CN109296454B - 三冲程活塞脉冲式内燃机 - Google Patents

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Abstract

三冲程活塞脉冲式内燃机,主要由气缸、缸盖、活塞、齿条、动力传动齿轮、动力输出轴、活塞行程控制器、排气弹簧、高压储气瓶、空气压缩机组成，活塞通过活塞销与齿条连接，活塞外套气缸套，气缸套顶部装有气缸盖，其上布有5个构件；齿条中有销栓分别与左右弹簧连接；齿条两边齿槽分别与控制器齿轮、动力传动齿轮啮合；控制器齿轮与控制器连接，动力传动齿轮内镶单向轴承，动力输出轴外套单向轴承；输出轴两端套有两个单向轴承，一端套有动力输出轴齿轮，该齿轮与动力输入齿轮啮合，并外套于压缩机输入轴上，压缩机通过高压气管与储气瓶连通，储气瓶通过高压气管与进气门相连。本发明有以下优点：①体积小重量轻；②无曲轴无怠速；③高扭矩。

Description

三冲程活塞脉冲式内燃机
技术领域
本发明涉及活塞式内燃机，具体来说，涉及三冲程内燃机。
背景技术
众所周知，活塞式内燃机不同于转子发动机，它是把现有的四冲程活塞往复式内燃机的压缩冲程给独立出来，由空气压缩机与高压储气瓶来独立完成，通过近一步优化，去掉了连杆与曲轴，采用齿尺与输出轴来完动力的输出，齿尺与输出轴之间是通过传动齿轮和单向轴承加以连接。这也是将化学能转化成机械能的一种可控装置。
涉及三冲程内燃机的专利申请件不多，仅有011215674号《转子式三冲程内燃机》、ZL03111850X号《转子式三冲程内燃机》、2014102175867号《三冲程内燃机》等，均为转子发动机的申请，目前尚无三冲程活塞脉冲式内燃机的专利申请件。
发明内容
本发明旨在提供一种三冲程活塞脉冲式内燃机，这种活塞式内燃机也是一种将化学能转化成机械能的可控装置。
发明人提供的三冲程活塞脉冲式内燃机主要由气缸、缸盖、活塞、齿条、动力传动齿轮、动力输出轴、活塞行程控制器、排气弹簧、高压储气瓶、空气压缩机组成，其中，活塞通过活塞销与齿条连接，活塞外套气缸套，气缸套顶部装有气缸盖，气缸盖上面分部有5个构件；齿条中间穿有销栓分别与左右弹簧连接。齿条两边齿槽分别与控制器齿轮、动力传动齿轮啮合连接；控制器齿轮与控制器连接，动力传动齿轮内镶单向轴承，动力输出轴外套单向轴承；输出轴两端套有单向轴承b、单向轴承c，其中一端还套有动力输出轴齿轮，动力输出轴齿轮与动力输入齿轮咬合连接，动力输出轴齿轮外套于压缩机输入轴上，压缩机通过高压气管b与储气瓶连通，储气瓶通过高压气管a与进气门相连。
上述气缸盖上面分部的5个构件为进气门、火花塞、喷油嘴、气压传感器和排气门，排列在缸盖之上。
本发明活塞脉冲式内燃机的三冲程基本工作原理是：
当发动机处于初始状态时：进气门、排气门都处于关闭状态，控制器处于锁止状态，齿轮不能转动，从而活塞也不能运动；活塞处于上止点，并与气缸盖保持设定距离，缸内形成一个燃烧空间；
第一冲程为填装冲程：在初始状态下，进气门打开高压气瓶中的压缩空气通过气管注入缸内，同时喷油嘴向缸内喷入设定量燃油，当缸内气压达到设定值时，传感器发出信号进气门关闭，第一冲程完成；
第二冲程为做功冲程：接上进气门关闭，火花塞点火，缸内燃油与压缩空气被点燃，气压瞬间生高至设定值，传感器发出信号控制器解出锁止（同时也设定为：火花塞点火后，间隔设定时间后控制器自动解出锁止），活塞齿条向下运动，这时排气弹簧被压缩，齿轮作顺时针转动，齿轮作逆时针转动并通过单向轴承带动输出轴也作逆时针转动（此处单向轴承设定为外圈逆时针旋转时轴承锁止）直到活塞运动到下止点时，做功冲程完成；
第三冲程为排气冲程：当活塞运行至下止点时，这时控制器发出信息，排气门打开，一部分费气流至缸外，气缸内气压下降，排气弹簧开始伸展，活塞与齿条向上运动，把剩余废气大部分排出至缸外，同时齿轮作逆时针转动，齿轮作顺时针转动，由于单向轴承的设定此时一点也不影响输出轴的运动状态。当活塞运行至上止点时，控制器发出指命，排气门关闭，齿轮被锁止，发动机又回到初始状态，排气冲程结束。
发明人指出：①单向连接轴承的作用是：活塞向下运动时，必须带动输出轴转动并输出做功，活塞向上运动时不能带动输出轴转动，也就是不允许输出轴向做功转动方向的反方向旋转；②由于本内燃机的进气体积与燃油量都是固定值，所以输出功率大小只有通过调节发动机火花塞点火频率，即调节做功频率来完成。故又可命名“调频式内燃机”。
本发明的三冲程活塞脉冲式内燃机相比现有的传统活塞往复式内燃机有以下优点：①体积小重量轻；②无曲轴无怠速；③高扭矩。本发明适用于各种需要内燃机的场合。
附图说明
图1为本发明的三冲程活塞脉冲式内燃机结构主视图，图2为三冲程活塞脉冲式内燃机结构的左视图，图3为三冲程活塞脉冲式内燃机结构俯视图，图4为三冲程活塞脉冲式内燃机结构立体图。
图中：1为进气门，2为火花塞，3为喷油嘴，4为气压传感器，5为排气门，6为缸盖，7为活塞销，8为齿条，9为弹簧拴，10为单向轴承a，11为动力传动齿轮，12为动力输出轴，13为活塞行程控制器，14为控制器齿轮，15为排气弹簧A，16为高压气管a，17为高压储气瓶，18为动力输入齿轮，19为高压气管b，20为空气压缩机，21为单向轴承b，22为动力输出轴齿轮，23为排气弹簧B，24为气缸套，25为单向轴承c，26为活塞。
具体实施方式
实施例
如图1-4的三冲程活塞脉冲式内燃机，主要由气缸、缸盖6、活塞26、齿条8、动力传动齿轮11、动力输出轴12、活塞行程控制器13、排气弹簧、高压储气瓶17、空气压缩机20组成；其中，活塞26通过活塞销7与齿条8连接，活塞26外套气缸套24，气缸套24顶部装有气缸盖6，气缸盖6上面分部有构件进气门1、火花塞2、喷油嘴3、气压传感器4和排气门5，齿条8中间穿有弹簧栓9分别与排气弹簧A 15、排气弹簧B 23连接。齿条8两边齿槽分别与控制器齿轮14、动力传动齿轮11啮合连接；控制器齿轮14与控制器13连接，动力传动齿轮11内镶单向轴承10、动力输出轴12外套单向轴承10；输出轴两端套有单向轴承b 21、单向轴承c25。其中一端还套有动力输出轴齿轮22，动力输出轴齿轮22与动力输入齿轮18啮合连接，动力输出轴齿轮22外套于压缩机20输入轴上，压缩机20通过高压气管b 19与储气瓶17连通，储气瓶17通过高压气管a 16与进气门1相连。
活塞行程控制器13为通用的活塞行程控制器。
本发明的三冲程活塞脉冲式内燃机工作原理是：进气门1，排气门5都处于关闭状态，控制器13处于锁止状态，控制器齿轮14不能转动，从而活塞26也不能运动；活塞26处于上止点，并与气缸盖6保持设定距离，缸内形成一个设定空间作为燃烧室。（一）填装冲程：在初始状态下，进气门1打开高压储气瓶17中的压缩空气通过高压气管a 16注入缸内，同时喷油嘴3向气缸内喷入设定量燃油，当缸内气压达到设定值时，气压传感器4发出信号令进气门1关闭，第一冲程完成；（二）做功冲程：接上进气门1关闭，火花塞2点火，气缸内燃油与压缩空气被点燃，气压瞬间生高至设定值，气压传感器4发出信号令活塞行程控制器13解出锁止（同时也设定为：火花塞2点火后，间隔设定时间后活塞行程控制器13自动解出锁止），活塞26与齿条8向下运动，这时排气弹簧A 15、排气弹簧B23被压缩，控制器齿轮14作顺时针转动，动力传动齿轮11作逆时针转动并通过单向轴承a10带动动力输出轴12也作逆时针转动（如图2，单向轴承a10设定为外圈逆时针旋转时轴承锁止）直到活塞26运动到下止点时，做功冲程完成；（三）排气冲程：当活塞26运行至下止点时，这时活塞行程控制器13发出信息，排气门5打开，一部分废气溢出缸外，气缸内气压下降，排气弹簧A 15、排气弹簧B23开始伸展，活塞26与齿条8向上运动，把剩余废气大部分排出至缸外，同时控制器齿轮14作逆时针转动，动力传动齿轮11作顺时针转动，由于单向轴承a10的设定此时一点也不影响动力输出轴12的运动状态；当活塞26运行至上止点时，活塞行程控制器13发出指命，排气门5关闭，控制器齿轮14被锁止，发动机又回到初始状态，排气冲程结束。

Claims (1)

1.三冲程活塞脉冲式内燃机，其特征在于：包括气缸、气缸盖(6)、活塞(26)、齿条(8)、动力传动齿轮(11)、动力输出轴(12)、活塞行程控制器(13)、排气弹簧A（15）、排气弹簧B（23）、高压储气瓶(17)、空气压缩机(20)；其中，活塞(26)通过活塞销(7)与齿条(8)连接，活塞(26)外套气缸套(24)，气缸套(24)顶部装有气缸盖(6)，气缸盖(6)上面布有5个构件；齿条(8)中间穿有弹簧栓(9)，弹簧栓(9)分别与排气弹簧A(15)、排气弹簧B(23)连接；齿条(8)两边齿槽分别与控制器齿轮(14)、动力传动齿轮(11)啮合连接；控制器齿轮(14)与活塞行程控制器(13)连接，动力传动齿轮(11)内镶单向轴承a(10)，动力输出轴(12)外套有单向轴承a(10)；动力输出轴(12)两端还套有单向轴承b(21)、单向轴承c(25)；动力输出轴(12)其中一端还套有动力输出轴齿轮(22)，动力输出轴齿轮(22)与动力输入齿轮(18)啮合连接，动力输入齿轮(18)外套于空气压缩机(20)输入轴上，空气压缩机(20)通过高压气管b(19)与高压储气瓶(17)连通，高压储气瓶(17)通过高压气管a(16)与进气门(1)相连；所述气缸盖(6)上布有的5个构件是：进气门(1)、火花塞(2)、喷油嘴(3)、气压传感器(4)和排气门(5)；
三冲程活塞脉冲式内燃机工作原理是：进气门（1）、排气门（5）都处于关闭状态，活塞行程控制器(13)发出指令使控制器齿轮（14）处于锁止状态，控制器齿轮（14）不能转动，活塞（26）也不能运动；活塞（26）处于上止点，并与气缸盖（6）保持设定距离，缸内形成一个设定空间作为燃烧室；
（一）填装冲程：在初始状态下，进气门（1）打开，高压储气瓶（17）中的压缩空气通过高压气管a （16）注入缸内，同时喷油嘴（3）向气缸内喷入设定量燃油，当缸内气压达到设定值时，气压传感器（4）发出信号令进气门（1）关闭，填装冲程完成；
（二）做功冲程：进气门（1）关闭，火花塞（2）点火，气缸内燃油与压缩空气被点燃，气压瞬间升高至设定值，气压传感器（4）发出信号令活塞行程控制器（13）解除锁止，活塞（26）与齿条（8）向下运动，这时排气弹簧A （15）、排气弹簧B（23）被压缩，控制器齿轮（14）作顺时针转动，动力传动齿轮（11）作逆时针转动并通过单向轴承a（10）带动动力输出轴（12）也作逆时针转动，直到活塞（26）运动到下止点时，做功冲程完成；
（三）排气冲程：当活塞（26）运行至下止点时，这时活塞行程控制器（13）发出指令，排气门（5）打开，一部分废气溢出缸外，气缸内气压下降，排气弹簧A（15）、排气弹簧B（23）开始伸展，活塞（26）与齿条（8）向上运动，把剩余废气大部分排出至缸外，同时控制器齿轮（14）作逆时针转动，动力传动齿轮（11）作顺时针转动，由于单向轴承a（10）的设定，此时一点也不影响动力输出轴（12）的运动状态；当活塞（26）运行至上止点时，活塞行程控制器（13）发出指命，排气门（5）关闭，同时控制器齿轮（14）被锁止，发动机又回到初始状态，排气冲程结束。
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