[发明专利]二冲程摆动活塞式内燃机

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于摆动式活塞(以下简称摆塞)结构的内燃机系统，尤其是曲轴转动一周能够完成二个工作循环的二冲程单缸单摆塞内燃机。

背景技术：

传统单缸往复活塞式发动机结构简单、造价低，但其输出转矩不均匀，多缸活塞式发动机综合性能较好，但结构较为复杂，比质量大，造价相应较高。目前内燃机电控技术、排气后处理技术及增压技术的发展可使二冲程缸内直喷汽油机的燃油经济性及排放性能接近四冲程汽油机的水平，而采用二冲程循环方式是提高内燃机升功率的有效途径，但多缸活塞式发动机采用二冲程循环方式需采用一些复杂的结构，实现较为困难。

发明内容：

为了克服往复活塞式发动的不足，简化内燃机的机械结构，本发明提供了一种二冲程摆塞式内燃机系统，包括点燃式(SI)二冲程摆塞发动机、压燃式(CI)二冲程摆塞发动机及均质充量压缩着火(HCCI)二冲程摆塞发动机，该内燃机不仅机械结构较为简单、输出转矩较为平顺，且在同等曲轴转周条件下，仅用单缸单摆塞发动机就能够完成四缸四冲程往复活塞发动机的综合工作循环内容。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在机壳中，圆形缸筒内同轴心装配有一个柱侧面对称设置二个凹槽的摆塞，二个摆塞凹槽的轴向中剖面呈半圆形。摆塞两端柱面的环形槽内分别嵌装有油环、弧形气封条及其底部的弹簧片；摆塞两个凹槽间的二个摆塞隔板与缸筒内壁接触面上轴向分布的条形槽中分别嵌装有外表面弧度半径与摆塞外圆半径一致的条形气封条、条形刮油条及它们底部的弹簧片。缸筒柱侧面一侧的十字形缺口内嵌装有一块截面呈一定度数楔形、底部半圆内弧面与摆塞凹槽面相吻合的压气室隔板；缸筒柱侧面另一侧的长方形缺口内嵌装有一块截面呈楔形、但楔角小于压气室隔板、底部半圆内弧面仍与摆塞凹槽面相吻合的燃烧室隔板，二块隔板底端弧面内分布的弧形槽中分别嵌装有外表面型线与隔板底面一致的弧形气封条、弧形刮油条及它们底部的弹簧片。二隔板完全嵌入缸筒后它们的下端分别伸入摆塞的二个凹槽且端面与摆塞凹槽面相接触、顶端弧面与缸筒外圆面相重合，并在缸筒外圆面压气室隔板侧装配有压气室隔板压板兼进气管座，在燃烧室隔板侧装配有燃烧室隔板压板。当二隔板嵌装完毕后，在润滑条件下，摆塞能沿缸筒圆周方向左右摆动一定角度。

压气室隔板嵌入缸筒后与缸筒配合在其上下两侧形成二个进气口(即其上下两侧的二个缸筒缺口)，在缸筒内壁上侧进气口的上方及下侧进气口的下方分别设置有二组适当尺寸且间隔一致的梳状扫气槽，在压气室隔板压板兼进气管座内分别对应二个进气口装配有二组单向簧片阀；燃烧室隔板上下两侧在接近缸筒中线的缸筒侧壁上分别设置有二组适当尺寸且间隔一致的梳状排气口、在接近燃烧室隔板的缸筒侧壁上分别对称设置有二组火花塞安装孔及喷油器安装孔(缸内直喷点燃式机型)或只对称设置二个喷油器孔(压燃式机型)，孔内分别装配有火花塞及喷油器。

摆塞的一个端面设置有一根短轴，另一端面设臂有一根长轴及摇杆，在摆塞的长轴端设臂有曲轴箱，其内部摆塞端面上的摇杆与连杆的上端通过滚针轴承相连接，连杆的下端与曲轴的曲柄通过滚针轴承或轴瓦连接，共同组成曲柄摇杆机构；曲轴主轴的一端为动力输出轴，另一端装配有曲轴位置传感器及机油泵。

在上述结构中，摆塞与缸筒配合将缸筒内部分隔为两个气室(即被缸筒内壁面包围的二个摆塞凹槽空区)，压气室隔板及燃烧室隔板伸进两个摆塞凹槽空区并与凹槽面相贴合后又将两个气室分隔为四个气室，当摆塞沿缸筒圆周方向顺时针或逆时针摆动时，四个气室容积分别发生变化，其中压气室隔板两侧的二个压气室在其容积变大时，通过各自进气簧片单向阀依次吸入新鲜空气，在摆塞反方向摆动其容积逐渐变小、对空气进行压缩后经各自的扫气槽分别对二个燃烧室提供扫气空气；二个燃烧室则在其容积变大、摆塞摆动至二个摆塞隔板依次越过各自对应的排气口、扫气口后依次完成排气、扫气过程，在摆塞反向摆动其容积逐渐变小、摆动至二个摆塞隔板分别遮闭住各自对应的扫气口、排气口后依次对充量进行压缩。点燃式机型的燃烧室在压缩过程中由各自的喷油器适时适量喷入燃油，火花塞依次在压缩终点前跳火将工质点燃，压燃式机型的燃烧室依次在压缩终点前由各自的喷油器将燃油喷入并自行着火燃烧，二个燃烧室的燃气依次推动摆塞来回摆动做功，并由曲柄摇杆机构将摆塞的往复摆动转变为曲轴的整周连续转动，当摆塞往复摆动一次，即曲轴转动一周，二个燃烧室各完成一个二冲程工作循环。

本发明的有益效果是：在同等曲轴转周条件下，仅用单缸单摆塞发动机就能够完成四缸四冲程往复活塞发动机的综合工作循环内容，在得到较为平顺输出转矩同时，大幅度简化了内燃机的机械结构。

附图说明