CN101382086A - 连续式奥托椭圆轨道活塞发动机 - Google Patents

Abstract

公开了一种连续式奥托活塞椭圆轨道发动机，它包括气缸和椭圆轨道，通过体积膨胀将来自燃烧燃料的化学能转换成有用的机械动力。奥托循环活塞在单一缸体中呈X形布置，该发动机具有一个冷却液入口和一个冷却液出口，通过连接臂、导向臂和活塞的上下移动而喷溅的润滑液完成活塞的润滑，形成圆弧轨迹的、所述导向臂和所述连杆之间的接触，其促使所述椭圆轨道旋转，内部的椭圆导向装置其在进气冲程将所述活塞拉起和下推，在所述椭圆轨道中的一个凸轮齿，其使所述阀的开启和关闭同步。

Description

连续式奥托椭圆轨道活塞发动机

技术领域

本发明大体涉及一种旋转设备，具体而言涉及旋转式发动机、压力真空泵、压缩机以及利用燃烧矿山燃料获得机械动力的任何形式。

背景技术

在普通发动机中，常规的4冲程内燃活塞曲轴每两转输出动力，由于大多数发动机具有至少120-150个移动零件，这些零件需要用油分隔以有效运行，发动机负担摩擦损耗、热损耗以及每转惯性，但是动力是每两转输出一次，这降低了发动机的效率，例如减少了可得到的有用的每转机械转轴动力，2冲程发动机每转可产生一个动力冲程，但是比4冲程发动机的有效动力更少。旋转“汪克尔”发动机每转有3个动力冲程，并且与常规发动机相比更轻、具有更少的移动零件，但更难维护，由于不完全燃烧，产生有害的烟雾并排入大气，由于燃烧室的形状而使得燃烧燃料而获得动力的性能不良，问题在于密封的设计和制造，本发明更像每转有4个动力冲程的“奎西透平式”发动机，“奎西透平式”发动机比常规布局的活塞发动机传输更高的动力，但在制造的难度，零件较小的可用性，维护不熟悉，在旋转式发动机的大缸体时的动力损耗，在沿发动机移动零件的移动方向上的非直接燃烧力(indirect combustion force)等方面是相同的。总而言之，到目前为止，所有的旋转式发动机具有几个或全部的下面缺陷:(a)复杂性；(b)许多移动零机消耗动力，如热和惯性；(c)难于获得密封；(d)动力室的纵向形状使其从燃烧得到的膨胀体积获得动力不良；(e)由动力室中的气体膨胀体积生成的动力不被引导成单一的移动方向，该单一的移动方向可以被转换成有用的机械动力；(f)不符合当前大多数国家的燃气排放标准；(g)无法实行对某些具有彼此相对移动的零件的润滑；(g)所产生的热难以冷却(冷却问题)；(h)新的未曾学习过的燃烧方法需要一般公众花费大量时间和研究以实际使用和运用；(i)在运转和装配时，使发动机的许多零件一起同步所需的繁重的尝试。

发明概述

发明目的

本发明的目的是设计一种新的发动机原理，使用普通4冲程奥托循环活塞发动机概念，通过体积膨胀将来自燃烧燃料的化学能转换成有用的机械动力，该机械动力得到广泛使用和充分研究，可以被认为是公认的技术，其可以使这种发动机的生产、使用和维护只是常规发动机及其活塞的形状和布置的简单改进。该活塞背对背的中心呈X形布置的布置方式以及运动扩展到离立方体各侧面最近减少了需要覆盖的发动机缸体的体积，体积的减小进而使得冷却更容易并且在大金属缸体中不会截留大量的热。

附图说明

图1-5是根据本发明的连续式奥托椭圆轨道活塞发动机的结构图。其中，所示各发动机零件如下:

1-后椭圆轨道

2-气缸

3-前椭圆轨道

4-轴承-2件

5-油环-2件

6-进气活塞

7-曲柄轴

8-活塞-4件

9-连接臂-4件

10-连接臂导向装置-4件

11-连接臂轴承销-4件

12-推力轴承-8件

13-拉力轴承-8件

14-阀-8件

15-阀心座-8件

16-阀弹簧-8件

17-阀弹簧锁紧垫圈-8件

18-摇臂

19-摇臂轴承

20-阀调整器-8件

21-导向臂销-4件

22-火花塞-4件

23-活塞销-4件

24-油孔-2孔

25-导向凹槽-4孔

26-前轴承组

27-后轴承组

28-轴衬-4件

29-活塞组

30-阀组

31-附属飞轮

32-螺栓孔-6

33-火花塞线缆孔-4

34-导向臂销-4

35-椭圆轨道接合器-24

36-火花塞座-4

37-导向和连杆销-4

38-导向和气缸销-4

39-活塞销-4

40-混合气吸入口-4

41-排气口

42-冷却液出口

43-冷却液入口

44-压力缓解

45-固定摇杆-4

46-压力缓解

47-火花塞线缆-4

48-固定臂-12

49-排气阀-4

50-进气阀-4

具体实施方式

主要部分是椭圆形轮圈，该椭圆形轮圈除了使活塞的竖直运动重定向成旋转扭矩外还使发动机的所有零件彼此同步，发动机内部是固定的，并且旋转零件是也用作凸轮轴的轮圈，发动机的凸轮轴不使用同步带或齿轮，无需油泵作为用以将油喷溅到在缸体中需要润滑的零件的移动部件。

背对背设置的普通奥托循环活塞的X形布置(图1)燃烧燃料的膨胀体积力指向外部，连杆(9)，在其上部具有以顺时针方向向外推动该椭圆轨道的推力轴承(12)，并且由于导向臂(10)与该椭圆轨道沿弧形路径(轨迹)保持接触，以便提取从活塞产生的全部动力并将其转换成轮圈的旋转。

与椭圆轨道连接的连杆和导向臂将活塞的上下移动转换成旋转扭矩，轮圈起凸轮轴的作用。在轮圈的一个旋转中，任意一个和全部的活塞完成奥托全部循环。图1中的活塞1是在压缩冲程中，图1中的活塞2是在作功冲程中，图1中的活塞3是在进气冲程中，图1中的活塞4是在排气冲程中。

作为扭矩输送到轮圈的动力是在每个循环中的4动力冲程，在活塞的作功行程中，与椭圆轨道的内表面接触的推力轴承与轮圈保持接触，同时最小化摩擦，在连杆两侧的抗拉轴承(13)与内轮圈的导轨(6)保持接触以便在进气行程中拉起活塞，活塞1，3依次是压缩冲程和排气冲程，并由椭圆轨道轮圈通过推力轴承和连杆向下推动活塞实现。

图2，通过轴承(19)和(19-)与齿(7)合作，阀保持与所需的奥托循环同步，齿(7)用于轴承(19)打开进气阀，齿(7-)用于轴承(19-)打开排气阀。阀的关闭通过弹簧(16)完成，齿(7)以图2的方式制成，考虑到轴承(19)的曲率半径，以最小化齿的碰撞(panging)和齿的端面从而减少噪音，并使得轴承和阀能够在平滑运行中打开和关闭，不象在常规发动机中利用凸轮轴的阀，该阀不允许长时间保持打开状态，而是缓慢的打开并且当其到达打开的最高位置时又开始关闭，在本发明使用的方法中，阀保持全开几乎有70％的时间，并且更多是在进气循环和排气循环时期中的最高负载位置，进而减少试图充满气缸或在减小开口的同时通过一较小的开口排出烟气而加诸于活塞上的作用力，从而用更简单的阀控制而不使用凸轮轴和建造的同步提供奥托循环的作用。考虑到阀的同步需要获得奥托循环的最大效率，进气阀和排气阀调节装置的齿间距等于轴承(19)和(19-)之间的实际距离，图4对比了常规的阀和本发明的阀，两条曲线下方的面积表示在一个进气循环或排气循环所达到的总的开口，显而易见，本发明中的调节装置比2个常规曲柄轴阀获得了更多的开口。

通过图3中的、取决于阀的开启的通道(40)，混合物被传送到活塞；通过阀的开启，向内移动的活塞将废气烟气经通道(41)排放。

常规火花塞(22)如图4放置，其配线自始至终穿过孔(33)。

活塞的衬套安装有凸缘，以便增加表面面积并且促使向基于水的热传导液体更好地导热，热传导液体通过作为输入的孔(43)和图3中作为输出的孔(42)将热转换到外部。

椭圆轨道和推力轴承(12)的内表面的润滑通过作用于润滑剂的离心力被保留于表面上。通过连接臂、导向臂和活塞自身的上下移动来喷溅润滑液完成活塞的润滑。

润滑剂通过孔(24)进入椭圆轨道，并且从另一侧通过该孔离开椭圆轨道。

Claims (4)

1.连续式奥托活塞椭圆轨道发动机，包括气缸和椭圆轨道。

2.权利要求1所述的气缸，具有由铸铁或多勒尔铝合金制成的X形的4个活塞。

3.权利要求2所述的固定气缸，(图2)第2号零件包括:

i)在单一缸体中的普通奥托循环活塞的X形布置；

ii)一个冷却液入口，一个冷却液出口(图3第42号&第43号零件)；

iii)在包括一个阀心座(图2第15号零件)的气缸中安装所述阀的方式(图3第49号&第50号零件)；

iV)通过所述连接臂、导向臂和活塞的上下移动喷溅润滑液来完成活塞的润滑(图2第29号零件)；

V)常规火花塞放置于所述气缸中(图2第36号零件)；

Vii)所述导向臂和所述连杆之间形成圆弧轨迹的接触，其促使所述椭圆轨道旋转(图2第29号零件)；

Viii)其中穿过火花塞线缆的孔(图2第32号零件)；

iX)一个压力缓解通道(图3第46号零件)；

X)在所述气缸中的凹槽连接到所述导向臂(图2第25号零件)；

Xi)所述凹槽可以被所述气缸的一个外部零件替代(图5)。

4.权利要求1所述的椭圆轨道(图2第1号和第3号零件)，包括:

i)内部的椭圆导向装置，其在进气冲程将所述活塞拉起和下推(图2第6号零件)；

ii)在所述椭圆轨道中的一个凸轮齿，其使所述阀的开启和关闭同步(图2第7号零件)；

iii)油从孔(图2第24号零件)进入所述椭圆轨道并从所述椭圆轨道另一侧离开。

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