压缩动力齿轮；所述尾气回收缸空气压缩连杆的一端与所述第一燃烧做功尾气回收缸的活塞和所述第二燃烧做功尾气回收缸的活塞连接，所述尾气回收缸空气压缩连杆的另一端与所述尾气回收缸旋转曲柄铰接；所述尾气回收缸旋转曲柄与所述尾气回收缸空气压缩传动齿轮键连同步转动；所述尾气回收缸空气压缩传动齿轮与所述尾气回收缸空气压缩动力齿轮外啮合；所述尾气回收缸空气压缩动力齿轮套设在所述输出轴上。

所述发动机还包括尾气回收储气罐，所述第一燃烧做功缸的排气口、所述第二燃烧做功缸的排气口、所述第一燃烧做功尾气回收缸的排气口和所述第二燃烧做功尾气回收缸的排气口分别与所述尾气回收储气罐单向连通。

所述第一燃烧做功缸与所述热交换器及新鲜空气储气罐连通的管路、所述第二燃烧做功缸与所述热交换器及新鲜空气储气罐连通的管路上设有多个单向阀。

本发明的有益效果为：

1.本发明一种大力矩输出省油节能活塞发动机，通过动力齿条和动力齿轮输出力矩，这样保证了在任何工作时刻，输出力矩最大，是现有发动机的约8倍，另外第一燃烧做功缸和第二燃烧做功缸的空气压缩采用旋转曲柄压缩装置，保留了旋转压缩的优点，压缩力大部分由旋转轴承担，只需提供较小的旋转力矩，这样压缩比可以达到更高，也就保证了发动机的高转速，本发动机采用压燃而不是点燃，燃烧更完全，更环保节能；

2.本发明一种大力矩输出省油节能活塞发动机，采用两缸二冲程，燃烧尾气通过尾气回收储气罐回收再循环利用，这样克服了二冲程泄漏新鲜气的缺点，同时采用缸内直喷燃油，减少燃油泄漏，又保留了四冲程的优点，又提高了发动机的能量密度和功率；

3.本发明一种大力矩输出省油节能活塞发动机，通过设置单向阀，将管路隔成几个空间，进行热能回收，热能的回收不影响新鲜空气的吸入量，热能回收可通过热交换器或者直接尾气循环回收利用，大大节约了能源；

4.本发明一种大力矩输出省油节能活塞发动机，对比现有的发动机，比如运用在汽车，在怠速或者低速工作时，输出的力矩比较小，而本发明发动机，在怠速或者低速工作时，输出的力矩仍然比较大，启动加速迅速。

附图说明

图1为本发明一种大力矩输出省油节能活塞发动机的结构示意图；

图2为本发明第一燃烧做功缸的结构示意图；

图3为本发明第二燃烧做功缸的结构示意图；

图4为本发明所述控制旋转凸轮组通过传动杠杆组件的连接关系图；

图5为本发明自然吸气缸的结构示意图；

图6为本发明第一燃烧做功尾气回收缸和所述第二燃烧做功尾气回收缸的结构示意图；

图7为本发明发动机工作的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选的实施例进一步说明：

如图1所示，一种大力矩输出省油节能活塞发动机，包括输出轴12、第一燃烧做功缸14、第二燃烧做功缸7，所述第一燃烧做功缸14的输出端、所述第二燃烧做功缸7的输出端均与所述输出轴12连接；所述输出轴12靠近所述第二燃烧做功缸7的一端从左至右依次设有飞轮4、变速箱2和离合器1。

在所述飞轮4与变速箱2之间的所述输出轴12上、远离所述飞轮4一端的所述输出轴12上均设有轴承3。

所述发动机还包括热交换器及新鲜空气储气罐9，所述自然吸气缸8的出气口与所述热交换器及新鲜空气储气罐9连通，所述热交换器及新鲜空气储气罐9的出气口分别与所述第一燃烧做功缸14的吸气口和所述第二燃烧做功缸7的吸气口单向连通。通过设置热交换器及新鲜空气储气罐9，保证各缸工作的协调。

所述第一燃烧做功缸14与所述自然吸气缸8连通的管路、所述第二燃烧做功缸7与所述自然吸气缸8连通的管路上均设有冷却通道11。

所述第一燃烧做功缸14与所述热交换器及新鲜空气储气罐9连通的管路、所述第二燃烧做功缸7与所述热交换器及新鲜空气储气罐9连通的管路上设有多个单向阀15。

如图2和图3所示，所述第一燃烧做功缸14的输出端、所述第二燃烧做功缸7的输出端均连接有齿条齿轮装置和旋转曲柄压缩装置；所述齿条齿轮装置包括动力齿条18和动力齿轮19，所述动力齿条18的一端与所述第一燃烧做功缸14的活塞、所述第二燃烧做功缸7的活塞连接，所述动力齿条18的另一端与所述动力齿轮19外啮合；所述动力齿轮19套设在所述输出轴12上。

所述旋转曲柄压缩装置包括空气回转压缩连杆17、空气压缩齿轮20、空气压缩半圈齿轮22、旋转曲柄21，所述空气回转压缩连杆17的一端与所述第一燃烧做功缸14的活塞、所述第二燃烧做功缸7的活塞连接，所述空气回转压缩连杆17的另一端与所述旋转曲柄21铰接；所述空气压缩齿轮20与所述空气压缩半圈齿轮22外啮合；所述空气压缩半圈齿轮22驱动所述旋转曲柄21同步旋转。

参见图4所示，本发明所述的大力矩输出省油节能活塞发动机还包括有控制旋转凸轮组24；所述控制旋转凸轮组24通过传动杠杆组件25连接有啮合分开控制压轮23，所述控制旋转凸轮组24包括左侧控制旋转凸轮241、右侧控制旋转凸轮242及从动轮243，从动轮243与杠杆组件25连接，左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242的凸出部相互相隔180度的圆周位置，例如是在同一水平安装位置上，左侧控制旋转凸轮241的凸出部分位于上部，而右侧控制旋转凸轮242的凸出部位于下部。所述从动轮243夹持在左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242之间并分别与左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242为动力连接，左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242由于它们的的凸出部相互相隔180度的圆周位置，为此，左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242转动过程中形成驱动从动轮243左右摆动，进而从动轮243通过传动杠杆组件25带动啮合分开控制压轮23左右摆动，实现啮合分开控制压轮23形成啮合分开控制机构；期间，左侧控制旋转凸轮241及右侧控制旋转凸轮242的凸起角度均是约为178度，中间2度为凸起过度位置，保证左侧控制旋转凸轮241、右侧控制旋转凸轮242分别与243从动轮在任何工位都具有较好的接触，控制凸轮241,242与输出轴12同步旋转。所述啮合分开控制压轮23与所述动力齿条18相配合；所述空气压缩半圈齿轮22为凸轮机构。

如图1和图5所示，所述发动机还包括自然吸气缸8，所述自然吸气缸8设置在所述第一燃烧做功缸14和所述第二燃烧做功缸7之间；所述自然吸气缸8的输入端与所述输出轴12连接。

所述自然吸气缸8包括自然吸气缸空气压缩连杆81、自然吸气缸旋转曲柄82、自然吸气缸空气压缩传动齿轮83、自然吸气缸空气压缩动力齿轮84；所述自然吸气缸空气压缩连杆81的一端与所述自然吸气缸8的活塞连接，所述自然吸气缸空气压缩连杆81的另一端与所述自然吸气缸旋转曲柄82铰接；所述自然吸气缸旋转曲柄82与所述自然吸气缸空气压缩传动齿轮83键连同步转动；所述自然吸气缸空气压缩传动齿轮83与所述自然吸气缸空气压缩动力齿轮84外啮合；所述自然吸气缸空气压缩动力齿轮84套设在所述输出轴12上。

所述自然吸气缸空气压缩传动齿轮83为凸轮机构。

如图1和图6所示，在所述第一燃烧做功缸14的一侧和所述第二燃烧做功缸7的一侧分别设有第一燃烧做功尾气回收缸13和第二燃烧做功尾气回收缸6。

所述第一燃烧做功尾气回收缸13和所述第二燃烧做功尾气回收缸6均包括尾气回收缸空气压缩连杆131、尾气回收缸旋转曲柄132、尾气回收缸空气压缩传动齿轮133、尾气回收缸空气压缩动力齿轮134；所述尾气回收缸空气压缩连杆131的一端与所述第一燃烧做功尾气回收缸13的活塞和所述第二燃烧做功尾气回收缸6的活塞连接，所述尾气回收缸空气压缩连杆131的另一端与所述尾气回收缸旋转曲柄132铰接；所述尾气回收缸旋转曲柄132与所述尾气回收缸空气压缩传动齿轮133键连同步转动；所述尾气回收缸空气压缩传动齿轮133与所述尾气回收缸空气压缩动力齿轮134外啮合；所述尾气回收缸空气压缩动力齿轮134套设在所述输出轴12上。

所述发动机还包括尾气回收储气罐10，所述第一燃烧做功缸14的排气口、所述第二燃烧做功缸7的排气口、所述第一燃烧做功尾气回收缸13的排气口和所述第二燃烧做功尾气回收缸6的排气口分别与所述尾气回收储气罐10单向连通。即将第一燃烧做功缸14和第二燃烧做功缸7的大部分尾气排入数倍于燃烧做缸容积的尾气回收储气罐10，将尾气回收储气罐10中的尾气压缩再压入燃烧做功缸，与新鲜空气燃油一起燃烧膨胀做功，进行热能回收和再循环利用。

所述第一燃烧做功尾气回收缸13的输出端、所述第一燃烧做功缸14的输出端、所述第二燃烧做功尾气回收缸6的输出端、所述第二燃烧做功缸7的输出端和所述自然吸气缸8的输出端分别设置在安装座5上。安装座5上配合有轴，轴上设置有轴承，与各旋转曲柄配合，各连杆两侧的旋转曲柄，方形孔连接，使两侧的旋转曲柄同步转动。

如图7所示，在本实施例中，自然吸气缸8的容积为第一燃烧做功缸14(第二燃烧做功缸7)容积的三倍，新鲜空气储气罐的容积为第一燃烧做功缸14(第二燃烧做功缸7)容积的两倍，新鲜空气储存在热交换器及新鲜空气储气罐9中，并与排放尾气热交换和用于冷却各缸，再排入/吸入第二燃烧做功缸7；第一燃烧做功缸14输出的动力，经输出轴12上的空气压缩齿轮20开始与第二燃烧做功缸7的空气压缩半圈齿轮22啮合传动，对第二燃烧做功缸7进行空气压缩，当第二燃烧做功缸7压缩进入旋转曲柄压缩装置离上死点30度时，阀门s2打开，尾气经过第二燃烧做功尾气回收缸6的压缩排入第二燃烧做功缸7，旋转至离上死点1.5度时开始喷油，动力齿条18和动力齿轮19开始传动啮合，旋转至上死点时，第二燃烧做功尾气回收缸6连接阀门s2关闭，燃油膨胀做功，第二燃烧做功缸7的活塞下行，第二燃烧做功缸7的动力齿条18推动输出轴12上的齿轮旋转，同时对第一燃烧做功缸14和第一燃烧做功尾气回收缸13进行空气压缩。当第二燃烧做功缸7的活塞下行至排气口上沿时，开始排气，尾气进入尾气回收储气罐10，再进入第二燃烧做功尾气回收缸6，阀门s4打开，阀门s5关闭，当做功缸气压低于新鲜空气储存罐时，新鲜空气进入燃烧做功缸，继续下行至下死点1.5度时，齿条齿轮啮合开始分开，当第二燃烧做功缸7活塞下行至下死点时，阀门s4关闭，阀门s5打开，排出部分尾气。第二燃烧做功缸7和第二燃烧做功尾气回收缸6在第一燃烧做功缸14动力的作用下，开始下一个周期的压缩。第一燃烧做功缸14的工作顺序与第二燃烧做功缸7的工作顺序相同，相差180度，半圈。

本发明所述的大力矩输出省油节能活塞发动机，整体系统当处在长久不使用状态时，如果回收缸13和回收缸6因密封不良，泄漏充满了空气，则系统启动较为困难。因此在回收缸13和回收缸6的排出端，依次设有单向阀和手动开关阀组合，用于排气，排后手动开关阀常闭。

另外，本发明所述的回收缸13的旋转工作相位，可比对应的燃烧做功缸滞后5度到15度。

对现有四冲程发动机简单改造，不需要新鲜空气储气罐9和尾气回收储气罐10。

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。