環形高效發動機的製作方法
2023-06-03 23:45:56
專利名稱：環形高效發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是發動機，具體涉及的是環形高效發動機。二背景技術：
傳統發動機的熱效率非常低，平均只有25 30%左右，大量的熱量都白白浪費了！導致傳統發動機熱效率很低的原因是設計理念上的，這是由於傳統發動具有固定的壓縮t匕，活塞做工結束後，氣缸內還有較高的壓強，這就使得大量該有用做功的能量白白浪費掉了，不僅如此，活塞排氣時還要克服較高的壓強做負功，這就進一步降低了熱效率。傳統活塞發動機要想提高熱效率最有效的方法就是提高壓縮比，其實這也就是為 了充分利用膨脹做功，但是，提高壓縮比受到很大的限制，發動機壓縮比太高，容易引起爆燃，這就使得傳統發動機提高熱效率陷入瓶頸。三、發明內容本實用新型的目的是提供環形高效發動機，這種環形高效發動機用於解決傳統發動機熱效率低的問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是這種環形高效發動機包括氣缸、活塞，氣缸內安裝有中心轉軸，活塞對稱固定在中心轉軸上，氣缸與中心轉軸之間環形腔為活塞通道；氣缸內通過彈性轉軸設置有外缸擋板，外缸擋板的另一端抵在中心轉軸上，外缸擋板與氣缸壁圍繞成的空間為燃燒室，燃燒室內有火花塞和燃氣入口，外缸擋板上安裝有彈性緩衝器；氣缸壁上有排氣口。上述方案中氣缸壁上沿切線方向上設置有燃氣預混缸，燃氣入口為燃氣預混缸的進氣門，燃氣預混缸與氣缸之間通過進氣門相通，燃氣預混缸內安裝有燃氣活塞，燃氣預混缸還設置有與外界相通的吸氣門。上述方案中的燃氣入口有兩個，一個為高壓進氣嘴，一個為高壓進油嘴。上述方案中氣缸兩部分是完全對稱的，每半個缸體內均設置有一個活塞、一個燃氣預混缸、一個燃燒室、一個排氣口。上述方案中外缸擋板為柱形。本實用新型具有以下有益效果I、本實用新型中氣缸內的活塞做圓周運動,這種環型高效發動機圓周運動的合理結構使做功連續，運行流暢，另外，本實用新型無排氣門，無活塞連杆曲軸，無活塞往復運動，這既降低了發動機的噪音，也使得發動機運行非常平穩，有更高的有效效率。2、本實用新型由於實現了壓縮和膨脹分離，發動機的熱效率可達到50 ~60%左
右，由於做功非常連續，這種環形高效發動機有非常高的功率。四
圖I是本實用新型第一種實施方式的結構示意圖；圖2是本實用新型第二種實施方式的結構示意圖；圖3-圖5是本實用新型工作原理圖；圖6-圖9是本實用新型中燃氣預混缸的工作原理圖；[0021]圖10是本實用新型中安裝柱形外缸擋板的結構示意圖；圖11是傳統發動機吸氣過程圖；圖12是傳統發動機進氣後壓縮過程圖；圖13是傳統發動機燃燒做功過程的曲線圖；圖14是傳統發動機排氣做功過程的曲線圖；圖15是本實用新型燃燒做功過程的曲線圖；圖16是本實用新型排氣做功過程的曲線圖。I.氣缸2.活塞3.中心轉軸4.活塞通道5.外缸擋板6.燃燒室7.火花塞 8.吸氣門 9.燃氣預混缸 10.燃氣活塞 11.進氣門 12.彈性緩衝器13.排氣口 14高壓進氣嘴15高壓進油嘴。五具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步描述圖I是本實用新型第一種實施方式的結構示意圖，如圖所示，這種環形高效發動機包括氣缸I、活塞2，氣缸I內安裝有中心轉軸3，活塞2對稱固定在中心轉軸3上，氣缸I與中心轉軸3之間環形腔為活塞通道4 ;氣缸I內通過彈性轉軸設置有外缸擋板5，外缸擋板5的另一端抵在中心轉軸3上，外缸擋板5與氣缸壁圍繞成的空間為燃燒室6，燃燒室6內有火花塞7和燃氣入口。燃氣入口有兩個，一個為進氣嘴14，一個為進油嘴15，外缸擋板5上安裝有彈性緩衝器12 ;氣缸壁上有排氣口 13。圖2是本實用新型第二種實施方式的結構示意圖，如圖所示，這種環形高效發動機包括氣缸I、活塞2，燃氣預混缸9，氣缸I內安裝有中心轉軸3，活塞2為葉片式的，固定在中心轉軸3上，氣缸I與中心轉軸3之間環形腔為活塞通道4，氣缸壁上沿切線方向上設置有燃氣預混缸9，燃氣預混缸9與氣缸I之間通過進氣門11相通；氣缸I內與燃氣預混缸9相對應處通過彈性轉軸設置有外缸擋板5，外缸擋板5的另一端抵在中心轉軸3上，夕卜缸擋板5與燃氣預混缸9部位處的氣缸壁圍繞成的空間為燃燒室6，燃燒室6內有火花塞7，燃氣預混缸9的進氣門11位於燃燒室6內，外缸擋板5上還安裝有彈性緩衝器12 ;氣缸壁上有排氣口 13。本實用新型的工作原理如下(我們以第二種實施方式為例來說明)如圖3所示，外缸擋板5復位，封閉燃燒室6，高壓空氣被迅速噴入燃燒室6，高壓油氣被迅速噴入燃燒室6，火花塞7點火，燃氣燃燒膨脹推動活塞2做功。如圖4所示，可燃氣體燃燒膨脹，繼續推動活塞2帶動轉動中心轉軸3旋轉。如圖5所示，做功結束後，殘餘氣體從排氣口 13排出，活塞2觸動彈性緩衝器12，擠開外缸擋板5通過。接下來就循環圖3過程，外缸擋板5在彈力作用下復位，封閉燃燒室6，高壓空氣被迅速噴入燃燒室6，高壓油氣被迅速噴入燃燒室6，火花塞7點火，燃氣燃燒膨脹推動活塞2做功。(此時殘餘氣體一直由排氣口自然排氣)。整個循環就是兩個過程做功一短暫的換位進氣——做功一短暫的換位進氣……如此循環往復的工作。本實用新型提供的環形發動機一直是自然排氣不需要單獨的排氣過程，而進氣和壓縮都是短暫瞬時完成的，做功之後只需短暫的交換就繼續做功，很顯然環型發動機不僅熱效率大幅提 聞，環形發動機的功率也將大幅提聞。本實施方式中氣缸I由完全對稱的兩部分組成，每半個缸體內均設置有一個活塞2、一個燃氣預混缸9、一個燃燒室6、一個排氣口 13。本實施方式中燃氣預混缸9內安裝有燃氣活塞10，燃氣預混缸9還設置有與外界相通的吸氣門8，以及與氣缸I相通的進氣門11。燃氣活塞10的往復運動完成吸氣以及為燃燒室輸送壓縮好的燃氣。進氣門11為彈簧彈力開關，進氣門11彈簧向上的彈力可承受幾個到十幾個大氣壓的壓力，只有當燃氣預混缸9的燃氣活塞10下壓到一定程度時，進氣門11才被頂開，可燃氣體才被壓入燃燒室。吸氣門8開關也可設計成與進氣門11相同的彈簧彈力開關，只是吸氣門8開關彈簧彈力要較小，當燃氣預混缸9內氣壓低於大氣壓力一定程度吸氣門8打開。本實施方式中燃氣預混缸的燃氣活塞10連接傳動機構，二者的具體連接方式為燃氣預混缸的燃氣活塞10連接曲軸，曲軸連接曲軸齒輪，曲軸齒輪與轉軸齒輪連接，轉軸齒輪連接的轉軸與氣缸I內的中心轉軸3連接，燃氣預混缸的工作原理如下首先進氣門關閉，燃氣預混缸開始吸氣，參閱圖6 ;燃氣預混缸吸氣，參閱圖7。該過程傳動系統帶動燃氣預混缸的燃氣活塞10上移，此時燃氣預混缸內氣壓小於大氣壓，空氣經空氣濾清器並與化油器供給的汽油混合成可燃混合氣，通過吸氣門被吸入燃氣預混缸。這時工作室內燃燒氣體一直在膨脹做功。接下來，曲軸帶動燃氣活塞10壓縮氣體，參閱圖8。該過程傳動系統開始帶動燃氣預混缸的燃氣活塞10下移，但此時進氣門依然關閉，進氣門11彈簧向上的彈力可承受幾個到十幾個大氣壓的壓力。如圖8所示，只有當燃氣預混缸的燃氣活塞10下壓到一定程度時(外缸擋板5復位，燃燒室6封閉)，進氣門11才被頂開，可燃氣體才被迅速壓入燃燒室6。進氣門打開，燃氣被壓入燃燒室6，參閱圖9。可燃氣體被迅速壓入燃燒室6後，彈簧迅速關閉進氣門11，火花塞7點火，可燃氣體在燃燒室6燃燒膨脹做功。如此循環往復，燃氣預混缸不斷把壓縮好的燃氣輸送給燃燒室6，燃氣在燃燒室6不斷燃燒做功。圖10所示的是本實施方式安裝柱形擋板的結構示意圖，工作時，柱形外缸擋板5一直在旋轉，中心轉軸3轉一圈，柱形外缸擋板5轉兩圈，當活塞2到達外缸擋板5處，剛好從外缸擋板5的扇形口中通過，活塞2通過後，柱形外缸擋板5旋轉封閉燃燒室6。柱形外缸擋板5的優點是不需要彈簧，沒有震動，封閉燃燒室6更及時。柱形外缸擋板5的密封處為擋板的圓柱面與氣缸通道埠接觸處。六、傳統發動機的熱效率以汽油機為例來計算一下傳統發動機的熱效率，後面會對比計算環形高效發動機的熱效率，並分析發動機熱效率巨大差別的因素。首先了解一下常規發動機等裝置的熱效率表一、熱效率表
I汽機車I汽油機I柴油機I燃氣輪機I液體燃料火箭一臺傳統的汽油發動機在節氣門接近全開時擁有約30%的最高效率，而在我日常的駕駛條件下，這個效率還要打上一個大大的折扣。以汽油機為例來計算一下傳統發動機的熱效率。I進氣過程活塞往復運動時，外界大氣壓時而做正功、時而做負功，正負功剛好對應抵消了，所以整個過程中只考慮氣缸內氣體吸熱、做功等情況。發動機進氣時，氣缸內的壓強略小於一個大氣壓，進氣過程中本來要消耗能量，但是，說外界大氣壓做功完全抵消了，計算時只考慮氣缸內氣體做功情況，這時氣缸內的氣體做的是正功。如圖11所示Γ,,力燃燒室容積，為氣缸最大工作容積，為一個大氣壓，P1略小於一個大氣壓。該過程做功可以近似計算為
權利要求1.一種環形高效發動機，其特徵在於這種環形高效發動機包括氣缸(I)、活塞(2)，氣缸(I)內安裝有中心轉軸(3)，活塞(2)對稱固定在中心轉軸(3)上，氣缸(I)與中心轉軸(3)之間環形腔為活塞通道(4);氣缸(I)內通過彈性轉軸設置有外缸擋板(5)，外缸擋板(5 )的另一端抵在中心轉軸(3 )上，外缸擋板(5 )與氣缸壁圍繞成的空間為燃燒室(6 )，燃燒室(6 )內有火花塞(7 )和燃氣入口，外缸擋板(5 )上安裝有彈性緩衝器(12 );氣缸(I)壁上有排氣口(13)。
2.根據權利要求I所述的環形高效發動機，其特徵在於所述的氣缸(I)壁上沿切線方向上設置有燃氣預混缸，燃氣入口為燃氣預混缸的進氣門，燃氣預混缸與氣缸之間通過進氣門(11)相通，燃氣預混缸(9 )內安裝有燃氣活塞(10 )，燃氣預混缸(9 )還設置有與外界相通的吸氣門(8)。
3.根據權利要求I所述的環形高效發動機，其特徵在於所述的燃氣入口有兩個，一個為高壓進氣嘴(14)，一個為高壓進油嘴(15)。
4.根據權利要求2或3所述的環形高效發動機，其特徵在於所述的氣缸(I)的兩部分是完全對稱的，每半個缸體內均設置有一個活塞(2)、一個燃氣預混缸(9)、一個燃燒室(6)、一個排氣口(13)。
5.根據權利要求4所述的環形高效發動機，其特徵在於所述的外缸擋板(5)為柱形。
專利摘要本實用新型涉及的是環形高效發動機，這種環形高效發動機包括氣缸、活塞，氣缸內安裝有中心轉軸，活塞對稱固定在中心轉軸上，氣缸與中心轉軸之間環形腔為活塞通道；氣缸內通過彈性轉軸設置有擋板，擋板的另一端抵在中心轉軸上，擋板與氣缸壁圍繞成的空間為燃燒室，燃燒室內有火花塞和燃氣入口，擋板上安裝有彈性緩衝器；氣缸壁上有排氣口。本實用新型中氣缸內的活塞做圓周運動，這種環型高效發動機圓周運動的合理結構使做功連續，運行流暢，另外，本實用新型無排氣門，無活塞連杆曲軸，無活塞往復運動，這既降低了發動機的噪音，也使得發動機運行非常平穩，有更高的有效效率。
文檔編號F02B53/00GK202381166SQ20112056536
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者姜寅令, 齊績 申請人:東北石油大學