集成式環型曲滑道發動機的製作方法

2023-05-08 09:44:21

專利名稱：集成式環型曲滑道發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大扭力、低轉數、零件高度集成的內燃發動機。
背景技術：
現有發動機技術主要是往復活塞式。往復活塞式發動機裡面由曲軸把活塞的直線運動轉化為旋轉運動。四衝程的曲軸旋轉兩周、二衝程的曲軸旋轉一周，活塞分別完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個動作。這四個動作需要由複雜的配氣傳動機構協同動作來完成。由於曲軸的慣性旋轉要求，I、限制了發動機的最低轉動速度；2、最佳的工況一般需要在5000轉左右；3、配氣機構組件零件之間配合的累積誤差，會造成進、排氣偏離正確的設計值；4、複雜的配氣機構組件、曲軸轉動組件佔了發動機很大一部分製作成本。這也直接導致常規發動機製作成本高、輸出扭力低、能耗高、廢氣排放值高等缺點。 ZL2010205966646曲滑道發動機，採用了特殊形狀及構造的曲滑道軸，曲滑道軸是一個在圓盤上開有曲線滑槽，連杆一頭連接活塞，另一頭的連杆滑動銷在曲線道裡滑動。從說明書附圖不難看出，開有曲線滑槽的圓盤，實際也是一個曲軸的簡單形變，同現有發動機技術的曲軸轉動技術是基本一致的。
發明內容本發明的目的就是提供一種轉速低，扭力大、零件高度集成的發動機，不僅大幅度降低了內燃發動機的製作成本，解決了發動機的排放達標的問題，也是一種比現有曲軸的往復式活塞發動機更高效、更節能的發動機技術。本發明主要由波形曲面體(13)、氣缸頭
(27)、燃燒缸(8)、導向缸(22)、主軸(I)、氣門轉盤(30)、氣門組、活塞、火花塞等組成，兩個或兩個以上活塞(25)組件呈圓周軸向排布在主軸周圍，其直線運動時將可燃氣體爆炸產生的推力周期性作用于波形曲面體(13)的環形波形斜面上，使波形曲面體(13)產生的連續偏轉，從而帶動發動機主軸(I)連續轉動。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其外側碗緣圓周是一個呈波形的曲面，波長一致。波峰波谷的高度差，就是活塞的行程長度。與活塞固定成一體的連杆的另一端是導向滑塊10，滑塊內裝有滾輪23，活塞組件運動方向同主軸I軸向基本平行。活塞25向下移動時，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，從而推動波形曲面體移動(轉動)。主軸的另一端固定有帶高低差的環形凸臺的氣門轉盤30，主軸旋轉過程中，氣門轉盤30上的凸臺通過擠壓(氣門搖臂)完成排氣門6、進氣門7的開閉。發動機沒有傳統的配氣機構、曲軸等，大大簡化了發動機的零件構成，降低了發動機的製作成本；這種結構下的發動機，(以本案6缸為例)活塞每完成一個周期，主軸轉動1/2圈，實現發動機低速工作；零件高度集成，大幅度降低發動機製作成本；氣門開閉更準確，使氣體燃燒更充分，提高效率的同時也降低了有害氣體的排放。

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以下結合附圖對本發明作進一步說明。圖I是發動機的主體剖面圖圖2是發動機的側體剖面圖圖3是波形曲面體的工作原理圖圖4是氣門轉盤的工作原理圖圖5是活塞缸分布示意圖圖6是活塞四衝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
門轉盤30固定，三者可一起轉動。如圖I所示，氣缸頭27、燃燒缸8、導向缸22分別串接，活塞25呈環狀均布於燃燒缸8內，導向缸22分別安裝同活塞等數的導槽組9;與活塞固定的連杆下端的導向滑塊10在導槽組9中上下的滑動，以保證活塞組件的直線運動，並與主軸I保持基本平行。如圖5所示，導槽組(9)在導向缸中呈圓周軸向對稱分布。如圖I所示，連杆的導向滑塊10中裝有滾輪23和倒鉤滑輪20，確保滑塊中的滾輪始終貼合于波形曲面體13的環形波形斜面上並完成力的傳遞。活塞上下移動時，就是通過滾輪23將力傳遞到波形曲面體13的斜面上的。由於活塞吸氣、壓縮、做功、排氣四個運動中，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，從活塞四個行程看，只有在做功階段，氣體爆炸使活塞產生向下的推力，亦即使波形曲面體13在垂直於主軸I且距主軸中心L(斜面圓周半徑)的位置產生一個切力 Fl。Fl = N. tg a如圖7所示，切力Fl形成力偶Fl. L。持續的力偶使波形曲面體13轉動，並形成主軸I的連續旋轉。如圖I所示，氣門組在氣缸頭27中也呈圓周軸向對稱分布。 如圖4所示，氣門轉盤30的平盤面有幾段環狀排布的凸臺，凸臺有高低差，其隨主軸I 一起轉動時，有高低落差的凸臺(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吸氣壓縮完成後，滾輪23處于波形曲面體13的斜面頂點，氣體爆炸，推動滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動波形曲面體13向左移動；活塞b、e沿斜面上行，氣門轉盤30的外凸臺擠壓並使活塞b、e排氣門打開，完成排氣行程；活塞c、f沿斜面下行，氣門轉盤30的內凸臺擠壓並使活塞c、f進氣門打開，完成吸氣行程。第二階段，活塞a、d完成四個行程的同時，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，氣體爆炸，推動滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動波形曲面體13向左移動；活塞c、f沿斜面上行，氣門轉盤30的外凸臺擠壓並使活塞c、f排氣門打開，完成排氣行程；活塞a、d沿斜面下行，氣門轉盤30的內凸臺擠壓並使活塞a、d進氣門打開，完成吸氣行程。[0024]第三階段，活塞b、e完成四個行程的同時，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，氣體爆炸，推動滾輪23沿斜面下行，完成做功行程，推動波形曲面體13向左移動；活塞a、d沿斜面上行，氣門轉盤30的外凸臺擠壓並使活塞a、d排氣門打開，完成排氣行程；活塞b、e沿斜面下行，氣門轉盤30的內凸臺擠壓並使活塞b、e進氣門打開，完成吸氣行程。如此往復，每對稱分布的兩個活塞同時完成吸氣、壓縮、做功、排氣的四個行程，依次推動波形曲面體13朝同一方向(順時針或逆時針)轉動。各活塞每工作一次循環，主軸I轉動1/2圈。活塞對稱均布，且同時完成同一個行程，保證了波形曲面體13和氣門轉盤30在任何時點軸向受力平衡，防止了發動機零件的破壞和產生大的震動。由於採用了上述結構，將發動機各零件的複雜運動簡單化，零件製作集成化，使按本發明製作的發動機具有結構緊湊、體積小、成本低廉、扭力大、效率高、廢氣排放低等特點。
權利要求1.一種集成式環型曲滑道發動機，包括波形曲面體(13)、氣缸頭(27)、燃燒缸(8)、導向缸(22)、主軸(I)、氣門轉盤(30)、氣門組、火花塞，其特徵是兩個或兩個以上活塞(25)組件呈圓周軸向排布，其直線運動時將可燃氣體爆炸產生的推力周期性作用于波形曲面體(13)的環形波形斜面上，使波形曲面體(13)產生連續偏轉，從而帶動發動機主軸(I)連續轉動。
2.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是導槽組(9)在導向缸中呈圓周軸向對稱分布。
3.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是氣門組在氣缸頭(27)缸中呈圓周軸向對稱分布。
4.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是與活塞固定的連杆下端的導向滑塊(10)在導槽組(9)中上下的滑動，以保證活塞組件的直線運動。
5.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是連杆的導向滑塊(10)中裝有滾輪(23)和倒鉤滑輪(20)，確保滑塊中的滾輪始終貼合于波形曲面體(13)的環形波形斜面上並完成力的傳遞。
6.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是波形曲面體(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盤(30)固定，三者可一起轉動。
7.根據權利要求I所述的集成式環型曲滑道發動機，其特徵是氣門轉盤(30)的平盤面有幾段環狀排布的凸臺，凸臺有高低差，其隨主軸(I) 一起轉動時，有高低落差的凸臺周期性擠壓氣門，完成氣門的開與閉。
專利摘要一種集成式環型曲滑道發動機，是一種大扭力、低轉數、零件高度集成的內燃機發動機。由兩個或兩個以上活塞呈圓周軸向排布在主軸的周圍，活塞直線運動時將可燃氣體爆炸產生的推力周期性作用于波形曲面體的波形斜面上，使波形曲面體產生的連續偏轉，從而帶動發動機主軸連續轉動。發動機沒有傳統意義上的配氣機構、曲軸。主要零部件包括有波形曲面體、氣缸頭、燃燒缸、導向缸、主軸、氣門轉盤、氣門組、火花塞等，零件設計的高度集成，使發動機具有結構緊湊、體積小、成本低廉、扭力大、效率高、廢氣排放低等特點。
文檔編號F02B75/40GK202628274SQ20112042497
公開日2012年12月26日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者胡三傑 申請人:胡三傑