CN1087388C - 多组单行程圆转式内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明是由气缸本体佐以主转轮轴共同组成；气缸本体具有圆形气缸，在气缸壁处以同心圆截取有至少一段稍小直径的弧长以形成阻气阀座，在阻气阀座处依序设有点火系统、排气道及进气装置；主转轮轴与气缸呈同心圆状结合，并与阻气阀座呈滑配状接触，在全周设有弹性压缩装置，在邻近弹性压缩装置的周面位置预置有引爆室；利用引爆室转动对应到点火系统时，借燃气可瞬即爆炸并产生推力，则主转轮轴便可借以直接做单一方向的自然、持续性转动，以产生高效率的动能。

Description

多组单行程圆转式内燃机

本发明涉及一种多组单行程圆转式内燃机。其主要是由一气缸本体及一与气缸本体的圆形气缸呈同心圆组设的主转轮轴等二结构体共同组成；利用该引入气缸的燃气是可在主转轮轴转动时，被逐一的压缩集收到主转轮轴周面预置的引爆室内，而转动中的引爆室对应到点火系统时，又会瞬即的使燃气爆炸并产生推力，则该主转轮轴便可借以直接做单一方向的自然性、持续性转动，以确实达到产生高效率动能的功效。

目前使用的内燃机的动能产生方式，均是利用活塞进行往复式动作并借由连杆、曲轴等构件精密配合而得之；而运用最为普遍的有二行程内燃机与四行程内燃机二种结构形态。其中；该二行程内燃机的设成，主要是活塞上升时对燃气进行压缩动作，并在上升至上死点时，令压缩的燃气被点火系统点燃产生爆炸燃烧，同时，并致使活塞下降施力于曲轴，曲轴可连带转动产生动能；即，利用活塞往复动作一次与曲轴转动一圈(360度)，即可产生一次的动能。其中，该活塞下降时，其顶端是先历经排气口，然后再下降经过进气口，此时，该曲轴箱内被挤压的燃气便可借以进入气缸，以进下一燃烧循环的准备，及可将原燃烧后的部分废气予进行挤压排出；而当活塞下降至下死点时，通过连杆而被活塞驱动的曲轴，是可在转动中以回动惯性力再驱动活塞上升，则该经由进气口进入气缸的燃气，又可被往上推挤压缩，做下一爆炸燃烧及产生动能的循环动作。这种二行程内燃机的设成，由于并没有特别设置诸如进气阀、排气阀及相关带动的传动轴等装置构件，故在结构上确实有较为单纯的优点；然而，众所周知，由于其未设有排气方面的驱送设备，故该燃气爆炸燃烧后所产生的废气，主要只是借由曲轴内贮存的燃气经由进气口进入气缸时，将其部分挤压排出而已，而大部分的废气依然会贮存在气缸内并与新进燃气混合，如此，在燃气是无法完全燃烧的情形下，所排出的气体明显有较不符合环保要求的缺点。另，由于该活塞上升压缩燃气时，虽会将原贮存在气缸的部分废气抗压自排气口排出，但该受压缩的新鲜燃气亦有部分会一并的随着外排，而亦有直接造成浪费燃气(能源)之虞。又，由于该燃气在气缸内爆炸燃烧后的废气是无法完全排出，而仍残存有甚多并会直接与下一燃烧循环的新鲜燃气混合，故当该夹杂着废气的混合燃气再进行爆炸动作时，其所产生的动能在无形中必然会有所降低，而无法完全发挥的现象，进而存在有无法达到预期使用效果的缺点。再者，由于该活塞是在最低点上升至上死点时(即曲轴转动180度)，即令被压缩的燃气爆炸燃烧，并致使活塞瞬即下降产生一次动能(此时，曲轴是进行另180度的转动)，而待活塞下降至下死点后，又再随曲轴的转动运作而逐一上升压缩燃气，以对次一动能的产生预做准备，如此依序循环，则该往复式二行程内燃机便可不断的提供出动能；然而，这种产生动能的方式，人们却明显有感能源浪费与效率不加的情况；即，就曲轴与活塞的运作而言，该活塞是在燃气爆炸燃烧，而致使其自上升顶点瞬即做下降动作时，方施力于曲轴使连带转动产生动能，但该曲轴转动180度并以该180度提供出动能后，该活塞却是开始自下降死点行180度的大反转，做逐一上升压缩燃气的动作，而无法再施力于曲轴；当然，该曲轴虽会继续进行另180度的转动运作，但却是完全借助前180度转动所产生的回动惯性力，而非靠活塞继续施予驱动力达成；该活塞并非往上、往下行程均可提供驱动力予以曲轴，而只能在往下单程运动方可提供的情形下，显然的该曲轴转动所产生的动能，最多便只能达到预期的一半效果，存在有明显效率降低的缺陷。况且，该活塞在上、下死点分别做180度瞬即大反转的往复动作，不但对惯性作用力会产生直接破坏的现象，同时，其在上、下死点位置，亦会发生减缓运动速度的脉冲暂停现象，及其实施上升压缩燃气动作时，又必然会受燃气阻力影响，而自动发生减缓、降低上升速度与压力的情形，就实际的实施性而言，与活塞连动的曲轴的转动性，亦必然会连带受到影响，而致使产生的动能在无形中被消耗、浪费甚多，进而存在有无法提供高效率动能的缺陷。

该四行程内燃机的设成，主要是针对二行程内燃机爆炸燃烧后的废气仍有大量留存在气缸内的缺点而设计，其亦是利用活塞的往复动作，而致使连动的曲轴转动产生动能；其与二行程内燃机不同的是活塞往复动作二次、曲轴转动二圈(即720度)方产生一次动能；即，当进、排气阀均关闭时，该活塞第一次上升的行程是对气缸内的燃气进行压缩作用，并在上升至顶点时，致燃气被点火系统点燃爆炸燃烧，而随即做第一次往下动作行程，及致使曲轴可连带被施力转动而产生一次动能；继之，当活塞第一次下降行程至最低点时，其是借曲轴回转的惯性力动作而进行第二次上升行程，同时，借由该进气阀是继续呈关闭，而排气阀呈开启状态，则前爆炸燃烧而留存在气缸内的废气，便可被活塞上升挤压而自排气阀排出；继之，活塞第二次上升至顶点后，又是继续借由曲轴的回动惯性力，而自动做第二次往下动作的行程，同时，借由排气阀是呈关闭，而进气阀又改呈开启状，则该新鲜燃气便可直接自进气阀处进入气缸，活塞下降至最低点时，又可继续借由曲轴的回动惯性力，而进行下一循环的上升压缩燃气动作。不可否认，这种四行程内燃机的设成，由于爆炸燃烧后的废气，是可被活塞再次上升动作，而顺畅自排气阀处挤压排出，故其气缸内残留的废气自然较少(因气缸与气缸盖之间仍有一些间隙，故燃烧后的废气是不可能完全排出，而仍会残留些许)，而致使燃气的燃烧可较为完全，及致使排出的气体亦连带具有较符合环保要求的效果。但人们亦知，由于该活塞亦是以直线的往复运动提供曲轴转动，并使其产生动能，故在上升死点与下降死点均必须做180度大反转动作的情形下，显然的，对前述活塞的运动惯性作用力会被破坏，及活塞在上、下死点会发生脉冲暂停现象，以及活塞在上升时是会受到燃气阻力等，而连带影响曲轴产生的动能的现象，依然是没有达到改善的功效，而同样有无法提供高效率动能的缺陷。尤其，为了使燃烧后的废气得以顺畅自气缸排出，而特意将活塞增加二个行程的运作方式(即活塞必须往复动作二次，曲轴必须连带转动二圈)，不但更有直接浪费、损失二个行程的动能的现象，就机械原理而言，该亦是极不符合经济原则。

由上可知，该现有往复式二行程、四行程内燃机的设成，显然仍有实际实施上的缺陷，而可予再行突破。

有鉴于上述现有技术有待突破，发明人乃积极进行研究、开发，而为使本发明能发挥更佳功效，其间尤历经多次试验与改良，终于完成一种多组单行程圆转式内燃机。

本发明的主要目的在于提供一种多组单行程圆转式内燃机，借该气缸是以圆形状设成，并在气缸壁设有至少一只稍小直径的阻气阀座，该主转轮轴是以同心圆状组设在气缸内，并在周面预置的引爆室与阻气阀座处的点火系统对应时，是会使集收于内的压缩燃气瞬即爆炸及产生推力，则该主转轮轴便可借以直接做不违反运动自然法则及不破坏惯性作用力的单一方向持续性、自然性转动，进而提供出最高效率的动能。

本发明的另一目的在于提供一种多组单行程圆转式内燃机，借该气缸的每一阻气阀座是依序设有点火系统、排气道与进气装置，在主转轮轴各引爆室的邻后方，分别设有一弹性压缩装置，并随时可与气缸壁、阻气阀座保持气密性接触，则引爆室与点火系统对应而致集收于内的压缩燃气爆炸燃烧后，该产生的废气将可随着主转轮轴的转动，而瞬即顺畅、确实的直接自排气道排出，使不但无现有四行程内燃机为了排气而必须增加活塞行程的消耗动能之虞，同时，亦不会如现有二行程内燃机般使废气与新鲜燃气严重混杂，而产生燃烧极不完全的现象。

本发明的进一目的在于提供一种多组单行程圆转式内燃机，借该主转轮轴是直接受燃气的爆炸燃烧，而进行不违反运动自然法则及不破坏惯性作用力的自然性转动，并借以直接提供动能，而非现有技术必须透过活塞、连杆、曲轴等相关构件配合方能产生动能，不但在动能的消耗、浪费上是极具有改善效果，同时，在制造上更是具有经济的积极效益。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。依据本发明提出的一种多组单行程圆转式内燃机，其主要包括有一气缸本体及一主转轮轴二结构体共同组成，其特征在于：气缸本体，其是具有一圆形气缸，在圆形气缸的气缸壁处，设有至少一段稍小直径的同心圆结构弧面作为阻气阀座，该阻气阀座与气缸壁相互之间是以圆滑的曲率衔接；而在阻气阀座位置是依序设有点火系统、排气道及进气装置；主转轮轴，其是以同心圆结构装设在气缸本体的圆形气缸处，中心设有一转轴，该转轴是以自由转动状定位在安置于气缸本体二侧的定位架处，该周面是与圆型气缸的阻气阀座间为滑动配合，及恰与气缸壁之间形成一集气室，二端分别设有一止气盖，与气缸本体间通过保持气密的胀圈类气密环相接合，以致使圆形气缸是随时呈一密闭的空间；另，在全周是以等分状规划安置有至少一组弹性压缩装置，在各弹性压缩装置的一侧的主转轮轴周面上分别凹设有一前深后浅状的引爆室；而该弹性压缩装置且是至少具有一阻气元件与一弹性元件，该阻气元件是受弹性元件的弹压动作，而随时可与气缸本体的圆形气缸壁或阻气阀座保持气密接触；

利用上述所构成的本发明，该进气装置是可将新鲜燃气引入主转轮轴与圆形气缸壁之间的集气室内；而弹性压缩装置是可随着主转轮轴的转动，而使阻气元件将集气室内的燃气逐一压缩集收到引爆室内；而引爆室对应到点火系统时，其内的燃气将瞬即被点燃引爆并产生巨大推力，而致使主转轮轴可借以恒做单一方向的持续性、自然性转动，进而产生高效率的动能；而引爆室内的燃气燃烧后产生的废气，且可在引爆室对应到排气道时自动且顺畅排出。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的多组单行程圆转式内燃机，其中所述设于气缸本体的圆形气缸壁处的复数个阻气阀座，及设于主转轮轴全周的复数个弹性压缩装置与引爆室是分别以等分状设计为最佳。

前述的多组单行程圆转式内燃机，其中所述主转轮轴周面设有的复数个引爆室，其是以二个引爆室内的燃气不在互呈180度的对角线上同时被点火系统点燃引爆为较佳。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和积极效果。由以上技术方案可知，本发明多组单行程圆转式内燃机主要是由一气缸本体及一与气缸本体的圆形气缸呈同心圆组设的主转轮轴等二结构体共同组成；利用该引入气缸的燃气是可在主转轮轴转动时，被逐一的压缩集收到主转轮轴周面预置的引爆室内，而转动中的引爆室对应到点火系统时，又会瞬即的使燃气爆炸并产生推力，则该主转轮轴便可借以直接做单一方向的自然性、持续性转动，确实可达到产生高效率动能的功效。

综上所述，本发明多组单行程圆转式内燃机，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

本发明的具体结构由以下实施例及其附图详细给出。

图1是本发明的立体示意示意图；

图2是本发明的分解结构立体示意图；

图3是本发明的正视示意图；

图4是图3中A-A剖面的侧视示意图；

图5是本发明主转轮轴的引爆室在右侧引爆运作的正视示意图；

图6是本发明主转轮轴的引爆室在左侧引爆运作的正视示意图。

图号说明：

A      ：集气室        b       ：圆滑曲率

10     ：气缸本体      101     ：圆形气缸

1011   ：气缸壁        102     ：阻气阀座

11     ：点火系统      12      ：排气道

13     ：进气装置      14      ：定位架

20     ：主转轮轴      201     ：转轴

202    ：止气盖        2021    ：胀圈

203    ：引爆室        21      ：弹性压缩装置

211    ：阻气元件      212     ：弹性元件

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的多组单行程圆转式内燃机，其具体结构、特征及其功效，详细说明如后。

首先，请参阅图1至图4所示，本发明一种多组单行程圆转式内燃机，其主要包括有一气缸本体10及一主转轮轴20二结构体。其中；

气缸本体10，其具有一圆形气缸101，在圆形气缸101的气缸壁1011处，是以同心圆方式设计截取有至少一段稍小直径的弧长做为阻气阀座102，本实施例所示为左、右二侧各设有一阻气阀座102，该阻气阀座102与气缸壁1011相互之间且是以圆滑的曲率b衔接；而在阻气阀座102位置是依序设有点火系统11(如火星塞装置)、排气道12及进气装置13，进气装置又包括有进气阀、化油器等。

该主转轮轴20，是以同心圆方式装设在气缸本体10的圆形气缸101处，中心设有一转轴201，是以自由转动状态定位在按置于气缸本体10二侧的定位架14处，并使周面与圆形气缸101处的阻气阀座102形成滑配状接触，及恰与气缸壁1011之间形成一集气室A；二端是分别设有一止气盖202，可透过胀圈2021的配合而与气缸本体10二端保持气密，致使圆形气缸101是随时呈一密闭之空间；另，在全周是以等分状设有至少一组弹性压缩装置21，本实施例所示为具有三组弹性压缩装置21，在各弹性压缩装置21的邻前端，是分别设有一前深后浅状的引爆室203；其中，该弹性压缩装置21至少设有一阻气元件211及一弹性元件212，而该阻气元件211并可受弹性元件212的弹压动作，而随时与气缸本体10的圆形气缸壁1011或阻气阀座102保持气密接触；

即，利用上述所构成的本发明，请再配合参阅图5、图6所示，由于该主转轮轴20呈自由转动状态组设在气缸本体10的圆形气缸101后，可致使圆形气缸101呈一密闭的空间，故该经由进气装置13引入集气室A的燃气，自无外泄之虞；而以该主转轮轴20的周面与设于圆形气缸壁1011的阻气阀座102呈滑配状接触，使相互间具有极佳的气密效果，及该设于主转轮轴20的弹性压缩装置21的阻气元件211，又是受弹性元件212的弹压动作，而随时可与圆形气缸壁1011或阻气阀座102保持气密接触，故主转轮轴20转动时，随着一并转动的弹性压缩装置21的阻气元件211，自可在转动中逐一将集气室A内的燃气予行压缩，并在密接于阻气阀座102时，将燃气完全的压缩集收到邻前端的引爆室203内；继之，当转动中的主转轮轴20致使周面的引爆室203对应到设于阻气阀座102处的点火系统11时，自然的该引爆室203内的压缩燃气便可瞬即引爆燃烧，并直接产生巨大推力推动主转轮轴20继续转动；又，由于在点火系统11邻后方的阻气阀座102位置是设有一排气道12，及该主转轮轴20周面与阻气阀座102相互间又是具有极佳气密性，故该引爆室203内的燃气爆炸燃烧后所产生的废气，便可在主转轮轴20转动对应到排气道12时瞬即且直接、顺畅的排出，而不会如现有二行程内燃机发生排气效果不佳，或现有四行程内燃机必须将活塞另设二个行程方可将废气压缩出的浪费动能现象；继之，由于在排气道12的后方是设有一进气装置13，并可将燃气供应到主转轮轴20与圆形气缸壁1011之间的集气室A内，则诚如前述，该弹性压缩装置21又可随着主转轮轴20的转动，而逐一将集气室A的燃气压缩集收到引爆室203内，以接续被点火系统11引爆燃烧及产生推力，进而致使主转轮轴20是可恒做单一方向的自然性、持续性转动，而不会发生惯性作用力被破坏现象，及可确实在符合运动自然法则中提供出最具有效率的动能。

上述，由于该气缸本体10的圆形气缸壁1011与阻气阀座102是以圆滑的曲率b相衔设，故该弹性压缩装置21随着主转轮轴20转动时，其弹压动作状的阻气元件211，除了可极为顺畅进行内缩外伸动作外，更可确实与气缸壁1011及阻气阀座102随时保持气密效果。

又，由于该主转轮轴20与气缸本体10的圆形气缸101的阻气阀座102是呈滑配接触，及该整个圆形气缸壁1011、阻气阀座102表面又是随时保持有一层油膜，而使相互间是确实具有气密性，故该经由进气装置13进入集气室A的燃气，可确实被转动的弹性压缩装置21压缩集收到引爆室203，及该引爆室203引爆燃烧后的废气又可顺畅自排气道12排出，而不会流通到集气室A。

再者，由于该气缸本体10的阻气阀座102可设为至少一个，而每一阻气阀座102位置又是依序设有点火系统11、排气道12及进气装置13，及该主转轮轴20亦是设有至少一组弹性压缩装置21及引爆室203，故应实际使用之需，该阻气阀座102、弹性压缩装置21及引爆室203可分别设为复数个配合，主转轮轴20被直接驱动转动所产生的力量与速度是可更好提供，进而提供出更大的动能。当然，该复数个阻气阀座102及弹性压缩装置21、引爆室203的设置，是分别以等分状规划设置在气缸本体10的圆形气缸壁1011及主转轮轴20的全周为最佳；但，其分别规划按置后的相互配合关系，是以任意二个引爆室203不在互呈180度的对角线上同时引爆为宜，各引爆室203分别引爆燃烧所产生的推力，是确无发生互抵现象，进而致使主转轮轴20的单向转动更趋顺畅、自然，而可提供出更高效率的动能。

上述，主转轮轴20的各引爆室203内的压缩燃气经爆炸燃烧，而产生的废气顺畅自排气道12排出后，虽然该引爆室203的空间是会留存有些许松散的废气，但该些许废气的留存，就如现有四行程内燃机的活塞压缩废气排出时，其气缸与气缸盖之间的间隙是仍会留存一些废气般，对于新鲜燃气引入后的再次爆炸燃烧动作，并不会产生实质影响，而仍可达到废气符合环保要求的燃烧极为完全的效果与标的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种多组单行程圆转式内燃机，其主要包括有一气缸本体及一主转轮轴二结构体共同组成，其特征在于：

气缸本体，其是具有一圆形气缸，在圆形气缸的气缸壁处，设有至少一段稍小直径的同心圆结构弧面作为阻气阀座，该阻气阀座与气缸壁相互之间是以圆滑的曲率衔接；而在阻气阀座位置是依序设有点火系统、排气道及进气装置；

主转轮轴，其是以同心圆结构装设在气缸本体的圆形气缸处，中心设有一转轴，该转轴是以自由转动状定位在安置于气缸本体二侧的定位架处，该周面是与圆型气缸的阻气阀座间为滑动配合，及恰与气缸壁之间形成一集气室，二端分别设有一止气盖，与气缸本体间通过保持气密的胀圈类的气密环相接合，以致使圆形气缸是随时呈一密闭的空间；另，在全周是以等分状规划安置有至少一组弹性压缩装置，在各弹性压缩装置的一侧的主转轮轴周面上分别凹设有一前深后浅状的引爆室；而该弹性压缩装置且是至少具有一阻气元件与一弹性元件，该阻气元件是受弹性元件的弹压动作，而随时可与气缸本体的圆形气缸壁或阻气阀座保持气密接触。

2.根据权利要求1所述的多组单行程圆转式内燃机，其特征在于所述设于气缸本体的圆形气缸壁处的复数个阻气阀座，及设于主转轮轴全周的复数个弹性压缩装置与引爆室是分别以等分状设计为最佳。

3.根据权利要求1或2所述的多组单行程圆转式内燃机，其特征在于所述主转轮轴周面设有的复数个引爆室，其是以二个引爆室内的燃气不在互呈180度的对角线上同时被点火系统点燃引爆为较佳。

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