專利名稱：無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(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)，具體的說(shuō)，涉及一種用于直升飛機(jī)或潛水艇上的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，人們對(duì)提高效率、降低油耗、減少噪聲、降低污染的要求愈來(lái)愈高。然而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，各種凸輪機(jī)構(gòu)所造成的很大的機(jī)械能損失和約占總能量1/3的廢氣的能損失是無(wú)法挽回的。
雖然人們采用諸如渦輪增壓、燃油噴射等先進(jìn)技術(shù)，但是各種指標(biāo)卻沒(méi)有大的突破。人們對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)是情有獨(dú)衷的，但到目前為止，似乎尚未找到比較理想的方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明決定取消曲柄連桿機(jī)構(gòu)和各氣門(mén)的凸輪機(jī)構(gòu)，改活塞的直線運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。
為此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種非常特別的由不同曲率半徑的線條構(gòu)成的曲邊“三角形”缸體。為全面解決活塞作圓周運(yùn)動(dòng)與氣體壓縮之間的矛盾提供可能性。它就是活塞帶動(dòng)輪輻作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)本身又在輪輻的槽體中做往復(fù)式的直線運(yùn)動(dòng)。以適應(yīng)“三角形”缸體這一特殊結(jié)構(gòu)。通過(guò)密封區(qū)又能完成活塞在各個(gè)缸體間的轉(zhuǎn)換。不同活塞分別完成作功、壓縮、吸氣、排氣這四種必不可少的過(guò)程。
本發(fā)明的缸體和活塞數(shù)量相等但必須是2的倍數(shù)，即為偶數(shù)。因?yàn)楸景l(fā)明的特點(diǎn)是活塞是“專用”的。即如果1、3活塞完成吸氣和排氣的功能，則2、4活塞是作功和壓縮的專用活塞。相鄰的兩個(gè)活塞在不同的缸中同時(shí)完成四沖程的任務(wù)，是一種典型的兩沖程內(nèi)燃機(jī)，和傳統(tǒng)兩沖程不同的是本發(fā)明沒(méi)有損失較大的換氣機(jī)構(gòu)和過(guò)程。
本發(fā)明又一特點(diǎn)是在兩個(gè)密封缸體之間設(shè)置一種可小幅擺動(dòng)的燃燒室，其上有吸氣孔、排氣孔和機(jī)體上的孔洞相對(duì)應(yīng)。在擺動(dòng)時(shí)使之或通或掩以完成應(yīng)有的功能，更重要的是它完成了可燃?xì)鈴幕钊跋蚧钊蟮霓D(zhuǎn)換，并推動(dòng)活塞向固定方向運(yùn)動(dòng)作功。從而使本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，這恐怕是圓周運(yùn)動(dòng)這一普遍規(guī)律的優(yōu)勢(shì)吧。
所謂復(fù)合就是利用本發(fā)明排氣孔沿機(jī)體成圓周布置這一特點(diǎn)，可直接的或集中或分散的利用廢氣能推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)主機(jī)或輔機(jī)工作使主機(jī)效率大幅提高。
上述主要內(nèi)容構(gòu)成了本發(fā)明無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明有以下有益效果1.效率高本發(fā)明由于屏棄了曲柄連桿機(jī)構(gòu)和能耗大的氣門(mén)機(jī)構(gòu)，減少能量損失。另外廢氣的回收利用使浪費(fèi)大幅減少，這樣必將大幅提高效率減少油料消耗。
2.噪聲低本發(fā)明沒(méi)有曲軸，噪聲必將大幅度降低。
3.相同排量功率大幅提高本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)因?yàn)槭莾蓻_程，而且活塞順序工作，功率必將大幅提高。以四缸機(jī)為例，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)因?yàn)槭撬臎_程，主軸轉(zhuǎn)720°活塞有4次作功，而本發(fā)明主軸轉(zhuǎn)360°活塞作功8次，高出傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)4倍。如果要提高輸出功率可加大機(jī)體直徑增加活塞對(duì)數(shù)則輸出功次數(shù)按下式成平方增長(zhǎng)W＝2*n2W主軸轉(zhuǎn)360°活塞作功次數(shù)N作功的活塞數(shù)這樣如果為增加功率把活塞總數(shù)增加到12個(gè)即6個(gè)作功活塞則W＝2*n2＝2*62＝72次活塞推動(dòng)力是相當(dāng)巨大的。
4.行程大傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)活塞直徑和行程比大約為1∶1而本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)大約為3到4，這一點(diǎn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)因?yàn)橛星B桿機(jī)構(gòu)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾谐檀螅钊透邷馗邏簹怏w作用時(shí)間長(zhǎng)，所以可以提高效率。又因?yàn)樾谐檀蠼o廢氣和添加劑有充分的反應(yīng)時(shí)間，以改善尾氣的污染狀況。
5.既適用于點(diǎn)火又適用于壓燃本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)在相鄰的兩缸之間設(shè)置了可小幅擺動(dòng)的燃燒室，我們可以通過(guò)改變?nèi)紵业拇笮『蛢筛字g距離的大小來(lái)達(dá)到改變提前角的大小，在點(diǎn)燃和壓燃之間選擇。另外本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火是在獨(dú)立密封的條件下進(jìn)行，大大減少了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)由于必要的提前角所造成的活塞和火焰的反向接觸而引發(fā)的能量損失。
6.容易提高輸出功率為適應(yīng)大型負(fù)載如火車、輪船等的需要，本發(fā)明可用加大機(jī)體直徑的方法增加缸體的活塞數(shù)量，如12個(gè)、18個(gè)甚至更多，就能夠大幅度的提高輸出功率，如果采用多組的并聯(lián)組合，可以把提高功率輸出變成輕易之舉。
7.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單研發(fā)容易由于采用圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)，使構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，如果不計(jì)輔機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)件，每缸只有幾個(gè)零件，機(jī)械加工簡(jiǎn)單也無(wú)特殊要求，研發(fā)成本大幅度降低。
8.安全性能高本發(fā)明因?yàn)榱悴考?shù)量少，故障率低是顯而易見(jiàn)的，另外本發(fā)明因適用于柴油的壓燃，可把柴油引入空中使用，從而改善螺旋槳飛機(jī)飛行的安全性。
9.應(yīng)用范圍大本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)機(jī)體為圓形，如擴(kuò)大直徑增加缸數(shù)可使功率增加而轉(zhuǎn)矩加大轉(zhuǎn)速下降，加上適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以使主軸直接推動(dòng)旋翼，可免去噪聲大重量大的減速系統(tǒng)成為可能。這樣使之在直升飛機(jī)上應(yīng)用成為可能之事。另外很小的噪聲和巨大的功率輸出，如果在潛水艇上應(yīng)用，無(wú)疑使對(duì)方的偵察更為困難。


圖1無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)示意2圖1A-A的剖面圖各附圖中的數(shù)字代表如下意義1.圓盤(pán)形機(jī)體2.機(jī)體蓋3.活塞3-1、3-3吸氣、排氣專用活塞 3-2、3-4作功、壓縮專用活塞4.可擺動(dòng)的燃燒室5.排氣和壓縮氣體的通道6.高壓氣體和新鮮空氣通道7.吸氣孔8.排氣孔9.冷卻水孔予留位置10.燃燒室的驅(qū)動(dòng)凸輪板11.燃燒室軸12.主軸13.輪輻14.彈簧15.圓形密封圈16.曲線三角形缸體17.缸體密封區(qū)的起點(diǎn)18.密封區(qū)的終點(diǎn)19.活塞上升區(qū)的終點(diǎn)
20.平滑作功區(qū)的終點(diǎn)活塞下降區(qū)的起點(diǎn)21.壓燃或點(diǎn)燃區(qū)具體實(shí)施方式
根據(jù)專利法的要求，發(fā)明應(yīng)有新穎性和實(shí)用性，本發(fā)明是改有曲軸為無(wú)曲軸，新穎性是自然的，而實(shí)用性用列表的方法把它和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)以及日本馬自達(dá)公司開(kāi)發(fā)的“三角”發(fā)動(dòng)機(jī)比較，自然能作出合理的判斷。
基本性能對(duì)比表

從表中看出密封性一般，是本發(fā)明的缺點(diǎn)。但是隨著新材料的不斷出現(xiàn)，加工技術(shù)和精度的不斷提高，這一問(wèn)題是可以解決的。安全性能對(duì)比表

可擺動(dòng)的燃燒室是本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的關(guān)鍵部件，其安全可靠性尚待驗(yàn)證，好在把它改為固定式，在進(jìn)出兩側(cè)各設(shè)一個(gè)由凸輪機(jī)構(gòu)定時(shí)開(kāi)關(guān)的平板式門(mén)也并非難事。
主要技術(shù)指標(biāo)比較

從上述比較中可以看出我們發(fā)明的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)在各方面都占有較大的優(yōu)勢(shì)，如果有國(guó)家支持專家指導(dǎo)其前途是光明的。
在附圖1中我們假定本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，活塞3-1、3-3的位置是吸氣和排氣，活塞3-2、3-4的位置是作功和壓縮。各活塞和密封圈15、輪輻13、主軸12一起沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，此時(shí)活塞3-2、3-4的后面受從已經(jīng)向前擺動(dòng)的燃燒室中釋放出的高溫高壓氣體的作用下旋轉(zhuǎn)?；钊那懊鎸?duì)上行程吸入的空氣進(jìn)行壓縮，此時(shí)活塞從點(diǎn)19到點(diǎn)20是作功和壓縮的主要區(qū)域，從點(diǎn)20開(kāi)始進(jìn)入作功的尾聲區(qū)，但壓縮功能則進(jìn)入高潮期。與此同時(shí)活塞1、3則壓縮彈簧14迅速下降為進(jìn)入密封區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)備。同時(shí)要由噴油咀噴入適量的燃油到燃燒室中混合為下次作功做好準(zhǔn)備。
另外兩個(gè)活塞3-1和3-3的后面從吸氣孔7通過(guò)出氣通道6吸入新鮮空氣，活塞的前面則執(zhí)行排出上行程產(chǎn)生的廢氣，從排氣通道5和排氣孔8排出，并通過(guò)復(fù)合部分的渦輪系統(tǒng)回收一部分能量。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明活塞3-1和3-3通過(guò)密封區(qū)時(shí)相應(yīng)的燃燒室在回位彈簧的作用下向后擺動(dòng)，準(zhǔn)備接收下一次壓入空氣和可燃?xì)狻６c活塞3-2、3-4對(duì)應(yīng)的燃燒室則應(yīng)按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的燃燒規(guī)律、運(yùn)動(dòng)速度和方式向前擺動(dòng)，并在活塞3-2、3-4到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)釋放高溫高壓氣體開(kāi)始下一輪的作功過(guò)程。
更應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，從點(diǎn)17到18的密封區(qū)是本發(fā)明的重要特點(diǎn)，它解決了三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
1.把一個(gè)環(huán)形密封區(qū)分成若干個(gè)獨(dú)立的密封區(qū)，形成形狀特別的缸體。
2.解決了氣體從活塞前向活塞后的轉(zhuǎn)換，以推動(dòng)活塞向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
3.解決了點(diǎn)火提前角問(wèn)題，就是從點(diǎn)17到點(diǎn)18這段弧線的長(zhǎng)度其活塞通過(guò)的時(shí)間，應(yīng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的提前角相適應(yīng)以求很高的效率。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，活塞沿變形的圓周作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)為通過(guò)密封區(qū)，活塞還要沿半徑方向作直線運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，由多塊為適應(yīng)在高溫條件下工作而互相插接中間加以密封的圓形密封圈，把它鑲?cè)霗C(jī)體和機(jī)蓋的槽中，并和機(jī)體、機(jī)蓋組成密封區(qū)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，由曲線構(gòu)成的曲邊三角形缸體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，，其特征是，在相鄰的缸體間設(shè)有可小幅擺動(dòng)的燃燒室，其上還設(shè)有吸氣孔和排氣孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，活塞個(gè)數(shù)必須是偶數(shù)，其中如奇數(shù)活塞完成吸氣、排氣工作，則偶數(shù)活塞完成作功和壓縮工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，相鄰兩個(gè)活塞運(yùn)行方向的前后同時(shí)各自完成吸氣、排氣、作功、壓縮四種任務(wù)，所以它是一種無(wú)換氣機(jī)構(gòu)的兩沖程內(nèi)燃機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，其特征是，主軸旋轉(zhuǎn)360°作功活塞是作功活塞數(shù)平方的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明是一種無(wú)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，活塞為偶數(shù)并且作圓周運(yùn)動(dòng)的無(wú)曲軸圓盤(pán)形復(fù)合內(nèi)燃機(jī)，它是一種活塞在曲邊三角形中運(yùn)動(dòng)的不用換氣機(jī)構(gòu)的兩沖程內(nèi)燃機(jī)，它是一種效率高、噪聲低、功率大、污染小、行程大、轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大的內(nèi)燃機(jī)。它的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，很容易研制開(kāi)發(fā)，它的并聯(lián)組合如果再加大直徑很容易成為不用減速而直接推動(dòng)旋翼在直升飛機(jī)上應(yīng)用，而低噪聲更適合在潛水艇上應(yīng)用，如開(kāi)發(fā)成功必將是對(duì)國(guó)防工業(yè)的巨大貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)F02B55/14GK1908403SQ20061011200
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月28日
發(fā)明者曾繁星, 曾慶仁 申請(qǐng)人:曾繁星