CN202280497U - 新型内燃机发动机 - Google Patents

Abstract

一种新型内燃机发动机，包括壳体，壳体内设置有气缸和曲轴，气缸内的活塞的端部设置有连杆，壳体左侧壁上设置有缸头，缸头内设置有燃烧室，进气通道与缸头通过进气门联通，进油通道与燃烧室联通，在缸头上还设置有排气门，燃烧室通过排气门与气缸联通，内燃机的燃烧室设置在缸头内，在壳体内还设置转子，转子的转轴通过轴承固定在壳体的前后壁上，在后壁外的转轴上固定有槽轮，在壳体前壁外的转轴上设置有转子齿轮，在转子设置有气体工作室，在转子外套设有转子套，在转子与燃烧室之间的壳体上还设置有高压气体连通管，高压气体连通管穿过转子套与高压气体通道联通，在转子套的底部还设置有废气排出管，高压气体连通管与气体工作室联通。

Description

新型内燃机发动机

技术领域

本实用新型属于一种内燃机，具体的说是涉及一种内燃机发动机。

背景技术

传统的内燃机发动机是采用曲轴连杆机构进行能量转化的,即把活塞的直线往复运动转变成曲轴的旋转运动，又把曲轴的旋转运动转变成活塞的直线往复运动，曲轴的旋转速度和活塞的往复线速度非常高，同时活塞又是在高温，高压环境下连续不断地工作，在此同时由曲轴上输出动力。这种内燃机发动机存在以下缺陷：1、内燃机在运转过程中，曲轴旋转的过程也是连杆以活塞销为轴心的转角变化过程，特别是活塞的做功行程，曲轴旋转导致的连杆转角变化现象，使得活塞的一侧表面与气缸之间的滑动摩擦力、曲轴颈与连杆之间的滑动摩擦力都非常大，是导致气缸、活塞、曲轴颈磨损的主要原因。2、当活塞在做功行程的初始瞬间，活塞、连杆、曲轴三者的中线处于同一工作平面上，此时活塞顶端已受力但不作功，活塞处于瞬间停顿或移动相对缓慢状态。而燃料由于瞬间燃烧产生的强大冲击力是引起内燃机震动的主要原因。曲轴在惯性力作用下继续旋转至连杆中线与活塞中线所形成的夹角小于180度时，活塞顶所受的力才开始通过连杆小部分传递给曲轴。随着上述夹角越来越小，活塞通过连杆传递给曲轴的力也越来越大，当旋转到曲轴的曲柄中线与连杆中线所形成的夹角为90度时，活塞通过连杆传递给曲轴的旋转力达到最大。根据上述分析，我们不难得出这样的结论：由于曲轴自身的结构特点，活塞通过连杆传递给曲轴的力永远不会超过活塞所受的力的50%，也是目前所有内燃机的热效率徘徊在40%左右的最直接原因。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种新型内燃机发动机，以一种新的动力输出方式代替传统内燃机以曲轴一端向外输出动力的方式，以达到减小气缸与活塞的摩擦力，大幅度提高燃料的热能利用率，节约能源。

本实用新型的目的可通过以下措施来实现：

一种新型内燃机发动机，包括壳体，壳体内设置有气缸和曲轴，气缸内的活塞的端部设置有连杆，连杆的端部与曲轴接，曲轴通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壁外的曲轴上设置有曲轴齿轮和曲轴凸轮，壳体左侧壁上设置有缸头，缸头内设置有燃烧室，缸头上设置有进气通道和进油通道，进气通道与缸头通过进气门联通，进油通道与燃烧室联通，在缸头上还设置有排气门，燃烧室通过排气门与气缸联通，在缸头上还设置有燃烧室气门，内燃机的燃烧室设置在缸头内，在壳体内还设置转子，转子的转轴通过轴承固定在壳体的前后壁上，在后壁外的转轴上固定有槽轮，在壳体前壁外的转轴上设置有转子齿轮，在转子设置有气体工作室，在转子外套设有转子套，转子上设置有高压气体通道，高压气体通道是设置在转子上的环形凹槽，转子的与转子套是密封转动配合，即转子与转子套密封，且转子可以在壳体内转动，在转子与燃烧室之间的壳体上还设置有高压气体连通管，高压气体连通管穿过转子套与高压气体通道联通，在转子套的底部还设置有废气排出管，高压气体热排出管伸出到壳体外，燃烧室通过燃烧室气门、高压气体连通管与气体工作室联通，在缸头的下方机体上设有滑动闸板，单向闸板穿过壳体左壁和转子套与转子上的高压气体通道滑动配合，单向闸板与转子表面相配合，对转子起到单向止逆的作用，在壳体内还设置有气门控制装置，气门控制装置包括凸轮轴，凸轮轴通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壳外的凸轮轴上设置有传动齿轮，曲轴齿轮、传动齿轮和转子齿轮依次啮合，壳体内的凸轮轴上还设置有气门凸轮，气门凸轮包括排气门凸轮和燃烧室气门凸轮，曲轴凸轮控制进气门的开关，排气门凸轮控制排气门的开关，燃烧室气门凸轮控制燃烧室气门的开关，曲轴凸轮、排气门凸轮和燃烧室气门凸轮的偏度不同。

上述新型内燃机发动机，在气体工作室两侧的高压气体通道上设置有滚轮道，方便单向闸板通过。

上述新型内燃机发动机，所述气门控制装置还包括与气门凸轮对应的气门导杆、摇臂、复位弹簧、支架和气门连杆，气门导杆放置在壳体底部的支架上，气门导杆穿过壳体左侧壁与摇臂铰接，摇臂与支架铰接，支架固定在缸头外壁上，摇臂上还设置有复位弹簧，复位弹簧的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂上，气门上固定有气门连杆，气门连杆与缸头是密封滑动配合，可以左右移动且保证燃烧室密闭，气门连杆的另一端与摇臂铰接，气门导杆的端部是扩大端，气门凸轮与气门导杆端部的扩大端相接触，气门凸轮转动时，当气门凸轮的凸出部位转到气门导杆扩大端时，气门导杆向左移动，从而带动摇臂绕支架左右摆动，带动铰接在摇臂上的气门连杆左右移动，打开气门。

上述新型内燃机发动机，所述气门导杆包括进气门导杆、排气门导杆和燃烧室气门导杆，摇臂包括进气门摇臂、排气门摇臂和燃烧室气门摇臂，支架包括进气门支架、排气门支架和燃烧室气门支架，所述复位弹簧包括进气门复位弹簧、排气门复位弹簧和燃烧室气门复位弹簧，进气门导杆、排气门导杆和燃烧室气门导杆依次放置在壳体内的三个支架上，摇臂包括进气门摇臂、排气门摇臂和燃烧室气门摇臂，排气门复位弹簧设置在排气门摇臂的上部，排气门摇臂的中部与固定在缸头上的排气门支架铰接，排气门导杆与排气门摇臂的下部铰接，排气门连杆铰接在排气门摇臂的上部，燃烧室气门复位弹簧设置在燃烧室气门摇臂的上部，燃烧气门连杆铰接在燃烧气门摇臂的上部，燃烧室气门摇臂的中部与固定在缸头上的燃烧室气门支架铰接，燃烧室气门导杆与燃烧室气门摇臂的下部铰接，进气门摇臂的上部与进气门支架铰接，进气门摇臂的中部与气门导杆铰接，进气门摇臂的下部与进气门连杆铰接，进气门复位弹簧的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂的下部。

上述新型内燃机发动机，所述在转子上还设置有高压气体密封环和高压气体密封槽，高压气体密封环是套在转子的圆周上，高压气体密封槽与转轴平行，转子通过高压气体密封环和高压气体密封槽内的密封条与转子套密封套接。

上述新型内燃机发动机，所述转子上设置n个气体工作室，曲轴齿轮的齿数=传动齿轮的齿数=1/n转子齿轮齿数。

采用上述技术方案，本实用新型有以下优点：本实用新型是二冲程内燃发动机，活塞在曲轴、连杆、气门凸轮轴和转子的作用下完成进气和压缩工作，即每次活塞从上止点下行时都是进气行程，每次活塞从下止点上行时都是压缩行程。当内燃机持续运转时，活塞的每一次进气行程同时也是高压气体推动转子作功的过程，活塞的每一次压缩行程同时也是废气排出的过程。进气门、排气门和燃烧室气门在气门凸轮的控制下完成打开、闭合。废气排出管设在转子下方的壳体上，当高压气体工作室运转至此处时，废气开始排出，为了使高压气体更好的地发挥作用，在转子的高压气体工作室的一侧设置了可滑动的与转子上的高压气体通道密闭配合的滑动闸板，还在转子上设置了高压气体密封环和密封条。由于高压气体作功的气体工作室在内燃机的运转中作的是圆周运动，这样高压气体推动转子运动，所以高压气体在作功过程中始终处于效率最佳状态。在内燃机体积允许的范围内，转子直径越大，高压气体的作功效率越高。本实用新型通过对内燃机发动机结构的改进，不仅能降低活塞与气缸的摩擦力、连杆与曲轴颈的摩擦力，改善活塞的工作环境，缓解内燃机的震动现象，并且有效降低能耗，大幅度提高燃料的热能利用率，有效降低碳排放。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A-A向视图。

图3本实用新型的转子的结构示意图。

图4是单向闸板的结构示意图。

图5是本实用新型气门凸轮与气门导杆的结构示意图。

图6是图3的B-B向视图。

图7是进气门及气门控制装置结构示意图。

图8是本实用新型排气门与气门控制装置连接原理示意图。

图9是燃烧室气门与气门控制装置连接原理示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示的一种新型内燃机发动机，包括壳体1，壳体内设置有气缸6和曲轴3，气缸6内的活塞7的端部设置有连杆2，连杆2的端部与曲轴3铰接，曲轴3通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壁外的曲轴上设置有曲轴齿轮4和曲轴凸轮5，壳体左侧壁上设置有缸头8，缸头8内设置有燃烧室9，缸头8上设置有进气通道11和进油通道12，进气通道11与缸头通过进气门10联通，进油通道12与燃烧室联通，在缸头上还设置有排气门13，燃烧室9通过排气门13与气缸联通，在缸头上还设置有燃烧室气门15，内燃机的燃烧室9设置在缸头8内，在壳体1内还设置转子18，转子18的转轴19通过轴承固定在壳体的前后壁上，在后壁外的转轴19上固定有槽轮20，在壳体前壁外的转轴19上设置有转子齿轮21，在转子18上设置有气体工作室22，在转子18外套设有转子套38，转子上设置有高压气体通道36，高压气体通道是设置在转子上的环形凹槽，转子的与转子套是密封转动配合，即转子与转子套密封，且转子可以在壳体内转动，在转子18与燃烧室9之间的壳体上还设置有高压气体连通管23，高压气体连通管23穿过转子套38与高压气体通道36联通，在转子套的底部还设置有废气排出管39，高压气体热排出管伸出到壳体1外，燃烧室9通过燃烧室气门15、高压气体连通管23与气体工作室22联通，在缸头的下方机体上设有滑动闸板14，单向闸板14穿过壳体左壁和转子套与转子上的高压气体通道36滑动配合，单向闸板与转子表面相配合。单向闸板的作用于有二：一方面对转子起到单向止逆的作用；另一方面当气体工作室随转子转动远离高压气体连通管23时，从高压气体连通管23进入高压气体通道36内的高压气体在单向闸板的封堵下流向气体工作室方向，推动转子旋转。在壳体1内还设置有气门控制装置，气门控制装置包括凸轮轴24，凸轮轴24通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壳外的凸轮轴上设置有传动齿轮25，曲轴齿轮4、传动齿轮25和转子齿轮21依次啮合，壳体内的凸轮轴24上还设置有气门凸轮，气门凸轮包括排气门凸轮26-2和燃烧室气门凸轮26-3，曲轴凸轮5控制进气门10的开关，排气门凸轮26-2控制排气门13的开关，燃烧室气门凸轮26-3控制燃烧室气门15的开关，曲轴凸轮5、排气门凸轮26-2和燃烧室气门凸轮26-3的偏度不同，在气体工作室22两侧的高压气体通道上设置有滚轮道37，方便单向闸板14通过。

本实用新型的气门控制装置还包括与气门凸轮对应的气门导杆27、摇臂28、复位弹簧31、支架30和气门连杆32，气门导杆27放置在壳体底部的支架上，气门导杆27穿过壳体左侧壁与摇臂28铰接，摇臂28与支架30铰接，支架30固定在缸头外壁上，摇臂上还设置有复位弹簧31，复位弹簧的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂上，气门上固定有气门连杆32，气门连杆32与缸头是密封滑动配合，可以左右移动且保证燃烧室密闭，气门连杆32的另一端与摇臂铰接，气门导杆27的端部是扩大端，气门凸轮与气门导杆端部的扩大端相接触，气门凸轮转动时，当气门凸轮的凸出部位转到气门导杆扩大端时，气门导杆向左移动，从而带动摇臂绕支架30左右摆动，带动铰接在摇臂上的气门连杆32左右移动，打开气门。

本实用新型的气门导杆27包括进气门导杆27-1、排气门导杆27-2和燃烧室气门导杆27-3，摇臂28包括进气门摇臂28-1、排气门摇臂28-2和燃烧室气门摇臂28-3，支架30包括进气门支架30-1、排气门支架30-2和燃烧室气门支架30-3，所述复位弹簧31包括进气门复位弹簧31-1、排气门复位弹簧31-2和燃烧室气门复位弹簧31-3，进气门导杆27-1、排气门导杆27-2和燃烧室气门导杆27-3依次放置在壳体内的三个支架上，摇臂28包括进气门摇臂28-1、排气门摇臂28-2和燃烧室气门摇臂28-3，排气门复位弹簧31-2设置在排气门摇臂28-2的上部，排气门摇臂28-2的中部与固定在缸头上的排气门支架30-2铰接，排气门导杆与排气门摇臂的下部铰接，排气门连杆32-2铰接在排气门摇臂的上部，燃烧室气门复位弹簧31-3设置在燃烧室气门摇臂28-3的上部，燃烧气门连杆32-3铰接在燃烧气门摇臂28-3的上部，燃烧室气门摇臂28-3的中部与固定在缸头上的燃烧室气门支架30-3铰接，燃烧室气门导杆27-3与燃烧室气门摇臂的下部铰接，进气门摇臂28-1的上部与进气门支架30-1铰接，进气门摇臂28-1的中部与气门导杆27-1铰接，进气门摇臂28-1的下部与进气门连杆32-1铰接，进气门复位弹簧31-1的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂的下部。

本实用新型的在转子18上还设置有高压气体密封环34和高压气体密封槽16，高压气体密封环是套在转子的圆周上，高压气体密封槽与转轴平行，转子通过高压气体密封环和高压气体密封槽内的密封条与转子套密封套接。

本实用新型的传动齿轮25前部的凸轮轴24上设置供油泵凸轮35，控制供油嘴的开关。

根据内燃机的不同用途，可在转子上均匀设置n个气体工作室，曲轴齿轮的齿数=传动齿轮的齿数=1/n转子齿轮齿数。当曲轴齿轮的齿数=传动齿轮的齿数=1/2转子齿轮齿数时，转子上对称设置两个气体工作室；当曲轴齿轮的齿数=传动齿轮的齿数=1/3转子齿轮齿数时，转子上设置三个夹角为120度的气体工作室；可根据需要依次类推。

本实用新型通过对内燃机发动机结构的改进，不仅能降低活塞与气缸的摩擦力、连杆与曲轴颈的摩擦力，改善活塞的工作环境，缓解内燃机的震动现象，并且有效降低能耗，大幅度提高燃料的热能利用率，有效降低碳排放。

以冲程为例，即为转子上只设一个工作室的情况下转子的结构以及工作原理：当高压气体工作室与高压气体连通管对应时，燃烧室气门在燃烧室气门凸轮的作用下打开，此时滑动闸板端部的滚轮忆完全通过滚轮道，滑动闸板的端部和端部的两面三刀侧与高压气体通道的询问与两面三侧呈密闭状态，达到密封气体的作用，而当高压气体工作室在气体推动下超过了高压气体连通管以后，高压气体仍通过高压气体通道源源不断向高压气体工作室输送，使受力面能得到持续的受力。高压气体工作室的前边/后边和左右两面三刀边设置的密封条和密封环能保证密闭性，发挥出最好的状态。当高压气体工作室旋转到废气排气管对应时，废气即开始排出。滚轮的作用是转子在旋转过程中滑动闸板能够顺利通过高压气体工作室。

Claims (6)

1.一种新型内燃机发动机，包括壳体（1），壳体内设置有气缸（6）和曲轴（3），气缸（6）内的活塞（7）的端部设置有连杆（2），连杆（2）的端部与曲轴（3）铰接，曲轴（3）通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壁外的曲轴上设置有曲轴齿轮（4）和曲轴凸轮（5），壳体左侧壁上设置有缸头（8），缸头（8）内设置有燃烧室（9），缸头（8）上设置有进气通道（11）和进油通道（12），进气通道（11）与缸头通过进气门（10）联通，进油通道（12）与燃烧室联通，在缸头上还设置有排气门（13），燃烧室（9）通过排气门（13）与气缸联通，其特征在于：在缸头上还设置有燃烧室气门（15），内燃机的燃烧室（9）设置在缸头（8）内，在壳体（1）内还设置转子（18），转子（18）的转轴（19）通过轴承固定在壳体的前后壁上，在后壁外的转轴（19）上固定有槽轮（20），在壳体前壁外的转轴（19）上设置有转子齿轮（21），在转子（18）上设置有气体工作室（22），在转子（18）外套设有转子套（38），转子上设置有高压气体通道（36），高压气体通道是设置在转子上的环形凹槽，转子的与转子套是密封转动配合，在转子（18）与燃烧室（9）之间的壳体上还设置有高压气体连通管（23），高压气体连通管（23）穿过转子套（38）与高压气体通道（36）联通，在转子套的底部还设置有废气排出管（39），高压气体热排出管伸出到壳体（1）外，燃烧室（9）通过燃烧室气门（15）、高压气体连通管（23）与气体工作室（22）联通，在缸头的下方机体上设有滑动闸板（14），单向闸板（14）穿过壳体左壁和转子套与转子上的高压气体通道（36）滑动配合，单向闸板与转子表面相配合，对转子起到单向止逆的作用，在壳体（1）内还设置有气门控制装置，气门控制装置包括凸轮轴（24），凸轮轴（24）通过轴承固定在壳体的前后壁上，在壳体前壳外的凸轮轴上设置有传动齿轮（25），曲轴齿轮（4）、传动齿轮（25）和转子齿轮（21）依次啮合，壳体内的凸轮轴（24）上还设置有气门凸轮，气门凸轮包括排气门凸轮（26-2）和燃烧室气门凸轮（26-3），曲轴凸轮（5）控制进气门（10）的开关，排气门凸轮（26-2）控制排气门（13）的开关，燃烧室气门凸轮（26-3）控制燃烧室气门（15）的开关，曲轴凸轮（5）、排气门凸轮（26-2）和燃烧室气门凸轮（26-3）的偏度不同。

2.根据权利要求1所述的新型内燃机发动机，其特征在于：在气体工作室（22）两侧的高压气体通道上设置有滚轮道（37），方便单向闸板（14）通过。

3.根据权利要求1所述的新型内燃机发动机，其特征在于：所述气门控制装置还包括与气门凸轮对应的气门导杆（27）、摇臂（28）、复位弹簧（31）、支架（30）和气门连杆（32），气门导杆（27）放置在壳体底部的支架上，气门导杆（27）穿过壳体左侧壁与摇臂（28）铰接，摇臂（28）与支架（30）铰接，支架（30）固定在缸头外壁上，摇臂上还设置有复位弹簧（31），复位弹簧的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂上，气门上固定有气门连杆（32），气门连杆（32）与缸头是密封滑动配合，可以左右移动且保证燃烧室密闭，气门连杆（32）的另一端与摇臂铰接，气门导杆（27）的端部是扩大端，气门凸轮与气门导杆端部的扩大端相接触，气门凸轮转动时，当气门凸轮的凸出部位转到气门导杆扩大端时，气门导杆向左移动，从而带动摇臂绕支架（30）左右摆动，带动铰接在摇臂上的气门连杆（32）左右移动，打开气门。

4.根据权利要求3所述的新型内燃机发动机，其特征在于：所述气门导杆（27）包括进气门导杆（27-1）、排气门导杆（27-2）和燃烧室气门导杆（27-3），摇臂（28）包括进气门摇臂（28-1）、排气门摇臂（28-2）和燃烧室气门摇臂（28-3），支架（30）包括进气门支架（30-1）、排气门支架（30-2）和燃烧室气门支架（30-3），所述复位弹簧（31）包括进气门复位弹簧（31-1）、排气门复位弹簧（31-2）和燃烧室气门复位弹簧（31-3），进气门导杆（27-1）、排气门导杆（27-2）和燃烧室气门导杆（27-3）依次放置在壳体内的三个支架上，排气门复位弹簧（31-2）设置在排气门摇臂（28-2）的上部，排气门摇臂（28-2）的中部与固定在缸头上的排气门支架（30-2）铰接，排气门导杆与排气门摇臂的下部铰接，排气门连杆（32-2）铰接在排气门摇臂的上部，燃烧室气门复位弹簧（31-3）设置在燃烧室气门摇臂（28-3）的上部，燃烧气门连杆（32-3）铰接在燃烧气门摇臂（28-3）的上部，燃烧室气门摇臂（28-3）的中部与固定在缸头上的燃烧室气门支架（30-3）铰接，燃烧室气门导杆（27-3）与燃烧室气门摇臂的下部铰接，进气门摇臂（28-1）的上部与进气门支架（30-1）铰接，进气门摇臂（28-1）的中部与气门导杆（27-1）铰接，进气门摇臂（28-1）的下部与进气门连杆（32-1）铰接，进气门复位弹簧（31-1）的一端固定在缸头上，另一端固定在摇臂的下部。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的新型内燃机发动机，其特征在于：所述在转子（18）上还设置有高压气体密封环（34）和高压气体密封槽（16），高压气体密封环是套在转子的圆周上，高压气体密封槽与转轴平行，转子通过高压气体密封环和高压气体密封槽内的密封条与转子套密封套接。

6.根据权利要求5所述的新型内燃机发动机，其特征在于：所述转子上设置n个气体工作室，曲轴齿轮的齿数=传动齿轮的齿数=1/n转子齿轮齿数。

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