CN106194305B - 一种进气排气装置及具有该装置的发动机/压气机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种进气排气装置及具有该装置的发动机/压气机，进气排气装置包括汽缸以及位于汽缸上方的可转动的圆盘，所述汽缸设有进气门和排气门，所述圆盘设有用于打开所述进气门的进气突杆和用于打开排气门的排气突杆；所述进气门或排气门位于圆盘覆盖的范围内，则相应的排气门或进气门位于圆盘覆盖的范围外，所述进气突杆和排气突杆在圆盘面上共同指向圆盘中心的夹角为直角。本进气排气装置的圆盘的圆周运动与气缸的进气排气相协调，圆盘转动一周，气缸进气、压缩、做工、排气一次，运作平稳。

Description

一种进气排气装置及具有该装置的发动机/压气机

技术领域

本发明属于机械工程领域，具体涉及一种进气排气装置及具有该进气排气装置的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机。

背景技术

如今市场上常见的四冲程活塞往复发动机/压气机采用活塞、曲轴、连杆、气门等构件组成。在活塞式的发动机/压气机中，同一气缸中进行着进气、压缩、燃烧、排气四个冲程，气缸中产生的压力驱动活塞作往复运动，活塞连杆带动曲轴将往复运动转化为转动。这样的运动方式过于单一，连杆在运动中对活塞产生侧压力，而且连杆曲轴传动比低，导致机械损失15％左右，传动效率低。这样的发动机/压气机存在运动消耗大、结构体系复杂、零部件繁多、体积大、运行过程中振动大等缺点。

针对上述缺点，公告号为CN 202832781U，公告日为公告日为2013.03.27，建立一种新型组合运动方式，一组活塞相互运动，改变传统曲轴连杆结构，转换为新型齿轮传动，提供一种性能更优、零件少、振动小、功率高、运转平稳、构造简单、造价便宜、维修方便、燃料经济性更高的，可适用于各类机动车辆和工厂动力机构以及高效节能等的各种动力供给领域的基于水平对置的双级活塞发动机。所采用的方案为：基于水平对置的双级活塞发动机，其包括主动活塞机构和辅助活塞机构组成的双级活塞装置，所述主动活塞机构和辅助活塞机构置于主辅活塞外缸体内形成对置设置。

所述辅助活塞机构，包括旋转活塞、活塞缸套、旋转连杆、活动活塞销、导轨滚珠和滚动轴承，整个辅助活塞机构水平放置，与主动活塞机构对置，形成一个完整的双级活塞机构。所述导轨滚珠安装在活塞缸套上，旋转活塞置于活塞缸套里，旋转活塞外表面有凹陷螺纹路，导轨滚珠可以沿着螺纹路运动，带动活塞旋转。活塞由于滚珠的存在，改变以往的往返运动，形成边旋转边往返的新型运动组合。旋转连杆通过活动活塞销与旋转活塞连接，旋转连杆内开小槽，旋转活塞带动活塞销在连杆的槽内运动。整个运动过程中，旋转活塞运作，连杆由于活塞旋转而旋转，旋转活塞螺纹路导致活塞旋转同时往返运动，最终形成一种新型旋转同时直线往返运动组合。在这种旋转运动方式，使传统的直线往返运动，变成了旋转同时直线往返运动。而且与主动活塞机构形成一组双级活塞机构。在发动机四个冲程中，同时进气、压缩、燃烧、排气，使得功率提升，运作平稳。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提出一种完全不同构思的进气排气装置及具有该进气排气装置的对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，该进气排气装置运作更快更加平稳。

本发明涉及的进气排气装置所采用的技术方案为：

一种进气排气装置，包括汽缸以及位于汽缸上方的可转动的圆盘，所述汽缸设有进气门和排气门，所述圆盘设有用于打开所述进气门的进气突杆和用于打开排气门的排气突杆；所述进气门或排气门位于圆盘覆盖的范围内，则相应的排气门或进气门位于圆盘覆盖的范围外，所述进气突杆和排气突杆在圆盘面上共同指向圆盘中心的夹角为直角。

优选地，所述汽缸为2个或2个以上。

优选地，所述进气突杆或排气突杆由圆盘的外边缘向圆盘外延伸形成。

优选地，所述排气突杆或进气突杆相应地由圆盘的外边缘向圆盘内延伸形成。

优选地，所述进气突杆或排气突杆由圆盘中心向圆盘外延伸并穿过圆盘的外边缘形成。

优选地，所述排气突杆或进气突杆相应地由圆盘中心向圆盘的外边缘延伸并在圆盘内形成。

优选地，所述进气突杆或排气突杆设有用于压住相应的进气门或压气门的垂直于圆盘面的突起。

优选地，所述突起为楔形，该楔形的形状为从固定端到自由端通过圆弧过渡逐渐变窄形成的。

优选地，所述进气门或排气门设有用于被打开后复位关闭的弹性复位装置。

本发明还涉及的一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机,安装有进气排气装置，该进气排气装置为上述任一所述的进气排气装置。

本发明的有益效果在于：

本进气排气装置的圆盘的圆周运动与气缸的进气排气相协调，圆盘转动一周，气缸进气、压缩、做工、排气一次。通过圆盘的转动，进气突杆和排气突杆根据气缸的进气、压缩、做工、排气四个冲程中相应的打开进气门进气或打开排气门排气，因此设置进气突杆和排气突杆在圆盘面上共同指向圆盘中心的夹角为直角，从而使进气排气装置运作更加平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明进气排气装置实施例1-1的结构示意图；

图2为本发明进气排气装置实施例1-1另一种结构示意图；

图3为本发明进气排气装置实施例1-1进气突杆打开进气门的结构示意图；

图4为本发明进气排气装置实施例1-1的进气门关闭的结构示意图；

图5为本发明进气排气装置实施例1-2的结构示意图；

图6为本发明进气排气装置实施例1-3的结构示意图；

图7为本发明进气排气装置实施例1-4的结构示意图；

图8为本发明对置活塞导轨滚动式发动机/压气机实施例2-1结构示意图；

图9为本发明对置活塞导轨滚动式发动机/压气机实施例2-2结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明优选的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1-1

参见图1所示，一种进气排气装置，包括一个汽缸1以及位于该汽缸1上方的可转动的圆盘2，所述汽缸1设有进气门11和排气门12，所述圆盘2设有用于打开所述进气门11的进气突杆21和用于打开排气门12的排气突杆22；所述进气门11或排气门12位于圆盘2覆盖的范围内，则相应的排气门12或进气门11位于圆盘2覆盖的范围外，所述进气突杆21和排气突杆22在圆盘面23上共同指向圆盘中心24的夹角φ为直角。

此圆盘也可以为有中间孔的圆环，也可以为无中间孔的圆。如图1所示，所述排气突杆22由圆盘2的外边缘25向圆盘外延伸形成。所述的进气突杆21相应地由圆盘2的外边缘25向圆盘内延伸形成。当然，所述的进气突杆21也可以无需由圆盘2的外边缘25向圆盘内延伸形成，而可以直接在圆盘内固定形成，如图2所示。

为实现进气突杆21可以打开进气门11，以及排气突杆22可以打开排气门12，应当保证，当圆盘2转动时，进气突杆21的位置能够达到进气门11的位置。这可以根据数学的几何关系容易实现的,或者从图1或图2容易得到它们的位置关系。

所述进气突杆21设有用于压住相应的进气门11的垂直于圆盘面23的突起26。如图1所示例的，则该进气突杆21为一倒立的“L”型，如图2示例的，则该进气突杆为“1”型。

所述突起26可以具有锥形的尖端，但此锥形的尖端使进气门的受力过于突然，没有缓冲；因此可以优选为楔形，该楔形的形状为从固定端27到自由端28通过圆弧29过渡逐渐变窄形成的，如图3所示的。这样可以根据转速慢慢打开进气门。

排气突杆22的形状参照进气突杆的形状，也可以直接与进气突杆21的形状相同。

如图3和图4所示意的，当进气突杆21打开进气门11后，可以优选地，所述进气门11设有用于被打开后复位关闭的弹性复位装置13。该弹性复位装置13可以如图3和图4所示的为弹簧，也可以为弹性钢丝或者弹性压片或者其他具有弹性回复力的材料形成。这样当在图3时打开进气门，在图4时由于弹性复位装置可以回复到原来的状态。当然也可以不设置该弹性复位装置，而可以通过其他传动机构配合关门进气门。

排气门12的形状参照进气门的形状，也可以直接与进气门11的形状相同。

工作时，圆盘转动一周，气缸进气、压缩、做工、排气一次。通过圆盘的转动，进气突杆和排气突杆根据气缸的进气、压缩、做工、排气四个冲程中相应的打开进气门进气或打开排气门排气，圆盘的圆周运动与气缸的进气排气相协调，本进气排气装置运作平稳。

实施例1-2

参照实施例1-1进行，与实施例1-1不同的是，本进气排气装置包括两个汽缸，如图5所示的。

实施例1-3

参照实施例1-1进行，与实施例1-1不同的是，本进气排气装置包括四个汽缸。如图6所示的。

参照实施例1-2和本实施例1-3，汽缸的数量可以更多，根据实际需要而定。

实施例1-4

参照实施例1-1与实施例1-2进行，与实施例1-1、实施例1-2不同的是，如图7所示，所述排气突杆22由圆盘中心24向圆盘外延伸并穿过圆盘2的外边缘25形成。所述进气突杆21相应地由圆盘中心24向圆盘的外边缘25延伸并在圆盘2内(即没有穿过圆盘的外边缘)形成。所述进气突杆21和排气突杆22在圆盘面23上共同指向圆盘中心24的夹角φ为直角。

当然，所述的进气突杆也可以无需由圆盘中心向圆盘的外边缘延伸并在圆盘内形成，而可以直接在圆盘内固定形成，如图2所示。

实施例2-1

参见图8所示，一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机，包括至少一个这样的汽缸1(本实施例以一个为例)：

1)、该汽缸1内设有对置的活塞101，该对置的活塞101与一连杆102直接相连；所述的直接相连即是无需曲轴结构或者其他除活塞和连杆之外的第三个部件结构连接，对置的活塞101与连杆102直接连接形成一“工”字型的结构；

2)、在1)的基础上，该连杆102上设有凸轮103；优选地在连杆102的中央处设有凸轮103；该凸轮103可以一体成型于连杆102上，也可以如图1所示的包括突起104和活动轮105，其中突起104与连杆102可以通过螺丝等固定装置固定连接也可以直接一体成型，活动轮105紧密包绕着该突起104。活动轮105可以为滑轮，也可以为滚动轴承。

然后本发动机/压气机还包括一转动体3，该转动体3可以优选为如图8所示的圆柱转动体，该转动体3设有与所述凸轮103相适配的凹槽301，所述凸轮103可以插入凹槽301内，该凹槽301位于转动体3的侧面，该凹槽301环绕于转动体3的侧面形成封闭的非水平面圆形的凹槽轨道302，该凸轮103可以沿着该凹槽轨道302滑动或滚动。所述的圆形包括椭圆和正圆，所述的非水平面圆形的凹槽轨道是指，除了在水平面的圆形凹槽轨道之外，包括所有的规则的和/或非规则的有上下起伏的线型凹槽轨道，如波浪线的凹槽轨道，如倾斜的椭圆线凹槽轨道，再如图1所示的由前后两面“S”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以由前后两面“V”型轨道线组成封闭的环形回路结构，还可以其中一面为正立的V型，另一面为倒立的“V”型组成的封闭的环形回路结构等等；

最后发动机/压气机还安装有进气排气装置，该进气排气装置的结构与功能可以参照实施例1-1。所述转动体3与进气排气装置的可转动的圆盘2固定连接。该固定连接方式可以多种：如可以直接套接固定，可以通过螺丝固定，可以通过齿轮使两者固定，可以通过其他装置间接固定连接等等。转动体3的转动速度与圆盘2的转动速度相等，从而使每个气缸的进气排气与转动体的圆周运动相协调(保证转动体运转一周，每个气缸都进气、压缩、做工、排气一次)。

上述的各种的非水平面圆形的凹槽轨道都可以使得，当所述凸轮103插入该凹槽301内(该凹槽301可以位于转动体3内凹的侧面，如图8所示的；该凹槽也可以位于转动体外凸的侧面，因此凸轮103可以从外面向内插入凹槽301，也可以从里面向外插入凹槽，也可以同时从外向里和从里向外插入凹槽，具体根据凹槽位于转动体内凹的侧面还是外凸的侧面的位置来确定)，并沿该凹槽轨道302内滑动时，连杆102上下直线运动时，带动转动体3做旋转运动。从而当连杆102做上下往返式运动时，可以带动转动体3做旋转圆周运动，从而带动圆盘2做旋转圆周运动，从而转动体3的转动速度与圆盘2的转动速度相等。

实施例2-2

参照实施例2-1，本实施例的发动机/压气机有两个气缸，如图9所示，两个连杆102的凸轮103均插入中间位置的转动体3。两个汽缸1可以选择一个或者两个同时做功，来带动转动体3转动。设置两个汽缸可以使其中一个气缸做功时，直接使另一个气缸主动进行排气或压缩冲程，减少功率消耗。这样可以明显提高发动机/压气机的输出功率。

实施例3

参照实施例1，将楔形的突起改成一段圆弧杆，该圆弧杆的周长等于转动的速度乘以一个冲程的时间。这样可以增加打开气门的时间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种进气排气装置，其特征在于，包括汽缸以及位于汽缸上方的可转动的圆盘，所述汽缸设有进气门和排气门，所述圆盘设有用于打开所述进气门的进气突杆和用于打开排气门的排气突杆；所述进气门或排气门位于圆盘覆盖的范围内，则相应的排气门或进气门位于圆盘覆盖的范围外，所述进气突杆和排气突杆在圆盘面上共同指向圆盘中心的夹角为直角；所述进气突杆或排气突杆设有用于压住相应的进气门或排气门的垂直于圆盘面的突起；所述突起为楔形，该楔形的形状为从固定端到自由端通过圆弧过渡逐渐变窄形成的。

2.如权利要求1所述的进气排气装置，其特征在于，所述汽缸为2个或2个以上。

3.如权利要求1所述的进气排气装置，其特征在于，所述进气突杆或排气突杆由圆盘的外边缘向圆盘外延伸形成。

4.如权利要求3所述的进气排气装置，其特征在于，所述排气突杆或进气突杆相应地由圆盘的外边缘向圆盘内延伸形成。

5.如权利要求1所述的进气排气装置，其特征在于，所述进气突杆或排气突杆由圆盘中心向圆盘外延伸并穿过圆盘的外边缘形成。

6.如权利要求5所述的进气排气装置，其特征在于，所述排气突杆或进气突杆相应地由圆盘中心向圆盘的外边缘延伸并在圆盘内形成。

7.如权利要求1所述的进气排气装置，其特征在于，所述进气门或排气门设有用于被打开后复位关闭的弹性复位装置。

8.一种对置活塞导轨滚动式发动机/压气机,安装有进气排气装置，其特征在于，该进气排气装置为权利要求1-7任一项所述的进气排气装置。