CN103089425A

CN103089425A - 集成式环型曲滑道发动机

Info

Publication number: CN103089425A
Application number: CN2011103386857A
Authority: CN
Inventors: 胡三杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-08

Abstract

一种大扭力、低转数、零件高度集成的集成式环型曲滑道发动机。由两个或两个以上活塞呈圆周轴向排布在主轴的周围，活塞直线运动时将可燃气体爆炸产生的推力周期性作用于波形曲面体的波形斜面上，使波形曲面体产生的连续偏转，从而带动发动机主轴连续转动。发动机没有传统意义上的配气机构、曲轴。主要零部件包括有波形曲面体、气缸头、燃烧缸、导向缸、主轴、气门转盘、气门组、火花塞等，零件设计的高度集成，使发动机具有结构紧凑、体积小、成本低廉、扭力大、效率高、废气排放低等特点。

Description

集成式环型曲滑道发动机

技术领域

本发明涉及一种大扭力、低转数、零件高度集成的内燃机发动机。

背景技术

现有发动机技术主要是往复活塞式。往复活塞式发动机里面由曲轴把活塞的直线运动转化为旋转运动。四冲程的曲轴旋转两周、二冲程的曲轴旋转一周，活塞分别完成吸气、压缩、做功、排气四个动作。这四个动作需要由复杂的配气传动机构协同动作来完成。由于曲轴的惯性旋转要求，1、限制了发动机的最低转动速度；2、最佳的工况一般需要在5000转左右；3、配气机构组件零件之间配合的累积误差，会造成进、排气偏离正确的设计值；4、复杂的配气机构组件、曲轴转动组件占了发动机很大一部分制作成本。这也直接导致常规发动机制作成本高、输出扭力低、能耗高、废气排放值高等缺点。

ZL2010205966646曲滑道发动机，采用了特殊形状及构造的曲滑道轴，曲滑道轴是一个在圆盘上开有曲线滑槽，连杆一头连接活塞，另一头的连杆滑动销在曲线道里滑动。从说明书附图不难看出，开有曲线滑槽的圆盘，实际也是一个曲轴的简单形变，同现有发动机技术的曲轴转动技术是基本一致的。

发明内容

本发明的目的就是提供一种转速低，扭力大、零件高度集成的发动机，不仅大幅度降低了内燃发动机的制作成本，解决了发动机的排放达准问题，也是一种比现有曲轴的往复式活塞发动机更高效、更节能的发动机技术。

主轴1一端固定有呈爪碗状的波形曲面体13。波形曲面体13其外侧碗缘圆周是一个呈波形的曲面，波长一致。波峰波谷的高度差，就是活塞的行程长度。两个或两个以上的活塞25均布在主轴的周围。与活塞固定成一体的连杆的另一端是导向滑块10，滑块内装有滚轮23，活塞组件运动方向同主轴1轴向基本平行。活塞25向下移动时，通过滚轮将力传递到爪碗状的波形曲面体13的波形斜面上，从而推动波形曲面体移动(转动)。主轴的另一端固定有带高低差的凸台的气门转盘30，主轴旋转过程中，气门转盘30上的凸台通过挤压完成排气门6、进气门7的开闭。整个发动机主要由气缸头27、燃烧缸8、导向缸22、主轴1、气门转盘30、波形曲面体13、气门组、上下壳体和其他一些辅件组成，没有了传统的配气机构、曲轴等，大大简化了发动机的零件构成，降低了发动机的制作成本；这种结构下的发动机，(以本案6缸为例)活塞每完成一个周期，主轴转动1/2圈，实现发动机低速工作；零件高度集成，大幅度降低发动机制作成本；气门开闭更准确，使气体燃烧更充分，提高效率的同时也降低了有害气体的排放。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是发动机的主体剖面图

图2是发动机的侧体剖面图

图3是波形曲面体的工作原理图

图4是气门转盘的工作原理图

图5是活塞缸分布示意图

图6是活塞四冲程作用于波形曲面体的受力分析图

图7是波形曲面体的力偶示意图

具体实施方式：

如图2所示，波形曲面体13通过飞轮18与主轴1的一端固定，主轴的另一端与气门转盘30固定，三者可一起转动。

如图1、5所示，气缸头27、燃烧缸8、导向缸22分别串接，活塞25呈环状均布于燃烧缸8内，导向缸22分别安装同活塞等数的导槽组9，活塞固定的连杆的下端实际上就是一个导向滑块10。导槽组9与导向滑块10构成一个滑动运动副。它可以在导槽9中上下的滑动，以保证活塞组件的直线运动并与主轴1保持基本平行。

连杆的导向滑块10中装有滚轮23和倒钩滑轮20，活塞上下移动时，就是通过滚轮23将力传递到波形曲面体13的斜面上的。由于活塞吸气、压缩、做功、排气四个运动中，滚轮23斜面的作用力大小不同，方向甚至相反，倒钩滑轮20便是保证滑块中的滚轮始终贴合于波形曲面体13的斜面上。根据不同的形式，也可只采用倒钩滑轮20的结构。

如图6所示，F1＝N.tg a

从上面活塞四个形程看，只有在做功阶段，气体爆炸使活塞产生向下的推力，亦即使波形曲面体13在垂直于主轴1且距主轴中心L(斜面圆周半径)的位置产生一个切力F1，形成力偶F1.L。如图7所示，持续的力偶使波形曲面体13转动，并形成主轴1连续旋转。

气门转盘30的平盘面有几段规则排布的凸台，其随主轴1一起转动时，凸台挤压气门6、7，完成气门的开与闭。

如图3所示(6缸为例)，第一阶段，活塞a、d吸气压缩完成后，滚轮23处于波形曲面体13的斜面顶点，气体爆炸，推动滚轮23沿斜面下行，完成做功行程，推动波形曲面体13向左移动；活塞b、e沿斜面上行，气门转盘30的外凸台挤压并使活塞b、e排气门打开，完成排气行程；活塞c、f沿斜面下行，气门转盘30的内凸台挤压并使活塞c、f进气门打开，完成吸气行程。

第二阶段，活塞a、d完成四个行程的同时，活塞b、e也吸气压缩完成，滚轮23处于波形曲面体13的斜面顶点，气体爆炸，推动滚轮23沿斜面下行，完成做功行程，推动波形曲面体13向左移动；活塞c、f沿斜面上行，气门转盘30的外凸台挤压并使活塞c、f排气门打开，完成排气行程；活塞a、d沿斜面下行，气门转盘30的内凸台挤压并使活塞a、d进气门打开，完成吸气行程。

第三阶段，活塞b、e完成四个行程的同时，活塞c、f也吸气压缩完成，滚轮23处于波形曲面体13的斜面顶点，气体爆炸，推动滚轮23沿斜面下行，完成做功行程，推动波形曲面体13向左移动；活塞a、d沿斜面上行，气门转盘30的外凸台挤压并使活塞a、d排气门打开，完成排气行程；活塞b、e沿斜面下行，气门转盘30的内凸台挤压并使活塞b、e进气门打开，完成吸气行程。

如此往复，每对称分布的两个活塞同时完成吸气、压缩、做功、排气的四个行程，依次推动波形曲面体13朝同一方向(顺时针或逆时针)转动。各活塞每工作一次循环，主轴1转动1/2圈。活塞对称均布，且同时完成同一个行程，保证了波形曲面体13和气门转盘30在任何时点轴向受力平衡，防止了发动机零件的破坏和产生大的震动。

由于采用了上述结构，将发动机各零件的复杂运动简单化，零件制作集成化，使按本发明制作的发动机具有结构紧凑、体积小、成本低廉、扭力大、效率高、废气排放低等特点。

Claims

1.一种集成式环型曲滑道发动机，包括波形曲面体13、气缸头27、燃烧缸8、导向缸22、主轴1、气门转盘30、气门组、火花塞，其特征是：两个或两个以上活塞25组件呈圆周轴向排布，其直线运动时将可燃气体爆炸产生的推力周期性作用于波形曲面体13的环形波形斜面上，使波形曲面体13产生的连续偏转，从而带动发动机主轴1连续转动。

2.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：导槽组9在导向缸中呈圆周轴向对称分布。

3.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：气门组在气缸头27缸中呈圆周轴向对称分布。

4.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：与活塞固定的连杆下端的导向滑块10在导槽组9中上下的滑动，以保证活塞组件的直线运动。

5.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：连杆的导向滑块10中装有滚轮23和倒钩滑轮20，确保滑块中的滚轮始终贴合于波形曲面体13的环形波形斜面上并完成力的传递。

6.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：波形曲面体13通过飞轮18与主轴1的一端固定，主轴的另一端与气门转盘30固定，三者可一起转动。

7.根据权利要求1所述的集成式环型曲滑道发动机，其特征是：气门转盘30的平盘面有几段环状排布的凸台，凸台有高低差，其随主轴1一起转动时，有高低落差的凸台周期性挤压气门6、7，完成气门的开与闭。