CN101139949A

CN101139949A - 摆轴内燃机

Info

Publication number: CN101139949A
Application number: CNA2006100155898A
Authority: CN
Inventors: 杨强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-03-12

Abstract

本发明是一种“摆轴内燃机”。其目的在于：使用摆轴、齿轮、齿条、钢索和定位轴承将活塞的往复滑动直接转换成摆轴的往复扭动做功和钢索的对称拉力做功，解决传统内燃机在需要对称力或互补力做功场合的动力源转换系统复杂，转换效率低的问题。

Description

摆轴内燃机

1.本发明属于机械技术领域内燃机类。

2.现有内燃机技术的主要结构和工作原理为：活塞在内表面加工的很光滑的圆柱型汽缸内被燃料燃烧产生的工质推动进行往复滑动并经曲轴连杆机构将这一运动转换成输出轴的回转运动。

3.本发明的目的在于：使用摆轴、齿轮、钢索和定位轴承将活塞的往复滑动直接转换成摆轴的往复扭动做功和钢索的对称拉力做功，解决传统内燃机在需要对称力或互补力做功场合的动力源转换系统复杂，转换效率低的问题。

4.摆轴内燃机的主要结构和工作原理：

1)摆轴内燃机的主要结构是由：汽缸盖组件(1)，燃烧室(2、3、4)，空气压缩腔(5、6、7)，油气分离通道(8、9、10、11)，活塞压缩塞齿条组件(12、13、14)，空气过滤器(15)，润滑油喷射组件(16、17、18)，空气压缩腔单向进气阀门(19、20、21)，齿条平衡齿轮组件(22、23)、传动齿轮组件(24、25)，摆轴(26、27)，传动控制钢索(28、29)，公共进气孔(30)，轴承(31、32、33、34、35、36、37、38)，传动控制钢索定位轨道(39、40、41、42)，空气压缩腔盖(43)，相互连通的密封齿轮箱(64、65、66)等主要组件构成。

活塞压缩塞齿条组件是由活塞(46)、压缩塞(60)、双面齿条(52)和活塞托(50)、压缩塞托(55)构成。活塞头上有凹腔(47)，密封活塞环(48)，油气喷嘴(63)、油气喷管(49)。双面齿条内部的润滑油和空气的公共管道(51)。压缩塞上有密封环(57)、进气孔(59)、空气单向阀门(58)、润滑油集油槽(61)、集油槽围壁(56)、集油管(62)、集油腔(53)等主要组件构成。

三缸摆轴内燃机基本结构是如图1、图2和图3中所述的相互平行的三组活塞压缩塞齿条组件及相应的汽缸盖组件、燃烧室、空气压缩腔、空气压缩腔盖、油气分离通道组装成的组件内侧两两垂直共用两组传动齿轮组件、传动控制钢索和摆轴，外侧分别垂直安置一套齿条平衡齿轮组件所构成的内燃机结构。

六缸摆轴内燃机、九缸摆轴内燃机分别是如图4、图5、图6、图7、图8和图9中所述的由三缸摆轴内燃机并排安装得到。

传动控制钢索和传动控制钢索定位轨道安置在一个独立的腔体里，传动控制钢索的运行轨迹在与传动控制钢索定位轨道相切的位置穿出腔体侧壁。

齿条平衡齿轮组件和传动齿轮组件的中轴线与活塞压缩塞齿条组件的中轴线相互空间垂直，齿条平衡齿轮与传动齿轮间的间隙刚好让齿条沿燃烧室轴线方向自由往复运动。

压缩塞侧面有多个密封环(57)、正面有进气孔(59)、空气单向阀门(58)，背面有润滑油集油槽(61)、集油槽围壁(56)，内部放射状分布有集油管(62)，中央有集油腔(53)等主要组件构成的压缩塞体。

双面齿条在活塞头和压缩塞头的背面中轴线上钢性连接，活塞托和压缩塞托将双面齿条进一步紧箍在活塞头和压缩塞头的背面中轴线上。

活塞头正面有凹腔(47)侧面有多道密封活塞环(48)，背面放射状的安置有一圈油气喷管，每个油气喷嘴和一条油气喷管相连，全部油气喷管在活塞的背面中部汇合在一起并与双面齿条的内部有一条润滑油和空气的公共管道密封对接。

与每组活塞压缩塞齿条组件相连接的空气压缩腔的容积都比相应的燃烧室的容积大5％～20％。密封的三个齿轮箱加上油气分离通道的空气容量和是三个空气压缩腔最大容积和的1.1～2.0倍。

2)摆轴内燃机的工作原理：启动，当摆轴(26)逆时针方向被扭动时，摆轴(27)被顺时针扭动同时活塞压缩塞齿条组件(14)向燃烧室汽缸盖(1)一侧移动，燃烧室(3)中的空气被压缩，空气压缩腔(6)通过单向空气阀门(19)、公共空气管道(30)和空气过滤器(15)吸入新鲜空气。活塞压缩塞齿条组7)中的空气被压缩并通过空气单向阀门(17、18)首先关闭集油管(45，44)并将各自集油腔内的润滑油挤压到各自的油气管道中从喷嘴喷射到各自燃烧室的侧壁上，然后将压缩腔内的空气压到密封齿轮箱中，燃烧室(2、4)的进气门打开，密封齿轮箱中的空气通过各自油气分离通道进入燃烧室(2、4)中，传动控制钢索(28、29)在传动控制钢索定位轨道(39、40、41、42)的带动下做相应的拉拽动作。当活塞压缩塞齿条组件(14)将要到达上止点之前燃烧室(2、4)的进气门关闭，所有打开的空气单向阀门都被各自的弹簧复位关闭，燃烧室(3)的燃料喷嘴向燃烧室内喷入一定量的燃料，燃烧室(3)的火花塞点火，燃烧室(3)中的混合气体燃烧做功推动活塞压缩塞齿条组件(14)向空气压缩腔盖(43)一侧移动，同时双面齿条带动传动齿轮组件(24、25)旋转摆动，摆轴(26，27)相应方向摆动1/4周期。活塞压缩塞齿条组件(12、13)同时向燃烧室汽缸盖(1)一侧移动，空气压缩腔(5、7)的容积增大，空气单向阀门(20、21)打开，通过公共进气通道吸入新鲜空气。传动控制钢索(28、29)在传动控制钢索定位轨道(39、40、41、42)的带动下做与上一次方向相反的拉拽动作。活塞压缩塞齿条组件(14)的集油管关闭，集油腔内的润滑油被挤压到油气管道中并从喷嘴喷射到燃烧室的侧壁上，随后将压缩腔内的空气压到密封齿轮箱中。当活塞压缩塞齿条组件(14)接近下止点时燃烧室(3)的排气门打开尾气从排气门排出，随后燃烧室的进气门打开，新鲜空气从密封齿轮箱中通过油气分离通道进入燃烧室后进一步排空尾气，排气门关闭，随后进气门关闭，活塞压缩塞齿条组件(14)越过下止点，摆轴完成3/4周期的摆动，燃烧室(2，4)的火花塞点火做功推动活塞压缩塞齿条组件(12，13)向空气压缩腔(43)方向移动燃烧室(3)完成一次规律做功和换气，燃烧室(2、4)同时也相应的完成一次换气和做功。以后燃烧室(2、3)和燃烧室(4)交替做功带动摆轴和传动控制钢索对外输出功率。

内燃机运行过程中通过“档位和进排气控制器”(专利申请号为：200610015320.X)和“内燃机的汽缸盖”(专利申请号为：200610015007.6)的操控可以随时控制内燃机的做功频率、摆轴摆动幅度和燃烧室内的压力。

空气压缩腔中的新鲜空气被压到密封齿轮箱的过程中，低温的新鲜空气在活塞头内流动并从喷嘴直接喷到燃烧室的内壁上，将先前喷洒在燃烧室内壁上的润滑油均匀吹散扩大油膜面积促进润滑效果，并且对燃烧室的内壁和活塞起到了很好的冷却作用，同时预热了空气，改善本内燃机在低温恶劣天气的启动和运行能力。

5.本发明与现有技术相比的优点：

1)本发明在按照两冲程内燃机的工作模式工作时传动控制钢索(28、29)与燃烧室同步对外输出对称拉力和互补拉力，并且直接控制汽缸盖上的各个气门、点火系统(图未表示)、档位和进排气控制器。

2)本发明可以不必按照固定的频率和传统内燃机的做功流程顺序工作，工作频率低燃料燃烧时间更充分。

3)定位轴承保证活塞组件与汽缸和汽缸连接部位同轴，工作中活塞组件与汽缸壁无侧压力，延长整机使用寿命。

4)新鲜空气在进入燃烧室前经过过滤器过滤粉尘、水蒸气，进入密封齿轮箱时先将润滑机油吹到汽缸侧壁上然后从内部冷却活塞和缸体，自身得到了预热加压，穿过油气分离通道后进入燃烧室，有利于使本发明的内燃机在寒冷环境下的点火启动，结构紧凑，布局合理，整机外壳温度均匀恒定可以较方便的作为二次热源使用提高热效率。

5)本发明的内燃机属于低频大功率轻型内燃机，并且振幅可控、频率可控、具备工作中随时停车、随时启动的特点，特别适合仿生动力飞行使用。

6)本发明的内燃机的每个燃烧室的压缩冲程都是其他燃烧室的做功冲程通过传动齿轮的作用力完成的，不需要利用飞轮或者曲轴等部件的惯性越过上下止点的问题。本发明的内燃机在上下止点的位置内燃机的各运动组件的惯量都为零，因此本机的质量可以进一步减轻。

7)本发明的内燃机将活塞的往复滑动直接转换成摆轴的往复扭动做功和钢索的对称拉力做功，解决传统内燃机在需要对称力或互补力做功场合的动力源转换系统复杂，转换效率低的问题。

6.本发明的附图说明：

1)图1是本发明的三缸摆轴内燃机的基本结构主视图；

2)图2是本发明的三缸摆轴内燃机的基本结构左视图；

3)图3是本发明的三缸摆轴内燃机的基本结构俯视图；

4)图4是本发明的六缸摆轴内燃机的基本结构主视图；

5)图5是本发明的六缸摆轴内燃机的基本结构左视图；

6)图6是本发明的六缸摆轴内燃机的基本结构俯视图；

7)图7是本发明的九缸摆轴内燃机的基本结构主视图；

8)图8是本发明的九缸摆轴内燃机的基本结构左视图；

9)图9是本发明的九缸摆轴内燃机的基本结构俯视图；

10)图10是本发明的活塞压缩塞齿条组件的基本结构主视图。

7.实现本发明的方法

按照附图和说明说前面所描述的制作各组件，传动控制钢索与“档位和进排气控制器”(专利申请号为：200610015320.X)和“内燃机的汽缸盖”(专利申请号为：200610015007.6)以及点火系统(图未表示)等另案申请的功能组件一起操控，达到随时控制内燃机的做功频率、摆轴摆动幅度和燃烧室内的压力的发明目的。

Claims

1.一种摆轴内燃机，其特征在于：由汽缸盖组件(1)，燃烧室(2、3、4)，空气压缩腔(5、6、7)，油气分离通道(8、9、10、11)，活塞压缩塞齿条组件(12、13、14)，空气过滤器(15)，润滑油喷射组件(16、17、18)，空气压缩腔单向进气阀门(19、20、21)，齿条平衡齿轮组件(22、23)、传动齿轮组件(24、25)，摆轴(26、27)，传动控制钢索(28、29)，公共进气孔(30)，轴承(31、32、33、34、35、36、37、38)，传动控制钢索定位轨道(39、40、41、42)，空气压缩腔盖(43)，相互连通的密封齿轮箱(64、65、66)等主要组件构成的内燃机结构。

2.根据权利要求1所述的摆轴内燃机，其特征在于：图1、图2和图3中的相互平行的三组活塞压缩塞齿条组件及相应的汽缸盖组件、燃烧室、空气压缩腔、空气压缩腔盖、油气分离通道组装成的组件内侧两两垂直共用两组传动齿轮组件，两根平行摆轴分别与传动齿轮钢性固定，传动控制钢索和摆轴，外侧分别垂直安置一套齿条平衡齿轮组件所构成的内燃机结构。

3.根据权利要求1所述的活塞压缩塞齿条组件，其特征在于：由活塞(46)、压缩塞(60)、双面齿条(52)和活塞托(50)、压缩塞托(55)构成。

4.根据权利要求2所述的活塞压缩塞齿条组件，其特征在于：活塞头正面有凹腔(47)侧面有多道密封活塞环(48)，背面放射状的安置有一圈油气喷管，每个油气喷嘴和一条油气喷管相连，全部油气喷管在活塞的背面中部汇合在一起并与双面齿条内部的润滑油和空气的公共管道(51)密封对接。

5.根据权利要求2所述的活塞压缩塞齿条组件，其特征在于：双面齿条在活塞头和压缩塞头的背面中轴线上钢性连接，活塞托和压缩塞托将双面齿条进一步紧箍在活塞头和压缩塞头的背面中轴线上。

6.根据权利要求3所述的压缩塞，其特征在于：压缩塞侧面有多个密封环(57)、正面有进气孔(59)、空气单向阀门(58)，背面有润滑油集油槽(61)、集油槽围壁(56)，内部放射状分布有集油管(62)，中央有集油腔(53)等主要组件构成的压缩塞体。

7.根据权利要求1所述的相互连通的密封齿轮箱(64、65、66)、燃烧室(2、3、4)和空气压缩腔(5、6、7)，其特征在于：与每组活塞压缩塞齿条组件相连接的空气压缩腔的容积都比相应的燃烧室的容积大5％～20％。密封的三个齿轮箱加上油气分离通道的空气容量和是三个空气压缩腔最大容积和的1.1～2.0倍。

8.根据权利要求1所述的齿条平衡齿轮组件(22、23)、传动齿轮组件(24、25)，其特征在于：齿条平衡齿轮组件和传动齿轮组件的中轴线与活塞压缩塞齿条组件的中轴线相互空间垂直，齿条平衡齿轮与传动齿轮间的间隙刚好让齿条沿燃烧室轴线方向自由往复运动。

9.根据权利要求1所述的传动控制钢索(28、29)和传动控制钢索定位轨道(39、40、41、42)，其特征在于：传动控制钢索和传动控制钢索定位轨道安置在一个独立的腔体里，传动控制钢索的运行轨迹在与传动控制钢索定位轨道相切的位置穿出腔体侧壁。

10.根据权利要求1所述的摆轴内燃机，其特征在于：六缸摆轴内燃机、九缸摆轴内燃机分别是由三缸摆轴内燃机并排安装得到。