专利名称：高效柴油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柴油机。
现有的柴油机，其气缸均为单活塞结构，都无辅助气缸，四个冲程的工作均由一个缸完成。这类柴油机的气缸结构易漏气，易漏油，工作效率低，启动困难，特别是冬季启动更加困难，且它重量重，成本高，并由于其单活塞结构的缘故，使得冲击力较大，易损坏气缸连杆，使用寿命短。
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种启动容易，工作效率高，使用寿命长的高效柴油机。
本实用新型的技术解决方案一种高效柴油机，它包括有机体、油箱、主气缸、主活塞、主连杆，其特征在于主活塞为主、副活塞结构，它们通过弹簧连接为一体，它们的大小与机缸体内主气缸内腔相吻合，副活塞与主连杆一端相连，主连杆另一端与通过轴承设置在机体内的主传动轮的边缘相连，机体内还设有一比主气缸小的辅助气缸，其辅助活塞、辅助连杆和辅助传动轮的结构与主气缸内的相同，辅助传动轮通过插接轴与主传动轮相连，辅助传动轮轮轴连有启动机构，在机体内主气缸和辅助气缸的上口设有与油箱连通的燃烧室，燃烧室出口连有热交换器，在辅助气缸的出口与燃烧室之间及燃烧室出口与热交换器之间分别设有结构相同的进气活塞式旋转阀和排气活塞式旋转阀，两旋转阀通过齿轮及齿轮杆均与主传动轮相连，在燃烧室内对应辅助气缸的出口端口设有气压单向阀。
本实用新型首次采用主、辅双气缸及双活塞结构，其主气缸有做功、排气、吸气、压缩四个功能(即四个冲程)，辅助气缸只用来压缩空气，其燃烧充分，热效率高，启动容易，即使在天冷的情况下也可很快启动，工作效率大大提高。本实用新型结构新颖、简单，成本低，重量轻，体积小，且由于采用双活塞结构，故使得冲击力平缓，不易损坏气缸连杆，使用寿命大大增长。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的传动结构原理示意图；图3是
图1中各副活塞中的滚动体结构示意图；图4是图2中排气活塞式旋转阀的截面示意图。
如
图1、2，本实用新型包括有机体1、油箱2、主气缸3、主活塞4、主连杆5和热交换器6，热交换器6由排气管7、进气管8和保温外壳9构成，排气管7和进气管8都位于保温外壳9内，保温外壳9内形成气体热交换腔，排气管7为波纹管，以增强热交换性能。上述主活塞4为主、副双活塞结构，其主活塞11和副活塞12通过多根弹簧20连接为一体，它们的大小与机体1内主气缸3的内腔相吻合，副活塞12与主连杆5一端相连，主连杆5另一端与通过轴承设置在机体1内的主传动轮13的边缘相连。机缸体1内还设有一比主气缸3小的辅助气缸14，其辅助活塞15、辅助连杆16和辅助传动轮17的结构与主气缸3内的完全相同，即辅助活塞15的主活塞18和副活塞19亦通过多根弹簧20连接为一体，且副活塞19与辅助连杆16的一端相连，辅助连杆16的另一端与辅助传动轮17的边缘连接。在主传动轮13和辅助传动轮17的边缘均连伸有各自的与轮面垂直的短轴71，主连杆5和辅助连杆16的连接端就分别与主传动轮13和辅助传动轮17的短轴71连接，各传动轮轮缘上对应各自短轴71的其它三个对称位置上均设有各自的配重块72。辅助传动轮17通过插接轴21与主传动轮13相连。插接轴21如图2，它由滑动套22、弹簧23、过渡轴24和启动顶杆25组成，滑动套22活动套装在过渡轴24的一端，其端面外壁与过渡轴24对应端外壁伸出的台阶26之间设有弹簧23，使得滑动套22能上下滑动。滑动套22的开口端连有一带环形面的台阶27，启动顶杆25的一端穿过与缸体1相连的挡板28顶触在滑动套22的台阶27上，顶杆25中部外壁台阶29和挡板28之间的顶杆上套装有弹簧30。过渡轴24另一端通过小齿轮31与主传动轮13的轮轴32上的大齿轮33啮合连接，滑动套22下口为倒锥形口，相应地辅助传动轮17轮轴34的对应端为锥形头35，该锥形头35位于滑动套22的倒锥形口内，它们之间通过咬合齿36活动连接为一体，咬合齿36设置在滑动套22倒锥形口内壁上，相应地辅助传动轮17轮轴对应端的锥形头35外壁上开有与咬合齿36相吻合的滑槽。这样通过启动顶杆25可很容易地控制主传动轮13和辅助传动轮17的联接或分开。在机体1内主气缸3和辅助气缸14的上口设有与油箱2连通的燃烧室10，燃烧室10的出口连接热交换器6。在辅助气缸14的出口与燃烧室10之间及燃烧室出口与热交换器6之间分别设有结构相同的进气管活塞式旋转阀37和排气活塞式旋转阀38，在燃烧室10内对应辅助气缸14的出口端口设有气压单向阀39。排气活塞式旋转阀38如图2，它由壳体40、旋转体41组成，旋转体41位于壳体40内，它们之间设有多个密封气环42，旋转体41中有一弯曲通孔43，如图4，旋转体41的一端与旋转轴44相连，旋转轴44另一端通过锥形齿轮45与主传动轮13的轮轴32相连。进气活塞式旋转阀37的结构与排气活塞式旋转阀38的结构完全相同，只是进气活塞式旋转阀37的旋转轴46通过锥形齿轮47与排气活塞式旋转阀38的旋转轴44相连。本实用新型中，机体1内主气缸3和辅助气缸14的气缸腔下部均为喇叭状口，以增加主连杆5和辅助连杆16的活动空间，加强柴油发动机的扭矩。两气缸内的副活塞12和19结构相同，它们均为空心体，其一圈周壁设有至少四个的滚动体48，该滚动体48如图3，它由滚动钢珠49和伸缩套筒50组成，各钢珠49安置在伸缩套筒50的外端口，套筒50的内端外壁与各自副活塞内的对应位置的顶簧51紧密接触。在机体1内下部设有电加热管52，以便柴油机启动时用来加热机油。在机体1下端底面外部连有可拆卸的热水加热器53，它为一腔体，可钩挂在机体1下端底面上，以便在野外无电地区启动柴油机时使用。在机缸体1侧壁通过单向阀64、66连有空气滤清器55，机体1侧壁还通过隔油器63与热交换器6的进气管8相连，隔油器63一侧设有强制轴流风扇56，机体1侧壁另有一通孔通过进气单向阀57直接与热交换器6的进气管8连通。本实用新型在辅助传动轮17的轮轴34上设有启动机构，该启动机构由启动轮58、单向轮59、传动轮60和齿轮箱61构成，启动轮58与单向轮59啮合，传动比为1∶1，单向轮59与传动轮60啮合，传动比为1∶2，启动轮58连接在辅助传动轮轮轴34上，单向轮59和传动轮60的轮轴均设置在齿轮箱61上，启动轮58、单向轮59和传动轮60均位于齿轮箱61内，齿轮箱61与机体1相连，齿轮箱61可用来装放润滑油，以便对启动轮58、单向轮59和传动轮60进行润滑，在传动轮60的轮轴上可连有启动摇把62。
本实用新型工作时，先通过启动摇把62摇动传动轮60，使主气缸3的主活塞11运动到吸气状态后，再将插接轴21中的启动顶杆25推进，它克服弹簧30的压力使滑动套22克服弹簧23的压力而移动，使其与辅助传动轮轮轴34脱开，此时再摇动启动摇把62使传动轮60转动，传动轮60就带动单向轮59转动，由于单向轮59只能单向转动，不会反转，故摇把62摇动时比较安全，不会发生倒转伤人情况。单向轮59的转动又带动启动轮58转动，由于插接轴21将主气缸3的主传动轮轮轴32与辅助气缸14的辅助传动轮轮轴34脱开，则启动轮58转动就只带动辅助传动轮17转动工作，它通过辅助连杆16带动辅助双活塞15反复移动，压缩辅助气缸14内的空气。此时进气活塞式旋转阀37处于打开状态，排气旋转阀38处于关闭状态，气压单向阀39亦处于打开状态，则辅助气缸14内的高压高温气体就通过进气旋转阀37和压力单向阀39进入燃烧室10内，当摇把62摇动到一定转速时，就使燃烧室10内的气压达到一定压强，温度达到一定要求，这时松开启动顶杆25，顶杆25和滑动套22在各自弹簧30、23的恢复力作用下向外复位，则辅助传动轮轮轴34的锥形头35进入插接轴21的倒锥形口滑动套22中，并与其内壁上的多个咬合齿36吻合连接，这样就使辅助传动轮轮轴34通过传动齿轮31、33与主传动轮轮轴32连接在一起，此时继续摇动摇把62，传动轮60就通过单向轮59和启动轮58带动辅助传动轮轮轴34和主传动轮轮轴32一起转动，则主气缸3内的主、副双活塞11、12作压缩冲程，当到达上止点后，燃烧室10内温度压力达到设定要求，油箱2出口的喷油器工作，喷出高压雾状柴油进入燃烧室10，雾状柴油遇到燃烧室高温高压压缩气体立即燃烧，燃烧室10内立即膨胀，推动主气缸3的双活塞4作做功冲程，这样启动操作即完成，柴油机自身运转下去。然后主气缸3作排气冲程，排气冲程时主传动轮13的轮轴32通过锥形齿轮45使排气活塞式旋转阀38的旋转轴44转动，它带动旋转体41转动，使旋转体41的弯曲通孔43对准燃烧室10出口和排气管7，从而将排气旋转阀38打开，在排气旋转阀38的旋转轴44转动的同时，又通过锥形齿轮47使进气旋转阀37的旋转轴46也转动，它则将旋转体的非通孔面对准辅助气缸14的气腔端口处，即处于关闭状态，同时压力单向阀39在气体压力作用下亦自动关闭，故燃烧室10内的废气就通过排气管7排放出去。以后主气缸3又作吸气冲程，主传动轮13继续转动，通过轮轴32使排气旋转阀38关闭，而将进气旋转阀37打开，同时压力单向阀39和进气单向阀57又自动打开，此时燃烧室10内气体压力由于活塞向下动作而减小，完成吸气冲程，以后周而复始重复上述四个过程，使柴油机正常运转。柴油机的输出通过与主传动轮13同轴连接的输出轮54将动力输送出去。
在正常运转工作时，主气缸3的主传动轮13在运转的同时又带动辅助传动轮17同时运转工作，使辅助气缸14反复压缩高压气体，故可大大提高柴油机热效率。
在主、辅气缸工作时，从空气滤清器55接入冷却气，通过阀64对主、辅气缸3、14的外壳进行冷却，冷却气吸收热量后从机体1侧壁通孔65进入进气管8，经热交换器6交换后又从进气单向阀57及进气旋转阀37送入燃烧室10。这样冷却方式不仅冷却效果好，而且热量又被利用，变成高温气体送入燃烧室。
上述冷却的同时，冷却气又通过管道经阀66对主、辅气缸3、14内部进行冷却，冷却气吸收热量后从机体1壁上的隔油器63进入进气管8，并在轴流风扇56的作用下强制循环，使送入的冷却气不断变成高温气体又送入燃烧室10，故可大大提高燃烧效率。
在一些特殊高温环境下，由于外部温度较高，可在进气管和阀67的进口之间接入散热器，此时关阀进气管8的阀68，可从机体1的进水口69加注冷却水，该冷却水就对主、辅气缸3、14的外壳进行冷却，冷却水吸收热量后又从机体1侧壁通孔65进入散热器，再变成低温冷却水从阀67又进入机体1内，再对主、辅气缸外壳进行冷却，这样重复循环，就可使气缸的工作温度大大下降。在燃烧室10上设有安全阀70，它在燃烧室压力过大时自动打开，起安全保护作用。
权利要求1.一种高效柴油机，它包括有机体、油箱、主气缸、主活塞、主连杆，其特征在于主活塞为主、副活塞结构，它们通过弹簧连接为一体，它们的大小与机缸体内主气缸内腔相吻合，副活塞与主连杆一端相连，主连杆另一端与通过轴承设置在机体内的主传动轮的边缘相连，机体内还设有一比主气缸小的辅助气缸，其辅助活塞、辅助连杆和辅助传动轮的结构与主气缸内的相同，辅助传动轮通过插接轴与主传动轮相连，辅助传动轮轮轴连有启动机构，在机体内主气缸和辅助气缸的上口设有与油箱连通的燃烧室，燃烧室出口连有热交换器，在辅助气缸的出口与燃烧室之间及燃烧室出口与热交换器之间分别设有结构相同的进气活塞式旋转阀和排气活塞式旋转阀，两旋转阀通过齿轮及齿轮杆均与主传动轮相连，在燃烧室内对应辅助气缸的出口端口设有气压单向阀。
2.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于机体内主气缸和辅助气缸的气缸腔下部均为喇叭状大口，其外壁均有散热翼；且两气缸内的副活塞结构相同，它们均为空心体，其一圈周壁设有至少四个的滚动体，各滚动体均与对应副活塞内的相应位置的顶簧紧密接触。
3.按权利要求2所述的高效柴油机，其特征在于所述副活塞内的滚动体由滚动钢珠和伸缩套筒组成，各钢珠安置在伸缩套筒的外端口，套筒的内端外壁与对应的顶簧紧密接触。
4.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于在机体内下部设有电加热管；在机体下端底面外部连有可拆卸的热水加热器，它为一腔体，可钩挂在机体下端底面上。
5.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于所述热交换器由排气管、进气管和保温外壳构成，排气管和进气管均位于保温外壳内，外壳内形成气体热交换腔，排气管为波纹管。
6.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于机体侧壁通过单向阀连有空气滤清器，机体侧壁还通过隔油器与热交换器的进气管相连，隔油器一侧设有强制轴流风扇，机体侧壁另有一通孔通过进气单向阀直接与热交换器的进气管连通。
7.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于所述插接轴由滑动套、弹簧、过渡轴和启动顶杆组成，滑动套活动套装在过渡轴的一端，其端面外壁与过渡轴对应端外壁伸出的台阶之间设有弹簧，使得滑动套能上下滑动，滑动套连有一带环形面的台阶，启动顶杆一端穿过与缸体相连的挡板顶触在滑动套的台阶上，顶杆另一端外壁台阶与挡板之间的顶杆上套装有弹簧，过渡轴另一端通过小齿轮与主传动轮轮轴上的大齿轮啮合连接，滑动套下口为倒锥形口，相应地辅助传动轮轮轴对应端为锥形头，该锥形头位于滑动套的倒锥形口内，它们之间通过咬合齿活动连接为一体，啮合齿设置在滑动套倒锥形口内壁上，相应地辅助传动轮轮轴对应端的锥形头外壁上开有与咬合齿相吻合的滑槽。
8.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于所述排气活塞式旋转阀由壳体、旋转体组成，旋转体位于壳体内，它们之间设有密封气环，旋转体中有一弯曲通孔，旋转体的一端与旋转轴相连，旋转轴另一端通过锥形齿轮与主传动轮轴轴相连；进气活塞式旋转阀的结构与排气活塞式旋转阀的结构完全相同，只是进气活塞式旋转阀的旋转轴通过锥形齿轮与排气活塞式旋转阀的旋转轴相连。
9.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于在主传动轮和辅助传动轮的边缘均连伸有一与轮面垂直的短轴，主连杆和辅助连杆的连接端就分别与主传动轮和辅助传动轮的短轴连接，各传动轮轮缘上对应各自短轴的其它三个对称位置上均设有各自的配重块。
10.按权利要求1所述的高效柴油机，其特征在于启动机构由启动轮、单向轮、传动轮和齿轮箱构成，三个轮均位于齿轮箱内，启动轮连接在辅助传动轮的轮轴上，它与单向轮啮合，单向轮与传动轮啮合，单向轮和传动轮的轮轴均设置在与机体相连的齿轮箱上，传动轮的轮轴上连有启动摇把。
专利摘要本实用新型涉及一种柴油机,其主活塞为主、副活塞结构,副活塞与主连杆相连,主连杆与主传动轮的边缘相连,机体内设有辅助气缸,其辅助活塞、辅助连杆和辅助传动轮的结构与主气缸内的相同,辅助传动轮通过插接轴与主传动轮相连,辅助传动轮轮轴连有启动机构,在机体内设有燃烧室,燃烧室出口连有热交换器,在辅助气缸的出口与燃烧室之间及燃烧室出口与热交换器之间分别设有进气旋转阀和排气旋转阀,两旋转阀通过齿轮及齿轮杆均与主传动轮相连,在燃烧室内设有气压单向阀。
文档编号F02B75/00GK2320797SQ9724304
公开日1999年5月26日 申请日期1997年12月11日 优先权日1997年12月11日
发明者赵建国 申请人:赵建国