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1、(10)申请公布号 CN 102359416 A (43)申请公布日 2012.02.22 CN 102359416 A *CN102359416A* (21)申请号 201110357120.3 (22)申请日 2011.11.12 F02B 75/28(2006.01) F01L 1/06(2006.01) F02F 1/22(2006.01) F02D 13/02(2006.01) (71)申请人 吴以怡 地址 535400 广西壮族自治区钦州市灵山县 三隆镇金东村沙胜队 56 号 (72)发明人 吴以怡 (74)专利代理机构 深圳市惠邦知识产权代理事 务所 44271 代理人 尤志君 。
2、(54) 发明名称 一种逆向对冲内燃机 (57) 摘要 本发明涉及一种结构新颖、 节省燃料、 热效率 提高双倍的逆向对冲内燃机。它包括有内燃机缸 套， 在内燃机缸套的中部开有进气口， 在内燃机缸 套的进气口位置设有控制进气和打火的进气打火 装置 ； 在内燃机缸套的进气口位置左侧由内至外 设有左活塞和左曲柄机构， 在内燃机缸套的进气 口位置右侧由内至外设有右活塞和右曲柄机构， 左活塞、 左曲柄机构与右活塞、 右曲柄机构对称设 置在进气口的两侧， 左曲柄机构和右曲柄机构通 过传动机构连接到同一输出轴上输出 ； 进气打火 装置控制的进气、 压缩、 打火、 排气这四个冲程间 隔时间与左活塞来回运动间隔。
3、时间及右活塞来回 运动间隔时间同步。 本发明具有结构新颖、 热效率 提高双倍提高的特点。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 6 页 CN 102359432 A1/2 页 2 1. 一种逆向对冲内燃机， 它包括有内燃机缸套， 其特征在于 ： 在内燃机缸套的中部开 有进气口， 在内燃机缸套的进气口位置设有控制进气和打火的进气打火装置 ； 在内燃机缸 套的进气口位置左侧由内至外设有左活塞和左曲柄机构， 在内燃机缸套的进气口位置右侧 由内至外设有右活塞和右曲柄机构， 左活塞、 左曲柄机构与右活塞、 右曲柄机构。
4、对称设置在 进气口的两侧， 左曲柄机构和右曲柄机构通过传动机构连接到同一输出轴上输出 ； 进气打 火装置控制的进气、 压缩、 打火、 排气这四个冲程间隔时间与左活塞来回运动间隔时间及右 活塞来回运动间隔时间同步。 2. 根据权利要求 1 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述左曲柄机构包括有 左连杆和左曲柄， 左连杆的一端与左活塞枢接， 左连杆的另一端连接到左曲轴上， 左曲轴套 接固定在左传动轴上 ； 所述右曲柄机构包括有右连杆和右曲柄， 右连杆的一端与右活塞枢 接， 右连杆的另一端连接到右曲轴上， 右曲轴套接固定在右传动轴上。 3. 根据权利要求 2 所述的一种逆向对冲内燃机， 其。
5、特征在于 ： 所述传动机构包括有左 传动轴、 左飞轮、 左传动齿轮、 右传动轴、 右飞轮、 右传动齿轮、 中部传动齿轮和同一输出轴， 其中， 左飞轮和左传动齿轮分别固定设在左传动轴上 ； 右飞轮和右传动齿轮分别固定设在 右传动轴上 ； 左传动齿轮和右传动齿轮均与固定在同一输出轴上的中部传动齿轮相互啮 合。 4. 根据权利要求 1 或 2 或 3 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述进气打火 装置包括有 ： 点火火花塞装置、 高压喷油嘴、 左气门顶杆、 右气门顶杆、 滑动缸套、 外层固定 缸套、 缸套密封环， 点火火花塞装置和高压喷油嘴由内至外分别安装在内燃机缸套的进气 口位置， 在。
6、内燃机缸套外侧活动套接有滑动缸套， 在滑动缸套的外侧套接有固定安装的外 层固定缸套， 在外层固定缸套与滑动缸套之间设有若干个起气密作用的缸套密封环， 左气 门顶杆的内端抵设在滑动缸套的左侧， 右气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的右侧， 在滑动 缸套上间隔开设有滑套进气口和滑套出气口， 外层固定缸套间隔开设有外层固定缸套进气 口和外层固定缸套出气口 ； 当内燃机处于进气状态时， 外层固定缸套进气口、 滑套上的进气 口、 内燃机缸套的进气口三者对接连通 ； 在内燃机处于压缩或燃烧状态时， 滑套上的进气口 和滑套上的出气口均处于密封状态 ； 当内燃机处于出气状态时， 外层固定缸套出气口、 滑套 上的出气。
7、口、 内燃机缸套的进气口三者对接连通。 5. 根据权利要求 4 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述外层固定缸套进气 口和滑套上的进气口的倾斜角度相同 ； 所述外层固定缸套出气口和滑套上的出气口的倾斜 角度相同。 6. 根据权利要求 5 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述进气打火装置还包 括有 ： 曲轴正时齿轮、 具有左凸轮的左皮带轮、 具有右凸轮的右皮带轮、 左凸轮摇臂、 右凸轮 摇臂以及传动皮带， 曲轴正时齿轮安装在左传动轴或右传动轴上， 曲轴正时齿轮、 具有左凸 轮的左皮带轮、 具有右凸轮的右皮带轮通过传动皮带传动连接， 左皮带轮上的左凸轮作用 在左凸轮摇臂的一。
8、端， 左凸轮摇臂的另一端抵压在左气门顶杆的外端上 ； 右皮带轮上的右 凸轮作用在右凸轮摇臂的一端， 右凸轮摇臂的另一端抵压在右气门顶杆的外端上。 7. 根据权利要求 6 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述外层固定缸套固定 在外部固定安装的缸体上。 8. 根据权利要求 7 所述的一种逆向对冲内燃机， 其特征在于 ： 所述内燃机缸套内设有 权 利 要 求 书 CN 102359416 A CN 102359432 A2/2 页 3 冷却水循环通道。 权 利 要 求 书 CN 102359416 A CN 102359432 A1/5 页 4 一种逆向对冲内燃机 技术领域 0001 本。
9、发明涉及内燃机技术领域， 特指一种结构新颖、 节省燃料、 热效率提高双倍的逆 向对冲内燃机。 背景技术 0002 活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来， 经过不断改进和发展， 已是比较完善的 机械。它热效率高、 功率和转速范围宽、 配套方便、 机动性好， 所以获得了广泛的应用。全世 界各种类型的汽车、 拖拉机、 农业机械、 工程机械、 小型移动电站和战车等都以内燃机为动 力。海上商船、 内河船舶和常规舰艇， 以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。世界上内燃 机的保有量在动力机械中居首位， 它在人类活动中占有非常重要的地位。现有的内燃机大 都只有一个活塞， 当油气燃烧时， 只有接近一半的爆炸推力。
10、作用在活塞上， 而接近另一半的 爆炸推力则作用在缸体上， 燃烧的爆炸力没有得到充分利用， 降低了活塞做功效率 ； 并且， 现有技术的内燃机还存在以下不足之处 ： 其一， 单缸单曲轴单活塞设计的原因， 使活塞行程短吸入空气量不足， 压缩燃烧所需氧 气不充足， 燃烧不充分， 爆炸力不完全利用 ； 其二， 采用气门拍控制配气方式气门拍密封性能不良， 易发生故障， 杂音大， 且使用弹 簧回压气门拍密封控制原理方式， 配气交换工作时需要耗费自身机械功效来推压气门弹簧 来实现配气门打开转换， 所以耗费了大量的功效， 并且使用气门拍控制配气方式需要正时 齿轮凸轮轴或同步连带等复杂配置， 气门拍与活塞配合要求。
11、准确性高， 如果其中之一个配 件出故障， 气门拍与活塞会相撞损坏， 及造成二次更严重的损坏 ； 其三， 缸体与缸头连接合处正处于燃烧室温度最高， 高爆炸力处， 经常损伤缸头密封 垫， 造成漏水、 漏油、 漏气等故障 ； 其四， 制造成本高， 使用寿命短， 维修复杂 ； 其五， 燃烧转化机械能不充分发挥， 油耗高。 发明内容 0003 本发明的目的就是针对现有技术的不足之处而提供的一种结构新颖、 热效率提高 双倍提高的逆向对冲内燃机。 0004 为达到上述目的， 本发明的技术方案是 ： 一种逆向对冲内燃机， 它包括有内燃机缸 套， 在内燃机缸套的中部开有进气口， 在内燃机缸套的进气口位置设有控制。
12、进气和打火的 进气打火装置 ； 在内燃机缸套的进气口位置左侧由内至外设有左活塞和左曲柄机构， 在内 燃机缸套的进气口位置右侧由内至外设有右活塞和右曲柄机构， 左活塞、 左曲柄机构与右 活塞、 右曲柄机构对称设置在进气口的两侧， 左曲柄机构和右曲柄机构通过传动机构连接 到同一输出轴上输出 ； 进气打火装置控制的进气、 压缩、 打火、 排气这四个冲程间隔时间与 左活塞来回运动间隔时间及右活塞来回运动间隔时间同步。 0005 所述左曲柄机构包括有左连杆和左曲柄， 左连杆的一端与左活塞枢接， 左连杆的 说 明 书 CN 102359416 A CN 102359432 A2/5 页 5 另一端连接到左。
13、曲轴上， 左曲轴套接固定在左传动轴上 ； 所述右曲柄机构包括有右连杆和 右曲柄， 右连杆的一端与右活塞枢接， 右连杆的另一端连接到右曲轴上， 右曲轴套接固定在 右传动轴上。 0006 所述传动机构包括有左传动轴、 左飞轮、 左传动齿轮、 右传动轴、 右飞轮、 右传动齿 轮、 中部传动齿轮和同一输出轴， 其中， 左飞轮和左传动齿轮分别固定设在左传动轴上 ； 右 飞轮和右传动齿轮分别固定设在右传动轴上 ； 左传动齿轮和右传动齿轮均与固定在同一输 出轴上的中部传动齿轮相互啮合。 0007 所述进气打火装置包括有 ： 点火火花塞装置、 高压喷油嘴、 左气门顶杆、 右气门顶 杆、 滑动缸套、 外层固定缸。
14、套、 缸套密封环， 点火火花塞装置和高压喷油嘴由内至外分别安 装在内燃机缸套的进气口位置， 在内燃机缸套外侧活动套接有滑动缸套， 在滑动缸套的外 侧套接有固定安装的外层固定缸套， 在外层固定缸套与滑动缸套之间设有若干个起气密作 用的缸套密封环， 左气门顶杆的内端抵设在滑动缸套的左侧， 右气门顶杆的内端抵设在滑 动缸套的右侧， 在滑动缸套上间隔开设有滑套进气口和滑套出气口， 外层固定缸套间隔开 设有外层固定缸套进气口和外层固定缸套出气口 ； 当内燃机处于进气状态时， 外层固定缸 套进气口、 滑套上的进气口、 内燃机缸套的进气口三者对接连通 ； 在内燃机处于压缩或燃烧 状态时， 滑套上的进气口和滑。
15、套上的出气口均处于密封状态 ； 当内燃机处于出气状态时， 外 层固定缸套出气口、 滑套上的出气口、 内燃机缸套的进气口三者对接连通。 0008 所述外层固定缸套进气口和滑套上的进气口的倾斜角度相同 ； 所述外层固定缸套 出气口和滑套上的出气口的倾斜角度相同。 0009 所述进气打火装置还包括有 ： 曲轴正时齿轮、 具有左凸轮的左皮带轮、 具有右凸轮 的右皮带轮、 左凸轮摇臂、 右凸轮摇臂以及传动皮带， 曲轴正时齿轮安装在左传动轴或右传 动轴上， 曲轴正时齿轮、 具有左凸轮的左皮带轮、 具有右凸轮的右皮带轮通过传动皮带传动 连接， 左皮带轮上的左凸轮作用在左凸轮摇臂的一端， 左凸轮摇臂的另一端抵。
16、压在左气门 顶杆的外端上 ； 右皮带轮上的右凸轮作用在右凸轮摇臂的一端， 右凸轮摇臂的另一端抵压 在右气门顶杆的外端上。 0010 所述外层固定缸套固定在外部固定安装的缸体上。 0011 所述内燃机缸套内设有冷却水循环通道。 0012 采用上述结构后， 本发明具有以下优点 ： 1） 本发明采用双曲轴双活塞对冲共缸式设计原理， 具有左右两个活塞行程容量， 吸入 空气量大， 是原传统技术单活塞的两倍， 氧气足气， 气压缩量高， 燃烧性强劲有力， 且双活塞 双曲轴推力同时工作， 燃烧时产生的推力是原传统技术单活塞设计的机械功效 2 倍， 所以 需要同等功率的条件下本发明技术比传统技术降低消耗 50以。
17、上， 这就达到了降低消耗的 要求 ； 2） 本发明采用了新型的进气打火装置结构， 采用凸轮配合传动来左右推动气门顶杆， 实现控制气门打开与关闭， 无需气门拍与气门弹簧装置， 省去推压气门弹簧的功耗， 提高了 机械功率 ； 3） 由于本发明采用活塞式平行滑行打火装置控制气门打开与关闭设计结构， 活塞式外 包围滑行配气打火装置设计结构是位于缸套外侧单独分离的， 在任何情况下燃烧室活塞与 气门活塞都不会相撞损坏， 克服了传统技术气门拍配置的缺点， 阻止了传统结构中因气门 说 明 书 CN 102359416 A CN 102359432 A3/5 页 6 拍故障造成的二次损坏现象 ； 4） 本发明稳。
18、定性好， 降低噪音， 减少故障率 ； 5） 本发明加工工艺简单， 制作成本降低， 维修保养方便 ； 6） 本发明油耗低， 效能高， 充分发挥燃烧热能转化为机械能。 附图说明 0013 图 1 是本发明吸气冲程状态下的剖面结构示意图。 0014 图 2 是本发明压缩冲程状态下的剖面结构示意图。 0015 图 3 是本发明燃烧做功冲程状态下的剖面结构示意图。 0016 图 4 是本发明排气冲程状态下的剖面结构示意图。 0017 图 5 是本发明的进气打火装置的传动部分的结构示意图。 0018 图 6 是本发明立体结构示意图。 具体实施方式 0019 如图1-6所示， 一种逆向对冲内燃机， 它包括有。
19、内燃机缸套11， 在内燃机缸套11的 中部开有进气口 11a， 在内燃机缸套 11 的进气口 11a 位置设有控制进气和打火的进气打火 装置20 ； 在内燃机缸套11的进气口11a位置左侧由内至外设有左活塞12和左曲柄机构13， 在内燃机缸套 11 的进气口 11a 位置右侧由内至外设有右活塞 14 和右曲柄机构 15， 左活塞 12、 左曲柄机构 13 与右活塞 14、 右曲柄机构 15 对称设置在进气口 11a 的两侧， 左曲柄机构 13 和右曲柄机构 15 通过传动机构 30 连接到同一输出轴 31 上输出 ； 进气打火装置 20 控制 的进气、 压缩、 打火、 排气这四个冲程间隔时间与。
20、左活塞 12 来回运动间隔时间及右活塞 14 来回运动间隔时间同步。 0020 图1-4所示， 所述左曲柄机构13包括有左连杆13a和左曲柄13b， 左连杆的13a一 端与左活塞 12 枢接， 左连杆 13a 的另一端连接到左曲轴 13b 上， 左曲轴 13b 套接固定在左 传动轴 32 上 ； 所述右曲柄机构 15 包括有右连杆 15a 和右曲柄 15b， 右连杆 15a 的一端与右 活塞 14 枢接， 右连杆 15a 的另一端连接到右曲轴 15b 上， 右曲轴 15b 套接固定在右传动轴 33 上。 0021 如图5-6所示， 所述传动机构30包括有左传动轴32、 左飞轮34、 左传动齿轮。
21、35、 右 传动轴 33、 右飞轮 36、 右传动齿轮 37、 中部传动齿轮 38 和同一输出轴 31， 其中， 左飞轮 34 和左传动齿轮 35 分别固定设在左传动轴 32 上 ； 右飞轮 36 和右传动齿轮 35 分别固定设在 右传动轴 33 上 ； 左传动齿轮 35 和右传动齿轮 37 均与固定在同一输出轴 31 上的中部传动 齿轮 38 相互啮合。 0022 如图1-5所示， 所述进气打火装置20包括有 ： 点火火花塞装置21、 高压喷油嘴22、 左气门顶杆 23、 右气门顶杆 24、 滑动缸套 25、 外层固定缸套 26、 缸套密封环 27， 点火火花塞 装置 21 和高压喷油嘴 2。
22、2 由内至外分别安装在内燃机缸套 11 的进气口 11a 位置， 在内燃机 缸套 11 外侧活动套接有滑动缸套 25， 在滑动缸套 25 的外侧套接有固定安装的外层固定缸 套 26， 在外层固定缸套 26 与滑动缸套 25 之间设有若干个起气密作用的缸套密封环 27， 左 气门顶杆23的内端抵设在滑动缸套25的左侧， 右气门顶杆24的内端抵设在滑动缸套25的 右侧， 在滑动缸套 25 上间隔开设有滑套进气口 25a 和滑套出气口 25b， 外层固定缸套 26 间 说 明 书 CN 102359416 A CN 102359432 A4/5 页 7 隔开设有外层固定缸套进气口 26a 和外层固定。
23、缸套出气口 26b ； 当内燃机处于进气状态时， 外层固定缸套进气口26a、 滑套上的进气口25a、 内燃机缸套的进气口11a三者对接连通 ； 在 内燃机处于压缩或燃烧状态时， 滑套上的进气口 25a 和滑套上的出气口 25b 均处于密封状 态 ； 当内燃机处于出气状态时， 外层固定缸套出气口 26b、 滑套上的出气口 25b、 内燃机缸套 的进气口 11a 三者对接连通。 0023 所述外层固定缸套进气口 26a 和滑套上的进气口 25a 的倾斜角度相同 ； 所述外层 固定缸套出气口 26b 和滑套上的出气口 25b 的倾斜角度相同。 0024 如图 5 所示， 所述进气打火装置 20 还包。
24、括有 ： 曲轴正时齿轮 28、 具有左凸轮 29 的 左皮带轮 210、 具有右凸轮 211 的右皮带轮 212、 左凸轮摇臂 213、 右凸轮摇臂 214 以及传动 皮带 215， 曲轴正时齿轮 28 安装在左传动轴 32 或右传动轴 33 上， 曲轴正时齿轮 28、 具有左 凸轮29的左皮带轮210、 具有右凸轮211的右皮带轮212通过传动皮带215传动连接， 左皮 带轮 215 上的左凸轮 29 作用在左凸轮摇臂 213 的一端， 左凸轮摇臂 213 的另一端抵压在左 气门顶杆 23 的外端上 ； 右皮带轮 212 上的右凸轮 211 作用在右凸轮摇臂 214 的一端， 右凸 轮摇臂 。
25、214 的另一端抵压在右气门顶杆 24 的外端上。 0025 所述外层固定缸套 26 固定在外部固定安装的缸体 216 上。 0026 所述内燃机缸套 11 内设有冷却水循环通道 11b。 0027 使用时， 如图 1 所示， 第一步是进行吸气冲程 ： 左曲柄机构 13 将左活塞 12 向外拉 开， 右曲柄机构 15 将右活塞 14 同步向外拉开， 左曲柄机构 13 通过左传动轴 32 带动曲轴正 时齿轮 28 转动或者右曲柄机构 15 通过右传动轴 33 带动曲轴正时齿轮 28 转动， 曲轴正时 齿轮 28 通过传动皮带 215 带动左皮带轮 210 和右皮带轮 212 同步转动， 左皮带轮。
26、 210 上的 左凸轮29通过左凸轮摇臂213向右压左气门顶杆23， 而右皮带轮212上的右凸轮211通过 右凸轮摇臂 214 也向右让位给右气门顶杆 24， 这样使得滑动缸套 25 右移， 直到外层固定缸 套进气口 26a、 滑套上的进气口 25a、 内燃机缸套的进气口 11a 三者对接连通， 此时， 外部空 气由外层固定缸套进气口26a、 滑套上的进气口25a、 内燃机缸套的进气口11a进入， 高压喷 油嘴 22 喷油和空气形成油气混合物进入缸套 11 内的左活塞 12 和右活塞 14 之间的燃烧腔 体内 ； 如图 2 所示， 第二步是进行压缩冲程 ： 左曲柄机构 13 将左活塞 12 向。
27、内运动， 右曲柄机 构 15 将右活塞 14 同步向内运动， 对左活塞 12 和右活塞 14 之间的燃烧腔体内油气混合物 进行压缩， 同时， 左曲柄机构13或右曲柄机构15按第一步的传动方式带动进气打火装置20 工作， 使滑动缸套 25 向左运动， 使滑套上的进气口 25a 和滑套上的出气口 25b 均处于密封 状态 ； 如图3所示， 第三步是燃烧做功冲程 ： 滑套上的进气口25a和滑套上的出气口25b保持 密封状态 ； 点火火花塞装置 21 打火， 使压缩后的油气混合物充分燃烧， 推动左活塞 12 和右 活塞 14 向各自的外侧运动， 左活塞 12 带动左曲柄机构 13 运动， 左曲柄机构 。
28、13 运动使左传 动轴 32 转动， 左传动轴 32 上的左传动齿轮 35 带动中部传动齿轮 38 转动， 使中部传动齿轮 38 中心的同一输出轴 31 转动输出 ； 同时， 右活塞 14 带动右曲柄机构 15 运动， 右曲柄机构 15运动使右传动轴33转动， 右传动轴33上的右传动齿轮37带动中部传动齿轮38转动， 使 中部传动齿轮 38 中心的同一输出轴 31 转动输出。这样就能使燃烧时产生的推力是原传统 技术单活塞设计的机械功效 2 倍， 所以需要同等功率的条件下本发明技术比传统技术降低 说 明 书 CN 102359416 A CN 102359432 A5/5 页 8 消耗 50以上。
29、， 这就达到了降低消耗的要求 ； 如图 4 所示， 最后第四步是排气冲程 ： 左曲柄机构 13 带动左活塞 12 向内运动， 右曲柄 机构 15 带动右活塞 14 同步向内运动， 左曲柄机构 13 或右曲柄机构 15 按第一步的传动方 式带动进气打火装置20工作， 使滑动缸套25继续向左运动， 直到外层固定缸套出气口26b、 滑套上的出气口 25b、 内燃机缸套的进气口 11a 三者对接连通， 此时， 左活塞 12 和右活塞 14 之间的燃烧腔体内的燃烧后气体从内燃机缸套的进气口 11a、 滑套上的出气口 25b、 外层固 定缸套出气口 26b 排出。 0028 重复上述吸气、 压缩、 燃烧，。
30、 排气四个冲程的过程， 周期循环， 不断地将燃料的化学 能转化为热能， 进而转换为机械能。 0029 由上可知， 本发明为一种能够节省燃料、 热效率提高双倍的逆向对冲内燃机。 说 明 书 CN 102359416 A CN 102359432 A1/6 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 102359416 A CN 102359432 A2/6 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 102359416 A CN 102359432 A3/6 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 102359416 A CN 102359432 A4/6 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 102359416 A CN 102359432 A5/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 102359416 A CN 102359432 A6/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 102359416 A 。