專利名稱：吸氣排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)的制作方法
吸氣排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，具體的說它涉及一種沒有進(jìn)排氣門，而且內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行中進(jìn)氣、排氣無須遮掩，采取全部開放的無曲軸內(nèi)燃機(jī)。它適用于中小功率的設(shè)備，如摩托車、汽車等。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，人們對(duì)如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排低碳環(huán)保等方面的追求是執(zhí)著不懈的。如多氣門技術(shù)的成功開發(fā)。但多氣門還是有氣門，它還停在治標(biāo)不治本的階段，節(jié)能減排的效果有限，尚有很大的改進(jìn)空間，有待人們?nèi)ヌ剿鏖_發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種無曲軸、無氣門、進(jìn)排氣通道全部開放的內(nèi)燃機(jī)，具體內(nèi)容如下1、設(shè)計(jì)了一種圖1所示的內(nèi)燃機(jī)。它包括如圖所示的機(jī)體，在機(jī)體的周邊設(shè)置了偶數(shù)個(gè)數(shù)的曲線缸體7和7'在相鄰的一組兩缸之間設(shè)置了燃燒室的安裝空間9。在機(jī)體上還開有圓形密封槽2在槽中還開有供潤(rùn)滑用的油道17和油孔18。在機(jī)體上還開有和缸體的外曲線形狀相似，在半徑方向距離相等的槽體4。它供活塞上的小軸在其中運(yùn)行，在機(jī)體上還開有潤(rùn)滑油槽3供活塞和缸體的潤(rùn)滑用。2、圖5是可以固定主軸上的輪輻11。在輪輻上開有供活塞作徑向運(yùn)動(dòng)的槽20。在槽的兩側(cè)還有油孔14?；钊鞴r(shí)通過槽20帶動(dòng)輪輻和主軸旋轉(zhuǎn)。3、圖3-1是機(jī)蓋，在機(jī)蓋上開有和機(jī)體相對(duì)應(yīng)的槽體2、3、4和火花塞孔21。4、圖4是活塞結(jié)構(gòu)示意圖。它包括活塞的基座22。在基座的運(yùn)行方向兩側(cè)加工有軸23?；钊喜窟€有活塞作功受力部分M，在兩側(cè)各加工有供安裝密封條的槽25。用以保證活塞和缸體的密封，在活塞中部安裝有波浪形的彈簧條26。5、圖4-1是燃燒室體，圖中27為端軸。觀是燃燒室，四是點(diǎn)火孔，30是回位彈簧槽。本發(fā)明有以下有益效果1、在能源緊缺的今天，在科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的要求下，節(jié)能減排的意義更加重大。所謂節(jié)能多少，它是一個(gè)相對(duì)指標(biāo)。是指相互比標(biāo)而言，我們首先看國(guó)外早已開發(fā)成功的三角活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。圖6是我們從王細(xì)洋教授所著航空概論一書第108頁摘錄的三角形活塞受力圖，從圖中看出，因?yàn)樗男D(zhuǎn)原理是一種偏心結(jié)構(gòu)，活塞的偏心兩側(cè)受到幾乎大小相等的正負(fù)力矩的作用。而且這對(duì)正負(fù)力矩，大小不等的存在于作功行程的全過程。 正是這個(gè)負(fù)功力矩所作負(fù)功造成它的能耗高污染重的缺點(diǎn)至今無法克服?？梢娯?fù)功現(xiàn)象是不可忽視的現(xiàn)實(shí)。那么我們現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)能耗情況如何呢？我們用示功圖來分析， 圖7是朝陽柴油機(jī)廠賀兆欣處長(zhǎng)提供的實(shí)測(cè)示功圖。它的有效輸出部分只有一個(gè)灣月形的面積，專業(yè)人士都知道，示功圖的縱座標(biāo)代表壓力的變化。橫座標(biāo)代表缸體體積的變化量， 它們的乘積就是圍成的面積，它代表功是毫無疑問的。我們把示功圖7分解成作負(fù)功壓縮沖程的圖8和作功沖程的圖9。圖8中有剖面線的面積是壓縮和燃料燃燒初期作的負(fù)功， 圖9中有剖面線的面積是燃料在作功沖程作的正功。兩者之和是燃料作功的總和。圖9減去圖8的面積就只有一個(gè)灣月形了。實(shí)測(cè)表明，負(fù)功的面積占21.5%，它所造成的損失是 43%，結(jié)果是有效輸出只有57%。當(dāng)然我們承認(rèn)對(duì)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)而言，這一負(fù)功是必須的和不可克服的。由此我們可以結(jié)論如果找到避免負(fù)功的方法就能實(shí)現(xiàn)大幅的節(jié)能。我們的發(fā)明方案就找到了避免負(fù)功的方法。從圖1中看出我們的發(fā)明方案在整個(gè)壓縮沖程并不點(diǎn)火，自然沒有點(diǎn)火后上升的高壓氣體對(duì)活塞的反作用，故沒有點(diǎn)火初期的負(fù)功發(fā)生；至于在點(diǎn)火前壓縮氣體所作的負(fù)功，表現(xiàn)為被壓縮氣體的壓力增加，并貯存到燃燒室中，燃燒室在作小幅的擺動(dòng)后和適時(shí)適量噴入的可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃轉(zhuǎn)化成高壓氣體對(duì)活塞作正功，達(dá)到100%作正功的目的。實(shí)現(xiàn)節(jié)油43%的目的。另外，示功圖顯示吸氣和排氣沖程也有一定數(shù)量的負(fù)功損失。具體數(shù)值我們沒有適合的資料不能確定。但是從目前人們不惜成本的開發(fā)多氣門技術(shù)，用以達(dá)降低進(jìn)排氣阻力實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的?？梢钥闯鑫艢鉀_程的負(fù)功損失，也有很大改進(jìn)利用空間。如果比較主觀的把它估計(jì)為4%，那么由于我們的進(jìn)排氣全開放的技就能節(jié)能8%。加上前述的43%。 總計(jì)可節(jié)能51%。也就是說我們的發(fā)明方案因屏棄點(diǎn)火提前角技術(shù)和進(jìn)排氣的全部開放可以實(shí)現(xiàn)把一升油當(dāng)兩升用的目的。雖然上述結(jié)論還只是理論上的推算。但是從去年三月分國(guó)家發(fā)改委率團(tuán)去德國(guó)考察的新發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)知道德國(guó)人在兩缸之間加一個(gè)圓形的氣體轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)相鄰兩缸專業(yè)化分工，壓縮和作功分別在相鄰的兩個(gè)缸體進(jìn)行的從而達(dá)到了避免點(diǎn)火提前角造成的負(fù)功損失，達(dá)到大幅世能的目的，更令人驚奇的是參訪的專業(yè)人士提供的數(shù)據(jù)是他們實(shí)現(xiàn)節(jié)能是40%，和我們的推斷完全相等，這就從實(shí)踐上證明我們的發(fā)明方案如果實(shí)施成功，節(jié)能50%是完全可以肯定的。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于開發(fā)本發(fā)明方案因?yàn)闊o曲軸無氣門，至使結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)，除去和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)可共用的如水泵、油泵等外只有機(jī)體、輪幅、活塞、燃燒室四個(gè)組件，因而可以大幅的縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)成本。3、噪聲低，因?yàn)闊o曲軸，無氣門、活塞作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。噪聲大幅減少是很自然的。4、安全性能好，本發(fā)明因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)易，故機(jī)械故障少是明顯的，安全性必將大巾畐提尚°5、應(yīng)用范圍廣本發(fā)明的項(xiàng)目因?yàn)橛写蠓?jié)能等一系列的優(yōu)勢(shì)，它將取代傳統(tǒng)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)， 所以它的市場(chǎng)需求是非常巨大的。另外它的輸出動(dòng)率可小可大，它在摩托車、汽車的使用上有廣大的應(yīng)用空間。


圖1、吸氣排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)示意圖。圖2、機(jī)體平面示意圖。圖3、機(jī)體剖視圖。圖3-1、機(jī)蓋示意圖。
圖4、活塞結(jié)構(gòu)示意圖。圖4-1、燃燒室體示意圖。圖5、輪幅示意圖。圖6、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)三角活塞受力圖。圖7、朝陽柴油機(jī)廠提供的實(shí)測(cè)示功圖。圖8、圖7的分解圖。圖9、圖7的分解圖。圖10、控制燃燒室小擺動(dòng)的凸輪板。圖中數(shù)字的意義是1、機(jī)體；2、密封槽；3、潤(rùn)滑油道；4、活塞上小軸的運(yùn)行軌道槽；5、主軸孔；6、燃燒室的安置空間；7、曲線吸氣壓縮專用缸體，7'、作功排氣專用缸體； 8、開放式排氣通道；9、燃燒室體；10、開放式排氣孔；11、輪幅；12、活塞；13、開放式進(jìn)氣孔； 14、潤(rùn)滑油孔；15、輪幅剖視圖；16、缸蓋；17、潤(rùn)滑油道；18、潤(rùn)滑油孔；19、主軸；20、活塞徑向運(yùn)行軌道；21、火花塞孔；22、活塞基座；23、活塞上的小軸；24、活塞頂部受力部分；25、活塞上用于放置密封條溝槽；26、用于支持活塞頂密封的波浪式彈簧條；27、燃燒室體上的端軸；28、燃燒室；29、點(diǎn)火孔；30、燃燒室體上的回位彈簧槽；31、第一次擺動(dòng)控制區(qū)；32、在密封區(qū)點(diǎn)火和火焰?zhèn)鞑r(shí)的靜止區(qū)；33、第二次擺動(dòng)區(qū)它使燃燒室開口朝向作功缸體；34、靜止區(qū)；35、在位彈簧作用下的復(fù)位區(qū)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施并不困難，首先對(duì)于無曲軸來說，國(guó)外早有三角活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的成功開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。致于曲線的加工在機(jī)床已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多軸化、程序化的今天也不是難事。本發(fā)明的關(guān)鍵是活塞在曲線缸體中運(yùn)動(dòng)的順暢和可靠性，這一點(diǎn)可以通過實(shí)驗(yàn)來取得可行的數(shù)據(jù)。我們假定活塞的徑向運(yùn)動(dòng)量為零。那么它就是圓，當(dāng)然運(yùn)行可靠。我們采取逐步增加徑向行程的辦法。就能找到一個(gè)從運(yùn)行順暢到運(yùn)行困難的臨界值，在這個(gè)臨界值之內(nèi)就是我們可以選擇的活塞徑向行程。這一點(diǎn)并不困難。對(duì)它的實(shí)施方式我們作如下表述以示意圖1為例，假定內(nèi)燃機(jī)正在沿圖中箭頭方向正常運(yùn)行，圖中的活塞12的運(yùn)行方向前正在對(duì)上一行程吸入的空氣進(jìn)行壓縮。隨活塞的運(yùn)動(dòng)把空氣全部壓入燃燒室觀中。為減少被壓縮的空氣損失，在實(shí)施時(shí)要在保證強(qiáng)度的原則下燃燒室觀和缸體7的曲線下降部分盡量靠近.當(dāng)活塞即將完成壓縮任務(wù)，行將進(jìn)入密封位時(shí)，燃燒室在圖10的板狀凸輪31的凸起區(qū)的推動(dòng)下小幅擺動(dòng)，進(jìn)入兩缸之間的密封區(qū)，和適時(shí)噴入的燃油被點(diǎn)燃 (如果調(diào)正好壓縮比也可壓燃)。在活塞通過密封區(qū)這段時(shí)間，火焰進(jìn)行充分燃燒壓力增大?；钊\(yùn)行進(jìn)入第二個(gè)作功的缸體7'時(shí)，燃燒室在凸輪板第二個(gè)凸起區(qū)33的推動(dòng)下迅速擺動(dòng)開口朝向作功的缸體7'并釋放出高壓氣體，推動(dòng)活塞作功，與此同時(shí)活塞運(yùn)行方向前，還排出前一行程尚末排出的，幾乎和大氣壓相等的少量廢氣。在作功行程末期活塞通過缸體的曲線下降段。隨后通過開放排氣孔進(jìn)入密封區(qū)，活塞后面尚有一定壓力的廢氣從排氣孔自行排出?；钊M(jìn)入密封區(qū)準(zhǔn)備下一行程的工作。如果為增加輸出功率進(jìn)行開發(fā)時(shí)。 開發(fā)的原則是缸體數(shù)可隨機(jī)體直徑的增加而增加。但應(yīng)成偶數(shù)個(gè)數(shù)，切相鄰兩缸為一組?；钊麛?shù)和燃燒室為缸體總數(shù)的一半。
權(quán)利要求
1.一種吸氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)，核內(nèi)燃機(jī)包括圓形的機(jī)體、機(jī)蓋、曲線缸體、 活塞和帶有密封圈的輪輻。在輪輻上開有供活塞作徑向運(yùn)動(dòng)的槽，在槽的兩側(cè)還設(shè)有油孔。 所述曲線缸體相鄰兩個(gè)為一組，所述的一組缸體運(yùn)行方向前的是作功和排氣專用缸體。在活塞運(yùn)行方向后的為進(jìn)氣和壓縮的專用缸體，在相鄰的一組缸體之間設(shè)有可擺動(dòng)的燃燒室；所述的活塞為缸體數(shù)的一半，該機(jī)屏棄曲柄連桿機(jī)構(gòu)和進(jìn)、排氣門機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)其特征是，該機(jī)的吸氣壓縮專用缸體上開設(shè)有開放式進(jìn)氣通道直接和大氣相通。作功和排氣專用缸體上開設(shè)有開放的排氣通道直接和大氣相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)，其特征是所述的活塞由活塞的受力部分和基座組成。在受力部分和基座之間設(shè)有波浪形彈簧片，在活塞運(yùn)行方向兩側(cè)開有條形槽供安設(shè)密封條使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)，其特征是所述的密封槽中還加工有油道和油孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)，其特征是在機(jī)體和機(jī)蓋上還加工有圓環(huán)形的潤(rùn)滑油道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣、排氣全開放式無曲軸內(nèi)燃機(jī)，在對(duì)壓縮比進(jìn)行調(diào)整后， 它即可以用于對(duì)汽油的點(diǎn)燃，也可以對(duì)柴油進(jìn)行壓燃。
全文摘要
在能源日漸緊缺的今天，人們不斷對(duì)能源消耗很大的汽車內(nèi)燃機(jī)的能耗狀況進(jìn)行改進(jìn)，如多氣門技術(shù)的成功開發(fā)，但是還因有氣門存在，它還是停留在治標(biāo)不治本的階段。節(jié)能減排效果十分有限。尚有很大的改進(jìn)空間，有待人們?nèi)ヌ剿鏖_發(fā)。根據(jù)上述情況，發(fā)明人構(gòu)思了一種在節(jié)能減排方面有新突破的內(nèi)燃機(jī)新方案。它在現(xiàn)有的為減少進(jìn)、排氣阻力而不惜增加機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，增加氣門數(shù)量如四氣門乃至六氣門的內(nèi)燃機(jī)的開發(fā)上；有重大進(jìn)展。我們的發(fā)明方案是一種屏棄進(jìn)、排氣門方案，且進(jìn)氣和排氣無須遮掩。采取全部開放式的結(jié)構(gòu)。進(jìn)、排氣的阻力幾乎為零。大幅減少了進(jìn)、排氣的負(fù)功損失。它使本發(fā)明方案在發(fā)明人原已取得發(fā)明專利證書的專利號(hào)為ZL200610112003.X的方案大幅節(jié)能40％的基礎(chǔ)上又有新的提高，推測(cè)大約節(jié)油50％，實(shí)現(xiàn)一升油當(dāng)兩升用的夢(mèng)想。
文檔編號(hào)F02B75/18GK102192007SQ201110059608
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者曾佳, 曾慶仁, 曾添 申請(qǐng)人:曾慶仁