專利名稱：雙向作動活塞組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)。特別地，本發(fā)明提供一種在上行沖程和下行沖程都被驅(qū)動的雙向作動活塞。
背景技術(shù)：
使用往復(fù)式活塞的內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)有很多年了。發(fā)動機(jī)基于爆炸的氣體在氣缸內(nèi)向下推動活塞而將動力傳遞到驅(qū)動機(jī)構(gòu)的原理運(yùn)轉(zhuǎn)。通常，這種發(fā)動機(jī)提供在活塞的全部四沖程中的單循環(huán)操作(進(jìn)氣、壓縮、工作和排氣)。這些發(fā)動機(jī)僅在工作沖程中提供動力。進(jìn)氣、壓縮和排氣沖程需要輔助動力的輸入才能實(shí)現(xiàn)必要的功能。在發(fā)動機(jī)的最初設(shè)計(jì)中，輔助動力通過飛輪來提供的，該飛輪儲存了由工作沖程產(chǎn)生的能量中的一些并將其反饋到活塞以完成排氣、進(jìn)氣和壓縮沖程，以使另一工作沖程能夠發(fā)生。在單缸發(fā)動機(jī)中，所需飛輪的尺寸巨大，并且降低了發(fā)動機(jī)用于將動力輸出到驅(qū)動機(jī)構(gòu)的潛在效率。
為了向四沖程發(fā)動機(jī)提供最佳效率，通常需要最少四個(gè)氣缸。這樣，四個(gè)氣缸中的一個(gè)始終處于工作沖程，從而傳遞動力到驅(qū)動機(jī)構(gòu)且提供輔助動力以操作其他活塞通過其排氣、進(jìn)氣和壓縮沖程。然而，由于在任何時(shí)刻四個(gè)活塞中僅有一個(gè)處于工作沖程，因此發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的潛在效率由于一些輸出動力必須用于驅(qū)動其他活塞而被降低。即使將氣缸的數(shù)量增加到大于四個(gè)，例如六個(gè)或八個(gè)，也不能克服這個(gè)缺點(diǎn)。
研制出二沖程發(fā)動機(jī)以提高效率。在二沖程發(fā)動機(jī)中，將工作和進(jìn)氣沖程如排氣和壓縮沖程組合在一起那樣組合在一起。這樣，活塞僅需要一個(gè)上行沖程和一個(gè)下行沖程來完成循環(huán)，從而使?jié)撛谛始颖?。然而，因?yàn)樵诙_程發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中需要組合沖程，因此與單個(gè)沖程相比，一些潛在效率消耗在組合沖程的效率降低上。其他問題是產(chǎn)生熱量、工作壽命較短、需要將潤滑油與燃料混合以及排氣中高水平的烴。
已研制出可選形式的內(nèi)燃機(jī)以試圖克服低效率的問題。例如，研制出汪克爾(Wankel)旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)以克服將活塞的上、下行沖程轉(zhuǎn)換成驅(qū)動軸的圓周運(yùn)動的需要。旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)使用旋轉(zhuǎn)活塞，該旋轉(zhuǎn)活塞具有與氣缸壁相互作用的多個(gè)面，以在氣缸轉(zhuǎn)動以允許四沖程操作時(shí)提供變化的室容積。雖然旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的潛在效率比往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)大，但仍需要活塞的工作沖程操作發(fā)動機(jī)通過排氣、進(jìn)氣和壓縮沖程。
仍需要提高效率的發(fā)動機(jī)，其中，工作沖程可將其所有輸出提供給發(fā)動機(jī)的所需操作，并且不需要操作其他氣缸通過其他沖程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種活塞組件，其中活塞的上行沖程和下行沖程二者都提供用于發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的動力。
因此，根據(jù)本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的雙向作動活塞組件。該雙向作動活塞組件包括限定具有第一端和第二端的燃燒室的活塞殼體。雙向作動活塞位于所述燃燒室內(nèi)。雙向作動活塞與優(yōu)選沿其縱向軸線布置在所述燃燒室內(nèi)的中心工作桿相連。雙向作動活塞將燃燒室分為上側(cè)和下側(cè)。第一空氣吸入口和第一排氣口位于燃燒室的上側(cè)。第二空氣吸入口和第二排氣口位于燃燒室的下側(cè)。為打開和關(guān)閉第一和第二空氣吸入口以及第一和第二排氣口設(shè)置氣門組件。設(shè)置具有第一端和第二端的壓縮室，該壓縮室的第一端優(yōu)選與所述燃燒室的第二端相連。中心工作桿優(yōu)選沿壓縮室的縱向軸線穿過燃燒室的第二端進(jìn)入到壓縮室中，從所述壓縮室的第二端出來。第二活塞在壓縮室內(nèi)安裝到中心工作桿。第二活塞將壓縮室分為上側(cè)和下側(cè)。第一壓縮進(jìn)氣門和第一壓縮排氣門位于燃燒室的上側(cè)。第二壓縮進(jìn)氣門和第二壓縮排氣門位于燃燒室的下側(cè)。第一導(dǎo)管裝置將燃燒室中的第一空氣吸入口與壓縮室中的第二壓縮排氣門連接，第二導(dǎo)管裝置將燃燒室中的第二空氣吸入口與壓縮室中的第一壓縮排氣門連接。裝置被設(shè)置用于交替地將燃料混合物供給到燃燒室的上側(cè)和下側(cè)中，點(diǎn)火裝置位于鄰近燃燒室的第一端和第二端的位置，以點(diǎn)燃所述燃料混合物。在雙向作動活塞的每一個(gè)沖程結(jié)束時(shí)，所述壓縮室中的第一和第二壓縮排氣門被打開，并且所述燃燒室中的第一和第二進(jìn)氣口以及第一和第二排氣口打開，以允許來自壓縮室的空氣通過第一和第二導(dǎo)管裝置進(jìn)入到燃燒室中用于使燃燒室充分換氣。
在以下的詳細(xì)說明中，將說明本發(fā)明的其他特征或者本發(fā)明的其他特征將變得明顯。


為了更加清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖以示例的方式詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的原理運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機(jī)的雙向作動活塞組件的一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖，示出了在“下行”沖程開始時(shí)雙向作動活塞的大致位置。
圖2是圖1的雙向作動活塞組件的橫截面示意圖，示出了在第一次點(diǎn)火和“下行”沖程開始之后即刻的雙向作動活塞的位置。
圖3是圖1的雙向作動活塞組件的橫截面示意圖，示出在“下行”沖程接近完成時(shí)雙向作動活塞的大致位置。
圖4是圖1的雙向作動活塞組件的橫截面示意圖，示出在“下行”沖程完成之后雙向作動活塞的位置。
圖5是圖1的雙向作動活塞組件的橫截面示意圖，示出在第二次點(diǎn)火和“上行”沖程開始之后即刻的雙向作動活塞的位置。
圖6是圖1的雙向作動活塞組件的橫截面示意圖，示出在“上行”沖程接近完成時(shí)雙向作動活塞的大致位置。
圖7是圖1的雙向作動活塞和氣門組件的橫截面示意圖，示出完成“上行”沖程之后雙向作動活塞的位置。
圖8是圖7的雙向作動活塞組件的燃燒室沿線A-A的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，以附圖標(biāo)記1總體表示根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動機(jī)的雙向作動活塞組件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
雙向作動活塞組件1具有限定燃燒室3的活塞殼體2。活塞殼體2具有第一端4和第二端5。在示出的實(shí)施例中，活塞殼體2為大體圓筒形。在燃燒室3內(nèi)安置有雙向作動活塞6。雙向作動活塞6連接到中心動力桿8的第一端7。中心動力桿8優(yōu)選位于與燃燒室3的縱向軸線9共線的位置。雙向作動活塞6將燃燒室3分成“上”側(cè)10和“下”側(cè)11。
在燃燒室3的上側(cè)10鄰近活塞殼體2的第一端4的位置處設(shè)置第一空氣吸入裝置。在所示的實(shí)施例中，第一空氣吸入裝置是第一空氣吸入口12。盡管圖中示出單個(gè)空氣吸入口12，還可以設(shè)置一個(gè)以上的口作為第一空氣吸入裝置的部分。此外，在燃燒室3的上側(cè)10鄰近活塞殼體2的第一端4的位置處設(shè)置第一排氣裝置。在所示的實(shí)施例中，第一排氣裝置是第一排氣口13。盡管圖中示出單個(gè)排氣口13，還可以設(shè)置一個(gè)以上的口作為第一排氣裝置的部分。
類似地，在燃燒室3的下側(cè)11鄰近活塞殼體2的第二端5的位置處設(shè)置第二空氣吸入裝置。在所示的實(shí)施例中，第二空氣吸入裝置是第二空氣吸入口14。盡管在圖中示出單個(gè)空氣吸入口14，還可以設(shè)置一個(gè)以上的口作為第二空氣吸入裝置的部分。此外，在燃燒室3的下側(cè)11鄰近活塞殼體2的第二端5的位置處設(shè)置第二排氣裝置。在示出的實(shí)施例中，第二排氣裝置是第二排氣口15。盡管圖中示出單個(gè)排氣口15，還可以設(shè)置一個(gè)以上的口作為第二排氣裝置的部分。
第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15包括如下所述的用于打開和關(guān)閉這些口12-15的裝置。用于打開和關(guān)閉這些口12-15的裝置示意性地示出在附圖中，但如在下文中所說明的，其可包括定時(shí)打開和關(guān)閉這些口的機(jī)械的、氣動的或者其他傳統(tǒng)的方法。
雙向作動活塞組件1包括交替地將燃料混合物供給到燃燒室3的上側(cè)10和下側(cè)11的裝置。在所圖示的實(shí)施例中，交替地將燃料混合物供給到燃燒室3的上側(cè)10和下側(cè)11的裝置是位于燃燒室3的上側(cè)10中的燃料噴射器16和位于燃燒室3的下側(cè)11中的燃料噴射器17。燃料噴射器16、17分別位于鄰近活塞殼體2的第一端4和第二端5的位置。此外，設(shè)置用于點(diǎn)燃供給到燃燒室3的上側(cè)10和下側(cè)11的燃料混合物的裝置。在所圖示的實(shí)施例中，點(diǎn)燃燃料混合物的裝置是位于活塞殼體2的第一端4中的火花塞18和位于鄰近活塞殼體2的第二端5的定位在活塞殼體2的內(nèi)壁20周圍的三個(gè)火花塞19(如圖8所示)。
活塞殼體2的內(nèi)壁20可適于承受在燃燒過程產(chǎn)生的高溫，同時(shí)減少與雙向作動活塞6的摩擦并防止結(jié)污。所圖示的實(shí)施例利用活塞殼體的內(nèi)壁20上的陶瓷涂層21來達(dá)到該目的。
圍繞活塞殼體2的第二端5的是限定壓縮室23的第二活塞殼體22。第二活塞殼體22具有第一端24和第二端25。在所示的實(shí)施例中，第二活塞殼體22是大體圓筒形的且其縱向軸線26與燃燒室3的縱向軸線9對準(zhǔn)。此外，在該優(yōu)選實(shí)施例中，活塞殼體2的第二端5是與第二活塞殼體22的第一端24的共用壁。中心動力桿8通過活塞殼體2的第二端5從燃燒室3出來并進(jìn)入到壓縮室23中。中心動力桿8優(yōu)選安置成與壓縮室23的縱向軸線26共線。第二活塞27安置在壓縮室23內(nèi)。第二動作活塞27與中心動力桿8相連。第二動作活塞27將壓縮室23分成“上”側(cè)28和“下”側(cè)29。
以傳統(tǒng)方式將中心動力桿8的遠(yuǎn)離雙向作動活塞6的端部30連接到發(fā)動機(jī)的輸出驅(qū)動。為了說明，附圖示出輸出驅(qū)動為曲軸31。如圖1所示，壓縮室23優(yōu)選連接到限定燃燒室3的活塞殼體2的第二端5。在該配置中，壓縮室23幫助提供用于密封在動力控制桿8進(jìn)入燃燒室3的位置32周圍的排氣泄漏。密封環(huán)或其他適當(dāng)?shù)拿芊饧梢栽O(shè)置在動力控制桿8退出壓縮室23的位置33?？梢栽趧恿刂茥U8進(jìn)入燃燒室3的位置32周圍設(shè)置附加的壓縮環(huán)。
在壓縮室23的上側(cè)28鄰近第二活塞殼體22的第一端24的位置設(shè)置處第一壓縮進(jìn)氣裝置。在所示實(shí)施例中，第一壓縮進(jìn)氣裝置是第一壓縮進(jìn)氣門34。盡管圖中示出單個(gè)壓縮進(jìn)氣門34，還可以設(shè)置一個(gè)以上的氣門作為第一壓縮進(jìn)氣裝置的部分。第一壓縮進(jìn)氣門34優(yōu)選是單向閥。此外，在壓縮室23的上側(cè)28鄰近第二活塞殼體22的第一端24設(shè)置第一壓縮排氣裝置。在所示的實(shí)施例中，第一壓縮排氣裝置是第一壓縮排氣門35。盡管圖中示出單個(gè)排氣門35，還可以設(shè)置一個(gè)以上的氣門作為第一壓縮排氣裝置的部分。
第一導(dǎo)管裝置36將壓縮室23中的第一壓縮排氣門35與燃燒室3的第二空氣吸入口14相連。當(dāng)氣門35和口14打開時(shí)，來自壓縮室23的空氣可通過導(dǎo)管36進(jìn)入到燃燒室3中。
類似地，在壓縮室23的下側(cè)29鄰近第二活塞殼體22的第二端25的位置處設(shè)置第二壓縮進(jìn)氣裝置。在所示實(shí)施例中，第二壓縮進(jìn)氣裝置是第二壓縮進(jìn)氣門37。盡管圖中示出單個(gè)壓縮進(jìn)氣門37，還可以設(shè)置一個(gè)以上的氣門作為第一壓縮進(jìn)氣裝置的部分。第二壓縮進(jìn)氣門37優(yōu)選是單向閥。此外，在壓縮室23的下側(cè)29鄰近第二活塞殼體22的第二端25的位置處設(shè)置第二壓縮排氣裝置。在所示實(shí)施例中，第二壓縮排氣裝置是第二壓縮排氣門38。盡管圖中示出單個(gè)排氣門38，還可以設(shè)置一個(gè)以上的氣門作為第二壓縮排氣裝置的部分。
第二導(dǎo)管裝置39將壓縮室23中的第二壓縮排氣門38與燃燒室3的第一空氣吸入口12相連。當(dāng)氣門38和口12打開時(shí)，來自壓縮室23的空氣可通過導(dǎo)管38進(jìn)入燃燒室3中。
雙向作動活塞組件1優(yōu)選包括將水蒸氣引入到壓縮室23和燃燒室3的裝置。水蒸氣用于冷卻活塞6、中心動力桿8和燃燒室3的第一活塞殼體2。此外，水蒸氣幫助潤滑燃燒室3的內(nèi)壁20和壓縮室23的內(nèi)壁42。在所示實(shí)施例中，當(dāng)新空氣通過第一和第二壓縮進(jìn)氣門34、37吸入到壓縮室23中時(shí)，水蒸氣優(yōu)選通過文氏管40、41或者類似方法引入。當(dāng)燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14打開時(shí)，來自壓縮室23的潮濕空氣如下所述那樣地供給到燃燒室3中。
第二活塞殼體22的內(nèi)壁42可適于降低與第二活塞27的摩擦。所圖示的實(shí)施例利用第二活塞殼體22的內(nèi)壁42上的涂層43來達(dá)到此目的。
現(xiàn)在將參照附圖來說明雙向作動活塞組件的操作，特別地，圖1-7圖示了活塞6的動作以及各種口和氣門的打開和關(guān)閉。
如前所述，本發(fā)明的活塞6是雙向作動活塞，其中，活塞在下行沖程和上行沖程中都被推動。應(yīng)理解，上下基準(zhǔn)僅是用于參考的目的。附圖實(shí)際上示出了處于水平構(gòu)造的雙向作動活塞組件。在該構(gòu)造中，“上”，就活塞6、27的運(yùn)動來說，是指在圖1-7中向左的運(yùn)動?；鶞?zhǔn)“下”，就活塞6、27的運(yùn)動來說，是指在圖1-7中向右的運(yùn)動。當(dāng)在下面的說明中使用表述“向上”和“向下”時(shí)，其僅作為基準(zhǔn)。能以任意的對準(zhǔn)方式布置壓縮室和燃燒室。
參照圖1，活塞6、27的位置被示出在開始第一動力順序的位置。在該位置，燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15是打開的?？諝馊剂匣旌衔锿ㄟ^燃料噴射器16供給到燃燒室3的“上側(cè)”10中。通過一個(gè)或多個(gè)火花塞18激發(fā)的點(diǎn)火火花點(diǎn)燃燃料混合物并推動活塞6在燃燒室3中“向下”(圖1中向右)。盡管參照燃料噴射解釋本發(fā)明，燃料混合物還可以通過其他已知的手段供給到燃燒室。這些其他的方法包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖2示出在通過供給到燃燒室3的上側(cè)10中的燃料混合物的燃燒而開始向下運(yùn)動時(shí)活塞6、27的位置。在這個(gè)位置，燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15全部都關(guān)閉。由于活塞27與中心動力桿8相連，活塞6的運(yùn)動導(dǎo)致在壓縮室23中的活塞27進(jìn)行類似的運(yùn)動。在燃燒室3中的活塞6的下側(cè)11，空氣在活塞6的向下運(yùn)動過程中被壓縮。隨著活塞27在壓縮室23中“向下”運(yùn)動(圖1中向右)，在活塞27的“下”側(cè)29的空氣被壓縮。在活塞27的“上側(cè)”28，在新空氣通過第一壓縮進(jìn)氣門34吸入到壓縮室23中時(shí)，水蒸氣優(yōu)選通過文氏管40或類似方法引入。
圖3示出當(dāng)下行沖程接近完成時(shí)活塞6、27的位置。在這個(gè)位置，燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15仍都關(guān)閉。此時(shí)或稍后，空氣燃料混合物可以通過燃料噴射器17供給到燃燒室3的“下側(cè)”11中。在活塞27的“上側(cè)”28，水蒸氣仍通過文氏管40與新空氣一起通過第一壓縮進(jìn)氣門34引入。
如圖4所示，在下行沖程完成時(shí)，壓縮室23上的第一壓縮進(jìn)氣門34關(guān)閉。壓縮室23中的第二壓縮排氣門38打開，使在壓縮室23中的活塞27的下側(cè)29的壓縮空氣通過第二導(dǎo)管裝置39和第一燃燒進(jìn)氣口12進(jìn)入到燃燒室3中。同時(shí)，在壓縮室23中的第一壓縮排氣門35打開，使活塞27的上側(cè)28的潮濕空氣從壓縮室23通過第一導(dǎo)管裝置36和第一燃燒進(jìn)氣口12。進(jìn)入燃燒室3中的空氣清除了由于在燃燒室3中的活塞6的上側(cè)10燃燒而產(chǎn)生的廢氣。燃燒氣體通過燃燒室3中的第一和第二排氣口13、15排出。在這個(gè)位置，壓縮室23中的第一和第二壓縮進(jìn)氣門34、37關(guān)閉。如前所述，傳統(tǒng)的二沖程發(fā)動機(jī)的缺點(diǎn)在于產(chǎn)生大量廢氣且不能把所有廢氣從燃燒室清除出去。在本發(fā)明中，由于燃燒室3的兩次掃氣，在燃燒室內(nèi)留有較少的廢氣。這導(dǎo)致發(fā)動機(jī)更有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。可以通過使部分廢氣再循環(huán)進(jìn)入空氣燃料混合物或使廢氣通過催化轉(zhuǎn)化器的方式來處理廢氣以保護(hù)環(huán)境。
如上所述，當(dāng)活塞6的整個(gè)下行沖程幾乎完成時(shí)，空氣燃料混合物通過燃料噴射器17供給到燃燒室3的下側(cè)11中。在下行沖程完成之后，通過一個(gè)或多個(gè)火花塞19產(chǎn)生的點(diǎn)火火花點(diǎn)燃燃料混合物并向上推動活塞6(圖1-7中向左)。如圖8所示，優(yōu)選圍繞著在活塞6的下側(cè)11的燃燒室3的周邊設(shè)置有三個(gè)火花塞19。在所示實(shí)施例中，只有一個(gè)火花塞18被設(shè)置在活塞6的上側(cè)10的燃燒室3的第一端4。
圖5示出了在通過供給到燃燒室3的下側(cè)11中的燃料混合物的燃燒而開始向上運(yùn)動時(shí)的活塞6、27的位置。在這個(gè)位置，燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15都是關(guān)閉的。在燃燒室3中的活塞6的上側(cè)10，潮濕空氣在活塞6的向上運(yùn)動過程中被壓縮。潮濕空氣的壓縮將導(dǎo)致水蒸氣的凝結(jié)以及活塞6和燃燒室3的內(nèi)壁20的冷卻。隨著壓縮室23中的第二活塞27“向上”運(yùn)動(圖5中向左)，在活塞27的“上”側(cè)28的空氣/水蒸氣被壓縮。在活塞27的“上”側(cè)28的空氣/水蒸氣的壓縮導(dǎo)致水蒸氣凝結(jié)并冷卻動力桿8。在活塞27的“下側(cè)”29，水蒸氣通過第二文氏管41與新鮮空氣一起通過壓縮室23中的第二壓縮進(jìn)氣門37被引入到壓縮室23中。
圖6示出了當(dāng)上行沖程接近完成時(shí)活塞6、27的位置。在這個(gè)位置，燃燒室3的第一和第二空氣吸入口12、14以及第一和第二排氣口13、15仍都關(guān)閉。此時(shí)，空氣燃料混合物可以通過燃料噴射器16供給到燃燒室3的“上側(cè)”10中。在活塞27的“下側(cè)”29，水蒸氣仍通過文氏管41與新空氣一起通過第二壓縮進(jìn)氣門37被引入到壓縮室23中。
如圖7所示，在上行沖程完成時(shí)，壓縮室23中的第二壓縮進(jìn)氣門37關(guān)閉。壓縮室23中的第一壓縮排氣門35打開，使在活塞27的上側(cè)28的潮濕壓縮空氣從壓縮室23通過第一導(dǎo)管裝置36和第二燃燒進(jìn)氣口14進(jìn)入到燃燒室3中。同時(shí)，壓縮室23中的第二壓縮排氣門38打開，使在活塞27的下側(cè)29的潮濕空氣從壓縮室23通過第二導(dǎo)管裝置39和第一燃燒進(jìn)氣口12進(jìn)入到燃燒室3中。潮濕空氣的流入清除了由于在燃燒室3中的活塞6的下側(cè)處的燃燒產(chǎn)生的氣體。燃燒氣體通過燃燒室3中的第一和第二排氣口13、15排出。在這個(gè)位置，壓縮室23中的壓縮進(jìn)氣門34、37關(guān)閉。
在活塞6的整個(gè)上行沖程完成之后，以圖1-7所示的順序重復(fù)該循環(huán)。隨著重復(fù)該循環(huán)，在活塞6的上側(cè)10和下側(cè)11處都存在潮濕空氣。
如上所述，當(dāng)水蒸氣被引入到燃燒室3和壓縮室23中時(shí)，該水蒸氣冷卻活塞6、27和中心動力桿8。隨著燃燒室3和壓縮室23中的水蒸氣/空氣被壓縮，水蒸氣凝結(jié)，從而在不需要預(yù)點(diǎn)燃的情況下在燃燒室中允許更大的壓縮率。
此外，在清除由于燃燒產(chǎn)生的氣體的過程中，水蒸氣通過導(dǎo)管36、39被引入到燃燒室3中。在所圖示的實(shí)施例中，來自壓縮室23的潮濕空氣被以大約兩個(gè)大氣壓的壓力引入到燃燒室3中。在隨后的點(diǎn)火循環(huán)的燃燒過程中，存在水蒸氣。當(dāng)燃燒發(fā)生時(shí)，水蒸氣因?yàn)闊岷蛪毫Χ至褳樵?。釋放的氧和氫加入反?yīng)，提供了更完全的燃燒，提高了火焰?zhèn)鞑ニ俣龋_保了燃燒的均勻性，由于附加的氧和氫的存在增加了原子團(tuán)的氧化并提高了效率。在燃燒室3中的活塞6的另一側(cè)，隨著潮濕空氣被壓縮，水蒸氣凝結(jié)在動力桿8上和/或壓縮室殼體的壁的內(nèi)側(cè)以冷卻和潤滑燃燒室。
如前所述，中心動力桿8的一端30通過傳統(tǒng)連桿44連接到曲軸31。連桿44將中心動力桿8的線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換成曲軸31的轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的發(fā)動機(jī)提供多個(gè)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，包括1.構(gòu)造簡單-很少的移動部分2.高效率-低摩擦。本發(fā)明的發(fā)動機(jī)在活塞3的每一個(gè)沖程/運(yùn)動中都產(chǎn)生動力。可以預(yù)期具有同樣數(shù)量的燃燒室和相關(guān)活塞的本發(fā)明的發(fā)動機(jī)將會產(chǎn)生比可比較的二沖程發(fā)動機(jī)多兩倍的動力，比四沖程發(fā)動機(jī)多四倍的動力。
3.易于維護(hù)4.尺寸小和重量輕5.對環(huán)境友好6.低生產(chǎn)成本已圖示和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例以及某些可能的更改，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明顯的是，本發(fā)明允許進(jìn)一步在配置上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行修改。所有這些修改都被本發(fā)明的范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的雙向作動活塞組件，所述雙向作動活塞組件包括燃燒室，其具有第一端和第二端和并容納與布置在所述燃燒室內(nèi)的工作桿相連的雙向作動活塞，所述燃燒室具有上側(cè)和下側(cè)、位于該燃燒室的上側(cè)的第一空氣吸入口和第一排氣口、位于該燃燒室的下側(cè)的第二空氣吸入口和第二排氣口、用于打開和關(guān)閉第一和第二空氣吸入口以及第一和第二排氣口的氣門組件；壓縮室，其具有第一端和第二端，所述壓縮室的所述第一端連接到所述燃燒室的第二端，所述工作桿通過所述燃燒室的第二端進(jìn)入到所述壓縮室中并從所述壓縮室的第二端出來；第二活塞，其在所述壓縮室內(nèi)安裝到所述工作桿上，所述壓縮室具有上側(cè)和下側(cè)、位于燃燒室的上側(cè)的第一壓縮進(jìn)氣門和第一壓縮排氣門、位于燃燒室的下側(cè)的第二壓縮進(jìn)氣門和第二壓縮排氣門；第一導(dǎo)管裝置，其將燃燒室中的第一空氣吸入口與壓縮室中的第二壓縮排氣門相連；第二導(dǎo)管裝置，其將燃燒室中的第二空氣吸入口與壓縮室中的第一壓縮排氣門相連；裝置，其交替地將燃料混合物供給到燃燒室的上側(cè)和下側(cè)；以及點(diǎn)火裝置，其鄰近燃燒室的第一和第二端以點(diǎn)燃所述燃料混合物，其中，在雙向作動活塞的每一個(gè)沖程結(jié)束時(shí)，所述壓縮室中的第一和第二壓縮排氣門打開，所述燃燒室中的第一和第二進(jìn)氣口以及第一和第二排氣口打開，以允許來自壓縮室的空氣通過第一和第二導(dǎo)管裝置進(jìn)入到燃燒室中用于使燃燒室充分換氣。
2.如權(quán)利要求1所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，設(shè)置用于將水蒸氣引入到燃燒室中的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，將水蒸氣引入到燃燒室中的裝置包括位于每一個(gè)第一和第二壓縮進(jìn)氣門中以將水蒸氣交替地供給到壓縮室的上側(cè)和下側(cè)的文氏管。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，壓縮室的第一端幫助密封燃燒室的第二端，工作桿從燃燒室的第二端出來。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，燃燒室被襯以陶瓷套筒。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，工作桿的第二端連接到發(fā)動機(jī)的曲軸。
7.如權(quán)利要求1或6中任意一項(xiàng)所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，第一和第二壓縮進(jìn)氣門以及第一和第二壓縮排氣門是單向閥。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，所述工作桿在所述燃燒室內(nèi)沿其縱向軸線布置。
9.如權(quán)利要求4-8中任意一項(xiàng)所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，所述工作桿通過所述燃燒室的第二端沿壓縮室的縱向軸線進(jìn)入到所述壓縮室中。
10.如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的雙向作動活塞組件，其特征在于，布置在所述燃燒室內(nèi)的所述雙向作動活塞連接到工作桿的一端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的雙向作動活塞組件。該組件包括與壓縮室(29)軸向?qū)?zhǔn)且與曲軸(31)垂直對準(zhǔn)的燃燒室(11)。連桿(44)具有連接到曲軸的第一端和連接到中心工作桿(8)的第二端，該中心工作桿本身連接壓縮室活塞(27)和燃燒室活塞(6)。中心工作桿沿其縱向軸線橫穿壓縮室和燃燒室。燃燒室和壓縮室進(jìn)一步包括上和下入口和出口(12、14、34、37、13、15、35和38)。壓縮室的上出口連接到燃燒室的下進(jìn)氣口和副通路(vice－verca)。壓縮室的上和下入口包括將水蒸氣(40、41)引入到壓縮室中的裝置。
文檔編號F02B53/04GK1957166SQ200580015643
公開日2007年5月2日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者讓-路易斯·馬若爾 申請人:讓-路易斯·馬若爾