CN106224097A - 一种发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机，属于燃料动力装置技术领域，旨在提供一种结构紧凑、机械效率高、气缸数基本不受限制的全新发动机，其技术方案的要点包括动力输出轴，其中所述的动力输出轴外围设有与其同轴布置的圆形外筒，在圆形外筒的周向安装有至少一个气缸，在动力输出轴上固定有凸轮，所述气缸的活塞杆伸入圆形外筒内并与所述的凸轮外缘相抵接，在圆形外筒两侧设有动力输出轴的支撑结构；本发明用于提供机械动力。

Description

一种发动机

技术领域

本发明涉及一种燃料动力装置，尤其是涉及一种发动机。

技术领域

传统的四冲程发动机，利用曲轴带动链杆转动来实现活塞行程做功。由于曲轴技术的限制，现有曲轴技术的水平为最多十六缸机。如果想要更大功率的动力就必须要加大缸体容量，或者以多台发动机来实现。

同时曲轴发动机的机械效率一般只有30％，原因在于做功过程中速燃期产生的最高温度以及最高压力不能充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对传统发动机的不足，提供一种结构紧凑、机械效率高、气缸数基本不受限制的新型发动机。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种发动机，包括动力输出轴，其中所述的动力输出轴外围设有与其同轴布置的圆形外筒，在圆形外筒的周向安装有至少一个气缸，在动力输出轴上固定有凸轮，所述气缸的活塞杆伸入圆形外筒内并与所述的凸轮外缘相抵接，在圆形外筒两侧设有动力输出轴的支撑结构。

进一步的，上述的一种发动机中，所述的气缸为一个时，需要在动力输出轴上安装有飞轮，以在凸轮经过上、下止点时的正常运转。

进一步的，上述的一种发动机中，所述的气缸为两个时，两个气缸沿圆形外筒圆周分布，两个气缸之间的轴线夹角大于或小于180度；这样是为了避免两个气缸同时位于凸轮的上、下止点而造成动力输出轴停转。

进一步的，上述的一种发动机中，所述的气缸为两个以上，气缸沿圆筒外筒圆周分布；气缸的分布可以根据实际数量，采用半圆周分布，或多个气缸分布在同一平面内，在气缸数量很多的情况下，也可以根据需要将气缸分布在多个平面内。

进一步的，上述的一种发动机中，所述的凸轮外缘设有凹槽，所述气缸的活塞杆前端设有与该凹槽相适配的滚轮，滚轮沿凹槽滚动配合；这种结构可以保证活塞杆与凸轮的紧密配合。

更进一步的，上述的一种发动机中，所述的支撑结构可以为设置在圆形外筒两端的挡板，动力输出轴与挡板活动连接；这样可以利用挡板将凸轮密封在圆形外筒内，便于通过润滑油对系统进行润滑。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：

(1)采用动力输出轴和凸轮系统代替传统的曲轴连杆系统，由于理论上可以在轴向无限延伸动力输出轴和凸轮的尺寸，因此，安装的气缸的数量基本不受限制，只要根据情况分配好各组气缸的点火时间，就可以实现动力输出轴的动力输出，完全改变了传统发动机的结构，为发动机的变革提供了一种全新的思路。

(2)由于将气缸沿圆形外筒周向设置，可以有效的提高发动机的机械效率，理论上可以达50％左右，对发动机性能的提供和能源的有效利用具有重大意义。

附图说明

下面结合附图中的具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明具体实施例1的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是本发明具体实施例2的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是本发明具体实施例3的结构示意图；

图6是图5的右视图；

图7是本发明中凸轮边缘的凹槽结构示意图；

图8是本发明中凸轮边缘与活塞杆连接结构示意图；

图9是本发明中凸轮轮廓线的取值示意图。

图中：1、动力输出轴，2、圆形外筒，3、气缸，31、滚轮，4、凸轮，41、凹槽，5、飞轮，6、挡板。

具体实施方式

实施例1

参阅图1、图2所示，本发明的一种发动机，包括动力输出轴1，所述的动力输出轴1外围设有与其同轴布置的圆形外筒2，在圆形外筒2的周向安装有一个气缸3，在动力输出轴1上固定有凸轮4，所述气缸3的活塞杆伸入圆形外筒2内并与所述的凸轮4外缘相抵接，在圆形外筒2两侧设有动力输出轴1的支撑结构；在动力输出轴1上安装有飞轮5，飞轮5的作用是在凸轮4经过上、下止点时，利用飞轮5的蓄能达到正常运转的效果。本实施例中所述的支撑结构为设置在圆形外筒2两端的挡板6，动力输出轴1与挡板6可以通过轴承活动连接；采用挡板6作为支撑结构，可以利用挡板6将凸轮4密封在圆形外筒2内，便于通过润滑油对系统进行润滑。

参阅图7、图8所示，本发明的一种发动机中，为保证气缸4的活塞杆与凸轮4良好的配合，本发明是通过在所述的凸轮4外缘设置凹槽41，凹槽41是沿凸轮4外缘延伸一周，还可以如图中所示的，在凹槽41边缘设置防脱翻边；并且在所述气缸3的活塞杆前端设有与该凹槽41相适配的滚轮31，滚轮31沿凹槽41滚动配合，这样，即可保证良好的配合，也可减少驱动阻力。

实施例2

参阅图3、图4所示，本发明的一种发动机，与实施例1结构类似，不同的是在圆形外筒2的周向安装有三个气缸3，每个气缸3的活塞杆伸入圆形外筒2内并与所述的凸轮4外缘相抵接；三个气缸3沿圆筒外筒2的上半圆周分布。

实施例3

参阅图5、图6所示，为本发明的另一种具体结构的发动机，其一共有十六个气缸3，十六个气缸3分成两列，每列八个气缸3，同列的八个气缸3沿圆形外筒2的圆周方向均匀分布在同一平面内，按顺时针方向角度分别为0度、45度、90度、135度、180度、225度、360度；两列气缸3成沿圆形外筒2的圆周方向分布在平行的两个平面内。

依此类推，本发明可以通过增加动力输出轴1和凸轮4的轴向长度，就可以设置更多列的气缸3，完全避免了传统曲轴连杆传动式发动机所存在的技术限制，发动机的设计可以根据实际需要设置更多的气缸3；只需要解决每个气缸3(或每组气缸3)的点火时间即可实现动力输出轴1动力输出大小的需要。

需要注意的是，如果所述的气缸3为两个时，两个气缸3在沿圆形外筒2圆周分布时，两个气缸3之间的轴线夹角大于或小于180度，防止两个气缸3同时位于凸轮4的上、下止点而造成运转停止；当然，这种情况下，也可以通过在动力输出轴1上设置飞轮来解决，因此本发明技术方案所受到的技术限制相对较少。

参阅图9所示，本发明中的关键部件凸轮4，可以按照下述方式进行设计：

假设：AB距离为10；则：B D距离为4，D C距离为2；

以AB中点O为圆心，OA为半径画第一圆，AB右面即为凸轮右半部分曲线，第一圆左面与过圆心O的水平线交点为G点；

以BO和OE成15度角，E点为OE射线与第一圆交点；

以BO平行FE，F点为FE竖直线与过第一圆圆心的水平线交点；

以AC和CH成30度角，H点为CH射线与第一圆交点；

以FO与FI相等，I为第一圆圆心的左面水平延长线上的点；

以延伸HI射线至J点，并且满足：HF与HJ相等；

以J点为圆心，JH为半径画第二圆，第二圆与第一圆另一交点为K点；

以平分第一圆的圆弧段AH中点为M点；

以平分第二圆的圆弧段HG中点为N点；

以平分第二圆的圆弧段GK中点为Q点；

圆滑连接M点和N点、Q点和B点，从而形成圆滑过渡的A、M、N、G、Q、B、A闭合凸轮轮廓线。

本发明与传统发动机轴转一周的工作行程的对比如表1所示，按顺时针方向旋转一圈的不同行程数据(气缸3的总行程假设为6cm)；可以看出，本发明的发动机具有更大角度的做功角度，因而其机械效率较传统发动机高，机械效率可以达到50％以上。

表1轴转动角与缸行程关系表

动力轴转动角

0-45°

90°

135°

180°

180-225°

270°

315°

360°

传统发动机缸行程

1.3cm

2.5cm

1.7cm

0.5cm

0.5cm

1.7cm

2.5cm

1.3cm

本发明发动机缸行程

0.6cm

1.8cm

3.2cm

0.4cm

0

0.8cm

2.5cm

2.7cm

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种发动机，包括动力输出轴(1)，其特征在于，所述的动力输出轴(1)外围设有与其同轴布置的圆形外筒(2)，在圆形外筒(2)的周向安装有至少一个气缸(3)，在动力输出轴(1)上固定有凸轮(4)，所述气缸(3)的活塞杆伸入圆形外筒(2)内并与所述的凸轮(4)外缘相抵接，在圆形外筒(2)两侧设有动力输出轴(1)的支撑结构。

2.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于，所述的气缸(3)为一个，在动力输出轴(1)上安装有飞轮(5)。

3.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于，所述的气缸(3)为两个，两个气缸(3)沿圆形外筒(2)圆周分布，两个气缸(3)之间的轴线夹角大于或小于180度。

4.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于，所述的气缸(3)为两个以上，气缸(3)沿圆筒外筒(2)圆周分布。

5.根据权利要求4所述的一种发动机，其特征在于，所述的气缸(3)沿圆形外筒(2)的圆周方向分布在同一平面内。

6.根据权利要求4所述的一种发动机，其特征在于，所述的气缸(3)沿圆形外筒(2)的圆周方向分布在不同的平面内。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种发动机，其特征在于，所述的凸轮(4)外缘设有凹槽(41)，所述气缸(3)的活塞杆前端设有与该凹槽(41)相适配的滚轮(31)，滚轮(31)沿凹槽(41)滚动配合。

8.根据权利要求1所述的一种发动机，其特征在于，所述的支撑结构为设置在圆形外筒(2)两端的挡板(6)，动力输出轴(1)与挡板(6)活动连接。