專利名稱：集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大扭力、低轉(zhuǎn)數(shù)、零件高度集成的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)主要是往復(fù)活塞式。往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)里面由曲軸把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。四沖程的曲軸旋轉(zhuǎn)兩周、二沖程的曲軸旋轉(zhuǎn)一周，活塞分別完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)動(dòng)作。這四個(gè)動(dòng)作需要由復(fù)雜的配氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)同動(dòng)作來完成。由于曲軸的慣性旋轉(zhuǎn)要求，I、限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)動(dòng)速度；2、最佳的工況一般需要在5000轉(zhuǎn)左右；3、配氣機(jī)構(gòu)組件零件之間配合的累積誤差，會(huì)造成進(jìn)、排氣偏離正確的設(shè)計(jì)值；4、復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)組件、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件占了發(fā)動(dòng)機(jī)很大一部分制作成本。這也直接導(dǎo)致常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)制作成本高、輸出扭力低、能耗高、廢氣排放值高等缺點(diǎn)。 ZL2010205966646曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了特殊形狀及構(gòu)造的曲滑道軸，曲滑道軸是一個(gè)在圓盤上開有曲線滑槽，連桿一頭連接活塞，另一頭的連桿滑動(dòng)銷在曲線道里滑動(dòng)。從說明書附圖不難看出，開有曲線滑槽的圓盤，實(shí)際也是一個(gè)曲軸的簡(jiǎn)單形變，同現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)技術(shù)是基本一致的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種轉(zhuǎn)速低，扭力大、零件高度集成的發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅大幅度降低了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作成本，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的排放達(dá)標(biāo)的問題，也是一種比現(xiàn)有曲軸的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)更高效、更節(jié)能的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。本發(fā)明主要由波形曲面體(13)、氣缸頭
(27)、燃燒缸(8)、導(dǎo)向缸(22)、主軸(I)、氣門轉(zhuǎn)盤(30)、氣門組、活塞、火花塞等組成，兩個(gè)或兩個(gè)以上活塞(25)組件呈圓周軸向排布在主軸周圍，其直線運(yùn)動(dòng)時(shí)將可燃?xì)怏w爆炸產(chǎn)生的推力周期性作用于波形曲面體(13)的環(huán)形波形斜面上，使波形曲面體(13)產(chǎn)生的連續(xù)偏轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸(I)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸I 一端固定有呈爪碗狀的波形曲面體13。波形曲面體13其外側(cè)碗緣圓周是一個(gè)呈波形的曲面，波長(zhǎng)一致。波峰波谷的高度差，就是活塞的行程長(zhǎng)度。與活塞固定成一體的連桿的另一端是導(dǎo)向滑塊10，滑塊內(nèi)裝有滾輪23，活塞組件運(yùn)動(dòng)方向同主軸I軸向基本平行。活塞25向下移動(dòng)時(shí)，通過滾輪將力傳遞到爪碗狀的波形曲面體13的波形斜面上，從而推動(dòng)波形曲面體移動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))。主軸的另一端固定有帶高低差的環(huán)形凸臺(tái)的氣門轉(zhuǎn)盤30，主軸旋轉(zhuǎn)過程中，氣門轉(zhuǎn)盤30上的凸臺(tái)通過擠壓(氣門搖臂)完成排氣門6、進(jìn)氣門7的開閉。發(fā)動(dòng)機(jī)沒有傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)、曲軸等，大大簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)的零件構(gòu)成，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的制作成本；這種結(jié)構(gòu)下的發(fā)動(dòng)機(jī)，(以本案6缸為例)活塞每完成一個(gè)周期，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)1/2圈，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)低速工作；零件高度集成，大幅度降低發(fā)動(dòng)機(jī)制作成本；氣門開閉更準(zhǔn)確，使氣體燃燒更充分，提高效率的同時(shí)也降低了有害氣體的排放。

[0006]
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖I是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體剖面圖圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)體剖面圖圖3是波形曲面體的工作原理圖圖4是氣門轉(zhuǎn)盤的工作原理圖圖5是活塞缸分布示意圖圖6是活塞四沖程作用于波形曲面體的受力分析圖圖7是波形曲面體的力偶形成示意圖
具體實(shí)施方式
如圖2所示，波形曲面體13通過飛輪18與主軸I的一端固定，主軸的另一端與氣
門轉(zhuǎn)盤30固定，三者可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖I所示，氣缸頭27、燃燒缸8、導(dǎo)向缸22分別串接，活塞25呈環(huán)狀均布于燃燒缸8內(nèi)，導(dǎo)向缸22分別安裝同活塞等數(shù)的導(dǎo)槽組9;與活塞固定的連桿下端的導(dǎo)向滑塊10在導(dǎo)槽組9中上下的滑動(dòng)，以保證活塞組件的直線運(yùn)動(dòng)，并與主軸I保持基本平行。如圖5所示，導(dǎo)槽組(9)在導(dǎo)向缸中呈圓周軸向?qū)ΨQ分布。如圖I所示，連桿的導(dǎo)向滑塊10中裝有滾輪23和倒鉤滑輪20，確?；瑝K中的滾輪始終貼合于波形曲面體13的環(huán)形波形斜面上并完成力的傳遞。活塞上下移動(dòng)時(shí)，就是通過滾輪23將力傳遞到波形曲面體13的斜面上的。由于活塞吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)運(yùn)動(dòng)中，滾輪23斜面的作用力大小不同，方向甚至相反，倒鉤滑輪20便是保證滑塊中的滾輪始終貼合于波形曲面體13的斜面上。如圖6所示，從活塞四個(gè)行程看，只有在做功階段，氣體爆炸使活塞產(chǎn)生向下的推力，亦即使波形曲面體13在垂直于主軸I且距主軸中心L(斜面圓周半徑)的位置產(chǎn)生一個(gè)切力 Fl。Fl = N. tg a如圖7所示，切力Fl形成力偶Fl. L。持續(xù)的力偶使波形曲面體13轉(zhuǎn)動(dòng)，并形成主軸I的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。如圖I所示，氣門組在氣缸頭27中也呈圓周軸向?qū)ΨQ分布。 如圖4所示，氣門轉(zhuǎn)盤30的平盤面有幾段環(huán)狀排布的凸臺(tái)，凸臺(tái)有高低差，其隨主軸I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有高低落差的凸臺(tái)(通過搖臂)周期性擠壓氣門，完成氣門的開與閉。如圖3所示(6缸為例)，第一階段，活塞a、d吸氣壓縮完成后，滾輪23處于波形曲面體13的斜面頂點(diǎn)，氣體爆炸，推動(dòng)滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動(dòng)波形曲面體13向左移動(dòng)；活塞b、e沿斜面上行，氣門轉(zhuǎn)盤30的外凸臺(tái)擠壓并使活塞b、e排氣門打開，完成排氣行程；活塞c、f沿斜面下行，氣門轉(zhuǎn)盤30的內(nèi)凸臺(tái)擠壓并使活塞c、f進(jìn)氣門打開，完成吸氣行程。第二階段，活塞a、d完成四個(gè)行程的同時(shí)，活塞b、e也吸氣壓縮完成，滾輪23處于波形曲面體13的斜面頂點(diǎn)，氣體爆炸，推動(dòng)滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動(dòng)波形曲面體13向左移動(dòng)；活塞c、f沿斜面上行，氣門轉(zhuǎn)盤30的外凸臺(tái)擠壓并使活塞c、f排氣門打開，完成排氣行程；活塞a、d沿斜面下行，氣門轉(zhuǎn)盤30的內(nèi)凸臺(tái)擠壓并使活塞a、d進(jìn)氣門打開，完成吸氣行程。[0024]第三階段，活塞b、e完成四個(gè)行程的同時(shí)，活塞c、f也吸氣壓縮完成，滾輪23處于波形曲面 體13的斜面頂點(diǎn)，氣體爆炸，推動(dòng)滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動(dòng)波形曲面體13向左移動(dòng)；活塞a、d沿斜面上行，氣門轉(zhuǎn)盤30的外凸臺(tái)擠壓并使活塞a、d排氣門打開，完成排氣行程；活塞b、e沿斜面下行，氣門轉(zhuǎn)盤30的內(nèi)凸臺(tái)擠壓并使活塞b、e進(jìn)氣門打開，完成吸氣行程。如此往復(fù)，每對(duì)稱分布的兩個(gè)活塞同時(shí)完成吸氣、壓縮、做功、排氣的四個(gè)行程，依次推動(dòng)波形曲面體13朝同一方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)。各活塞每工作一次循環(huán)，主軸I轉(zhuǎn)動(dòng)1/2圈?；钊麑?duì)稱均布，且同時(shí)完成同一個(gè)行程，保證了波形曲面體13和氣門轉(zhuǎn)盤30在任何時(shí)點(diǎn)軸向受力平衡，防止了發(fā)動(dòng)機(jī)零件的破壞和產(chǎn)生大的震動(dòng)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，將發(fā)動(dòng)機(jī)各零件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單化，零件制作集成化，使按本發(fā)明制作的發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低廉、扭力大、效率高、廢氣排放低等特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，包括波形曲面體(13)、氣缸頭(27)、燃燒缸(8)、導(dǎo)向缸(22)、主軸(I)、氣門轉(zhuǎn)盤(30)、氣門組、火花塞，其特征是兩個(gè)或兩個(gè)以上活塞(25)組件呈圓周軸向排布，其直線運(yùn)動(dòng)時(shí)將可燃?xì)怏w爆炸產(chǎn)生的推力周期性作用于波形曲面體(13)的環(huán)形波形斜面上，使波形曲面體(13)產(chǎn)生連續(xù)偏轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸(I)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是導(dǎo)槽組(9)在導(dǎo)向缸中呈圓周軸向?qū)ΨQ分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是氣門組在氣缸頭(27)缸中呈圓周軸向?qū)ΨQ分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是與活塞固定的連桿下端的導(dǎo)向滑塊(10)在導(dǎo)槽組(9)中上下的滑動(dòng)，以保證活塞組件的直線運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是連桿的導(dǎo)向滑塊(10)中裝有滾輪(23)和倒鉤滑輪(20)，確?；瑝K中的滾輪始終貼合于波形曲面體(13)的環(huán)形波形斜面上并完成力的傳遞。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是波形曲面體(13)通過飛輪(18)與主軸(I)的一端固定，主軸的另一端與氣門轉(zhuǎn)盤(30)固定，三者可一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是氣門轉(zhuǎn)盤(30)的平盤面有幾段環(huán)狀排布的凸臺(tái)，凸臺(tái)有高低差，其隨主軸(I) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有高低落差的凸臺(tái)周期性擠壓氣門，完成氣門的開與閉。
專利摘要一種集成式環(huán)型曲滑道發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種大扭力、低轉(zhuǎn)數(shù)、零件高度集成的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。由兩個(gè)或兩個(gè)以上活塞呈圓周軸向排布在主軸的周圍，活塞直線運(yùn)動(dòng)時(shí)將可燃?xì)怏w爆炸產(chǎn)生的推力周期性作用于波形曲面體的波形斜面上，使波形曲面體產(chǎn)生的連續(xù)偏轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)沒有傳統(tǒng)意義上的配氣機(jī)構(gòu)、曲軸。主要零部件包括有波形曲面體、氣缸頭、燃燒缸、導(dǎo)向缸、主軸、氣門轉(zhuǎn)盤、氣門組、火花塞等，零件設(shè)計(jì)的高度集成，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低廉、扭力大、效率高、廢氣排放低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B75/40GK202628274SQ20112042497
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者胡三杰 申請(qǐng)人:胡三杰