四冲程直线发动机的制作方法

本实用新型涉及一种四冲程发动机，特别涉及一种四冲程直线发动机。

背景技术：

四冲程发动机属于往复活塞式内燃机，四冲程汽油机经过进气、压缩、做功、排气四个行程完成一个工作循环，在这个过程中，活塞上下往复运动四个行程，相应的曲轴旋转两周。而通过曲轴的旋转则完成了动力输出。

这种结构具有诸多不便，例如：曲轴是动力传送件，因此对其质量要求特别高。其润滑系统设置不便、摩擦接触多，使效率下降。

技术实现要素：

为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种新颖的四冲程直线发动机。

为达到实用新型目的，本实用新型的四冲程直线发动机，至少包括：密闭的同轴设置的第一活塞腔和第二活塞腔，每个活塞腔内设置有活塞，每个活塞将每个活塞腔分隔成左右两个燃烧室；一动力输出轴，穿过活塞腔与两个活塞连接；其中，每个活塞在活塞腔内往复运动，以使每个燃烧室依次执行：吸气(进气)冲程、压缩冲程、做功(点火)冲程和排气冲程；

且第一活塞腔的左燃烧室执行吸气(进气)冲程时，第一活塞腔的右燃烧室执行压缩冲程、第二活塞腔的左燃烧室执行做功(点火)冲程、第二活塞腔的右燃烧室执行排气冲程；依次类推；

在动力输出轴上设置有电机，所述的电机包括：在动力输出轴设置永磁铁，在对应永磁铁的位置设置有线圈；电机控制装置控制所述的电机处于电动机状态或发电机状态；其中，在电动机状态时，电控制装置为线圈提供电力，以驱动电机做往复运动；在发电机状态时，使线圈在动力输出轴往复运动状态下输出电能；

其中，在所述的每个燃烧室外设置有温度探头和爆燃探头，在所述的动力输出轴上设置有电子尺；在启动阶段，每个燃烧室吸入汽油气体与空气后，主轴在电机带动下来回压缩，电磁气门关闭，使其升温；

当温度探头检测其达到预定温度后，由火花塞点火，点火后接正常工作程序，电机转为发电机状态；或当爆燃探头监测到如果某一燃烧室内的汽油气体被压燃，即视为点火；点火后根据电子尺确定动力输出轴的位置接入正常工作程序。

在所述的活塞径向表面设置有出油孔和回油孔；在所述的活塞上对应出油孔设置有活塞出油通道；在所述的活塞上对应回油孔设置有活塞回油通道；在所述的动力输出轴内轴向设置有连通活塞出油通道的轴进油通道以及连通活塞回油通道的轴回油通道；所述的轴进油通道和轴回油通道与动力输出轴两端进油口和两端出油口相连通；并在输、回油两端通过输、回油铜套轴向孔，各自外围串接后接输回油管道，以抵消运动时油的惯性，减少油压的波动。

进一步的，在所述的活塞上设置有一条以上的活塞环槽，所述的出油孔和/或回油孔近活塞油环槽设置。

进一步的，在所述的活塞上设置有两条以上的活塞环槽，所述的出油孔和/或回油孔设置在相邻两个活塞油环槽之间。

进一步的，所述的活塞油环槽内设置有叠层油环(奥迪车中有用)，以防止带压机油串入燃烧室内。

进一步的，在所述的动力输出轴上设置有电子尺，对应每个缸体设置有温控探头和爆燃探头，控制装置依据电子尺、温控探头和爆燃探头的信号控制每个燃烧室的进程。

进一步的，所述的活塞的两端设置有分别设置有一条以上的气环槽，在所述的两个气环槽内设置有两条以上的油环槽，在所述的油环槽内的活塞上径向设置多个回油通道；在所述的油环槽内设置有油环，在所述的油环槽外圆周上设置有倒角，在所述的油环上径向设置有多个与回油通道连通的回油管路，回油管路的进口设置在倒角处；在相邻两个油环槽的内侧活塞上设置有活塞出油通道。

进一步的，所述的活塞出油通道的中油的射出方向与活塞腔壁成锐角，以使油沿腔壁旋转而不会积存。

本实用新型的发动机是通过在直线轴上直线排列四个发动机依次执行四个冲程并完成往复运动的；并在动力输出轴上直接安装活塞和设置润滑油路；整体结构简单、紧凑，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为主轴的润滑及平衡块部分的结构示意图。

图3为本实用新型的油路剖视示意图。

图4为图4的局部放大示意图。

图5为活塞的剖视示意图。

图6为图5的另一实施例的结构示意图。

图7为本实用新型供油管路图。

图8为本实用新型图7中电磁阀部分的动作图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1至图8所示，本实用新型的四冲程直线发动机，至少包括：密闭的同轴设置的第一活塞腔和第二活塞腔，每个活塞腔内设置有活塞8，左侧活塞将左侧活塞腔分隔成左右两个燃烧室11、12。右侧活塞将右侧活塞腔分隔成左右两个燃烧室21、22。一动力输出轴9，穿过活塞腔与两个活塞连接；每个燃烧室设置有受控的电磁气门81，用于控制每个燃烧室的进(油)气和排气。

其中，每个活塞在活塞腔内往复运动，以使每个燃烧室依次执行：吸气(进气)冲程、压缩冲程、做功(点火)冲程和排气冲程；

且第一活塞腔的左燃烧室11执行吸气(进气)冲程时，第一活塞腔的右燃烧室12执行压缩冲程、第二活塞腔的左燃烧室21执行做功(点火)冲程、第二活塞腔的右燃烧室22执行排气冲程；

而第一活塞腔的右燃烧室12执行吸气(进气)冲程时，第二活塞腔的左燃烧室21执行压缩冲程、第二活塞腔的右燃烧室22执行做功(点火)冲程、第一活塞腔的左燃烧室11执行排气冲程；

第二活塞腔的左燃烧室21执行吸气(进气)冲程时，第二活塞腔的右燃烧室22执行压缩冲程、第一活塞腔的左燃烧室11执行做功(点火)冲程、第一活塞腔的右燃烧室12执行排气冲程；

第二活塞腔的右燃烧室22执行吸气(进气)冲程时，第一活塞腔的左燃烧室11执行压缩冲程、第一活塞腔的右燃烧室12执行做功(点火)冲程、第二活塞腔的左燃烧室21执行排气冲程；

依次类推。

在动力输出轴上设置有电机，所述的电机包括：在动力输出轴设置永磁铁71，在对应永磁铁的位置设置有线圈77；还包括电机控制装置，电机控制装置控制所述的电机处于电动机状态或发电机状态；其中，在电动机状态时，电控制装置为线圈提供电力，以使驱动动力输出轴9做往复运动；在发电机状态时，在动力输出轴往复运动状态下，线圈切割永磁铁的磁力线而产生电能以输出到电瓶内存储起来。

电机组中，每组定子线圈可以接双向可控硅或其它电子开关。由plc发指令，启动时当直线电机使用，电子尺根据速度预判不能到达设定压缩位置时也就点火。中途熄火不需来回压缩升温(因为缸体有温度)，直接启动。发动机与发电机配合始终运行在经济高效给电瓶充电，同时驱动汽车，车速快慢由电门决定。发电机组有输出电流恒定功能，负载增减时，还是恒流输出(由电瓶先承担增加的电流，稳定了主轴上的力，防止活塞撞向缸盖)与熄火立刻多进气多喷汽油气体(负载减小时相反)，再增加电流(定子线圈组相连的可控硅，打开更大的导通角)，输出的增减。plc设定了多少燃料配给空气，会走在哪个行程，输出多大电流，根据实际运行做修正，plc有学习记忆功能。压缩阶断电磁气门或活塞环漏气时，主轴上活塞撞向电磁排气门上端盖(火花塞方向)。由电子尺读数异常，plc发指令直线发电机，改直线电机反推主轴，保护了活塞，熄火时也需保护，矢量反推，开电磁排气门，主轴活塞停在碰不到缸盖的位置。熄火指令发出后，已吸入汽油气的就点火掉，电流充电瓶，指令发出时输向负载的电流撤消

如图1所示，动力输出轴9的两端各设置有油槽92，油槽的长度与动力输出轴往复运动的长度相当。外围两个油槽92油管与主轴油路(相当于)串连接后，接入油泵；如图1所示油槽内设置有进油口91；两个进油口与供油系统成环形设置，即两个进油口均与供油系统设置，并持续保持供油压力。由于动力输出轴往复运动，由于惯性原因，会造成实际进油过程中，动力输出轴向左移动时，在保压供油状态下，左侧进油口进油，而右侧进油口会出现出油现象或少进油，反之亦然。具体的，如图1所示，润滑油由主轴2端91孔，进主轴9101,活塞出油口54出油，活塞回油口53回主油，52回少量油；回油主轴9401,与铜套2端回油口94(在进油口91)反面；外围油路串接后回油槽。外围油路串接后，接油路是为了主轴运动时油的质量产生惯性；影响主轴的油压，产生压力波动，当主轴往左移动时，相对主轴上的油就往右移动，在右侧铜磁套出油口94出油，经外围串接在左侧的出油口94回油，油泵油管也接在外围油管，此时油泵进油在左侧进油口91.主轴往右运行时则相反。进出油道理相同，只是主轴回油通道在进油通道外边，图2为主轴润滑系统。

在图1的动力输出轴的反面，动力输出轴9的两端对应还各设置有油槽92，如图3所示油槽内设置有出油口94；两个出油口同样连接有回油系统，并形成环形的保压系统，即两个出油口均与回油系统设置。由于动力输出轴往复运动和惯性的原因，会造成实际回油过程中，动力输出轴向左移动时，在保压状态下，右侧出油口回油，而左侧出油口会出现进油现象或少出油，反之亦然。当然，一侧出油口输出的油较多，而另一侧的出油口出油较少。当然，在供油侧的压力必须大于出油侧的压力，以保证润滑油的正常流向。

如图所示，动力输出轴9内设置有2个进油口91和活塞的进油通道9101，以及2个出油口94(位于进油口的水平对面)和活塞的出油通道(回油通道)9401；

活塞上设置有连通进油通道的进油道81以及连通出油通道的出油道82；

润滑油通过进油口91进入进油通道9101，再由进油通道9101进入活塞的进油道81后，油斜射到缸壁上；而其回油则通过活塞上回油道82回流到出油通道9401流回到主轴出油口94，至此完成燃烧室内的润滑。

动力输出轴内设置有通往活塞的润滑油通道，在所述的动力输出轴上设置有嵌入式电子尺93，控制装置依据电子尺可以测出动力输出轴在每一个冲程的位置，从而控制每个燃烧室的进程。

活塞的轴向设置有多个活塞环槽，至少包括气环槽51和油环槽52；气环槽内设置气环61；油环槽内设置油环62；活塞油环槽与润滑通道连通。这样，在活塞作往复动时，润滑油可以通过润滑通道进行活塞油环槽，并进而使油环与活塞腔之间得到润滑。

如图3所示，在动力输出轴9的一端设置有平衡块941。平衡块通过齿轮941传动连接；由于内燃机点火时高气压力作用在活塞主轴，主轴上质量惯性力反推燃烧室气缸盖产生振动，需两边两块反向运动质量物体平衡，平衡块与主轴在同一水平轴向反方向运动，发动机点火做功时主轴齿条传动齿轮带动两平衡块反方向运动，在主轴发电与活塞走向下止点气压下降，压缩对方段减速时能量反馈主轴，能量没有浪费，只有齿轮少许摩擦的损耗。点火做功时的大能量储存在平衡块上给后段很好的补充。

本实用新型的供油管路如图4所示：进活塞缸壁的油用于润滑冷却活塞与缸壁主轴,防止燃烧室段主轴高温，点燃汽油混合气。

主轴两端2个铜套出油口外围,油管闭合相连后接出油管回油槽，进油口在两铜套对面，由管两端闭合连接后接油泵，抵消主轴运动时油的惯性，消除油压波动；主轴上回油受惯性作用，虹吸活塞径向回油道回主轴油道，活塞径向油道高压射向主轴回油道时，产生射流效应，也虹吸了油环槽上的油道,吸走活塞油环刮的剩油，同时在缸壁上产生了油膜后。回油道横截面大于射出油道(高压回油道3与油环回油道合并一道，组成径向回油管，再回轴向主油道)。

如图所示，活塞上包括位于两侧的两道气环槽51，一道油环槽52，油环槽52中的油环上的回油孔通向活塞径向表面，半个孔在油环外面，半个孔在油环背隙；到油环方向的油很少，刮出少量的油被高压回油道射出的油虹吸回径向回油道中。两油环槽的内侧各设置有回油道53，回油道(大部分油回油道),油道射向活塞径向油道，虹吸活塞油环背隙一起流向主轴主回油道，此孔离缸壁较远。两个回油道之间设置有出油道54；出油道为径向斜孔，以使出油旋转而出,不积油；其中回油道53用于在活塞的往复过程中将出油道54所射出的油通过回油道回流。出油道与回油道在同一轴向的不同层面。

图7为活塞供油气原理图，图中：921变频汽油真空机；922低压增压泵；923压力传感器；924低压汽油气罐；925气体流量计；926电磁汽油气体喷嘴；927温控探头；928爆燃探头；929空气流量计；920火花塞。

图8为电磁阀部分工作原理图。abc油孔直径为d时，阀芯(d、e)的厚度l1，l3距离为d*3,l2避空段距离也为d*3，ab油孔的距离刚好被阀芯锁住时。

其工作过程如下：

如图所示，汽油箱的油管连接在进油口c处，其进入的油进入到阀芯d和阀芯e之间的避空段内；然后，在控制器的作用下，电磁阀向左侧移动，从而使进入到避空段内的汽油在变频汽油真空机921的作用下抽到气化管路中，并通过低压增压泵922向低压汽油汽罐924供汽油气体，最终通过电磁汽油气体喷嘴926向进气口供汽油气给燃烧室。电磁阀每个动作只通一个油孔,能隔断油箱。由于其动作距离较远,不适合单个电磁线圈吸合，宜采用3段直线电机推拉，每段能停留。

燃烧室进气受主轴影响，进气涡流效果变差，改汽油气体喷射，温控进排气门喷嘴，缸体用热交换更好的材料，降低温度，主轴润滑活塞缸壁的机油冷却，以免爆燃。