專利名稱：橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是利用燃料在壓縮空氣中燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)一橫截面形狀似橄欖形的活塞，在一圓形汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)的，具有進(jìn)氣增壓特性的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，屬內(nèi)燃機(jī)工程技術(shù)。
背景技術(shù)：
自?shī)W托發(fā)明了汽油機(jī)、狄塞爾發(fā)明了柴油機(jī)后，內(nèi)燃機(jī)的研究一直圍繞提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、降低油耗，降低污染、減小體積、重量開展。但至今為止，廣泛制造和使用的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)活塞及傳動(dòng)連桿的慣性問(wèn)題，進(jìn)、排氣機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性及動(dòng)力損失問(wèn)題，三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)密封問(wèn)題、不能有較高壓縮比問(wèn)題、可靠性和高成本問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決。
本發(fā)明，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為根本目標(biāo)。主要通過(guò)解決現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)存在的以上所指出的問(wèn)題為途徑，采取讓活塞做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、提高壓縮比、在汽缸容積一定的情況下加大充氣量以及使發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造更簡(jiǎn)單的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸、活塞、動(dòng)力輸出軸、空氣增壓器等主要構(gòu)件組成。汽缸邊線近三分之二為圓形邊，其余邊為橢圓形邊，整體近似圓形。汽缸的兩側(cè)有缸蓋?；钊臋M側(cè)面為橄欖形狀。發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸將外來(lái)動(dòng)力輸入，帶動(dòng)活塞在汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)齒輪或輪帶傳動(dòng)帶動(dòng)離心式增壓機(jī)旋轉(zhuǎn)。增壓機(jī)將空氣壓入汽缸，并由旋轉(zhuǎn)的活塞將空氣進(jìn)一步地壓縮至本機(jī)設(shè)計(jì)的最高壓力，此時(shí)將燃料(任何可燃的液體燃料)通過(guò)噴油嘴噴入汽缸和活塞上設(shè)置的凹陷構(gòu)成的燃燒室內(nèi)。在足夠的壓縮比下，燃料自燃，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動(dòng)活塞做不固定圓心旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)外做功。
對(duì)照現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明有如下差異及優(yōu)勢(shì)1、效率高。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，因本發(fā)明設(shè)計(jì)的活塞運(yùn)動(dòng)幾乎是按照動(dòng)力輸出軸的圓心運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有較大的往復(fù)慣性，不存在為克服往復(fù)慣性而有較大功率損失的問(wèn)題；該發(fā)明沒(méi)有進(jìn)、排氣閥門構(gòu)件，因此，不存在為推開閥門而損失功率的問(wèn)題；本發(fā)明活塞直接帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸做功，沒(méi)有復(fù)雜的動(dòng)力轉(zhuǎn)換構(gòu)件，較少磨擦損失；本發(fā)明在汽缸排氣時(shí)，由于排氣口可設(shè)計(jì)的較大，排氣快結(jié)束時(shí)，廢氣壓力小，所以比往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的動(dòng)力損失少。與三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本發(fā)明壓縮比設(shè)計(jì)余地大，可以適用于任何燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)壓縮比的要求。而且，由于密封可以做得可靠，增壓成為可能。因此，在提高效率上，其潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，該發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)調(diào)整汽缸直徑大小和采取風(fēng)冷或小面積油冷的措施對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸燃燒做功區(qū)的工作溫度進(jìn)行溫度調(diào)控，從而省去液冷汽缸機(jī)構(gòu)所消耗的動(dòng)力損失和給制造帶來(lái)的復(fù)雜化。再次，該發(fā)動(dòng)機(jī)因其單向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)和可以調(diào)整缸徑大小以及進(jìn)排氣口的位置，使燃?xì)庠谄字信蛎洉r(shí)間得到控制的原因，可以做到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度進(jìn)行控制，以充分利用高溫氣體熱能，最大限度地用于做功。
2、構(gòu)造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造相對(duì)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單，零部件少。主要構(gòu)件只有汽缸、活塞、密封件、動(dòng)力輸出軸、增壓器等，無(wú)進(jìn)、排氣閥門機(jī)構(gòu)，無(wú)連桿、曲軸系統(tǒng)，制造工藝簡(jiǎn)單。相對(duì)于三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，制造精度要求低，汽缸加工也較三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的外旋輪線形汽缸加工簡(jiǎn)單。因此，造價(jià)更低。
3、低污染。該發(fā)動(dòng)機(jī)因燃料在汽缸中燃燒時(shí)間較長(zhǎng)，可以使燃料得到充分的燃燒，因此對(duì)減少NOx的產(chǎn)生是十分有利的。其他污染廢氣，因該發(fā)動(dòng)機(jī)有相對(duì)較高的效率，污染也會(huì)相對(duì)較低。


圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體橫截面圖。該圖除描繪了汽缸體橫截面的情況外，還反映了離心式壓氣機(jī)和進(jìn)、排氣道的布置。汽缸體上的進(jìn)、排氣口設(shè)置成一個(gè)，在進(jìn)氣道和排氣道之間設(shè)有擋氣板，擋氣板可以轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自于燃?xì)獾呐欧艍毫徒?jīng)增壓器增壓的空氣(作用原理請(qǐng)看圖4、圖5介紹)。其作用是當(dāng)擋氣板轉(zhuǎn)向排氣口時(shí)，擋氣板擋住排氣口的大部分，汽缸開始進(jìn)氣，當(dāng)擋氣板轉(zhuǎn)向進(jìn)氣口時(shí)，擋氣板將進(jìn)氣口堵住，汽缸中做功后的燃?xì)忾_始通過(guò)排氣管向外排除。
圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞橫截面圖和動(dòng)力輸出軸縱向圖?；钊麨榭招模虚g安裝有圓柱狀的動(dòng)力傳輸桿。活塞兩尖端開有安裝徑向密封構(gòu)件的半圓凹槽。徑向密封是由一外部包有兩個(gè)彈簧片的半圓形柱構(gòu)成，它安裝在活塞上的安裝槽內(nèi)。當(dāng)同活塞一同裝入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)時(shí)，在彈簧片的張力作用下可與汽缸壁和活塞緊密結(jié)合，并能夠沿汽缸壁自由滑動(dòng)和在活塞安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到密封作用。同時(shí)，因徑向密封構(gòu)件與汽缸壁的接觸是面接觸，還可起到減輕活塞對(duì)汽缸壁壓力的作用。動(dòng)力輸出軸中部是球形，球形中心有一圓孔，孔的直徑與活塞上的圓柱狀動(dòng)力傳輸桿的直徑相同，動(dòng)力傳輸桿從此孔穿過(guò)，形成動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)。
圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要構(gòu)件組合狀態(tài)下的圖。從該圖可以看到，動(dòng)力輸出軸的軸心位于汽缸中心的偏下位置。
圖4、圖5是發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖。顯示本發(fā)明的工作原理。
具體實(shí)施例方式橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)活塞運(yùn)轉(zhuǎn)到如圖4所示的位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比達(dá)到最大，此時(shí)噴油嘴向汽缸內(nèi)噴油，引燃被壓縮的空氣，活塞在膨脹燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟?，在汽缸壁和?dòng)力輸出軸的約束下繞動(dòng)力輸出軸的軸心旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，在活塞的另一弧面，由于大部分燃?xì)庖呀?jīng)排出，燃?xì)獾膲毫π∮谠谶M(jìn)氣道內(nèi)經(jīng)增壓的空氣壓力，擋氣板被推向排氣道一邊，經(jīng)壓縮的空氣開始沖入汽缸，并排擠余下的燃?xì)鈴牧粝碌呐艢饪谔幣懦觥?br> 當(dāng)活塞在膨脹燃?xì)獾耐苿?dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)到如圖5所示的位置時(shí)，燃?xì)馔ㄟ^(guò)進(jìn)、排氣口向汽缸外排氣，因處于剛排氣階段，此時(shí)的排氣壓力大于被增壓的空氣壓力，因此，擋氣板被推向進(jìn)氣道并將其通向汽缸的口堵住，擋住空氣的進(jìn)入。排氣口此時(shí)達(dá)到最大，燃?xì)庋杆倥懦?。與此同時(shí)，在活塞的另一弧面的空氣壓縮區(qū)，剛才進(jìn)入的空氣正在被壓縮。
權(quán)利要求
1.活塞在汽缸中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)其特征是活塞橫截面為橄欖形狀，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，活塞在汽缸壁和動(dòng)力輸出軸的共同約束下，繞動(dòng)力輸出軸的軸心旋轉(zhuǎn)，而非如往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.沒(méi)有進(jìn)、排氣閥門機(jī)構(gòu)。減少了動(dòng)力損失。
3.就一個(gè)汽缸來(lái)說(shuō)，橄欖形活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸每旋轉(zhuǎn)一周，活塞旋轉(zhuǎn)一周，汽缸內(nèi)燃?xì)鈨纱闻蛎涀龉?，與四沖程或兩沖程往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相比有更高的工件利用效率，對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量十分有利。
4.橄欖形活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有離心式空氣壓縮機(jī)，主要用于對(duì)自然排放后尚未排出的燃?xì)膺M(jìn)行排擠，促使其進(jìn)一步的排出。同時(shí)，為發(fā)動(dòng)機(jī)充新鮮空氣，并有增加充氣量(即增壓)的作用，這即是稱為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的原因。橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的充排氣原理與二沖程往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的充排氣原理相同，但效果更為理想，因?yàn)樵摪l(fā)動(dòng)機(jī)的排氣時(shí)間可以更長(zhǎng)，排氣口可以設(shè)計(jì)得更大。
5.橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)兩者有本質(zhì)的不同。首先兩者活塞的形狀不同，一個(gè)是橄欖形狀，一個(gè)是三角形狀；其次兩者活塞頂端旋轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)行的軌跡不同，三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞三個(gè)頂端的旋轉(zhuǎn)軌跡是所謂的外旋輪線，而橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞的運(yùn)行軌跡是近似圓形。第三密封構(gòu)件不同，一個(gè)是面密封，一個(gè)是線密封。構(gòu)造的不同解決了三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)固有的壓縮比低、活塞徑向密封性差、可靠性差以及加工要求高的問(wèn)題。
全文摘要
橄欖形活塞旋轉(zhuǎn)增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，由汽缸、活塞、動(dòng)力輸出軸和增壓器等主要構(gòu)件組成?；钊谄字欣@動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)活塞到運(yùn)行一定位置時(shí)，能與汽缸壁最大限度地接近，可以獲得任意大的壓縮比，使用任何燃料。同時(shí)，密封件設(shè)計(jì)成面密封，保證了密封的可靠性。燃料在壓縮空氣中燃燒，形成的膨脹燃?xì)馔苿?dòng)活塞做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩對(duì)外做功。
文檔編號(hào)F01C1/344GK1485527SQ0215445
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2002年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月15日
發(fā)明者張強(qiáng), 張 強(qiáng) 申請(qǐng)人:張強(qiáng), 張 強(qiáng)