專利名稱：擺動(dòng)活塞式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種葉片式活塞進(jìn)行擺動(dòng)對(duì)外做功的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前發(fā)動(dòng)機(jī)都是采用活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，活塞所受的力不能全部用于扭轉(zhuǎn)曲軸上，使得功率低，扭矩小，配氣機(jī)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)、排氣不充分，燃料消耗率高，體積大，制造成本高。
本實(shí)用新型的目的是提供一種改進(jìn)的擺動(dòng)活塞式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，它能有效提高功率和扭矩，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積減小。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸和主軸箱，它們安裝在同一主軸上。本實(shí)用新型重點(diǎn)對(duì)氣缸進(jìn)行改進(jìn)。氣缸從外到內(nèi)依次裝有缸蓋、缸體、活塞、配氣閥體和閥芯(即主軸)，它們是以同軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行安裝。主軸箱內(nèi)設(shè)有速度換向器、飛輪等結(jié)構(gòu)，其中速度換向器安裝在閥體和閥芯上。缸蓋與閥體之間的環(huán)形空間被兩塊缸體分隔成兩個(gè)中心對(duì)稱的氣缸腔。兩塊缸體上分別開有兩個(gè)凹槽，形成四個(gè)燃燒室，并使缸體固定在缸蓋上。兩個(gè)中心對(duì)稱的葉片式活塞鉚合在閥體上，它們?cè)诟髯缘臍飧浊粌?nèi)擺動(dòng)的角度為90°。閥體內(nèi)部為閥芯。缸體與閥體、閥體與閥芯之間都為間隙配合。
以上所述的配氣閥體為圓環(huán)體，其中部圓周上設(shè)有四個(gè)換氣口；配氣閥芯為輥輪式的，其軸心線上設(shè)有進(jìn)、排氣孔，中部圓周上設(shè)有與閥體換氣口相應(yīng)的兩個(gè)進(jìn)氣口和兩個(gè)排氣口，進(jìn)、排氣口分別與進(jìn)、排氣孔相通；速度換向器是由差速器上加設(shè)滑塊和彈簧構(gòu)成。
當(dāng)四個(gè)燃燒室按順序循環(huán)進(jìn)行燃?xì)庾龉r(shí)，活塞帶動(dòng)閥體擺動(dòng)，再通過速度換向器的傳動(dòng)和換向作用，從而帶動(dòng)閥芯作轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力由閥芯輸送出去，同時(shí)配氣閥體和閥芯能按時(shí)為四個(gè)燃燒室提供進(jìn)、排氣，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)得以運(yùn)行。
本實(shí)用新型效果顯著，活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)改為擺動(dòng)，使功率和扭矩有顯著提高。四個(gè)燃燒室、兩個(gè)氣缸腔和兩個(gè)活塞都在同一氣缸內(nèi)，使結(jié)構(gòu)尺寸顯著減小，且簡(jiǎn)單緊湊。配氣機(jī)構(gòu)由閥體和閥芯組成，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且沒有氣門，換氣不受阻，換氣快，燃燒好，污染輕。進(jìn)、排氣通道相鄰，且在氣缸內(nèi)部，可對(duì)進(jìn)氣產(chǎn)生預(yù)熱作用。不存在氣門間隙調(diào)整問題。不需要曲軸、連桿、凸輪軸、搖臂、氣門等結(jié)構(gòu)，零部件減少了，制造成本大幅度下降?；钊鲾[動(dòng)，使閥體和閥芯不受離心力和向心不平衡力作用，振動(dòng)源減少，磨損小，零件壽命長(zhǎng)。整個(gè)氣缸置于水中冷卻，效果好，且噪音由于水的作用可降低很多。
結(jié)合附圖，本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)A剖面圖。
圖3本實(shí)用新型中配氣閥體和閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本實(shí)用新型中配氣閥體和閥芯結(jié)構(gòu)B剖面圖。
圖5本實(shí)用新型中配氣閥體和閥芯結(jié)構(gòu)C剖面圖。
圖6本實(shí)用新型中配氣閥體和閥芯結(jié)構(gòu)D剖面圖。
圖7本實(shí)用新型中速度換向器上滑塊和彈簧連接示意圖。
圖8本實(shí)用新型中速度換向器工作原理示意圖。
圖9本實(shí)用新型中燃燒室(61、63)工作過程示意圖。
圖10本實(shí)用新型中燃燒室(62、64)工作過程示意圖。
如
圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括缸蓋(1)、活塞(2)、閥體(3)、閥芯(4)、火星塞(7)、缸體(8)、外缸筒(9)、飛輪(11)、齒輪(12)、速度換向器(13)、主軸箱(14)等結(jié)構(gòu)。缸蓋(1)與閥體(3)之間的環(huán)形空間被兩塊缸體(8)分隔成兩個(gè)中心對(duì)稱的氣缸腔(5)。兩塊缸體(8)上分別設(shè)有兩上凹槽，形成四個(gè)燃燒室(6)，并使缸體(8)固定在缸蓋(1)上。兩個(gè)中心對(duì)稱的葉片式活塞(2)鉚合在閥體(3)上，它們?cè)诟髯缘臍飧浊?5)內(nèi)擺動(dòng)的角度為90°。四個(gè)燃燒室(6)和火星塞(7)按順序循環(huán)進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，使活塞(2)帶動(dòng)閥體(3)做直角擺動(dòng)，再通過主軸箱(14)內(nèi)的速度換向器(13)的傳動(dòng)和換向作用，最后帶動(dòng)閥芯(4)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力從閥芯(4)輸送出去，同時(shí)配氣閥體(3)和閥芯(4)按時(shí)順序地為四個(gè)燃燒室(6)提供進(jìn)、排氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)得以運(yùn)行。水從進(jìn)、出水口(10)流進(jìn)、流出外缸筒(9)，對(duì)氣缸進(jìn)行冷卻。飛輪(11)可以儲(chǔ)能和使主軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪(12)用以對(duì)外傳遞動(dòng)力和起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖3、圖4、圖5、圖6詳細(xì)地表達(dá)了配氣閥體(3)和閥芯(4)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖3所示，閥芯(4)軸心線上設(shè)有進(jìn)氣孔(45)和排氣孔(46)，中部圓周上設(shè)有進(jìn)氣口(41、43)和排氣口(42、44)，進(jìn)氣口(41、43)和排氣口(42、44)分別與進(jìn)氣孔(45)和排氣孔(46)相通。圖4顯示出閥芯(4)上進(jìn)氣孔(45)的截面形狀。圖5反映了閥體(3)上換氣口(31、33)和閥芯(4)上進(jìn)氣口(41)、排氣口(42)的相互位置和截面形狀，圖中進(jìn)氣口(41)和換氣口(31)處于相通位置。圖6反映了閥體(3)上換氣口(32、34)和閥芯(4)上進(jìn)氣口(43)、排氣口(44)的相互位置和截面形狀，圖中排氣口(44)和換氣口(34)處于相通位置。如圖5、圖6所示，換氣口(31、32)分別與換氣口(33、34)相對(duì)軸線呈中心對(duì)稱分布。進(jìn)氣口(41)、排氣口(44)與換氣口(31、32、33、34)大小一樣。排氣口(42)、進(jìn)氣口(43)較大，它們的大小和相互位置應(yīng)根據(jù)換氣口的大小、位置來(lái)確定。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣口(41)、排氣口(42)可按時(shí)順序地與換氣口(31、33)相通，而進(jìn)氣口(43)、排氣口(44)則按時(shí)順序地與換氣口(32、34)相通，為四個(gè)燃燒室(6)提供進(jìn)、排氣。
圖7是速度換向器(13)上滑塊和彈簧(132)在閥體(3)和閥芯(4)上的連接示意圖，圖中滑塊是斜楔，它與閥體(3)端面上所開的呈徑向?qū)ΨQ分布的兩個(gè)缺口相吻合。如圖8所示，速度換向器(13)包括四個(gè)行星齒輪(131)、滑塊和彈簧(132)、錐齒輪(133)、十字軸(134)、錐齒輪(135)等結(jié)構(gòu)。其中錐齒輪(135)和錐齒輪(133)齒數(shù)相等，并分別固定在閥體(3)和閥芯(4)上。滑塊和彈簧(132)嵌于錐齒輪(133)的內(nèi)環(huán)槽中。結(jié)合圖7、圖8，速度換向器(13)的工作過程如下A、當(dāng)閥體(3)正向擺動(dòng)90°時(shí)，閥體(3)通過其上的缺口和滑塊相接，如圖7所示位置，帶動(dòng)錐齒輪(133)正向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，這時(shí)行星齒輪(131)沒有自轉(zhuǎn)，而隨十字軸(134)正向公轉(zhuǎn)90°。B、當(dāng)閥體(3)反向擺動(dòng)時(shí)，閥體(3)上缺口與滑塊分離，這時(shí)行星齒輪(131)開始自轉(zhuǎn)，而十字軸(134)不進(jìn)行公轉(zhuǎn)，動(dòng)力由錐齒輪(135)經(jīng)行星齒輪(131)，再通過錐齒輪(133)，帶動(dòng)閥芯(4)繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)閥體(3)反向擺動(dòng)到90°時(shí)，閥體(3)上的缺口與滑塊又相接……這樣不斷循環(huán)下去，閥體(3)的擺動(dòng)可以轉(zhuǎn)換為閥芯(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且閥體(3)和閥芯(4)的角速度大小相等，方向時(shí)而相同，時(shí)而相反。
圖9、
圖10顯示出本實(shí)用新型的工作過程。其中a、b、c、d分別代表進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)行程。圖中箭頭分別表示活塞(2)和閥芯(4)的運(yùn)動(dòng)方向。圖9反映了在四個(gè)行程中閥芯(4)上進(jìn)氣口(41)、排氣口(42)和閥體(3)上換氣口(31、33)的相互位置，以及它們與燃燒室(61、63)相通的情況。
圖10反映了在四行程中閥芯(4)上進(jìn)氣口(43)、排氣口(44)和閥體(3)上換氣口(32、34)的相互位置，以及它們與燃燒室(62、64)相通的情況。
根據(jù)以上分析說(shuō)明，并結(jié)合圖9、
圖10，本實(shí)用新型的工作過程如下工 作 過 程燃燒室(61)abcd燃燒室(62)bcda燃燒室(63)cdab燃燒室(64)dabc1、當(dāng)燃燒室(63)燃?xì)庾龉?即進(jìn)行c)時(shí)時(shí)，帶動(dòng)活塞(2)和閥體(3)正擺，閥芯(4)正轉(zhuǎn)。這時(shí)A、換氣口(31)與進(jìn)氣口(41)相通，同時(shí)隨閥體(3)和閥芯(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，燃燒室(61)進(jìn)行a。B、換氣口(32)關(guān)閉，燃燒室(62)進(jìn)行b。C、換氣口(34)與排氣口(44)相通，燃燒室(64)進(jìn)行d。
2、當(dāng)燃燒室(62)中已被壓縮的氣體點(diǎn)燃做功(即進(jìn)行c)時(shí)，帶動(dòng)活塞(2)和閥體(3)反擺，閥芯(4)繼續(xù)正轉(zhuǎn)。這時(shí)A、換氣口(31)被關(guān)閉，燃燒室(61)進(jìn)行b。B、換氣口(33)與排氣口(42)相通，燃燒室(63)進(jìn)行d。C、換氣口(34)與進(jìn)氣口(44)相通，燃燒室(64)進(jìn)行a。
以此類推，四個(gè)燃燒室(6)按順序循環(huán)對(duì)外做功，使活塞(2)不停地?cái)[動(dòng)，同時(shí)為其他三個(gè)燃燒室(6)進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、排氣提供能量。而且閥體(3)上的換氣口(31、32、33、34)與閥芯(4)上的進(jìn)氣口(41、43)、排氣口(42、44)可按時(shí)相通，為四個(gè)燃燒室(6)提供進(jìn)、排氣，并按時(shí)關(guān)閉。
本實(shí)用新型采用汽油或柴油作燃料，它的燃料供給系與傳統(tǒng)的汽油機(jī)、柴油機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)一樣。其他的冷卻系、潤(rùn)滑系、點(diǎn)火系和起動(dòng)系的原理和結(jié)構(gòu)也相同。
權(quán)利要求1.一種擺動(dòng)活塞式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸和主軸箱，它們安裝在同一主軸上，其特征在于氣缸從外到內(nèi)依次裝有缸蓋、缸體、活塞、配氣閥體和閥芯，它們是以同軸線為基準(zhǔn)進(jìn)行安裝；缸蓋與閥體之間的環(huán)形空間被兩塊缸體分隔成兩個(gè)中心對(duì)稱的氣缸腔；兩塊缸體上分別開有兩個(gè)凹槽，形成四個(gè)燃燒室，并使缸體固定在缸蓋上；兩個(gè)中心對(duì)稱的葉片式活塞鉚合在閥體上，它們?cè)诟髯缘臍飧浊粌?nèi)擺動(dòng)的角度為90°；閥體內(nèi)部為閥芯，速度換向器安裝在閥體和閥芯上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的閥體為圓環(huán)體，其中部圓周上設(shè)有四個(gè)換氣口；閥芯是輥輪式的，其軸心線上設(shè)有進(jìn)、排氣孔，中部圓周上設(shè)有與閥體上換氣口相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)進(jìn)氣口和兩個(gè)排氣口，進(jìn)、排氣口分別與進(jìn)、排氣孔相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是速度換向器是由差速器上加設(shè)滑塊和彈簧構(gòu)成的。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種擺動(dòng)活塞式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸與主軸箱安裝在同主軸上，氣缸內(nèi)裝有缸蓋、缸體、活塞、閥體和閥芯(即主軸)，它們是以同軸線為基準(zhǔn)安裝。缸蓋與閥體之間的環(huán)形空間被兩塊缸體分隔成兩個(gè)氣缸腔。缸體上設(shè)有四個(gè)燃燒室，并使缸體固定在缸蓋上。兩個(gè)葉片式活塞鉚合在閥體上，它們?cè)诟髯缘臍飧浊粌?nèi)擺動(dòng)角度為90°。速度換氣器安裝在閥體和閥芯上，使閥體擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)。閥體和閥芯是配氣機(jī)構(gòu)，也是動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)F02B53/02GK2264254SQ9622067
公開日1997年10月8日 申請(qǐng)日期1996年8月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月7日
發(fā)明者蔡明新 申請(qǐng)人:蔡明新