一種無(wú)氣門的活塞式4沖程技術(shù)及其內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】一種無(wú)氣門的活塞式4沖程技術(shù)及其內(nèi)燃機(jī)
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域。
[0002]4行程活塞內(nèi)燃機(jī)以其綜合優(yōu)勢(shì)一統(tǒng)行業(yè)；但是氣門的被迫使用是其嚴(yán)重弱點(diǎn)，造成成本、效率、可靠性的折扣。
[0003]本發(fā)明目的:解決已有技術(shù)的不足之處，以成熟的活塞環(huán)密封技術(shù)為依據(jù)建立新的進(jìn)排氣機(jī)制，取消氣門、氣門座、凸輪及氣門拍子等一系列器件；解決成本、氣流阻礙、噪音、震顫等系列技術(shù)弱點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明特點(diǎn):在4行程活塞內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上取消氣門，在氣缸壁增設(shè)進(jìn)氣孔及排氣孔，在配氣活塞的頂部與側(cè)面增設(shè)聯(lián)通氣孔；在凸輪盤或勻速轉(zhuǎn)盤的配合下完成進(jìn)氣排氣工作；本發(fā)明首次提出使用了柱面活塞環(huán)+活塞環(huán)底部的推力彈簧片來(lái)強(qiáng)化完成配氣活塞的與氣缸壁的運(yùn)動(dòng)密封，也首次提出使用橢圓活塞環(huán)完成傾斜狀的活塞與氣缸壁的密封，橢圓活塞環(huán)有利于配合配氣活塞的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使得活塞環(huán)不再只是接觸氣缸壁很小面積上，而是能接觸在遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活塞環(huán)面積的氣缸壁面積上，使得磨合與磨損合理。
[0005]技術(shù)關(guān)鍵為:
[0006]在配氣活塞上建立連通狀態(tài)的配氣活塞氣孔(道)，該氣孔的1個(gè)口在配氣活塞的頂部，另1個(gè)口在配氣活塞的柱面部位；在氣缸壁處開(kāi)有排氣孔道及進(jìn)氣孔道。
[0007]當(dāng)配氣活塞沿著軸向位移或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配氣活塞柱面部位的氣孔開(kāi)口將輪流對(duì)準(zhǔn)加工在氣缸壁處的排氣孔道及進(jìn)氣孔道完成排氣及進(jìn)氣功能。
[0008]密封問(wèn)題的技術(shù)關(guān)鍵在于:在配氣活塞可以使用普通的圓形活塞環(huán)，也可以使用平面橢圓活塞環(huán)或柱面活塞環(huán)；或是這些各類活塞環(huán)的混合配置，是專門被使用在活塞柱面的氣孔周圍，并在配氣活塞的環(huán)槽的底部放置有柱面活塞環(huán)彈簧片，以壓迫柱面活塞環(huán)壓緊氣缸內(nèi)壁。
[0009]配氣活塞沿的運(yùn)動(dòng)方式分為3種:軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)、變速轉(zhuǎn)動(dòng)及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；對(duì)于軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)情況如圖1、2所示；而變速轉(zhuǎn)動(dòng)情況如圖3所示；對(duì)于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)情況如圖4、5所示，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)情況的結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單平穩(wěn)性最好，但是進(jìn)、排氣的孔道面積有限。
[0010]在圖3、4、5的情況下，微空間(41)及微孔道(60)是必要的，以減少配氣活塞2面的氣體壓力差，否則噸的數(shù)量級(jí)的軸向力將加載在活塞上。
[0011]其它支持性技術(shù)關(guān)鍵為:
[0012]潤(rùn)滑方式可以通過(guò)配氣活塞的內(nèi)部油孔，由配氣活塞的軸部供給，通向各個(gè)環(huán)及多個(gè)密封彈板，然后多余的潤(rùn)滑油經(jīng)汽缸壁的微孔道回流；或是全都經(jīng)汽缸壁的微孔道供油及回流，且回流可以在汽缸的自然壓力下進(jìn)行。
[0013]壓縮比調(diào)控問(wèn)題:本實(shí)施例俄任何1個(gè)范例都可以進(jìn)行壓縮比的控制，改變配氣活塞的軸向位置也就改變了 2活塞頂部之間的距離，但對(duì)于圖3、4、5情況下當(dāng)為了增加壓縮比而下移配氣活塞時(shí)微空間(41)應(yīng)該基本保持不變，其方法是可以使用填充物。
[0014]另一種壓縮比調(diào)控方法是保持配氣活塞的軸向位置不變，而用使用填充物或節(jié)流法來(lái)改變壓縮比。
[0015]圖1、2方案是配氣活塞軸向運(yùn)動(dòng)方式；優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)排氣孔總面積潛力最大且密封方便；缺點(diǎn)是變速驅(qū)動(dòng)及需要額外設(shè)計(jì)支撐構(gòu)件來(lái)平衡配氣活塞的氣體軸向壓力差。
[0016]圖3方案是配氣活塞的非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)工作方式；優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)排氣孔總面積潛力中等且密封尚可；缺點(diǎn)是變速驅(qū)動(dòng)。
[0017]圖4、5方案是配氣活塞的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)工作方式；優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單、平衡性極好；缺點(diǎn)是密封復(fù)雜、進(jìn)排氣孔總面積潛力小，單也能相當(dāng)于目前2進(jìn)2排的多氣門情況。
[0018]以下結(jié)合附圖就較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]圖1配氣活塞無(wú)氣門內(nèi)燃機(jī)核心結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2配氣活塞無(wú)氣門內(nèi)燃機(jī)4沖程位置示意圖
[0021]圖3旋轉(zhuǎn)活塞配氣內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖4勻速旋轉(zhuǎn)活塞配氣內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖5推薦一種最佳方案
[0024]圖示說(shuō)明:
[0025](I)配氣活塞
[0026](2)配氣活塞氣孔
[0027](3)配氣活塞滑銷
[0028](4)排氣孔道
[0029](5)進(jìn)氣孔道
[0030](6)、(7)、(8)密封環(huán)
[0031](9)凸輪滑道
[0032](10)凸輪盤
[0033](11)凸輪盤轉(zhuǎn)軸
[0034](12)活塞
[0035](13)氣缸
[0036](14)連桿
[0037](15)曲軸曲柄銷
[0038](16)曲軸中心軸
[0039](17)曲軸曲柄
[0040](18)火花塞
[0041](19)缸頂蓋板
[0042](20)吸氣沖程開(kāi)始
[0043](21)壓縮沖程開(kāi)始
[0044](22)作功沖程開(kāi)始
[0045](23)排氣沖程開(kāi)始
[0046](30)配氣活塞
[0047](31)排氣孔道
[0048](32)進(jìn)氣孔道
[0049](33)配氣活塞轉(zhuǎn)軸
[0050](34)配氣活塞驅(qū)動(dòng)盤
[0051](35)橢圓活塞環(huán)
[0052](36)、(37)活塞環(huán)
[0053](38)配氣活塞氣孔
[0054](39)傳輸皮帶
[0055](40)火花塞
[0056](41)微空間
[0057](42)軸密封環(huán)
[0058](43)平衡壓力小空間
[0059](50)柱面活塞環(huán)
[0060](60)微孔道
[0061](61)密封彈板
[0062](62)活塞頂部氣孔
[0063](63)活塞柱面氣孔
[0064]如圖1所示:
[0065]配氣活塞(1)加工有配氣活塞氣孔(2)，該氣孔的走向由配氣活塞(1)的頂面通往柱面；配氣活塞滑銷⑶嵌入凸輪盤(10)的凸輪滑道(9)內(nèi)，當(dāng)凸輪盤(10)以凸輪盤轉(zhuǎn)軸(11)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪滑道(9)將驅(qū)動(dòng)配氣活塞⑴軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；(6)、(7)、⑶是活塞的密封環(huán)，在氣缸壁上加工有排氣孔道⑷及進(jìn)氣孔道(5)，當(dāng)配氣活塞⑴軸向位移到不同位置時(shí)，配氣活塞氣孔⑵將單獨(dú)連通氣缸壁上的排氣孔道⑷或進(jìn)氣孔道(5)。
[0066](12)為活塞，(13)為氣缸，(14)為連桿，(15)為曲軸曲柄銷，(16)為曲軸中心軸，
(17)為曲軸曲柄，(18)為火花塞，(19)為缸頂蓋板。
[0067]需要說(shuō)明:起到正時(shí)作用的凸輪盤(10)的驅(qū)動(dòng)源于為曲軸中心軸(16)的動(dòng)力，正時(shí)配合為曲軸中心軸(16)每轉(zhuǎn)動(dòng)2周凸輪盤(10)完成1個(gè)周期的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0068]如圖2所示:
[0069]曲軸中心軸可以通過(guò)鏈條或皮帶等驅(qū)動(dòng)凸輪盤，驅(qū)動(dòng)比為2:1。
[0070](20)為吸氣沖程開(kāi)始，(21)為壓縮沖程開(kāi)始，(22)為作功沖程開(kāi)始，(23)為排氣沖程開(kāi)始；周而復(fù)始。
[0071]如圖3所示:
[0072]配氣活塞(30)在配氣活塞轉(zhuǎn)軸(33)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；而配氣活塞轉(zhuǎn)軸(33)的驅(qū)動(dòng)力矩來(lái)自配氣活塞驅(qū)動(dòng)盤(34);而配氣活塞驅(qū)動(dòng)盤(34)的驅(qū)動(dòng)力矩同樣是來(lái)自于曲軸中心軸；與圖2 —樣道理:驅(qū)動(dòng)比仍為2:1。
[0073]配氣活塞轉(zhuǎn)軸(33)是被軸密封環(huán)(42)所密封。
[0074]橢圓活塞環(huán)(35)是一個(gè)重要密封部件，能有效的隔絕配氣活塞氣孔(