CN101240743A - 一种新型内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供结构简单，加工、维修都很方便的新型内燃机。其包括一体相连的机架与机盖、可转动地设于机架和机盖上的主轴，主轴上设有斜盘，机架上设有若干可转动的气缸，每个气缸内的活塞通过斜盘斜面转动来驱动，每个气缸上设有换气口、供油装置，气缸的转动由主轴上的主动齿轮驱动。本发明采用主轴与斜盘相结合的方式代替传统内燃机驱动方式把活塞往复运动的能量转换为转动惯量，从而省去原来曲轴复杂的加工工艺及高昂的造价，可大幅度降低成本，提高内燃机动力性能。

Description

一种新型内燃机

技术领域

本发明涉及一种新型内燃机。

背景技术

现有的活塞式内燃机，包括气缸、气缸盖、油底壳、活塞、曲柄连杆机构、曲轴、进气管及进气阀、排气管及排气阀、供油装置，有的内燃机在进气管上还设有涡轮增压器。油气混合气体在气缸内压缩燃烧后驱动活塞轴向移动，通过曲轴及曲柄连杆机构把活塞往复运动转换成曲轴的圆周运动，同时通过曲轴带动一凸轮轴驱动气缸盖上的进气阀和排气阀按设定的冲程启闭。该种结构的内燃机，其曲轴加工难度大，成本高，特别是对于多气缸内燃机，曲轴加工、维修都很麻烦。

发明内容

本发明提供一种结构简单，加工、维修都很方便的新型内燃机。

本发明所采用的技术方案是这样的：一种新型内燃机，包括机架、机盖、主轴、斜盘、气缸、活塞、主动齿轮、从动齿轮及供油装置，所述机架与机盖一体相连形成内部具有空腔的箱体，所述主轴通过轴承可转动地设于机架与机盖上，所述斜盘固设于位于箱体内的所述主轴上，所述斜盘远离机盖的那一侧所在的平面与主轴的法线不平行，所述机架内侧设有若干个沉孔，对应沉孔数量的气缸分别设于各沉孔内，定义每个气缸远离斜盘的那一侧为顶部，所述每个气缸的顶部附近设有换气口，每个气缸内分别设有活塞，所述各活塞远离换气口的那一侧与所述斜盘滑动连接，所述供油装置设于各气缸顶部，供油装置的另一端与油管连接，所述主轴上设有主动齿轮，所述各气缸底部设有与所述主动齿轮啮合传动且齿数是主动齿轮两倍的从动齿轮，所述各从动齿轮与对应的气缸一体相连，所述机架上设有对应气缸数量的进气口与排气口，所述每个气缸所对应的进气口与排气口沿该气缸径向方向大致呈90°设置。

上述新型内燃机，所述机架内侧设有对应气缸数量的导向槽，所述各活塞上设有对应各导向槽的滑块，所述各滑块分别位于各导向槽内。

上述新型内燃机，所述各活塞分别设有一个主动轮及一个从动轮，所述主动轮与从动轮的径向外侧分别卡设于斜盘上表面与下表面。

上述新型内燃机，所述各气缸与机架之间设有调整压缩比的调整装置。

上述新型内燃机，所述调整装置是阻尼弹簧。

上述新型内燃机，所述斜盘与主轴之间设有用于轴向移动斜盘的移动装置。

上述新型内燃机，所述斜盘包括定斜盘与动斜盘，所述移动装置是均布于定斜盘与动斜盘之间且可沿主轴径向移动的若干离心圆球，所述各离心圆球与定斜盘之间设有可沿主轴径向伸缩的复位弹簧，所述动斜盘与离心圆球相邻的那一侧其端面与主轴的法线不平行设置。

通过采用前述技术方案，本发明采用直的主轴与斜盘相结合的方式代替曲柄连杆机构，把活塞往复运动的能量转换为转动惯量，从而省去原来曲轴复杂的加工工艺及高昂的造价；同时由于这种直轴斜盘机构的实质是一种空间凸轮机构，可以实现任意复杂的运动规律，因而其可以按照内燃机各冲程最理想的运动规律进行运转，可以大幅度提高内燃机功率，排放，扭矩等主要性能；配气机构为简单的由正时齿轮驱动的气缸换气口与机架进排气口实现，代替了复杂的凸轮、摇臂及气门配气机构，可大幅度降低成本；直的主轴动平衡性能好，运转平稳；

附图说明

图1为实施例的剖视图；

图2为实施例的机架剖视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为实施例的气缸主视图；

图5为图4的B-B剖视图；

图6为实施例的活塞主视图；

图7为实施例的斜盘剖视图；

具体实施方式

参考图1至图7，实施例公开一种斜盘式新型内燃机，其包括主轴1、机盖2、推力轴承3，轴承4、定斜盘5、复位弹簧6、离心圆球7、动斜盘8、活塞10、火花塞11、气缸12、阻尼弹簧13、增压风扇14、排气口15、从动齿轮16、机架17、主动齿轮20等。

所述机架17与机盖2通过螺母21固定成一体并形成内部具有空腔的箱体，主轴1通过轴承4及轴承19可转动地设于机盖2和机架17上，定斜盘5固设于主轴1上，动斜盘8通过花键可轴向移动地设于主轴1上，动斜盘8与定斜盘5相邻侧之间的两个平面互相不平行而形成一定的夹角，在动斜盘8与定斜盘5的这两个平面之间设有六个离心圆球7，各离心圆球7与定斜盘5的径向外侧之间分别设有一个复位弹簧6，实施例中，动斜盘8与定斜盘5相邻两侧面之间的夹角可以是0-60°之间的任一角度且不大于离心圆球7的自锁角，本实施例的夹角为30°。

动斜盘8远离机盖2的那一侧为一斜面81，该斜面81所在的平面与主轴1的法线之间有20°的夹角。这里所述斜面81与主轴1的法线之间的夹角不限于20°比如可以是0°～60°之间的任意一个角度，当该动斜盘8与活塞10相邻的表面有多个斜面时，则所述0°至60°是指每一个斜面与主轴1法线的夹角，此时动斜盘8实质上是一个多曲面的空间凸轮，从宏观上来看，动斜盘8与活塞10相邻的表面与主轴1的法线可能是平行的。

参考图2、图3，所述机架17内侧设有三个沉孔171、三个用于安装火花塞11的固定孔172、用于集中对三个气缸12提供进气的进气管9、三个进气口173、三个排气口15，所述进气管9上设有增压风扇14、三个进气口173共同与进气管9连接，且每一个沉孔171上的进气口173与排气口15沿沉孔171内侧壁大致呈90°设置。

参考图4、图5，三个与所述沉孔171相适配的气缸12分别设于该三个沉孔171内，每个气缸12顶部侧面设有换气口121，气缸12的顶部与机架17之间设有位移阻尼弹簧13，通过调整该阻尼弹簧13的弹力可以调整气缸12与活塞10之间的距离，进而调整内燃机的压缩比。另外在换气口121附近的所述气缸12上设有进油管及化油器(图中未示出)用于向气缸12内的燃烧室喷射油雾，所述气缸12底部外侧圆周设有轮齿，这里定义为从动齿轮16(其可以是与气缸一体成形也可以是固定连接)。该气缸12只设置一个换气口121，通过转动气缸12上的从动齿轮16使换气口121交替与进气口173、排气口15连通从而实现进气与排气的功能。

参考图6，各活塞10上部为设有若干圆环槽101的柱形结构，活塞10的下部为一U形结构，在U形结构靠近气缸12一侧装有主动轮102，在远离气缸12一侧装有从动轮103，所述圆环槽101上设有活塞环(图中未示出)，三个活塞10分别设于前述三个气缸12内，各活塞10上的主动轮102及从动轮103分别位于动斜盘8的上表面与下表面且相互之间滑动连接。所述活塞10底部还设有滑块104，所述机架17内侧对应各滑块104的位置分别设有一个导向槽175(参考图2)，所述各滑块104分别可移动地设于各导向槽175内。

参考图1，所述主轴1上设有与所述从动齿轮16相适配、且齿数为从动齿轮16一半的主动齿轮20，这样当主轴1转动时可以通过主动齿轮20与从动齿轮16的啮合传动带动三个气缸12转动。这样三个气缸12分别以1/2主轴1的转速围绕各自的活塞10的轴心作旋转运动。

当主轴1作旋转运动时，固定在主轴1上的定斜盘5及动斜盘8随主轴1作旋转运动，因动斜盘8偏离主轴1法向，则主轴1每旋转一周，与主轴1同向且与动斜盘8可相对滑动接触的活塞10随动斜盘8的转动完成一次升降，活塞10相对于气缸12完成一次往复运动。主轴1转两周，活塞10往复升降两次，完成：吸气，压缩，做功，排气四个行程。

当主轴1作旋转运动时，通过主轴1上的主动齿轮20和从动齿轮16的啮合传动，带动气缸12围绕活塞10作旋转运动。当换气口121转到机架17上的进气口173位置时，燃烧室与进气管9连通，此时活塞10由上止点下行，实现吸气，供油装置同时供油，主轴1继续旋转180°，活塞10由下止点上行，完成压缩行程，活塞10到达上止点，火花塞11点火，点燃压缩燃气做功，推动活塞10下行，通过动斜盘8带动主轴1旋转，完成作功行程，活塞10到达下止点后，主轴1因惯性继续旋转，气缸12上的换气口121转动到机架17上的排气口15位置，燃烧室与排气口15连通，活塞10上行，完成排气行程。

在上述实施例中，主轴1作旋转运动时，离心圆球7在离心力的作用下在朝着远离定斜盘5径向外侧移动，该移动过程中由于动斜盘8与定斜盘5之间存在夹角，从而表现为动斜盘8沿主轴1的轴向移动，动斜盘8进一步带动活塞10接近气缸12或远离气缸12，从而改变内燃机的压缩比。

主轴1作旋转运动时，上述气缸12可以在阻尼弹簧13的作用下沿活塞10轴线在机架17内轴向移动，从而接近活塞10或远离活塞10，改变内燃机的压缩比，这种移动也可以改由其它位移执机构进行控制，比如采用凸轮机构进行控制。

上述气缸移动或动斜盘移动对压宿比的可变调节方法，可以单独使用，也可以组合使用，其用于实现对内燃机压缩比的可变调节。

所述气缸与机架之间还设有同时具有润滑及冷却气缸两种作用的机油通道，通过泵油装置提供流动的润滑油对气缸进行润滑及冷却。

本发明中的动斜盘可以是一个平面，也可以是由多个平面或曲面组成的任意凹凸面，此时主轴旋转一周可以做功多次。当动斜盘的斜面具有多个曲面时，此时主轴上的主动齿轮与气缸上的从动齿轮的齿数则不再是两倍关系，两者的齿数关系可以根据本发明所提供的结构计算出来而不需要创造性的劳动，其可视为与本发明相等同的发明，且不应把主动齿轮与从动齿轮齿数对应关系用于限制本发明的保护范围。

本发明中的活塞为复数个时，则在以主轴为中心的圆周上均匀分布，由于单个活塞布置时活塞也必须偏离主轴中心置于斜盘表面上，因此多缸布置时并不会导致总体结构尺寸的显著加大，从而特别适合于多缸结构的布置，且多缸布置利于实现低转速，大扭矩工作状态，从而省去复杂的减速装置。

Claims (7)

1、一种新型内燃机，其特征在于：包括机架、机盖、主轴、斜盘、气缸、活塞、主动齿轮、从动齿轮及供油装置，所述机架与机盖一体相连形成内部具有空腔的箱体，所述主轴通过轴承可转动地设于机架与机盖上，所述斜盘固设于位于箱体内的所述主轴上，所述斜盘远离机盖的那一侧所在的平面与主轴的法线不平行，所述机架内侧设有若干个沉孔，对应沉孔数量的气缸分别设于各沉孔内，定义每个气缸远离斜盘的那一侧为顶部，所述每个气缸的顶部附近设有换气口，每个气缸内分别设有活塞，所述各活塞远离换气口的那一侧与所述斜盘滑动连接，所述供油装置设于各气缸顶部，供油装置的另一端与油管连接，所述主轴上设有主动齿轮，所述各气缸底部设有与所述主动齿轮啮合传动且齿数是主动齿轮两倍的从动齿轮，所述各从动齿轮与对应的气缸一体相连，所述机架上设有对应气缸数量的进气口与排气口，所述每个气缸所对应的进气口与排气口沿该气缸径向方向大致呈90°设置。

2、根据权利要求1所述的新型内燃机，其特征在于：所述机架内侧设有对应气缸数量的导向槽，所述各活塞上设有对应各导向槽的滑块，所述各滑块分别位于各导向槽内。

3、根据权利要求1所述的新型内燃机，其特征在于：所述各活塞分别设有一个主动轮及一个从动轮，所述主动轮与从动轮的径向外侧分别卡设于斜盘上表面与下表面。

4、根据权利要求1或2或3所述的新型内燃机，其特征在于：所述各气缸与机架之间设有调整压缩比的调整装置。

5、根据权利要求4所述的新型内燃机，其特征在于：所述调整装置是阻尼弹簧。

6、根据权利要求1或2或3所述的新型内燃机，其特征在于：所述斜盘与主轴之间设有用于轴向移动斜盘的移动装置。

7、根据权利要求6所述的新型内燃机，其特征在于：所述斜盘包括定斜盘与动斜盘，所述移动装置是均布于定斜盘与动斜盘之间且可沿主轴径向移动的若干离心圆球，所述各离心圆球与定斜盘之间设有可沿主轴径向伸缩的复位弹簧，所述动斜盘与离心圆球相邻的那一侧其端面与主轴的法线不平行设置。

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