CN110131039A - 一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机，本发明采用气缸体对置，连杆采用双弹簧结构，利用线圈产生电能作为动力输出，提高能源利用率。与现有技术相比，气缸体对置能够使整体结构简单，减轻质量，减小体积；连杆采用双弹簧结构，既能有一定的缓冲作用，又能保证连杆所要求的足够强度和刚度，同时如若其中一根弹簧产生断裂，另外一根弹簧能够短暂的替代连杆进行工作至发动机停止工作，不至于在一瞬间连杆彻底失去作用，发生事故。

Description

一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机

技术领域：

本发明涉及一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其属于发动机技术领域。

背景技术：

目前发动机主要分为旋转活塞发动机和往复式活塞发动机。旋转活塞发动机由于转子技术的复杂，使其制造成本极其高昂，耐用性也低于往复式活塞发动机。往复式活塞发动机根据冲程数可分为二冲程和四冲程，四冲程发动机结构复杂，零件精密度较高，因此成本高；相比而言，二冲程发动机结构简单、体积小、重量轻、转速提升快、比同等排量四冲程马力大。

往复式活塞发动机结构较为复杂，主要由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、点火系、冷却系、润滑系和起动系组成。发动机根据汽缸数及布置可分为单缸发动机、双缸发动机和多缸发动机。单气缸发动机，由于曲轴需要运转两次才会有一次燃烧，所以工作的流畅程度并不好，缺点是燃烧效率会随着燃烧室容积增大而不断下降，加上排气量越大，引擎活塞越大越重，不能制造出高转数，限制了大功率的输出；多气缸发动机，缺点是引擎沉重和体积大，结构紧密，拆装比较困难，造价较昂贵，曲轴旋转的惯性效应较高，不利引擎倾斜转向，燃油消耗也较高，能量利用率低；双缸发动机，工作比较平稳，震动较小，噪音较低，结构较为简单。根据气缸间的排列方式可分为直列式、对置式、V型、W型几种。直列式发动机，它的优点是缸体和曲轴结构十分简单，而且使用一个汽缸盖，制造成本较低，尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，但缺点是功率较低；V型发动机缺点则是必须使用两个汽缸盖，结构较为复杂、成本较高；W型发动机，将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开，就成了W型发动机，以至于W型发动机结构更加复杂，成本更加高昂；相比而言，水平对置发动机重心较低，结构较简单，水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好，运行时的功率损耗也是最小。

普通二冲程发动机机工作原理：

第一行程：活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。

当活塞还处于下止点时，进气孔被活塞关闭，排气孔和扫气孔开启。这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气。随着活塞向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止。但此时排气孔尚未关闭，仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩。直至活塞到达上止点，压缩过程结束。

第二行程：活塞由上止点移至下止点。

在压缩过程终了时，火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃。燃烧气体膨胀作功。此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，惟有进气孔仍然开启。空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱，直至活塞裙部将进气孔关闭为止。随着活塞继续向下止点运动，曲轴箱容积不断缩小，其中的混合气被预压缩。此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。至此作功过程结束，开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气，开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止。

普通对置式二冲程发动机，两个气缸之间对于连杆要求比较高，发动机正常工作时，连杆运动速度快，频率高，受力大，加速度大，导致连杆磨损快，寿命短，容易出现安全隐患。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机。

本发明所采用的技术方案有：一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机，火花塞、弹簧、气缸体、外圈磁铁、包围气缸体的散热片、位于气缸体上部的单向阀进气孔和单向阀、位于气缸体上部的排气孔、位于气缸体下部的扫气孔、位于气缸体内部的活塞、与活塞相连接的光杆、与光杆相连的水平对置的内外圈双弹簧连杆、与弹簧固定连接的内圈磁铁支架、固定在内圈磁铁支架上的内圈磁铁、与外圈磁铁固定的线圈及外圈磁铁支架、与线圈及外圈磁铁支架内侧相连的线圈、固定在线圈及外圈磁铁支架外侧的磁铁。

进一步地，所述气缸体上设有气缸体盖，所述火花塞放置于气缸体盖的中心位置。

进一步地，所述排气孔位于气缸体前端，单向阀进气孔位于气缸体靠近双弹簧连杆的后端。

进一步地，所述散热片包围气缸体平行排列于气缸体的外围。

进一步地，所述内圈磁铁支架固定连接在双弹簧连)上，随活塞做往复直线运动。

进一步地，位于内圈磁铁支架上的内圈磁铁环形排列固定在内圈磁铁支架上。

进一步地，线圈及外圈磁铁支架形状为环形，包围在内圈磁铁的外围。

进一步地，位于线圈及外圈磁铁支架内侧的线圈为环形线圈，固定于线圈及外圈磁铁支架的内侧。

进一步地，位于线圈及外圈磁铁支架的外圈磁铁呈环形排列固定在线圈及外圈磁铁支架的外侧。

本发明具有如下有益效果：气缸体水平对置使得发动机重心较低，整体结构简单，减轻质量，减小体积，水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构，这使得发动机的运转平顺性比V型发动机更好，运行时的功率损耗也是最小；连杆采用双弹簧结构，既能有一定的缓冲作用，又能保证连杆所要求的足够强度和刚度，同时如若其中一根弹簧产生断裂，另外一根弹簧能够短暂的替代连杆进行工作至发动机停止工作，不至于在一瞬间连杆彻底失去作用，发生事故。

附图说明：

图1为本发明双弹簧连杆对置式二冲程发动机的整体结构示意图。

图2为图1的另一结构示意图。

图3为图1的又一结构示意图。

图4为本发明双弹簧连杆和活塞的结构示意图。

图5为图4沿线A-A的剖面图。

图6为本发明双弹簧连杆中部线圈和磁铁分布结构图示意图

图7为图6沿线B-B的剖面图。

图8为本发明的内圈磁铁磁极布置示意图。

图9为本发明双弹簧连杆对置式二冲程发动机的整体结构主视图。

图10为图9沿线C-C的剖面图。

图11为本发明的进气、扫气、排气结构主视图。

图12为图11沿线D-D的剖面图。

其中：

1.火花塞、2.排气孔、3.单向阀进气孔、4.光杆、5.单向阀弹簧、6.散热片、7.排气管、8.活塞、9.外弹簧、10.内弹簧、11.扫气道、12.单向阀、13.线圈及外圈磁铁支架、14.内圈磁铁、15.外圈磁铁、16.气缸体、17.扫气孔、18.双弹簧连杆、19.内圈磁铁支架。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明双弹簧连杆对置式二冲程发动机，包括火花塞1、弹簧、气缸体16、包围气缸体的散热片6、位于气缸体上部的单向阀进气孔3和单向阀12、位于气缸体上部的排气孔2、位于气缸体下部的扫气孔2、位于气缸体内部的活塞8、与活塞8相连接的光杆4、与光杆4相连的水平对置的内外圈双弹簧连杆18、与弹簧固定连接的内圈磁铁支架19、固定在内圈磁铁支架19上的内圈磁铁14、与外圈磁铁15固定的线圈及外圈磁铁支架13、与线圈及外圈磁铁支架13内侧相连的线圈、固定在线圈及外圈磁铁支架13外侧的磁铁。

如图1至图3所示，其中排气孔2位于气缸体前端，单向阀12及其单向阀进气孔3位于气缸体下部后端，扫气孔17位于气缸体下部的后端，双弹簧连杆18位于两活塞8之间，并与两光杆4固定连接，内圈磁铁14通过内圈磁铁支架19固定于双弹簧连杆18中部，线圈及外圈磁铁支架13上固定连接线圈(未图示)和外圈磁铁15，火花塞1位于气缸体中部，散热片6位于双弹簧连杆对置式二冲程发动机气缸体外。

如图4至图5所示，内弹簧10、外弹簧9固定连接在活塞8中间，双弹簧连杆18选取一定弹性系数的弹簧，既能满足作为连杆所需的强度和刚度，又能起到一定的缓冲作用，当活塞运动到上止点后活塞开始向下止点运动，瞬间会产生巨大的加速度和反向推力，双弹簧连杆能将瞬间产生的反向推力吸收并缓慢作用于另一侧活塞，不会让连杆在瞬间产生的推力作用下损坏，能有效延长连杆的寿命。

如图6至图7所示，内弹簧10、外弹簧9固定连接在光杆4中间，内圈磁铁14通过内圈磁铁支架19固定于双弹簧连杆18中部，气缸体活塞8推动双弹簧连杆18直线往复运动的同时带动内圈磁铁14进行直线往复运动，使得线圈(未图示)切割磁感线，线圈内产生感应电流，产生的电能作为动力输出，大大提高了能源利用率。

如图8所示，该图表示内圈磁铁14磁极布置示意图，每相邻两块磁铁采用异性磁极，即磁极进行交叉布置，外圈磁铁15对应于内圈磁铁14，采用磁极相反的磁铁，用以增强磁力，增大线圈中感应电流的大小，提高能量利用率。

如图9至图10所示，发动机正常工作时，可燃混合气由扫气孔17进入气缸体内，由火花塞1点火燃烧，可燃混合气在气缸体内燃烧，气体燃烧膨胀推动活塞进行直线往复运动，进而活塞推动双弹簧连杆进行直线运动，同时双弹簧连杆能吸收瞬间产生的反向推力和过大加速度，并缓慢作用于另一侧活塞，不至于使双弹簧连杆磨损折断，双弹簧连杆运动推动另一侧活塞进行直线运动，另一侧活塞运动将燃烧废经排气孔排出；同时双弹簧连杆带动内圈磁铁支架19和内圈磁铁14运动，使得固定于线圈及外圈磁铁支架13上的线圈(未图示)内产生感应电流，产生的电能作为动力输出；发动机产生的热量通过散热片6散发到周围环境中。

如图11至图12所示，发动机正常工作时，可燃混合气由进气孔3进入活塞至气缸体底空腔内，当活塞8还处于下止点时，单向阀进气孔3被单向阀12关闭，排气孔2和扫气孔17开启。这时活塞至气缸体底空腔内的可燃混合气经扫气孔被活塞压入气缸体，扫除其中的废气。随着活塞8向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止。但此时排气孔尚未关闭，仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气。当活塞将排气孔也关闭之后，气缸体内的可燃混合气开始被压缩。直至活塞到达上止点，压缩过程结束。在压缩过程终了时，火花塞1产生电火花，将气缸体内的可燃混合气点燃。燃烧气体膨胀作功，此时排气孔2和扫气孔17均被活塞8关闭，单向阀12开启。空气和汽油经进气孔继续流入活塞至气缸体底空腔，直至活塞裙部将扫气孔关闭为止，单向阀12关闭，随着活塞继续向下止点运动，活塞至气缸体底空腔不断缩小，其中的混合气被预压缩。此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。至此作功过程结束，开始先期排气。随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从活塞至气缸体底空腔经扫气道11进入气缸体，扫除其中的废气，开始扫气过程。这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止。

本发明双弹簧连杆对置式二冲程发动机为二冲程设计，气缸体数为双缸，气缸体布置为水平对置，连杆采用双弹簧结构，发动机润滑方式采用二冲程发动机适用的混合润滑，即先将汽油与润滑油按一定比例(一般为20：1)混合在一起，搅拌均匀后放入燃油箱中，润滑油随汽油一起雾化后，进入曲轴箱、汽缸中，依附在汽缸、活塞、活塞环、连杆、轴承等金属零件的表面，形成一层油膜，从而起到润滑作用，采用混合润滑的发动机没有专门的润滑机构，因而结构简单，工作可靠。冷却方式为散热片风冷，发动机工作时产生的热量通过散热片传递给发动机周围空气，这种冷却方式的工作原理很简单发动机燃烧时产生的温度，会在自然风的作用一下被顺利带走，所以风冷发动机只要保证发动机良好的通风，就可以达到散热的目的，这种冷却方式从发动机结构来说，相对比较简单不需要额外的部件，只需要保证发动机良好的通风就可以达到散热的效果。本发明双弹簧连杆中部固定有内圈磁铁，内圈磁铁外有线圈及外圈磁铁支架，上面固定有线圈和外圈磁铁，线圈及磁铁支架固定不动，内圈磁铁跟随双弹簧连杆做水平直线往复运动，利用法拉第电磁感应效应，线圈内会产生感应电流，线圈内产生的电能作为动力输出，提高能源利用率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：火花塞(1)、弹簧、气缸体、外圈磁铁(15)、包围气缸体的散热片(6)、位于气缸体上部的单向阀进气孔(3)和单向阀(12)、位于气缸体上部的排气孔(2)、位于气缸体下部的扫气孔(2)、位于气缸体内部的活塞(8)、与活塞(8)相连接的光杆(4)、与光杆(4)相连的水平对置的内外圈双弹簧连杆(18)、与弹簧固定连接的内圈磁铁支架(19)、固定在内圈磁铁支架(19)上的内圈磁铁(14)、与外圈磁铁(15)固定的线圈及外圈磁铁支架(13)、与线圈及外圈磁铁支架(13)内侧相连的线圈、固定在线圈及外圈磁铁支架(13)外侧的磁铁。

2.如权利要求1所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：所述气缸体上设有气缸体盖，所述火花塞(1)放置于气缸体盖的中心位置。

3.如权利要求2所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：所述排气孔(2)位于气缸体前端，单向阀进气孔(3)位于气缸体靠近双弹簧连杆(18)的后端。

4.如权利要求3所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：所述散热片(6)包围气缸体平行排列于气缸体的外围。

5.如权利要求4所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：所述内圈磁铁支架(19)固定连接在双弹簧连杆(18)上，随活塞(8)做往复直线运动。

6.如权利要求5所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：位于内圈磁铁支架(19)上的内圈磁铁环形排列固定在内圈磁铁支架上。

7.如权利要求6所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：线圈及外圈磁铁支架(13)形状为环形，包围在内圈磁铁的外围。

8.如权利要求7所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：位于线圈及外圈磁铁支架(13)内侧的线圈为环形线圈，固定于线圈及外圈磁铁支架(13)的内侧。

9.如权利要求8所述的双弹簧连杆对置式二冲程发动机，其特征在于：位于线圈及外圈磁铁支架(13)的外圈磁铁呈环形排列固定在线圈及外圈磁铁支架(13)的外侧。