專利名稱：盤式活塞內(nèi)燃機(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)，特別是一種活塞式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，將汽油、柴油、天然氣等物質(zhì)的化學(xué)能通過(guò)在汽缸中燃燒轉(zhuǎn)化為熱能，熱能通過(guò)膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)外做功?；钊絻?nèi)燃機(jī)將化學(xué)能在汽缸中轉(zhuǎn)化為熱能后，熱能膨脹，帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，從而將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將能量轉(zhuǎn)化為曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，對(duì)外做功。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是盤式活塞內(nèi)燃機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)，由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組組成。機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架?；钊B桿組是活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)組件，在做功沖程中將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。曲軸飛輪組包括曲軸和飛輪，曲軸對(duì)外輸出做功，飛輪作為慣性機(jī)構(gòu)，在做功沖程后依靠慣性通過(guò)連桿帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為其他3個(gè)沖程做準(zhǔn)備?，F(xiàn)有往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)多為四沖程內(nèi)燃機(jī)，四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。在做功沖程中活塞連桿組將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化成曲軸及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。在其他3個(gè)沖程，活塞依靠飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。目前，往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)使用曲柄連桿連桿機(jī)構(gòu)傳遞功率，存在因力矩改變而引起的功率損耗及汽缸磨損的問(wèn)題
1、在做功沖程起始時(shí)刻，活塞位于上止點(diǎn)，活塞連桿與曲軸在同一豎直平面內(nèi)，活塞連桿對(duì)曲軸的作用力矩為0，此時(shí)燃料爆炸產(chǎn)生的作用力最大，但作用力方向與作用點(diǎn)線速度方向垂直，沒(méi)有起到推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，功率損耗較大。2、當(dāng)活塞從上止點(diǎn)運(yùn)行到活塞下止點(diǎn)的這一過(guò)程中。在上止點(diǎn)時(shí)，由于采用曲軸連桿結(jié)構(gòu)，沒(méi)有把活塞上的壓力轉(zhuǎn)化為曲軸扭力，而是直接向下壓曲軸，由于采用軸瓦結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于增加了曲軸對(duì)軸瓦的壓力，曲軸與軸瓦之間的滑動(dòng)摩擦力增加，這就增加了曲軸運(yùn)行時(shí)的阻力，使內(nèi)燃機(jī)效率下降。隨著曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，還會(huì)有偏缸的現(xiàn)象，活塞連桿與重力方向的夾角增大，作用活塞上的沿重力方向的壓力會(huì)沿著水平方向和活塞連桿方向分解， 產(chǎn)生一個(gè)水平方向的分力使活塞壓向缸壁，增加活塞與缸壁間的摩擦阻力，造成內(nèi)燃機(jī)效率下降，這也是造成汽缸磨損加快的主要原因。3、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性較差，由于四沖程往復(fù)活塞內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中有三個(gè)沖程是不輸出功率的，這就使得一個(gè)汽缸多對(duì)應(yīng)的曲柄每旋轉(zhuǎn)兩周的過(guò)程中只有半周的時(shí)間是在做功，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的功率、扭矩輸出非常的不均勻，盡管現(xiàn)在采用多缸的結(jié)構(gòu)來(lái)減小這個(gè)，但仍然不能完全消除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種新的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)因使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞功率所帶來(lái)的功率損耗、汽缸磨損及功率輸出不穩(wěn)定的問(wèn)題。本發(fā)明技術(shù)方案
一種盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸、活塞、活塞連桿、主軸、進(jìn)氣門和排氣門，其特征在于 汽缸為環(huán)形柱狀汽缸，底部有兩個(gè)以上的凸塊，汽缸中設(shè)有活塞，活塞為環(huán)形活塞，底部與凸塊配合，活塞通過(guò)活塞連桿連接的軸套，軸套裝在主軸上，主軸上設(shè)有氣門控制機(jī)構(gòu)；汽缸上設(shè)有進(jìn)氣門和排氣門。汽缸上方設(shè)有汽缸頂蓋，汽缸頂蓋為環(huán)形柱狀，汽缸及汽缸頂蓋的側(cè)壁上下配合形成內(nèi)外兩道導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽的起伏與凸塊的起伏相同?；钊B桿為T字形，其下端連接活塞，水平兩端通過(guò)軸承安裝在汽缸側(cè)壁的兩道導(dǎo)向槽中。凸塊共有4個(gè)，凸塊的上表面為扇形的平面，左表面為上升的螺旋面，右表面為下降的螺旋面，右表面的下側(cè)開(kāi)設(shè)有燃燒室。排氣門和進(jìn)氣門設(shè)在燃燒室底部。氣門控制機(jī)構(gòu)為雙圓環(huán)形，外環(huán)上有進(jìn)氣門控制道，內(nèi)環(huán)上有排氣門控制道。主軸沿其軸線方向安裝4個(gè)平鍵，每個(gè)平鍵的長(zhǎng)度大于活塞的軸向厚度，軸套內(nèi)開(kāi)設(shè)有十字形鍵槽，鍵槽內(nèi)壁上安裝有小鋼珠，與平鍵配合。汽缸側(cè)面缸壁的最低高度是活塞軸向厚度的兩倍。同一根根主軸上可配置兩個(gè)以上汽缸，每?jī)蓚€(gè)汽缸共用一個(gè)氣門控制機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果
1、本發(fā)明做功沖程中，燃?xì)馔苿?dòng)活塞沿著凸塊的側(cè)面螺旋上升，其運(yùn)動(dòng)可分解為軸向的直線運(yùn)動(dòng)和圓周面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊ㄟ^(guò)活塞連桿帶動(dòng)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就將旋轉(zhuǎn)的能量傳遞給主軸，不存在使用用曲柄連桿機(jī)構(gòu)所存在的上止點(diǎn)的功率損耗。2、活塞與氣缸中凸塊的配合面位螺旋面，這樣在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以在大部分時(shí)間內(nèi)保持面接觸，密封效果比較好。3、磨損主要集中在汽缸側(cè)壁及汽缸頂蓋側(cè)壁的邊緣，因?yàn)閮烧呱舷屡浜纤纬傻目p隙作為活塞連桿的導(dǎo)向槽，汽缸內(nèi)部的磨損很小。4、一個(gè)汽缸中活塞每旋轉(zhuǎn)一周要完成間隔很短的兩次做功沖程，功率及扭矩的輸
出穩(wěn)定。5、主軸為直軸，轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性很好，相對(duì)于現(xiàn)有的曲軸也更容易加工。6、特別設(shè)計(jì)的環(huán)狀氣門控制機(jī)構(gòu)，比現(xiàn)有的凸輪軸結(jié)構(gòu)更加巧妙，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，還可每?jī)蓚€(gè)汽缸共用一個(gè)氣門控制機(jī)構(gòu)。7、采用多缸結(jié)構(gòu)時(shí)，每?jī)蓚€(gè)汽缸間的軸向振動(dòng)可相互抵消，降低了整體的振動(dòng)。8、體積小，重量輕，由于沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，大大減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，便于降低車輛的重心。


圖1為本發(fā)明正向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明A向結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明氣門控制機(jī)構(gòu)的示意圖； 圖4為本發(fā)明汽缸內(nèi)部及活塞的形狀示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
見(jiàn)圖1，本實(shí)施例為單缸的內(nèi)燃機(jī)。其結(jié)構(gòu)汽缸1為環(huán)形柱狀汽缸，底部有4個(gè)凸塊 2，汽缸1中設(shè)有活塞3，活塞3為環(huán)形活塞，底部形狀與凸塊2形狀相配合，活塞連桿4為T 字形，其下端連接活塞3，水平兩端通過(guò)軸承15搭在過(guò)汽缸1的內(nèi)外兩側(cè)缸壁上，靠里的一端連接在軸套5上，軸套5為圓形，中間開(kāi)設(shè)有十字形的滑槽，滑槽內(nèi)安裝有多個(gè)小鋼珠，軸套5套在主軸6上，主軸6在其軸線方向安裝有4個(gè)平鍵7，與滑槽內(nèi)安裝的鋼珠形成軸向的動(dòng)配合，汽缸1上方設(shè)有汽缸頂蓋8，汽缸1和汽缸頂蓋8的內(nèi)外兩個(gè)側(cè)壁壁的邊緣狀與凸塊2的形狀相吻合，并上下配合形成內(nèi)外兩道道寬度與軸承15直徑相同的縫隙，作為活塞連桿3的導(dǎo)向槽。汽缸1的內(nèi)外兩側(cè)的缸壁的最低處的高度是活塞3軸向厚度的兩倍。 汽缸1的下方是氣門控制機(jī)構(gòu)12，其為雙圓環(huán)形，外環(huán)為進(jìn)氣門控制道14，內(nèi)環(huán)為排氣門控制道13。如圖2，凸塊2的上表面為扇形的平面，左表面為上升的螺旋面，右表面為下降的螺旋面，右表面的下側(cè)開(kāi)設(shè)有燃燒室11，燃燒室11的底部設(shè)有排氣門10和進(jìn)氣門9。工作原理活塞3在汽缸1中位置沿著凸塊2變化時(shí)，活塞3與汽缸1之間所形成的空腔的體積會(huì)隨之變化，根據(jù)這個(gè)變化的體積適時(shí)的進(jìn)氣、排氣，就可以達(dá)到現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程的效果。，活塞3在汽缸1中的運(yùn)動(dòng)可分解為軸向的直線運(yùn)動(dòng)和周向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 軸套5和主軸6間在軸線方向是動(dòng)配合，周向?yàn)殪o配合，這樣就通過(guò)活塞連桿4和把活塞3 旋轉(zhuǎn)的能量傳遞給主軸6，軸向的直線運(yùn)動(dòng)不傳遞給主軸6。本實(shí)施例的工作循環(huán)過(guò)程(為便于描述，如圖2，4個(gè)凸塊2把汽缸1分隔成a、b、 c、d四個(gè)工作腔)
如圖1，起始時(shí)刻，活塞3第一次處于最低點(diǎn)，氣門控制機(jī)構(gòu)12轉(zhuǎn)動(dòng)到圖3的位置，進(jìn)氣門控制道14將a，c兩個(gè)工作腔中的進(jìn)氣門10打開(kāi)，排氣門9關(guān)閉，b、d兩個(gè)工作腔的兩個(gè)氣門均關(guān)閉，工作腔b、d開(kāi)始做功沖程，活塞向右旋轉(zhuǎn)，同時(shí)工作腔a、c開(kāi)始吸氣沖程，直到活塞3沿著凸塊2的上升沿上升到最高點(diǎn)，b、d中做功沖程結(jié)束，a、c中吸氣沖程結(jié)束?；钊?第一次到達(dá)最高點(diǎn)后，排氣門控制道13將工作腔b、d中的排氣門9打開(kāi)， 進(jìn)氣門控制道14脫離工作腔a、c中的進(jìn)氣門10，活塞3沿著凸塊2的下降沿下降，b、d中開(kāi)始排氣沖程，a、c中開(kāi)始?jí)嚎s沖程，直至活塞3運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，排氣沖程和壓縮沖程結(jié)束。活塞3第二次到達(dá)最低點(diǎn)后，排氣門控制道13脫離b、d中的排氣門9，進(jìn)氣門控制道14打開(kāi)b、d中的進(jìn)氣門10，b、d中開(kāi)始吸氣沖程，a、c中開(kāi)始做功沖程，活塞3沿凸塊2的上升沿上升，直至活塞3到達(dá)最高點(diǎn)，吸氣沖程和做功沖程結(jié)束?；钊?第二次到達(dá)最高點(diǎn)后，進(jìn)氣門控制道14脫離b、d中的進(jìn)氣門10，排氣門控制道13打開(kāi)a、c中的排氣門9，活塞3沿著凸塊2的下降沿下降，b、d中進(jìn)行壓縮沖程，a、 c中進(jìn)行排氣沖程，直至活塞回到初始位置，壓縮沖程和排氣沖程結(jié)束。開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。實(shí)施例2
本實(shí)施例有兩個(gè)汽缸1，結(jié)構(gòu)如圖5所示，兩個(gè)汽缸1共用一個(gè)氣門控制機(jī)構(gòu)1并以其為對(duì)稱面對(duì)稱排布，其他零件配置和實(shí)施例1 一樣，每個(gè)汽缸組的工作過(guò)程也和實(shí)施例1 一樣。這種雙缸的結(jié)構(gòu)除了可以提供更大的動(dòng)力以外，還可以相互抵消軸向的振動(dòng)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例有兩個(gè)汽缸1，與實(shí)施例2的區(qū)別在于，兩個(gè)氣缸1不是完全對(duì)稱，相互錯(cuò)開(kāi) 30°，這樣的結(jié)構(gòu)可以彌補(bǔ)單缸結(jié)構(gòu)所存在的做功真空期，使得力矩輸出更穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，包括汽缸(1)、活塞(3)、活塞連桿(4)、主軸(6)、進(jìn)氣門(9) 和排氣門(10)，其特征在于汽缸(1)為環(huán)形柱狀汽缸，底部有兩個(gè)以上的凸塊(2)，汽缸 (1)中設(shè)有活塞(3)，活塞(3)為環(huán)形活塞，底部與凸塊(2)配合，活塞(3)通過(guò)活塞連桿(4) 連接的軸套(5)，軸套(5)裝在主軸(6)上，主軸(6)上設(shè)有氣門控制機(jī)構(gòu)(12);汽缸(1)上設(shè)有進(jìn)氣門(9)和排氣門(10)，汽缸(1)上方設(shè)有汽缸頂蓋(8)，汽缸頂蓋(8)為環(huán)形柱狀， 汽缸(1)及汽缸頂蓋(8)的側(cè)壁上下配合形成內(nèi)外兩道導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽的起伏與凸塊(2)的起伏相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞連桿(4)為T字形，其下端連接活塞(3)，水平兩端通過(guò)軸承(15)安裝在汽缸(1)側(cè)壁的兩道導(dǎo)向槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于凸塊(2)共有4個(gè)，凸塊(2)的上表面為扇形的平面，左表面為上升的螺旋面，右表面為下降的螺旋面，右表面的下側(cè)開(kāi)設(shè)有燃燒室(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于排氣門(9)和進(jìn)氣門(10)設(shè)在燃燒室(11)底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于氣門控制機(jī)構(gòu)(12)為雙圓環(huán)形， 外環(huán)上有進(jìn)氣門控制道(14)，內(nèi)環(huán)上有排氣門控制道(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于主軸(6)沿其軸線方向安裝4 個(gè)平鍵(7)，每個(gè)平鍵(7)的長(zhǎng)度大于活塞(3)的軸向厚度，軸套(5)內(nèi)開(kāi)設(shè)有十字形鍵槽， 鍵槽內(nèi)壁上安裝有小鋼珠，與平鍵(7)配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于汽缸(1)側(cè)面缸壁的最低高度是活塞(3)軸向厚度的兩倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，其特征在于同一根根主軸(6)上可配置兩個(gè)以上汽缸(1)，每?jī)蓚€(gè)汽缸(1)共用一個(gè)氣門控制機(jī)構(gòu)(7 )。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種盤式活塞內(nèi)燃機(jī)，汽缸(1)為環(huán)形柱狀汽缸，底部有兩個(gè)以上的凸塊(2)，汽缸(1)中設(shè)有活塞(3)，活塞(3)為環(huán)形活塞，底部與凸塊(2)配合，活塞(3)通過(guò)活塞連桿(4)連接的軸套(5)，軸套(5)裝在主軸(6)上，主軸(6)上設(shè)有氣門控制機(jī)構(gòu)(12)；汽缸(1)上設(shè)有進(jìn)氣門(9)和排氣門(10)。汽缸(1)上方設(shè)有汽缸頂蓋(8)，汽缸頂蓋(8)為環(huán)形柱狀，汽缸(1)及汽缸頂蓋(8)的側(cè)壁上下配合形成內(nèi)外兩道導(dǎo)向槽。解決了現(xiàn)有往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)因使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞功率所帶來(lái)的功率損耗、汽缸磨損及功率輸出不穩(wěn)定的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小。
文檔編號(hào)F01L1/26GK102322348SQ201110301980
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者郭革委 申請(qǐng)人:郭革委