專利名稱：活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
專利說明 本發(fā)明涉及一種按進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四過程進(jìn)行循環(huán)地活塞式內(nèi)燃機(jī)。
往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和三角活塞旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)均是按進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四過程進(jìn)行循環(huán)的活塞式內(nèi)燃機(jī)。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)因?yàn)榍B桿機(jī)構(gòu)空間尺寸大，因此這種型式的內(nèi)燃機(jī)體積大，重量重，而且轉(zhuǎn)速的提高還受到往復(fù)運(yùn)動構(gòu)件的限制;三角活塞旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃機(jī)體積小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，但是這種型式內(nèi)燃機(jī)的汽缸和活塞具有特殊型面，不僅配合精度高，加工制造比較困難，而且三角活塞尖角同氣缸壁接觸運(yùn)動在高溫高速的條件下，處于臨界摩擦或干摩擦的狀態(tài)，活塞磨損嚴(yán)重，壽命很短。
在CN-GG87206450(公告在實(shí)用新型專利公報(bào)第3卷第58期)中公開了一種擺動活塞式發(fā)動機(jī)的技術(shù)方案，這是一種冷源發(fā)動機(jī)，尚不具備內(nèi)燃機(jī)的功能。
本發(fā)明的任務(wù)旨在克服公知的活塞式內(nèi)燃機(jī)的缺點(diǎn)，提供一種新結(jié)構(gòu)、新型式的活塞式內(nèi)燃機(jī)。
解決本發(fā)明的要點(diǎn)是將具有內(nèi)腔、加強(qiáng)壁、裙部導(dǎo)口和加強(qiáng)壁導(dǎo)口的活塞安裝在設(shè)有中心圓柱、厚隔板和薄隔板的氣缸體內(nèi)，活塞的形狀可設(shè)計(jì)成I型或

型，裙部導(dǎo)口同厚隔板、加強(qiáng)壁導(dǎo)口同薄隔板動配合，使活塞能沿厚隔板和薄隔板往復(fù)運(yùn)動，活塞中心孔同曲柄軸的軸頸動配合，使活塞中心能繞安裝在中心圓柱內(nèi)的主軸旋轉(zhuǎn)，活塞在運(yùn)動過程中，其外圓表面和內(nèi)腔表面分別同氣缸體的缸腔表面和中心圓柱表面保持相切，因此，在幾何尺寸上要滿足如下要求活塞內(nèi)腔半徑等于中心圓柱半徑同曲柄半徑之和，氣缸體的缸腔半徑等于活塞半徑同曲柄半徑之和，這樣，即在活塞同氣缸體之間形成容積在不斷變化的外氣室，在活塞同中心圓柱之間也形成容積在不斷變化的內(nèi)氣室。外氣室和內(nèi)氣室分別設(shè)有同進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)(或排氣系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng))相通的通道，通道的啟閉受活塞控制，設(shè)計(jì)中，外氣室作空氣壓縮室時，內(nèi)氣室則作燃燒膨脹室，內(nèi)氣室作空氣壓縮室時，外氣室則作燃燒膨脹室。置于厚隔板內(nèi)的燃燒室溝通外氣室和內(nèi)氣室，燃燒室的進(jìn)口同空氣壓縮室相通，並設(shè)有單向閥，燃燒室的出口同燃燒膨脹室相通，並設(shè)有受主軸凸輪機(jī)構(gòu)控制的定時啟閉閥。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。



圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之一(內(nèi)氣室為空氣壓縮室); 圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之二(外氣室為空氣壓縮室); 圖3活塞正剖視圖; 圖4活塞側(cè)視圖; 圖5曲軸結(jié)構(gòu)正視圖; 圖6曲軸結(jié)構(gòu)側(cè)剖視圖; 圖7本發(fā)明結(jié)構(gòu)正剖視簡圖; 圖8本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)剖視簡圖(活塞同圖7非同一狀態(tài)); 圖9本發(fā)明工作原理圖。
圖示1、氣缸體;2、中心圓柱;3、厚隔板;4、薄隔板;5、活塞;6、內(nèi)腔;7、加強(qiáng)壁;8、裙部導(dǎo)口;9、加強(qiáng)壁導(dǎo)口;10、曲柄;11、曲柄軸;12、外氣室;13、內(nèi)氣室;14、彈簧;15、16、17、18、通道;19、燃燒室;20、單向閥;21、定時啟閉閥;22、副進(jìn)氣口;23、副進(jìn)氣通道;24、主軸凸輪;25、飛輪;26、噴油孔;27、主軸;28、挺桿。
這種活塞式內(nèi)燃機(jī)同公知的活塞式內(nèi)燃機(jī)一樣具有進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)(對汽油機(jī)而言)和調(diào)速系統(tǒng)。區(qū)別在于氣缸體(1)內(nèi)設(shè)有中心圓柱(2)、厚隔板(3)和薄隔板(4)，形成環(huán)形但被厚隔板(3)和薄隔板(4)隔斷的缸腔;主軸(27)、曲柄(10)和曲柄軸(11)形成曲軸狀，且主軸(27)通過軸承安裝在中心圓柱(2)的內(nèi)孔中;活塞(5)具有內(nèi)腔(6)、加強(qiáng)壁(7)、裙部導(dǎo)口(8)和加強(qiáng)壁導(dǎo)口(9)(如圖4所示)，置于氣缸體(1)的缸腔中，裙部導(dǎo)口(8)同厚隔板(3)、加強(qiáng)壁導(dǎo)口(9)同薄隔板(4)、活塞(5)中心孔同曲柄軸(11)軸頸動配合，且活塞內(nèi)腔半徑等于中心圓柱半徑同曲柄半徑之和，缸腔半徑等于活塞半徑同曲柄半徑之和，這樣，活塞(5)在擺轉(zhuǎn)過程中，其外圓表面和內(nèi)腔表面分別同缸腔表面和中心圓柱表面始終保持相切，並在活塞(5)同氣缸體(1)、活塞(5)同中心圓柱(2)之間分別形成容積在不斷變化的外氣室(12)和內(nèi)氣室(13)。為了改善相切線上的密封狀態(tài)，曲柄軸(11)同主軸(27)可設(shè)計(jì)成彈性聯(lián)接，曲柄軸(11)能在置于曲柄(10)內(nèi)的彈簧(14)作用下沿曲柄(10)作徑向位移，或者在液壓機(jī)構(gòu)的作用下沿曲柄(10)作徑向位移，這樣，活塞(5)同氣缸體(1)及中心圓柱(2)之間既可保持緊密的接觸，又不致因活塞付的磨損而使相切線上的密封狀態(tài)破壞。外氣室(12)和內(nèi)氣室(13)分別設(shè)有同進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)(或排氣系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng))相通的通道，外氣室(12)既可作空氣壓縮室，也可作燃燒膨脹室，其通道(15或16)均設(shè)在氣缸體(1)的周邊上，內(nèi)氣室(13)不論作燃燒膨脹室或空氣壓縮室，其通道(17或18)均設(shè)在氣缸體(1)的端面上，且通道(15或16、17或18)的開啟和關(guān)閉受擺動的活塞(5)控制。外氣室(12)和內(nèi)氣室(13)通過渦流燃燒室(19)溝通，渦流燃燒室(19)設(shè)在厚隔板(3)內(nèi)，其進(jìn)口設(shè)有單向閥(20)，同作為空氣壓縮室的內(nèi)氣室(13)或外氣室(12)相通，其出口設(shè)有定時啟閉閥(21)，同作為燃燒膨脹室的外氣室(12)或內(nèi)氣室(13)相通;定時啟閉閥(21)的啟閉受主軸凸輪機(jī)構(gòu)控制，該機(jī)構(gòu)由主軸凸輪(24)和挺桿(28)構(gòu)成，為了使渦流燃燒室(19)中未充分燃燒的混合氣在進(jìn)入燃燒膨脹室后能得到充分燃燒，定時啟閉閥(21)可設(shè)計(jì)成還具有副進(jìn)氣口(22)和副進(jìn)氣通道(23)的三通啟閉閥，當(dāng)渦流燃燒室的出口關(guān)閉時，副進(jìn)氣口(22)和副進(jìn)氣通道(23)連通，新鮮空氣經(jīng)副進(jìn)氣口(22)和副進(jìn)氣通道(23)進(jìn)入燃燒膨脹室，當(dāng)渦流燃燒室的出口開啟時，副進(jìn)氣口(22)和副進(jìn)氣通道(23)隔斷，從而使混合氣不致從副進(jìn)氣口(22)外泄，並全部進(jìn)入燃燒膨脹室。此外，各構(gòu)件之間存在相對運(yùn)動的部位均應(yīng)考慮密封，並在主軸(27)的輸出端設(shè)置飛輪(25)。這種活塞式內(nèi)燃機(jī)的供油系統(tǒng)可通過進(jìn)氣系統(tǒng)向空氣壓縮室輸入新鮮空氣和燃油的混合氣(汽油機(jī)的傳統(tǒng)方式)，也可在渦流燃燒室(19)的進(jìn)口處設(shè)噴油孔(26)，利用空氣壓縮室向渦流燃燒室(19)供氣時的高速氣流將從噴油孔(26)噴出的燃油直接帶入渦流燃燒室(19)。對于柴油機(jī)，噴油嘴則安裝在渦流燃燒室(19)內(nèi)。
為了加深對本發(fā)明內(nèi)容的理解，有必要敘述一下這種活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作過程。下面參照圖9，以內(nèi)氣室作空氣壓縮室的汽油內(nèi)燃機(jī)為例。
1.進(jìn)氣過程。曲柄軸(11)從315°位置開始繞主軸(27)旋轉(zhuǎn)360°，內(nèi)氣室(13)完成一次進(jìn)氣過程。
2.壓縮過程。曲柄軸(11)在315°位置時，單向閥(20)在渦流燃燒室(19)燃燒膨脹的混合氣壓力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，擺轉(zhuǎn)的活塞(5)開始對上一進(jìn)氣過程吸入內(nèi)氣室(13)的新鮮空氣實(shí)施壓縮，當(dāng)曲柄軸(11)繞主軸(27)旋轉(zhuǎn)至90°位置時，外氣室(12)開始排氣，渦流燃燒室(19)內(nèi)的壓力驟降，單向閥(20)即在內(nèi)氣室(13)壓縮空氣的作用下開啟，稍后，定時啟閉閥(21)使渦流燃燒室(19)的出口關(guān)閉，副進(jìn)氣口(22)則同副進(jìn)氣通道(23)相通，並開始向外氣室(12)輸入新鮮空氣，與此同時，供油系統(tǒng)開始工作，從噴油孔(26)噴出的汽油被空氣壓縮室向渦流燃燒室(19)流動的高速氣流帶入渦流燃燒室(19)，並迅速混合霧化成可燃混合氣。壓縮過程進(jìn)行至點(diǎn)火系統(tǒng)開始工作，混合氣燃燒，單向閥(20)關(guān)閉時停止。
3.燃燒膨脹過程?；旌蠚獾娜紵紫仍诿荛]的渦流燃燒室(19)內(nèi)進(jìn)行，定時啟閉閥(21)使渦流燃燒室出口開啟，副進(jìn)氣口(22)關(guān)閉后，渦流燃燒室(19)內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)入外氣室(12)繼續(xù)充分燃燒膨脹，並推動活塞(5)擺轉(zhuǎn)，又通過曲柄(10)使主軸(27)旋轉(zhuǎn)，此時飛輪(24)則積蓄能量，燃燒膨脹過程進(jìn)行至曲柄軸(11)旋轉(zhuǎn)至90°位置，排氣行程開始時停止。
4.排氣過程。曲柄軸(11)從90°位置開始繞主軸(27)旋轉(zhuǎn)360°，外氣室(12)完成一次排氣過程。
綜上所述，本發(fā)明具有如下特點(diǎn) 1.這種活塞式內(nèi)燃機(jī)無連桿、曲柄軸直接同活塞鉸接，主軸又安裝在中心圓柱內(nèi)，受力狀況較簡單，軸徑設(shè)計(jì)比往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)可小得多，因此，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，各種指標(biāo)，如比功率、比體積、比重量均優(yōu)于往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。此外，這種活塞式內(nèi)燃機(jī)的不平衡，主要是由于活塞的擺轉(zhuǎn)引起的，性質(zhì)較單純，通過曲軸配重和飛輪配重即可達(dá)到旋轉(zhuǎn)平衡，這樣，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速就能夠大幅度地提高，從而提高輸出功率。
2.這種活塞式內(nèi)燃機(jī)活塞和氣缸體缸腔的型面均為圓柱形，加工制造比較方便;活塞擺轉(zhuǎn)時，活塞同中心圓柱及缸腔壁的接觸運(yùn)動是滾動和滑動的結(jié)合，且滾動比例大于滑動，因此，摩擦阻力較小，摩擦損失也少，活塞的潤滑問題比較容易解決;此外，活塞同中心圓柱及氣缸壁是兩個直徑接近的圓弧面之間的接觸，可以避免如三角活塞式內(nèi)燃機(jī)的活塞付那樣的嚴(yán)重磨損問題。
3.這種活塞式內(nèi)燃機(jī)不需要進(jìn)、排氣門，因此，無氣門機(jī)構(gòu)，這樣，既簡化了結(jié)構(gòu)，又無氣門噪音，並降低了進(jìn)、排氣阻力;由于進(jìn)氣過程貫穿每一循環(huán)的始終、空氣吸入量和吸氣時間均大大優(yōu)于公知的活塞式內(nèi)燃機(jī)，使燃油的燃燒更加充分，既提高了經(jīng)濟(jì)性，又降低了排污量;由于排氣過程也貫穿每一循環(huán)的始終，使得廢氣能排凈，排氣噪音也降低。
4.這種活塞式內(nèi)燃機(jī)有兩個獨(dú)立的氣室，當(dāng)空氣壓縮室向燃燒室供氣時，可利用其高速氣流實(shí)現(xiàn)直接噴油和加強(qiáng)燃料的霧化程度，提高燃燒效率。
權(quán)利要求
1、一種活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是具有內(nèi)腔(6)、加強(qiáng)壁(7)、裙部導(dǎo)口(8)和加強(qiáng)壁導(dǎo)口(9)的活塞(5)安裝在設(shè)有中心圓柱(2)、厚隔板(3)和薄隔板(4)的汽缸體(1)內(nèi)，形成內(nèi)氣室(13)和外氣室(12)，裙部導(dǎo)口(8)同厚隔板(3)、加強(qiáng)壁導(dǎo)口(9)同薄隔板(4)動配合，使活塞(5)能沿厚隔板(3)和薄隔板(4)往復(fù)運(yùn)動，活塞(5)中心孔同曲柄軸(11)的軸頸動配合，使活塞中心能繞安裝在中心圓柱(2)內(nèi)的主軸(27)旋轉(zhuǎn)，活塞內(nèi)腔半徑等于中心圓柱半徑同曲柄半徑之和，汽缸體(1)的缸腔半徑等于活塞半徑同曲柄半徑之和，置于厚隔板(3)內(nèi)的燃燒室(19)溝通外氣室(12)和內(nèi)氣室(13)，燃燒室(19)的進(jìn)口設(shè)有單向閥(20)，燃燒室(19)的出口設(shè)有受主軸凸輪機(jī)構(gòu)控制的定時啟閉閥(21)，外氣室(12)和內(nèi)氣室(13)分別設(shè)有同進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)(或排氣系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng))相通的通道(15或16、17或18)，通道(15或16、17或18)的啟閉受活塞(5)控制。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是所述的定時啟閉閥(21)具有副進(jìn)氣口(22)和副進(jìn)氣通道(23)，成為定時啟閉三通閥。
3、根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是曲柄軸(11)能在置于曲柄(10)內(nèi)的彈簧(14)的作用下沿曲柄(10)作徑向位移，或在液壓機(jī)構(gòu)的作用下沿曲柄(10)作徑向位移。
4、根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是在燃燒室(19)的進(jìn)口處設(shè)有噴油孔(26)。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是在燃燒室(19)的進(jìn)口處設(shè)有噴油孔(26)。
全文摘要
一種新結(jié)構(gòu)、新型式的活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征是在設(shè)有中心圓柱和厚、薄隔板的氣缸體內(nèi)裝有一個擺轉(zhuǎn)的活塞，形成內(nèi)、外氣室，并由厚隔板內(nèi)的燃燒室溝通，進(jìn)氣壓縮和膨脹排氣過程分別在二個氣室進(jìn)行。這種擺轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，制造容易，能夠輸出高轉(zhuǎn)速和大功率，此外，由于活塞同中心圓柱及氣缸壁接觸運(yùn)動的特殊性，活塞副的摩擦損失和零件磨損較少；進(jìn)、排氣的連續(xù)，還可提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性，降低排污量和排氣噪音。
文檔編號A01M13/00GK1038137SQ8810382
公開日1989年12月20日 申請日期1988年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月26日
發(fā)明者金剛裕 申請人:金剛裕