專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)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，盡管并非唯一的，本發(fā)明涉及一種從單個(gè)燃燒室中獲得預(yù)燃燒的壓縮氣體的多缸星形發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
已知的多缸兩沖程或四沖程內(nèi)燃機(jī)依靠每一個(gè)活塞上的各個(gè)燃燒室內(nèi)的空氣燃油混合物的燃燒進(jìn)行工作。這使得必須提供復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)和/或電子點(diǎn)火正時(shí)系統(tǒng)，化油器或燃油噴射裝置，以及相關(guān)的電子裝置、噴油器等等。
與已知的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題在于，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的性能而需要特定的燃料類(lèi)型。也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)為采用柴油作動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)將不能正確地采用石油作為動(dòng)力，并且對(duì)于兩沖程石油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，如果對(duì)注入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料或者對(duì)在燃料源混和的燃料沒(méi)有進(jìn)行所需的濃縮，則兩沖程石油發(fā)動(dòng)機(jī)在短期使用石油后將不能再運(yùn)轉(zhuǎn)。現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)甚至需要更加特定的燃料—例如一些需要超級(jí)汽油或鉛代油(LRP)，一些需要無(wú)鉛的或特級(jí)無(wú)鉛燃料，而其他一些需要液化石油氣體(LPG)。這些問(wèn)題中的多數(shù)均涉及到壓縮比(預(yù)點(diǎn)火壓制)、氣門(mén)設(shè)計(jì)與正時(shí)，低排放要求等等。
由于大功率要求盛行，當(dāng)然眾所周知，應(yīng)該增加燃燒室的尺寸，或者增加氣缸的數(shù)量。在所熟知的曲軸上運(yùn)轉(zhuǎn)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)以及連桿路徑在空間效率上是非常低的。盡管扁平結(jié)構(gòu)、星形結(jié)構(gòu)、和V形結(jié)構(gòu)可以減少多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的總體長(zhǎng)度，但是，由于連桿彼此之間嚴(yán)禁撞擊，因而需要沿著曲軸在不同位置間隔排列，所以曲軸仍然需要較大的長(zhǎng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服或充分改進(jìn)上述缺陷中的至少一個(gè)缺陷和/或更一般地提供一種改進(jìn)的短曲軸多缸內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)可以采用包括礦物油和合成燃料等較廣范圍的燃料類(lèi)型作為動(dòng)力。
在此，本發(fā)明所披露的發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸體；輸出軸，安裝在氣缸體內(nèi)，并可旋轉(zhuǎn)；仿形凸輪，連接到輸出軸上或與輸出軸整體形成；多個(gè)氣缸，在氣缸體內(nèi)遠(yuǎn)離輸出軸而徑向延伸；活塞，分別在每一個(gè)氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且以該活塞的一個(gè)側(cè)面在氣缸內(nèi)形成膨脹室；推桿，分別固定在每一個(gè)活塞上，并從每一個(gè)活塞朝向輸出軸延伸，并且同仿形凸輪互相作用以實(shí)現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；以及進(jìn)氣口和排氣口，同膨脹室相通。
優(yōu)選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)在每一個(gè)進(jìn)氣口還包括一閥門(mén)。
優(yōu)選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括燃燒進(jìn)氣歧管，在該進(jìn)氣歧管中點(diǎn)燃加壓的燃油空氣混合物。
優(yōu)選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括壓縮器，用于在進(jìn)氣歧管中壓縮空氣燃油混合物。
優(yōu)選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括點(diǎn)火裝置，用于在燃燒進(jìn)氣歧管中點(diǎn)燃燃油空氣混合物。
典型地，該點(diǎn)火裝置包括引燃燈、加熱塞或其他。
在一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，該仿形凸輪包括多個(gè)圓周間隔的突出部。
在一些實(shí)施例中，每一個(gè)突出部都具有一凹面和一凸面。
在一些實(shí)施例中，偏移推桿以使得該推桿不直接對(duì)準(zhǔn)輸出軸。
優(yōu)選地，排氣口從每一個(gè)氣缸一側(cè)的一位置上延伸，該位置低于各個(gè)活塞使得膨脹室最小的位置。
優(yōu)選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)在每一個(gè)連桿的端部還包括輥?zhàn)踊蚧瑝K，用于同仿形凸輪滾動(dòng)或滑動(dòng)接觸。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1為包括四個(gè)活塞和相通的膨脹室的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，其中每一個(gè)膨脹室從共同的燃燒進(jìn)氣歧管中接收已經(jīng)燃燒的燃油空氣混合物；圖2為六星形活塞內(nèi)燃機(jī)的截面示意圖；圖3、4、5和6為圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行中的不同旋轉(zhuǎn)階段時(shí)的局部截面示意圖；
圖7、8和9為另一可選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)的局部示意圖，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和推桿與輸出軸產(chǎn)生偏移；圖10為具有三個(gè)突出部的仿形凸輪的截面圖；以及圖11為具有四個(gè)突出部的仿形凸輪的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示意性示出了發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸體11，該氣缸體具有多個(gè)氣缸22，每一個(gè)氣缸中都具有一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。從圖中可注意到，所示出的每一個(gè)活塞都通過(guò)一個(gè)常規(guī)的連桿(推桿)14連接到曲軸(輸出軸)15上。并且從圖中還可注意到，該圖中示出了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)可使用的常規(guī)類(lèi)型的進(jìn)氣閥16和排氣閥17。
在每一個(gè)活塞13的上方均具有一個(gè)膨脹室20。
燃燒進(jìn)氣歧管10設(shè)置于每一個(gè)膨脹室20的上游，并且與每一個(gè)膨脹室連通。氣體和空氣的混合物在該燃燒進(jìn)氣歧管10內(nèi)點(diǎn)燃。燃燒進(jìn)氣歧管10的上游設(shè)有壓縮器C，該壓縮器將化油器C′中結(jié)合的燃油空氣混合物(F+A)通過(guò)輸送口19輸送到燃燒進(jìn)氣歧管10中。該燃燒進(jìn)氣歧管10內(nèi)揮發(fā)的混合物通過(guò)點(diǎn)火裝置I被點(diǎn)燃。該點(diǎn)火裝置I可以是加熱塞、電火花發(fā)射器、引燃燈或其他。該壓縮器C可以在燃燒進(jìn)氣歧管10內(nèi)維持相對(duì)恒定的正壓力。
如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)通常以星形方式形成，也即，具有多個(gè)遠(yuǎn)離輸出軸15而徑向延伸的氣缸22。帶有突出部24的仿形凸輪連接到該輸出軸15上或與該輸出軸整體形成。
在每一個(gè)氣缸22內(nèi)均具有一個(gè)活塞13，該活塞具有固定與其抵靠的推桿14。該推桿14并沒(méi)有如常規(guī)活塞和連桿那樣通過(guò)活塞銷(xiāo)連接到活塞13上。取而代之的是，該推桿14剛性緊固于活塞13上，這樣該推桿可以始終朝向輸出軸15延伸。該推桿14具有輥?zhàn)踊蚬饣幕贫?5，其抵靠在仿形凸輪上。也就是說(shuō)，推桿14同凸輪表面的相互作用或者是滾動(dòng)接觸或者是滑動(dòng)接觸。與通常的曲軸相比，由于每一個(gè)推桿在同一平面內(nèi)抵靠該仿形凸輪，因此單個(gè)仿形凸輪的設(shè)置有利于縮短輸出軸15的長(zhǎng)度。此外，所有的氣缸和活塞都是共面的。
在進(jìn)氣口23設(shè)有閥門(mén)21，該閥門(mén)將活塞13上的膨脹室20與進(jìn)氣口23相隔離。閥門(mén)21通過(guò)計(jì)算機(jī)或機(jī)械控制系統(tǒng)的操作，根據(jù)所需的順序和時(shí)間而打開(kāi)和關(guān)閉。
在每一個(gè)氣缸22的一側(cè)設(shè)有排氣口18，以便在活塞13的下降沖程的剩余部分或該下降沖程之后排放廢氣。
圖3到圖6中示出了仿形凸輪(具有突出部24)的多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置。如圖3所示，開(kāi)啟閥門(mén)21以使得高壓燃燒氣體進(jìn)入到膨脹室20。隨著燃燒氣體在膨脹室20內(nèi)的進(jìn)一步膨脹，活塞13被強(qiáng)迫壓下，因此輥?zhàn)?、或桿上的滑移端25、或滑塊將沿著仿形凸輪滑動(dòng)，以使得該仿形凸輪可以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。在圖5所示的上升沖程之前或該上升沖程的期間，廢氣通過(guò)排氣口18排放，并且仿形凸輪將會(huì)推動(dòng)推桿14，因此活塞13將到達(dá)其最高位置。
圖7到圖11中示出了發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的各種變化。在圖7到圖9中，示出了一個(gè)徑向延伸的活塞。然而，應(yīng)該注意到，也可采用其他的從輸出軸15通常徑向設(shè)置的活塞。然而，在該實(shí)施例中，活塞13和推桿14稍加偏移，而不是直接徑向?qū)?zhǔn)輸出軸15。這樣易于傳導(dǎo)，從而可以增加效率。而且，仿形凸輪的突出部也可稍呈扇形，且具有一凹面和一凸面。此外，代替單個(gè)的輥?zhàn)樱茥U14的端部也可固定有雙輥?zhàn)踊螂p光滑滑移端，如25A和25B。任一輥?zhàn)?或光滑滑移端)25A或25B根據(jù)凸輪的旋轉(zhuǎn)位置而接合于仿形凸輪的表面。
圖10和圖11中分別示出了具有三個(gè)突出部和四個(gè)突出部的仿形凸輪。仿形凸輪上突出部的數(shù)量決定了活塞13需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，以完成輸出軸的一次旋轉(zhuǎn)。此外，突出部的數(shù)量也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。
發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出可以通過(guò)增加燃燒進(jìn)氣歧管內(nèi)的氣體壓力而增加。而燃燒進(jìn)氣歧管內(nèi)氣體壓力的增加可以通過(guò)在進(jìn)氣歧管內(nèi)注入更多的空氣和燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
可以理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化，其并不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，仿形凸輪可以設(shè)置有沿著其全部延伸路徑的鎖位槽，以鎖定推桿的遠(yuǎn)端，防止在推桿和凸輪表面之間可能發(fā)生的任何跳躍。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體；輸出軸，安裝在所述氣缸體內(nèi)，并可旋轉(zhuǎn)；仿形凸輪，連接到所述輸出軸，或與所述輸出軸整體形成；多個(gè)氣缸，在所述氣缸體內(nèi)遠(yuǎn)離所述輸出軸而徑向延伸；活塞，分別在每一個(gè)所述氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且以所述活塞的一個(gè)側(cè)面在所述氣缸內(nèi)限定出膨脹室；推桿，分別固定在每一個(gè)所述活塞上，并從每一個(gè)所述活塞朝向所述輸出軸而延伸，并同所述仿形凸輪互相作用以實(shí)現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)；以及進(jìn)氣口和排氣口，同所述膨脹室相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在每一個(gè)所述進(jìn)氣口還包括一閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括燃燒進(jìn)氣歧管，在所述燃燒進(jìn)氣歧管中點(diǎn)燃加壓的燃油空氣混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括壓縮器，用于在所述進(jìn)氣歧管內(nèi)壓縮所述空氣燃油混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，還包括點(diǎn)火裝置，用于在所述燃燒進(jìn)氣歧管內(nèi)點(diǎn)燃所述燃油空氣混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述點(diǎn)火裝置包括引燃燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述仿形凸輪包括多個(gè)圓周間隔的突出部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每一個(gè)所述突出部具有一凹面和一凸面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，偏移所述推桿以使得所述推桿不直接對(duì)準(zhǔn)所述輸出軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述排氣口從每一個(gè)所述氣缸一側(cè)的一位置上延伸，所述位置低于每一個(gè)所述活塞使得所述膨脹室最小的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在每一個(gè)所述連桿的端部還包括一輥?zhàn)?，用于同所述仿形凸輪滾動(dòng)接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在每一個(gè)所述連桿的端部還包括一對(duì)所述輥?zhàn)印?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在每一個(gè)所述連桿的端部還包括一滑塊，用于與所述仿形凸輪滑動(dòng)接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在每一個(gè)所述連桿的端部還包括一對(duì)滑塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述點(diǎn)火裝置包括加熱塞。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，只要空氣和燃料輸送到燃燒進(jìn)氣歧管中，所述燃料/空氣就被點(diǎn)燃一次并且持續(xù)燃燒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸體；輸出軸，安裝在氣缸體內(nèi)，并可旋轉(zhuǎn)；仿形凸輪，連接到輸出軸上或與輸出軸整體形成；多個(gè)氣缸，在氣缸體內(nèi)遠(yuǎn)離輸出軸而徑向延伸；活塞，分別在每一個(gè)氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且以活塞的一個(gè)側(cè)面在氣缸內(nèi)形成膨脹室；推桿，分別固定在每一個(gè)活塞上，并從每一個(gè)活塞朝向輸出軸延伸；以及進(jìn)氣口和排氣口，同膨脹室相通。在每一個(gè)進(jìn)氣口處設(shè)有一閥門(mén)，并且還包括燃燒進(jìn)氣歧管，在加壓的燃油空氣混合物通過(guò)進(jìn)氣口輸送到各個(gè)膨脹室之前，在該進(jìn)氣歧管中將該加壓的燃油空氣混合物點(diǎn)燃。
文檔編號(hào)F02B75/00GK1676896SQ200410090460
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者布志輝 申請(qǐng)人:布志輝