專利名稱：對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)。
內(nèi)燃機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)和生活中發(fā)揮著不可替代的作用，目前被廣泛使用的是往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)，但是它的升功率小、體積大、也比較重。經(jīng)過一百多年內(nèi)燃機(jī)工程技術(shù)人員的努力，目前在體積功率比、質(zhì)量功率比方面都取得了豐碩的成果并應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域，《第十國際內(nèi)燃機(jī)會議論文選》在1-16頁上選了意大利GMT公司的《菲亞特—GMT550SS型中速柴油機(jī)》，該機(jī)的缸徑為550毫米，行程為590毫米，在轉(zhuǎn)速為430轉(zhuǎn)/分時單缸功率為1200馬力，顯然其升功率還是太小，對于這個問題，工程技術(shù)人員也采取了種種措施，諸如努力的提高其轉(zhuǎn)速，不斷地采用新材料，增大其平均工作壓強(qiáng)，然而還是沒能較好地解決這個問題。如果能大幅度地提高內(nèi)燃機(jī)的體積功率比和質(zhì)量功率比，那么設(shè)計(jì)師就可以充分的利用運(yùn)輸平臺的空間，更加靈活地安排發(fā)動機(jī)的位置，對于各種類型船舶，特別是軍用船只更可以減少發(fā)動機(jī)數(shù)量，減小燃油的消耗量和新鮮空氣的需求量，增加艦船的可利用空間，減小軍艦的紅外特征提高其隱身性，改善艦員的居住條件，保障艦艇的戰(zhàn)斗力有著重大意義。提高發(fā)動機(jī)的升功率，減小其體積功率比和質(zhì)量功率比的難點(diǎn)是發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和平均工作壓強(qiáng)難以提高，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的提高可能使活塞環(huán)折斷。還有一種內(nèi)燃機(jī)是旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)，它是汪克爾在20世紀(jì)30年代發(fā)明的，它的轉(zhuǎn)速高，升功率大，但它存在著部分負(fù)荷時燃料經(jīng)濟(jì)性問題，而且還需要發(fā)展一個或合適傳動系統(tǒng)來適應(yīng)它的固有高速性，所以迄今也沒有被推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是，為各種運(yùn)載平臺提供一種體積小、質(zhì)量小、升功率大的發(fā)動機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了燃燒室在排氣的同時也部分吸氣，即單位時間內(nèi)充入氣缸的空氣幾乎增加了一倍，而且，由于兩個活塞相對轉(zhuǎn)動其相對速度是一個活塞相對氣缸運(yùn)動速度的兩倍，即相當(dāng)于活塞的速率提高了一倍，這都使得發(fā)動機(jī)的升功率倍增。
本發(fā)明包括氣缸[1]，燃燒室[2]、[3]、[4]、[5]，進(jìn)氣口[6]、[7]、[8]、[9]，排氣口[10]、[11]、[12]、[13]，噴油器[14]、[15]、[16、[17]，活塞[18]、[19]、[20]、[21]，掃氣板[22]，耐高溫彈簧片[23]，活塞軸[24]、[25]，掃氣槽[26]和齒輪組[35]，而齒輪組[35]又包括四個普通齒輪[27]、[28]、[30]、[33]和四個特殊齒輪[29]、[31]、[32]、[34]?；钊鸞18][20]同軸并視為整體繞活塞軸[24]轉(zhuǎn)動且活塞[19]、[21]也同軸并也視為一整體繞活塞軸[25]轉(zhuǎn)動，即活塞[18]、[19]、[20]、[21]相互制動；齒輪[31]、[32]和齒輪[27]連在同一根軸上，齒輪[29]和[34]與齒輪[28]連在一根軸上。下面是本發(fā)明的做功過程起動發(fā)動機(jī)，向燃燒室[2]中注入高壓空氣，推動活塞[18]、[21]轉(zhuǎn)動[圖2]，；燃燒室[3]中的氣體由于活塞[18]和[19]的轉(zhuǎn)動而壓縮升溫；燃燒室[4]由于活塞[19]和[20]的運(yùn)動，氣壓降低，壓強(qiáng)小于大氣壓，打開進(jìn)氣門[8]，吸入空氣；打開排氣門[13]，將燃燒室[5]的氣體排出。當(dāng)燃燒室[3]的壓強(qiáng)等于[2]時，所有的活塞同時停止運(yùn)動，向燃燒室[3]中噴入燃油并著火燃燒，[3]中氣體的壓強(qiáng)和溫度徒然升高，推動活塞[18]、[19]運(yùn)動[圖3]，燃燒室[2]的排氣門[11]打開，排出廢氣；燃燒室[4]的氣體被壓縮升溫；燃燒室[5]的進(jìn)氣門[9]打開，吸入空氣做準(zhǔn)備。四個沖程依次在四個燃燒室[2]、[3]、[4]、[5]中循環(huán)進(jìn)行，使做功繼續(xù)下去。由于活塞掃氣不完全，所以設(shè)計(jì)了由掃氣板[22]和耐高溫彈簧片[23]組成的掃氣裝置，掃氣板[22]和彈簧片[23]裝在活塞上，同活塞如[18]一起運(yùn)動，掃氣槽開在進(jìn)氣門[6]附近的氣缸壁上。當(dāng)活塞[18]速度將近零并通過掃氣槽[26]時，高溫高壓氣體通過掃氣槽[26]逸入掃氣板[22]和活塞[18]之間推動掃氣板[22]掃氣。掃氣結(jié)束后，耐高溫彈簧片[23]將掃氣板[22]推回與活塞[18]一起轉(zhuǎn)動。齒輪組[35]由四個普通齒輪[27]、[28]、[29]、[30]和四個特殊齒輪[29]、[31]、[32]、[34]組成，當(dāng)活塞軸[24]、[25]將功傳給主動齒[30]和[33]時，主動齒輪[30]和[33]又將功傳給[31][或[29]]和[34][或[32]]，因?yàn)閭鲃育X輪[31]、[32]和制動齒輪[27]連在同一根軸上，而傳動齒輪[29]和[34]與制動齒輪[28]連在一根軸上，所以齒輪[27]和[28]同時接受到能量且轉(zhuǎn)動方向相反但都各自做單向圓周運(yùn)動，最后通過制動齒輪[27][或[28]]向外界輸出能量。由此本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)并廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和社會的各個領(lǐng)域附

圖1為發(fā)動機(jī)裝配示意圖。
附圖2為發(fā)動機(jī)開始工作時的原理示意圖附圖3為發(fā)動機(jī)循環(huán)工作時的原理示意圖附圖4為齒輪組結(jié)構(gòu)示意圖。
下面是本發(fā)明的一種最佳實(shí)施例氣缸的直徑為400毫米，排量為50升，依據(jù)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)思想和工作原理活塞軸[24]、[25]位于氣缸中心，活塞[18]、[19]、[20]、[21]分別裝活塞軸[24]、[25]上，將氣缸[1]分成[2]、[3]、[4]、[5]四個燃燒室，進(jìn)氣門[6]、[7]、[8]、[9]，排氣門[10]、[11]、[12]、[13]，噴油器[14]、[15]、[16]、[17]分別呈90°置于氣缸[1]的四周，掃氣板[22]，彈簧片[23]裝在活塞[18]、[19]、[20]、[21]上，活塞軸[24]、[25]分別與主動齒輪[20]、[33]相連，傳動齒輪[31]、[32]與制動齒輪[27]連在同一根軸上，另外兩個傳動齒輪[30]、[34]與另一制動齒輪[28]連在另一根軸上。
關(guān)于該發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，我們可以根據(jù)傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)[即平均有效壓力18——20千克/平方厘米，活塞的平均速度8——9米/秒]得出的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了具有以下參數(shù)的概念機(jī)并引入意大利GMT公司的5505中速柴油機(jī)的參數(shù)來與之比較說明對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)550s中速柴油機(jī)(傳統(tǒng)往復(fù)式)缸徑 400毫米 440毫米行程 280毫米 590毫米行程缸徑 0.7 1.07功率 3000馬力/缸 1200馬力/缸升功率 60馬力/升 8.75馬力/升轉(zhuǎn)速 840轉(zhuǎn) 430轉(zhuǎn)平均有效壓力 18千克/平方厘米 18千克/平方厘米活塞平均速度 7.84米/秒 8.47米/秒活塞單位面積功率 1.87馬力/平方厘米 0.50馬力/平方厘米計(jì)算公式為P＝P。ISLN，其中P。為平均工作壓強(qiáng)，I為缸數(shù)，S為活塞的工作面積，L為活塞的行程，N為轉(zhuǎn)速。上述參數(shù)說明，新型發(fā)動機(jī)在單位功率上有明顯的優(yōu)勢，這在何積積功率比要求比較苛刻的場合是極為重要的。
權(quán)利要求
1.一種對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)，其特征在于其包括氣缸[1]進(jìn)氣門[6]、[7]、[8]、[9]，排氣門[10]、[11]、[12]、[13]，噴油器[14]、[15]、[16]、[17]，活塞[18]、[19]、[20]、[21]，掃氣槽[26]，掃氣板[22]，彈簧片[23]，中心軸[24]、[25]和齒輪組[35]，其中齒輪組[35]又包括四個普通齒輪[27]、[28]、[30]、[33]和四個特殊齒輪[29]、[31]、[32]、[34]，四個進(jìn)氣門[6]、[7]、[8]、[9]，四個排氣門[10]、[11]、[12]、[13]及四個噴油器[14]、[15]、[16]、[17]分別呈90°置于氣缸[1]的四周，掃氣板[22]和耐高溫彈簧片[23]裝在活塞[18]、[19]、[20]、[21]上，活塞軸[24]、[25]分別與主動齒輪[30]、[33]相連；傳動齒輪[31]、[32]與制動齒輪[27]連在同一根軸上，另外兩個傳動齒輪[30]、[34]與另一制動齒輪[28]連在另一軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)；其特征在于其活塞[18]、[19]、[20]、[21]將氣缸[1]分成四個燃燒室[2]、[3]、[4]、[5]，其中活塞[18]、[20]共軸且視為一整體而繞軸[24]轉(zhuǎn)動，活塞[19]、[21]共軸也視為一整體而繞軸[25]轉(zhuǎn)動；四個特殊齒輪[29]、[31]、[32]、[34]的特殊之外在于每個齒輪圓周的0-90°和180°-270°范圍內(nèi)沒有輪齒，好好像是一個有相同模數(shù)和相同齒頂圓的普通齒輪去掉了圓周上0-90°和180°-270°范圍內(nèi)的輪齒。
全文摘要
對轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)包括氣缸、活塞、進(jìn)氣門、排氣門、噴油器、活塞軸、掃氣板、掃氣槽彈簧片、普通齒輪和特殊齒輪?；钊S位于氣缸中心,活塞分別裝活塞軸上,進(jìn)氣門、排氣門、噴油器分別呈90°置于氣缸的四周。掃氣板、彈簧片裝在活塞上。本發(fā)明將氣缸分成四部分,同時在四個同燃燒室中進(jìn)行四個沖程并同時利用其中兩個燃燒做功,因而升功率倍增,而且還可以充分利用現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)技術(shù)和材料技術(shù)。本發(fā)明可代替?zhèn)鹘y(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī),用于各型船舶、機(jī)車、坦克裝甲車、發(fā)電站以及汽車、摩托車上,甚至在它使用了特種材料后,還可以用于直升機(jī)及螺旋槳飛機(jī)。
文檔編號F01C1/00GK1332311SQ0112155
公開日2002年1月23日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者汪毅 申請人:汪毅