專利名稱:直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī),特別涉及一種直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù):
目前世界上內(nèi)燃機(jī)采用的都是曲軸連桿式,其工作原理是通過(guò)燃料在氣缸中燃燒膨脹推動(dòng)活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成做功、排氣、吸氣、壓縮四個(gè)沖程,同時(shí)活塞桿帶動(dòng)飛輪運(yùn)動(dòng)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng),活塞在各沖程中行程距相等,各沖程間轉(zhuǎn)角也相等(為180°),這一點(diǎn)限制了其做功能力的發(fā)揮,隨著人類的進(jìn)步消耗在內(nèi)燃機(jī)的燃料越來(lái)越多,節(jié)約能源已是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種全新概念的直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī),它是在曲軸連桿式內(nèi)燃機(jī)四沖程工作原理的基礎(chǔ)上,對(duì)原來(lái)的一些內(nèi)在結(jié)構(gòu)及做功方式進(jìn)行全新的改進(jìn),其依據(jù)的工作原理是1.有一個(gè)端面為曲面的圓柱體,通過(guò)一個(gè)上下垂直運(yùn)動(dòng)的直桿給曲面施加一個(gè)外力時(shí),可推動(dòng)圓柱體繞其軸心線轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)外力撤銷時(shí),圓柱體依慣力轉(zhuǎn)動(dòng),而直桿可在其曲面上隨曲面線作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng);2.是在一個(gè)相對(duì)于一個(gè)固定的柱體可旋轉(zhuǎn)的環(huán)腔上固定一動(dòng)舌片,在柱體上固定一定舌片而形成一密閉腔體,當(dāng)向此腔體內(nèi)通入壓縮氣體,氣體的膨脹力可使可旋轉(zhuǎn)的環(huán)腔相對(duì)固定的柱體旋轉(zhuǎn)起來(lái)。本發(fā)明基于以上兩種現(xiàn)象的結(jié)合利用曲軸連桿式內(nèi)燃機(jī)的汽缸活塞運(yùn)動(dòng)加大做功沖程的轉(zhuǎn)角和時(shí)間使燃料更充分燃燒,并變曲軸為直筒軸的設(shè)計(jì),直接把力作用于轉(zhuǎn)軸上降低能耗達(dá)到了節(jié)能效果。
所采用的技術(shù)方案是一種直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)包括有中軸(1)、套裝在中軸(1)上的缸座(2)、直筒軸(3)、缸座蓋(4)、氣門(mén)控制盤(pán)(5)、在缸座(2)里安裝的氣缸(7)、活塞(8)、活塞桿(9)、固定在缸座蓋(4)上的進(jìn)氣管(10)、排氣管(11)、進(jìn)氣門(mén)(12)、排氣門(mén)(13)以及由內(nèi)舌片(14)外舌片(15)外環(huán)體(20)組成的膨脹環(huán)(6)等,其特征在于缸座(2)為與外界的相連固定體,直筒軸(3)套裝在缸座(2)外,并一同安裝在中軸(1)上,使直筒軸(3)固定在中軸(1)上并相對(duì)于缸座(2)轉(zhuǎn)動(dòng),汽缸(7)固定在缸座(2)內(nèi),并使氣缸(7)內(nèi)的固死于活塞(8)上的活塞桿(9)的拐頭部分插入在直筒軸(3)內(nèi)壁上的曲線軌跡的凹槽(16)里,在缸座(2)的外柱面上連通膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)與氣缸(7)的連通孔(17)口邊固定一內(nèi)舌片(14),在缸座(2)的外柱面上部還安有進(jìn)氣引導(dǎo)管(18)、排氣引出管(19),其中進(jìn)氣引導(dǎo)管(18)通過(guò)缸座(2)和缸座蓋(4)的通孔與進(jìn)氣管(10)相通,排氣引出管(19)通過(guò)缸座(2)的內(nèi)通孔(22)與膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)的腔體相通同時(shí)又與缸座蓋(4)上的排氣管(11)相通;外環(huán)體(20)套置于缸座(2)的外柱面上,使膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)的外環(huán)體(20)開(kāi)口側(cè)的下端面緊固在直筒軸(3)上,外環(huán)體(20)腔內(nèi)凸起狀外舌片(15)里的彈片(27)在其下面壓簧(21)的張力作用下頂緊在缸座(2)外柱面上;環(huán)狀進(jìn)氣管(10)和環(huán)狀排氣管(11)徑向由內(nèi)向外排列固定在缸座蓋(4)的上端面,在進(jìn)氣管(10)、缸座蓋(4)上固定有進(jìn)氣門(mén)(12),進(jìn)氣門(mén)開(kāi)時(shí)使氣缸(7)與進(jìn)氣管(10)相通,在排氣管(11)和缸座蓋(4)上固定有排氣門(mén)(13),排氣門(mén)開(kāi)時(shí)使氣缸(7)與排氣管(11)相通,缸座蓋(4)穿過(guò)中軸(1)排氣引出管(19),其下端面固定在缸座(2)的上端面上;氣門(mén)控制盤(pán)(5)固定在中軸(1)上,并使進(jìn)氣門(mén)(12)的頂桿和排氣門(mén)(13)的頂桿頂壓在氣門(mén)控制盤(pán)(5)下端面和缸座蓋(4)下端面之間,中軸(1)及氣門(mén)控制盤(pán)(5)、膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)直筒軸(3)同步相對(duì)于外界固定的缸座(2)缸座蓋(4)轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果由于采用了直筒軸上曲線凹槽和膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的設(shè)計(jì)。1、加大了做功沖程的時(shí)間和轉(zhuǎn)角,在每360°的轉(zhuǎn)角內(nèi),做功轉(zhuǎn)角可大至90°-125°。2、變連桿曲軸為直筒軸的設(shè)計(jì),使活塞在氣缸中的磨損減小,傳動(dòng)能耗降低。3、從原來(lái)活塞連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的圓周運(yùn)動(dòng)改為直接作用于圓周上做功產(chǎn)生圓周轉(zhuǎn)動(dòng),降低能量損耗。4、可靈活的調(diào)整各沖程中活塞運(yùn)行的行程距和各沖程間發(fā)生的夾角。5、使燃料氣體燃燒膨脹的空間延伸至氣缸外的膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)內(nèi),使燃料燃燒更充分,達(dá)到了節(jié)能效果。
此設(shè)計(jì)還可更進(jìn)一步的具體的按汽油機(jī)和柴油機(jī)來(lái)設(shè)計(jì),也可將膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)設(shè)計(jì)應(yīng)用在蒸汽機(jī)或水泵、壓縮機(jī)等方面。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)C--C剖面3是本發(fā)明的直筒軸凹槽軌跡曲線展開(kāi)4是本發(fā)明的膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)B——B剖面5是本發(fā)明的缸座結(jié)構(gòu)示意中1.中軸,2.缸座,3.直筒軸,4.缸座蓋,5.氣門(mén)控制盤(pán),6.膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán),7.氣缸,8.活塞,9.活塞桿,10.進(jìn)氣管,11.排氣管,12.進(jìn)氣門(mén),13.排氣門(mén),14.內(nèi)舌片,15.外舌片,16.凹槽,17.連通孔,18.進(jìn)氣引導(dǎo)管,19.排氣引出管,20外環(huán)體,21.壓簧,22.內(nèi)通孔,23.直槽,24.進(jìn)氣孔,25.進(jìn)氣凸起,26.排氣凸起,27.彈片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明以三缸四沖程直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)為例,四個(gè)沖程使中軸轉(zhuǎn)動(dòng)的夾角為360°,其中做功沖程120°,壓縮沖程90°吸氣和排氣沖程各為75°,各沖程中活塞行程距為做功和排氣沖程中活塞行程距多于排氣和壓縮沖程中活塞行程距一個(gè)活塞厚度。
如圖1、圖3所示,直筒軸3內(nèi)壁上的凹槽16的軌跡曲線是在做功沖程燃料的膨脹力使活塞桿9向下垂直運(yùn)動(dòng),并由活塞桿9的拐頭將力傳遞給凹槽16使直筒軸3轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)活塞8到達(dá)氣缸7的連通孔17內(nèi)舌片14又未打開(kāi)處時(shí),直筒軸3轉(zhuǎn)角為37°,凹槽16軌跡為從最高點(diǎn)向下彎曲狀的合成曲線,設(shè)此曲線最低點(diǎn)為0點(diǎn),當(dāng)活塞8繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),氣缸2上的連通孔17上的內(nèi)舌片14被打開(kāi),壓縮氣體進(jìn)入膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6的外舌片15和氣缸7上的內(nèi)舌片14組成的密封腔體中,推動(dòng)膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6及固定在一起的直筒軸3又轉(zhuǎn)動(dòng)83°,活塞桿9向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)并在凹槽16內(nèi)水平移動(dòng),凹槽16軌跡為從0點(diǎn)繼續(xù)向下圓滑彎曲并折彎后成直線,氣缸7和膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6內(nèi)的氣體通過(guò)排氣門(mén)13和缸座2上的內(nèi)通孔22排出;固定在一起的膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6和直筒軸3依靠其轉(zhuǎn)動(dòng)慣力合力繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)240°,其中75°為排氣沖程凹槽16給活塞桿9一個(gè)向上力,使活塞桿9從最低點(diǎn)向上垂直運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),凹槽16軌跡為向上彎曲至與初始點(diǎn)相同高度的合成圓滑曲線;然后75°為吸氣沖程凹槽16給活塞桿9一個(gè)向下的力使活塞8從最高點(diǎn)向下垂直運(yùn)動(dòng)到氣缸7的連通孔17上方內(nèi)舌片14剛未打開(kāi)處,凹槽16軌跡為向下彎曲至0點(diǎn)線的合成圓滑曲線,最后90°為壓縮沖程凹槽16給活塞桿9一個(gè)向上的力,使活塞8向上至最高點(diǎn),凹槽16軌跡為0點(diǎn)線向上彎曲至最高點(diǎn)合成圓滑曲線并使凹槽16的軌跡曲線首尾相接。
如圖1圖、4所示,膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6是一個(gè)內(nèi)側(cè)開(kāi)口的外環(huán)體20,其內(nèi)腔截面為一矩形,在內(nèi)腔底壁上有一個(gè)圓滑的凸起狀外舌片15,其凸起高度與內(nèi)腔深度相同,寬度與內(nèi)腔寬度相同,在外舌片15的頂部位置有一半通孔,內(nèi)放置兩個(gè)壓簧21和一個(gè)彈片27。
如圖1、圖5所示缸座2是一個(gè)直徑不等的兩個(gè)圓柱體組成,在大直徑圓柱體上有三個(gè)等距等徑的圓孔以固定氣缸7,在孔的底面至以下的小直徑圓柱體的外柱面上有一個(gè)直槽23,活塞桿9只能在其內(nèi)上下垂直滑動(dòng),在缸座2固定氣缸7的的外側(cè)面,上有一個(gè)連通氣缸7和膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6內(nèi)腔的連通孔17,孔口邊固定一個(gè)內(nèi)舌片14,使其能沿柱面做0-90°轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)彈片27滑動(dòng)在內(nèi)舌片14上時(shí)使內(nèi)舌片14正蓋住連通孔17并壓緊在缸座2的外柱面上,當(dāng)彈片27通過(guò)了內(nèi)舌片14時(shí),內(nèi)舌片14可張開(kāi)彈壓在膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6的腔壁上,在缸座2內(nèi)還有三個(gè)L形內(nèi)通孔22,其上孔口在缸座2的上端面與缸座蓋4上的排氣管11相通,下孔口在缸座2固定膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6以后相對(duì)其腔體的外柱面上,其中有一內(nèi)通孔22還有一中孔口在缸座2柱面的上部,以連接排氣引出管19,在缸座2軸心有一個(gè)圓孔與中軸1相配合。
如圖1、圖2所示,將三個(gè)氣缸7固定在已裝有三個(gè)內(nèi)舌片14的缸座2的上端面的三個(gè)孔內(nèi),使氣缸7內(nèi)活塞桿9拐頭插靠在缸座2下側(cè)面對(duì)應(yīng)的三個(gè)直槽23里,將直筒軸3套裝在缸座2外,活塞桿9的拐頭插入在直筒軸3內(nèi)壁的凹槽16里,然后使活塞桿9固定在活塞8上,當(dāng)直筒軸3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),活塞桿9的拐頭可沿直筒軸3內(nèi)壁的梯形凹槽16的曲線軌跡作相對(duì)移動(dòng),而帶動(dòng)活塞8上下往復(fù)運(yùn)動(dòng);將套在一起的缸座2、直筒軸3套裝在中軸1上使直筒軸3與中軸1為緊配合,與外界固定在一起的缸座2與中軸1為滑動(dòng)配合;缸座2的L形內(nèi)通孔22在柱面上部的孔口與排氣引出管19相連,L形進(jìn)氣孔24的下端口與進(jìn)氣引導(dǎo)管18相連。使膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6的外環(huán)體20開(kāi)口腔體對(duì)著缸座2,其上端面緊靠在缸座2的外圓柱面成動(dòng)配合,其下端面用鏍釘固定在直筒軸3上,使膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6的外環(huán)體20腔體內(nèi)的外舌片15里的彈片27在壓簧21的彈力作用下,壓緊在缸座2的外圓柱面上。
如圖1所示將截面為半圓的環(huán)狀的進(jìn)氣管10、排氣管11徑向由內(nèi)向外排列焊接在缸座蓋4的上端面,穿過(guò)進(jìn)氣管10和排氣管11的頂端至缸座蓋4下端面相對(duì)于三個(gè)氣缸7的位置固定一個(gè)進(jìn)氣門(mén)12、一個(gè)排氣門(mén)13,并將缸座蓋4穿過(guò)中軸1并固定在缸座2的上端面上。氣門(mén)控制盤(pán)上有直徑分別與進(jìn)氣門(mén)12、排氣門(mén)13直徑位置相同的兩個(gè)凸起,一個(gè)是進(jìn)氣凸起25一個(gè)是排氣凸起26,進(jìn)氣凸起25的弧度為75°并從此角度緊接排氣凸起其弧度為75°,氣門(mén)控制盤(pán)5有凸起的端面面向缸座蓋4固定在中軸1上,由于氣門(mén)控制盤(pán)5的轉(zhuǎn)動(dòng),使進(jìn)氣門(mén)凸起25和排氣門(mén)凸起26交換壓迫進(jìn)氣門(mén)13和排氣門(mén)14的開(kāi)啟與關(guān)閉。
安裝后的初始位置為其中一個(gè)氣缸7中的活塞8在氣缸2內(nèi)的最高點(diǎn),此氣缸7的連通孔17外的內(nèi)舌片14打開(kāi)壓靠在膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6的內(nèi)腔壁上,彈片27頂壓在距此氣缸7的連通孔17的中心位置延后37°處,同時(shí)此氣缸7上的進(jìn)氣門(mén)12、排氣門(mén)13為關(guān)閉狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)包括有中軸(1)、套裝在中軸(1)上的缸座(2)、直筒軸(3)、缸座蓋(4)、氣門(mén)控制盤(pán)(5)、在缸座(2)里安裝的氣缸(7)、活塞(8)、活塞桿(9)、固定在缸座蓋(4)上的進(jìn)氣管(10)、排氣管(11)、進(jìn)氣門(mén)(12)、排氣門(mén)(13)以及由內(nèi)舌片(14)外舌片(15)外環(huán)體(20)組成的膨脹環(huán)(6)等,其特征在于缸座(2)為與外界的相連固定體,直筒軸(3)套裝在缸座(2)外,并一同安裝在中軸(1)上,使直筒軸(3)固定在中軸(1)上并相對(duì)于缸座(2)轉(zhuǎn)動(dòng),汽缸(7)固定在缸座(2)內(nèi),并使氣缸(7)內(nèi)的固死于活塞(8)上的活塞桿(9)的拐頭部分插入在直筒軸(3)內(nèi)壁上的曲線軌跡的凹槽(16)里,在缸座(2)的外柱面上連通膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)與氣缸(7)的連通孔(17)口邊固定一內(nèi)舌片(14),在缸座(2)的外柱面上部還安有進(jìn)氣引導(dǎo)管(18)、排氣引出管(19),其中進(jìn)氣引導(dǎo)管(18)通過(guò)缸座(2)和缸座蓋(4)的通孔與進(jìn)氣管(10)相通,排氣引出管(19)通過(guò)缸座(2)的內(nèi)通孔(22)與膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)的腔體相通同時(shí)又與缸座蓋(4)上的排氣管(11)相通;外環(huán)體(20)套置于缸座(2)的外柱面上,使膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)的外環(huán)體(20)開(kāi)口側(cè)的下端面緊固在直筒軸(3)上,外環(huán)體(20)腔內(nèi)凸起狀外舌片(15)里的彈片(27)在其下面壓簧(21)的張力作用下頂緊在缸座(2)外柱面上;環(huán)狀進(jìn)氣管(10)和環(huán)狀排氣管(11)徑向由內(nèi)向外排列同定在缸座蓋(4)的上端面,在進(jìn)氣管(10)、缸座蓋(4)上固定有進(jìn)氣門(mén)(12),進(jìn)氣門(mén)開(kāi)時(shí)使氣缸(7)與進(jìn)氣管(10)相通,在排氣管(11)和缸座蓋(4)上固定有排氣門(mén)(13),排氣門(mén)開(kāi)時(shí)使氣缸(7)與排氣管(11)相通,缸座蓋(4)穿過(guò)中軸(1)排氣引出管(19),其下端面固定在缸座(2)的上端面上;氣門(mén)控制盤(pán)(5)固定在中軸(1)上,并使進(jìn)氣門(mén)(12)的頂桿和排氣門(mén)(13)的頂桿頂壓在氣門(mén)控制盤(pán)(5)下端面和缸座蓋(4)下端面之間,中軸(1)及氣門(mén)控制盤(pán)(5)、膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)直筒軸(3)同步相對(duì)于外界固定的缸座(2)缸座蓋(4)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī),其特征在于直筒軸(3)內(nèi)壁上的凹槽(16)軌跡曲線為當(dāng)氣缸(7)完成做功、排氣、吸氣、壓縮四個(gè)沖程,直筒軸(3)轉(zhuǎn)動(dòng)一周,直筒軸(3)內(nèi)壁上的凹槽(16)軌跡是一條首尾相接近似波浪狀曲線,在做功沖程轉(zhuǎn)動(dòng)角為90°~125°,凹槽(16)軌跡先為彎曲下滑曲線,直到活塞(8)通過(guò)連通孔(17)至最低點(diǎn)后為平直線,接著是排氣沖程轉(zhuǎn)動(dòng)角度在70°~75°夾角內(nèi),凹槽(16)軌跡為彎曲向上曲線,當(dāng)活塞(8)至最高點(diǎn)時(shí)止,然后是吸氣沖程轉(zhuǎn)動(dòng)夾角在70°~75°夾角內(nèi),凹槽(16)軌跡為彎曲向下曲線,直到活塞(8)至氣缸(7)的連通孔(17)排氣前,最后是壓縮沖程,轉(zhuǎn)動(dòng)夾角在85°~90°夾角內(nèi),凹槽(16)軌跡為彎曲向上曲線,至到活塞(8)至最高點(diǎn)上,形成一首尾相接的曲線。
3.如權(quán)利要求1所述的直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī),其特征在于膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)(6)是由一側(cè)面開(kāi)口的外環(huán)體(20)和一個(gè)固定在缸座(2)上的內(nèi)舌片(14)等組成,在外環(huán)體(20)的內(nèi)腔底部有一凸起狀外舌片(15),其高度與外環(huán)體(20)的內(nèi)腔深度相同,寬度與內(nèi)腔寬度相同,在外舌片(15)的頂部有一矩形半通孔內(nèi)放置壓簧(21)和彈片(27)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī)。隨著人類的進(jìn)步內(nèi)燃機(jī)用量越來(lái)越多,燃料消耗量越來(lái)越大,因此節(jié)約能源已是人類的當(dāng)務(wù)之急,本發(fā)明提供一種全新概念的直筒軸內(nèi)軌式內(nèi)燃機(jī),利用氣缸內(nèi)的壓縮氣體做功使活塞桿推動(dòng)直筒軸轉(zhuǎn)動(dòng)和膨脹轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)腔體設(shè)計(jì)使燃?xì)獬浞秩紵?,完成了?nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程,又使力直接作用于直筒軸上使其轉(zhuǎn)動(dòng),為充分達(dá)到燃料燃燒做功加大了直筒軸凹槽的做功段的軌跡曲線長(zhǎng)度和時(shí)間,達(dá)到了節(jié)能的目的。此設(shè)計(jì)可用于蒸汽機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等方面。
文檔編號(hào)F02B75/00GK1654795SQ200410094089
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者安憲民 申請(qǐng)人:安憲民