分流閥－環擺發動機的製作方法
2023-10-22 06:46:12
專利名稱：分流閥－環擺發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及柴油內燃機領域，特別涉及一種分流閥—環擺柴油發動機。
在柴油機領域，目前廣泛使用的活塞連杆式內燃機是通過活塞運動推動連杆，帶動曲軸轉動的方式來進行工作。此類發動機活塞運動方向與連杆方向不一致，活塞對缸體產生較大的側向壓力，發動機機械損失的50％～60％源出於此，產生較大的振動和噪聲。這一傳動結構的缺陷使發動機傳動效率低下，缸體活塞過早磨損。同時，活塞連杆式發動機的配氣系統由凸輪軸、挺杆、錐形閥門等主要構件組成，結構複雜，構件磨損快，配氣功能不理想，工作噪聲大。
本實用新型的目的在於提供一種指示功率高、傳動效率高、振動小、噪聲低、汙染小、製造成本低、結構較簡單緊湊的分流閥-環擺發動機。
為了達到以上所述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現的一種分流閥—環擺發動機，包括傳動部分和配氣部分，活塞氣缸端部與配氣部分相接，雙曲拐曲軸安裝於機座上，雙曲拐曲軸與啟動馬達及慣性輪相連，兩擺盤軸頭向外相對放置，由中梁相連構成環擺體，滑盤對稱分布於環擺體中心軸線兩側，其中心軸線與環擺體軸線平行且共面，曲軸的兩曲柄部分別設有滑塊，滑塊在滑盤中可沿其軸線方向往復滑移，曲軸軸線與環擺體軸線於其二者中點處正交，擺杆與擺盤同軸，擺杆的上、下端分別與活塞相連。
所述的配氣部分包括燃油泵、壓縮空氣泵、分流閥總成；分流閥總成包括燃油閥、空氣閥、分流閥、燃燒室，每個分流閥總成與一個缸體配置；燃油閥、空氣閥、分流閥均為旋轉閥。
所述的雙拐曲軸中部設有慣性輪，擺杆與擺盤是一體的且同軸，夾板與擺盤同軸；所述的活塞是同軸圓柱型雙連活塞，活塞中心矩形滑槽中裝有滑塊軸，滑塊軸一端軸頭裝入擺杆孔中，另一端裝入夾板孔中，中部位於活塞的中心矩形滑槽中，夾板和擺杆與雙連活塞的滑塊軸間是活動連接，雙連活塞滑塊軸的軸頭可在夾板和擺杆的孔中轉動，滑塊軸可在矩形滑槽中上、下滑動。
所述的分流閥總成中部設有燃燒室，燃油閥、空氣閥、分流閥在旋轉中可周期地與燃燒室接通；空氣閥和分流閥的閥芯分別鏈連接於雙曲拐曲軸，燃油閥閥芯通過錐齒與空氣閥閥芯相連；燃油閥與空氣閥均具有「T」形通道，分流閥具有兩個互不相連的「L」形通道；其一通道與燃燒室直通及活塞氣缸端部周期性相通，另一通道與排氣管直通及活塞氣缸端部周期性相通。
所述的分流閥閥芯柱面上設有「工」字型水線槽。具有冷卻閥芯實現高壓水汽滑膜的潤滑、密封增功和淨化尾氣的功能。
本實用新型的工作過程如下由燃油泵及空氣泵打入的燃油及空氣在燃燒室內燃燒，產生的高壓氣體經過分流閥導入作功活塞氣缸，推動活塞運動；對應端活塞同時進行排氣，活塞中心矩形滑槽中的滑塊軸隨活塞同向移動，同時沿槽側面滑動，推動擺杆，使環擺體擺動；滑盤隨環擺體同步擺動，同時驅使滑盤中可滑動的滑塊，帶動曲軸繞其軸線轉動。活塞作功和排氣行程功能每交替變化一次，曲軸完成一周旋轉運動。
本實用新型的優點在於由於發動機活塞平動轉換成曲軸轉動過程中採用環擺體結構，活塞運動方向與施力方向一致，對氣缸無側向壓力，在力傳遞過程中損耗較少，對氣缸的磨損小，延長氣缸使用壽命。對應的缸體間對發動機的非作功分力均得到平衡，從而保證了發動機工作平穩性。由於發動機配氣部分採用旋轉閥，具有可調性和可控性，配氣的時序、相位和量匹配精確，配氣效果相當理想。分流閥閥芯柱面上設有「工」字型水線槽，實現了分流閥冷卻、潤滑和密封效果，部分水汽導入作功腔體，實現增功節油；另一部分水汽隨相應氣缸排氣時淨化尾氣。同時，整機結構簡單緊湊，批量生產成本相對較低。
為了更加清楚的說明本實用新型，下面將結合附圖進行詳細說明
圖1是目前活塞連杆式發動機活塞處受力圖。
圖2-1是本實用新型的整體結構示意圖(左側僅示出活塞部)。
圖2-2是本實用新型的剖視圖(啟動馬達、啟動慣性輪、氣泵及油泵未示出)。
圖3是本實用新型傳動部分的示意圖(垂直於曲軸4)。
圖4是本實用新型雙拐曲軸部示意圖。
圖5是本實用新型雙連活塞部示意圖。
圖6是本實用新型配氣部分的示意圖(燃油泵及空氣泵未示出)。
圖7是本實用新型配氣部分的剖視圖(燃油泵及空氣泵未示出)。
圖8-1是本實用新型分流閥閥芯示意圖。
圖8-2是本實用新型分流閥閥芯「工」字型水線槽示意圖。
如
圖1所示，目前廣泛使用的發動機由於活塞運動方向V與連杆L方向不一致，活塞對缸體產生了較大的側向壓力Fx，使能量損失較大，產生了較大的振動和噪聲。
如圖2-1、圖2-2、圖3、圖4所示，本實用新型所提出的分流閥—環擺發動機，包括傳動部分和配氣部分，雙連活塞10的進氣端與配氣部分相接。雙曲拐曲軸與啟動馬達及慣性輪相連(圖中未示出)，機座上裝配有雙曲拐曲軸1，兩擺盤3軸頭向外相對放置，由中梁4相連構成環擺體5。滑盤6對稱分布於環擺體中心軸線兩側，其中心軸線與環擺體5軸線平行且共面，曲軸1的兩曲柄部裝有滑塊7，滑塊7由雌雄滑塊套接而成，滑塊在滑盤6中可沿其軸線方向往復滑移。曲軸1軸線與環擺體5軸線於其二者中點處正交。夾板8和擺杆9與擺盤3同軸，擺杆9與擺盤3是一體的，雙拐曲軸中部設有慣性輪2。
如圖5所示，雙連活塞是同軸對稱活塞，活塞10的中心矩形滑槽11中裝有滑塊軸12，滑塊軸12一端軸頭裝入擺盤3端面外的擺杆9孔中，另一端裝入夾板8孔中，中部位於活塞10的中心矩形滑槽中，夾板8和擺杆9與雙連活塞矩形滑槽中的滑塊軸間可以轉動，滑塊軸12可在矩形滑槽11中滑動。
結合圖2-1、圖2-2、圖3、圖4、圖5所示，在本實用新型中，每個分流閥總成分別與一個缸體配置，各缸體對稱分布。本實用新型的工作過程如下高壓氣體推動活塞10運動，並帶動活塞中心矩形滑槽11中的滑塊軸12運動，滑塊軸12帶動擺杆9運動，使環擺體3擺動；活塞的平動通過滑塊軸轉化為作用在擺杆9上的切向力和一個微小的法向力，切向力形成的力矩驅動環擺體的擺動；法向力為平衡力相互抵消，機械能損失甚微。雙拐曲軸安裝於機架上，環擺體3擺動迫使滑塊7在滑盤6中滑動，帶動曲軸1轉動半周。下半周的轉動由對應端排氣活塞轉為作功行程而實現以上過程周而復始，完成連續轉動。
滑塊7在滑盤6中滑移越接近中間部時刻其滑移速率越小，在接近行程止點時刻其滑移速率越大，故在行程作功區間，曲軸獲得的有效轉矩較大。同時，環擺體與它一起擺動的滑盤與滑塊構成一個典型的物理擺(儘管它不斷受活塞策動力周期性作用)，這一突出的運動特點使整個傳動部分機械效率大幅度提高。
如圖6、圖7所示，配氣部分包括燃油泵、壓縮空氣泵、分流閥總成13；每個分流閥總成分別與一個缸體配置；分流閥總成13包括燃油閥14、空氣閥15、分流閥16、燃燒室19。燃油閥、空氣閥、分流閥均為旋轉閥。空氣閥15、分流閥16上分別裝有鏈輪17由雙曲拐曲軸1獲得定比傳動，燃油閥14通過一對錐齒18與空氣閥15相連。各閥芯和閥體配合精密，徑向、軸向密封，潤滑良好。分流閥總成中部設有燃燒室19，燃油閥、空氣閥、分流閥在各自相應驅動下旋轉，按設定的時序和相位與燃燒室接通或關閉。燃油閥14與空氣閥15均具有「T」形通道，分流閥16通道是兩個互不相連的「L」形通道。其一通道20與燃燒室17直通，與雙連活塞10所在氣缸端部斷續相通；另一通道21與排氣管直通，與雙連活塞10所在氣缸端部斷續相通。
如圖8-1、圖8-2所示，分流閥16閥芯柱面上設有「工」字型水線槽22，分流閥處於高溫下旋轉工作，通入槽中之水迅速形成高壓水汽潤滑、冷卻密封膜。分流閥所形成的水汽滑膜部分導入作功腔體，迅速汽化膨脹作功；另一部分水汽隨對應氣缸排出，使尾氣得到淨化。
在本實用新型中，活塞僅有全行程排氣和全行程作功的交替變化，不存在傳統二行程發動機難以擺脫功能低下的換氣過程，大量能量被損耗的嚴重弊端。和現行的活塞式發動機的配氣系統(由凸輪軸、挺杆、錐形閥門等主要構件組成)相比，結構簡單，製造工藝方便，工作噪聲得到明顯降低。
在本實用新型中，活塞運動方向與施力方向一致，對缸體無側向壓力，各非作功力的分力相互平衡，故發動機工作平穩，振動和噪聲較小。
在本實用新型中，所述的雙連活塞可以是如前所述的同軸對稱型，也可以採用環型的，環型的活塞只要裝在擺盤端部即可其傳動效果更佳。
權利要求1.一種分流閥—環擺發動機，包括傳動部分和配氣部分，活塞氣缸端部與配氣部分相接，雙曲拐曲軸安裝於機座上，雙曲拐曲軸與啟動馬達及慣性輪相連，其特徵在於兩擺盤軸頭向外相對放置，由中梁相連構成環擺體，滑盤對稱分布於環擺體中心軸線兩側，其中心軸線與環擺體軸線平行且共面，曲軸的兩曲柄部分別設有滑塊，滑塊在滑盤中可沿其軸線方向往復滑移，曲軸軸線與環擺體軸線於其二者中點處正交，擺杆與擺盤同軸，擺杆的上、下端分別與活塞相連。
2.根據權利要求1所述的分流閥—環擺發動機，其特徵在於所述的配氣部分包括燃油泵、壓縮空氣泵、分流閥總成；分流閥總成包括燃油閥、空氣閥、分流閥、燃燒室，每個分流閥總成與一個缸體配置；燃油閥、空氣閥、分流閥均為旋轉閥。
3.根據權利要求1或2所述的分流閥—環擺發動機，其特徵在於所述的雙拐曲軸中部設有慣性輪，擺杆與擺盤是一體的且同軸，夾板與擺盤同軸；所述的活塞是同軸圓柱型雙連活塞，活塞中心矩形滑槽中裝有滑塊軸，滑塊軸一端軸頭裝入擺杆孔中，另一端裝入夾板孔中，中部位於活塞的中心矩形滑槽中，夾板和擺杆與雙連活塞的滑塊軸間是活動連接，滑塊軸可在矩形滑槽中上、下滑動。
4.根據權利要求2所述的分流閥—環擺發動機，其特徵在於所述的分流閥總成中部設有燃燒室，燃油閥、空氣閥、分流閥在旋轉中可周期地與燃燒室接通；空氣閥和分流閥的閥芯分別鏈連接於雙曲拐曲軸，燃油閥閥芯通過錐齒與空氣閥閥芯相連；燃油閥與空氣閥均具有「T」形通道，分流閥具有兩個互不相連的「L」形通道；其一通道與燃燒室直通及活塞氣缸端部周期性相通，另一通道與排氣管直通及活塞氣缸端部周期性相通。
5.根據權利要求2或4所述的分流閥—環擺發動機，其特徵在於所述的分流閥閥芯柱面上設有「工」字型水線槽。
專利摘要一種分流閥－環擺發動機,包括傳動部分和配氣部分,機座上裝配有雙曲拐曲軸,雙拐曲軸中部設有慣性輪,兩擺盤軸頭向外相對放置,由中梁相連構成環擺體,燃油閥、空氣閥、分流閥均為旋轉閥。由於發動機活塞平動轉換成曲軸轉動過程中採用環擺體結構,活塞運動方向與施力方向一致,對缸體無側向壓力,發動機工作平穩。由於發動機配氣部分採用旋轉閥,各缸體燃燒時序配匹精確,燃燒率高,節油效果好,結構較簡單緊湊。
文檔編號F02B75/00GK2386202SQ99239089
公開日2000年7月5日 申請日期1999年7月27日 優先權日1999年7月27日
發明者王亞民, 許廷智, 陳卓資, 陳醒宇, 姚天文 申請人:王亞民, 許廷智, 陳卓資, 陳醒宇, 姚天文