一種高熱效內燃機活塞零側壓技術及裝置的製作方法

2023-05-24 22:41:56

專利名稱：一種高熱效內燃機活塞零側壓技術及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活塞式內燃機，尤其是一種高熱效內燃機活塞零側壓技術及裝置。
背景技術：
目前社會上所有的車輛、船舶以及所有需要用內燃機做動力的機械裝置，所用的內燃機其結構全部都是依賴傳統一次偏心距的曲軸、由氣缸的活塞、連杆往復推動曲軸取得旋轉的技術。其特點是活塞往復對氣缸有側壓、側磨。造成側壓側磨的主要原因是受曲軸和連杆的擺角影響，所以活塞側壓大小與曲軸連杆擺角成了正比關係。本來曲軸偏心距越大(即活塞行程越大)其推動輸出軸旋轉的力臂就越大越有力，熱效率就越高，油耗越低。但其正比關係使活塞對氣缸側壓磨擦阻力就越大，形成了力的抵消，而且產生的油耗、振動，磨損，噪音都特別大。另外，當曲軸轉角在上下止點時，其偏心距的力臂長度為零，而且最佳力臂長度位於轉角位於90°，但活塞最有力的時候是在上止點，當活塞下行至90°轉角在曲軸最佳力臂時，而活塞的工作行程已下行50％，如果活塞產生的100公斤推動力，行程達至90°轉角時已減弱為50公斤，明顯活塞工作力應用滯後，又由於曲軸連杆使活塞的側壓、側磨阻力在轉角90°時是最大，阻力約佔20％，所以推動曲軸旋轉的力此時也只能有40公斤了，又由於整機的機械結構因素存在一定的磨擦阻力，約佔20％，造成真正有用的熱效也只能是32公斤左右。所以曲軸內燃機也因此熱效偏低(約為26％～34％)。
為此人們都竭力攻關，但由於大家都圍繞在依賴曲軸取得旋轉技術框死的範圍內進行攻關，所以收效甚微。例如加大力氣來提高加工精度，更有甚者將活塞表面、氣缸內壁鑄上陶瓷來防止熱的流失，但不外乎只能提高熱效2至3個百分點，這也就是曲軸內燃機的熱效頂峰了。也就是說曲軸內燃機燃燒100公斤燃料，最多只有40公斤是做功，其餘60公斤都是白燒和浪費，汙染大氣及環境。
所以仍依賴曲軸取得旋轉技術的內燃機都是低熱效內燃機，由於熱效偏低，又要保證內燃機的輸出功率，因此只有依賴高熱值燃料石油做成的動力燃料，無法應用低熱值的酒精、液化氣、氫氣等來做燃料，形成曲軸內燃機的生命力將會隨同因石油危機而危機。因此要大幅度提高內燃機的熱效尚有50％以上的潛在可挖掘能源，而且是十分可觀和必要的。

發明內容
本發明的目的是提供一種可以代入社會目前任何種類、型式、型號、單缸、多缸柴油或氣油的曲軸內燃機，並能取代原曲軸所有的功能，而且使原有供油、供氣位置、工作衝程機理不變，旋轉速度不減的前提下，使低熱效的曲軸內燃機變為一種大幅度提高熱效15個百分點以上的高熱效內燃機，同時也可以成為一種使用低熱值為燃料的高熱效內燃機；當然可根據使用條件和空間允許重新設計出形式或形狀不同的內燃機。
本發明所採取的技術方案是1、採用由導軌與內擺線結合為摺疊式二次偏心距軸，配合推桿滑塊構成滑塊可在導軌裡面產生往復徑向運動，來獲取活塞零側壓，和推動左右輸出軸及聯接軸旋轉的技術特點；用此技術特點來實現消除活塞側壓、側磨現象，提高熱效。
2、使初級偏心距的最佳力臂原在90°提前為45°，保證活塞工作出力時間提前應用45°來提高熱效。
3、在保證轉速功率不減的前提下提高活塞行程增大推動輸出軸旋轉力臂等方面來提高熱效。
4、又因活塞零側壓行程可隨意合理調整提高，引起氣缸可變容增大的效應特點，因此在這方面就可成為氣缸增壓富氧創造了先天條件，另一方面為低熱值原料提供足夠的質量燃燒空間，解決內燃機輸出功率需要熱值總量。因此也成為可減速少依賴或不依賴石油燃料、即可應用再生能源的內燃機。
5、綜上所述的特點應用本人已獲取的無曲軸零側壓長行程內燃機專利(專利號ZL012400831)的軸頭輸出裝置技術加以改進，設計出更加適用於目前社會任何種類、型號的曲軸內燃機改造為高熱效內燃機的需要。
結構上採取用於單缸內燃機，是在氣缸腳下設置可抗活塞行程中途遇止點的雙導軌滑座1，在導軌座1裡設置雙導軌2，在雙導軌滑座中心左右兩邊設置含共力齒盤的左右輸出半軸3、4，在共力齒盤端面設置初級偏心距軸孔或軸頭5、6，其偏心距為活塞行程的1/4鎖定。在初級偏心距的孔或軸上設置次級偏心距小曲軸或含孔小曲軸7，小曲軸的偏心距也同樣是活塞行程1/4鎖定。在小曲軸7上設置含滑塊推桿(連杆)8，且推桿滑塊安裝在雙導軌2內，在推桿的上端與活塞9聯接於氣缸12內面。含軸的同步齒輪組10與左右半軸的共力齒盤的齒嚙合，目的使左右輸出軸轉速同步，根據內燃機的使用空間條件，同步齒輪的位置可外移。
用於多缸內燃機，是在各個氣缸腳下都設置內含雙導軌2的雙導軌滑座1，在各相鄰滑座之間的中心設置由兩端均含初級偏心距的軸或孔的共力齒盤所組成的中間聯接軸11，其偏心距同樣是活塞行程1/4鎖定。同樣在其初級偏心距的孔或軸上設置小曲軸7，在其身上同樣設置含滑塊推桿8，滑塊同樣安裝座落在雙導軌2裡面，推桿上端同樣設活塞9於氣缸12內。
在左右兩氣缸腳下的滑座1在左右兩端中心同樣設置左右輸出曲軸2、3。
本發明技術可用來替代傳統的曲軸依靠一次偏心距的軸作圓周運動來獲取連杆擺角行程和旋轉，從而消除連杆擺角同時產生的活塞側壓、側磨、工作出力應用滯後、熱效偏低等一連串問題。本發明裝置可代入社會目前任何種類、型式、型號、單缸、多缸、汽油、柴油的內燃機，取代原曲軸所有的功能並且使供油、供氣位置、衝程機理、外觀體積、安裝尺寸基本不變和輸出功率及轉速不減的前提下，使熱效偏低的曲軸內燃機變為一種大幅度提高熱效15個百分點以上的高熱效內燃機，同時也可以成為一種以低熱值燃料為能源且輸出功率不減的高熱效內燃機。
以下結合附圖作進一步說明。


圖1為雙導軌滑座示意圖。
圖2為單缸內燃機示意圖。
圖3為多缸內燃機示意圖。
附圖中所設1為防活塞行程中途遇止點的雙導軌滑座(簡稱雙導軌滑座)，2為雙導軌，3和4為左右輸出半軸，5和6為初級偏心距(孔或軸)，7為小曲軸，8為含滑塊推桿(連杆)，9為活塞，10為含軸同步齒輪組，11為中間聯接軸，12為氣缸，13為缸床，14為缸蓋。
具體實施例方式A、對單缸內燃機的實施方式①例如用曲軸內燃機改造，首先將原機曲軸取消，再將設置的含雙導軌2的滑座1安裝在氣缸腳下固定好後，將含滑塊推桿8用含滑塊端與設置的小曲軸7聯接好，再將滑塊安裝座落在雙導軌2裡面可往復滑動。並且將設置左右半軸3、4在共力齒盤端設置的偏心距軸孔5、6分別與小曲軸兩軸端對準聯接好後，再將原左右半軸能輕鬆轉動安裝固定在原曲軸的軸承座位上。在推桿8的上端與活塞9聯接於氣缸12裡面。根據原曲軸內燃機氣缸腳下的空間條件將含軸的同步齒輪組10合理安排其與左右半軸的共力齒盤的齒嚙合，確保左右半軸同步轉動。原機衝程、供油、點火、氣門等各機理均可不變。
②對重新設計的單缸內燃機，根據使用範圍和空間條件(確定立式或臥式體積)、功率、轉速的要求，設置缸床13，缸蓋14，含供油系統，汽門、潤滑系統、點火裝置等擺布合理後，將氣缸12設置在缸床13裡，在氣缸腳下設置含雙導軌的滑座1，在滑座左右兩邊設置含共力齒盤的左右半軸3、4，在共力齒盤端設初級偏心距(孔或軸)5、6，在5、6上設置二次偏心距小曲軸7，在小曲軸上設含滑塊推桿8，且滑塊座落安裝在雙導軌2裡面，推桿的上端與活塞9聯接，含軸同步齒輪組10分別與左右半軸3、4的共力齒盤的齒嚙合在合適位置上。
B、對多缸內燃機的實施方式①在各氣缸腳下都安裝設置含雙導軌的滑座1，在左右邊上的氣缸腳下的雙導軌滑座1的中心左右兩邊設含共力齒盤的左右輸出軸3、4，固定好後在相鄰滑座之間同中心將設置含共力齒盤的中間聯接軸11安裝能輕鬆轉動並固定在原曲軸機的中間軸承座位上，將各聯接軸兩端共力齒盤的初級偏心軸孔5、6與小曲軸7兩端對準接好。各小曲軸均與各推桿8滑塊端聯接好，將滑塊安裝座落在各雙導軌2裡面可往復滑動。且各推桿上端也同樣與各活塞9聯接於各氣缸12裡面。在合適位置安裝設置的含軸同步齒輪組10各齒輪分別與各共力齒盤的齒嚙合。使各缸的工作力同步傳送給輸出軸。
②對重新設計的多缸內燃機，根據使用範圍和空間條件、功率、轉速設置含多個氣缸的缸床及形式，包括座式、臥式，雙缸對置或一字形排放等的方式，和缸蓋14、使含供油系統、氣門系統、潤滑系統、點火裝置等擺設合理後，將氣缸12裝入缸床13內，在各氣缸腳下設含雙導軌2的滑座1，在缸床左右兩邊的氣缸腳下的雙導軌滑座中心設含齒盤的左右半軸3和4，在各中間氣缸腳的雙導軌滑座中心設置含共力齒盤的聯接軸11，各小曲軸7與各共力齒盤上的初級偏心距(孔或軸)5和6聯接，設置各含滑塊推桿(包括滑塊兩端設置推桿的多缸對置形式)8，與各小曲軸7聯接，各推桿上端與各活塞9聯接。含軸的多個齒輪組10與各共力齒盤的齒嚙合，在合適位置上。
權利要求
1.一種高熱效內燃機活塞零側壓技術，其特徵是由雙導軌與內擺線結合為摺疊式二次偏心距的偏心軸配合推桿滑塊構成滑塊可在導軌裡面產生可往復徑向直線運動，來獲取活塞零側壓和推動左右輸出軸及聯接軸旋轉的技術。
2.一種高熱效內燃機活塞零側壓裝置包括氣缸、活塞、推桿、左右輸出半軸、小曲軸、含軸同步齒輪組，其特徵是a、用於單缸內燃機，是在氣缸腳下設置雙導軌(2)、設置含滑塊推桿(8)且滑塊與小曲軸(7)連接，並將滑塊安裝在雙導軌(2)裡面，推桿上端與活塞(9)聯接；b、用於多缸內燃機，除含1、2a項所述外，各氣缸腳下設置的雙導軌滑座(1)的相鄰兩座中心之間，設置由兩端均含初級偏心距軸或孔的共力齒盤所組成的中間聯接軸(11)。
全文摘要
本發明公開了一種高熱效內燃機活塞零側壓技術及裝置，該技術採用了導軌與內擺線結合為摺疊式二次偏心距的偏心軸配合滑塊運動來獲取活塞零側壓和推動輸出軸旋轉的特點。用此技術替代傳統的曲軸依靠一次偏心距的軸作圓周運動來獲取連杆擺角行程和旋轉，從而消除連杆擺角同時產生的活塞側壓、側磨、工作出力應用滯後、熱效偏低等一連串問題。本發明裝置可代入社會目前任何種類、型式、型號、單缸、多缸、汽油、柴油的內燃機，使熱效偏低的曲軸內燃機變為一種大幅度提高熱效15個百分點以上的高熱效內燃機，同時也可以成為一種以低熱值燃料為能源且輸出功率不減的高熱效內燃機。
文檔編號F02B75/00GK1598270SQ200410060759
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月18日 優先權日2004年8月18日
發明者何觀龍 申請人:何觀龍