同步活塞內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，將其放出的熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的多缸往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，沒(méi)有連桿、曲軸和飛輪機(jī)構(gòu)，氣缸兩兩相對(duì)，所有的活塞聯(lián)結(jié)成整體，任意兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變，所有的活塞同步進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞產(chǎn)生的變力矩通過(guò)齒條齒輪和非圓齒輪調(diào)整為恒定力矩往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸出，體積輕巧，機(jī)械效率高。
【專利說(shuō)明】
同步活塞內(nèi)燃機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]同步活塞內(nèi)燃機(jī)是一種將液體或氣體燃料與空氣混合后，在汽缸內(nèi)部燃燒，將部分熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功向外輸出的原動(dòng)機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]一、內(nèi)燃機(jī)是一種使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，將其放出的熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括活塞式和旋轉(zhuǎn)葉輪式等，其中以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)最為普遍。
[0003]傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)由氣缸和活塞、曲柄連桿飛輪、配氣、燃料供給、潤(rùn)滑、冷卻、點(diǎn)火、起動(dòng)等系統(tǒng)組成。工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣過(guò)程組成。其活塞各自獨(dú)立活絡(luò)連接在曲軸上，按次序異步運(yùn)動(dòng)推動(dòng)連桿、曲軸和飛輪，飛輪將活塞產(chǎn)生的周期性變化力矩適時(shí)的吸收釋放，使曲軸輸出恒定的旋轉(zhuǎn)力矩。連桿和曲軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生側(cè)向分力和慣性損失并振動(dòng)，這一特性使其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，笨重，機(jī)械摩擦功率損失增加，各項(xiàng)損失的大概比例為:1機(jī)械摩擦損失占整機(jī)機(jī)械損失功率的60%。2活塞連桿組和氣缸的摩擦損失功率占整機(jī)損失功率的30%，占機(jī)械摩擦損失功率的50%。3曲軸、凸輪軸、附件箱軸的機(jī)械摩擦損失功率占整機(jī)機(jī)械損失功率的26%。傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的有效功率在30%-40%左右。
[0004]二、非圓齒輪也叫異型齒輪，是分度曲面不是旋轉(zhuǎn)曲面的齒輪，非圓齒輪在嚙合過(guò)程中，其瞬時(shí)角速度比和瞬時(shí)傳動(dòng)比按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化，實(shí)現(xiàn)變力矩傳動(dòng)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種沒(méi)有連桿、曲軸和飛輪機(jī)構(gòu)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，從而減少機(jī)械摩擦損失，提高內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械效率。
[0006]本發(fā)明要解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是這樣的:
[0007]同步活塞內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn):將兩個(gè)氣缸的開(kāi)口端相對(duì)、中心軸線重合在一條直線上安裝，中間留出大于活塞行程的距離，兩個(gè)活塞分別在各自氣缸的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)位置時(shí)，將兩個(gè)活塞固定聯(lián)結(jié)成整體，使兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變，就構(gòu)成一臺(tái)二沖程同步活塞內(nèi)燃機(jī)主體架構(gòu)。兩臺(tái)二沖程同步活塞內(nèi)燃機(jī)中心軸線重合在一條直線上串聯(lián)安裝，中間留有氣門安裝距離，在相鄰兩個(gè)活塞分別在各自氣缸的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)位置時(shí)把所有活塞固定聯(lián)結(jié)成整體，使任意兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變，就構(gòu)成一臺(tái)四沖程同步活塞內(nèi)燃機(jī)主體架構(gòu)。當(dāng)同步活塞內(nèi)燃機(jī)一個(gè)活塞在做功行程時(shí)，同步聯(lián)動(dòng)其他活塞完成其他氣缸進(jìn)氣、壓縮、排氣等行程。活塞輸出的變化力矩通過(guò)齒條齒輪傳遞給非圓齒輪組調(diào)整為恒定力矩再由另一組齒條齒輪直線往復(fù)輸出。
[0008]同步活塞內(nèi)燃機(jī)的功率輸出形式有以下方案:1.推拉直線發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。2.經(jīng)由往復(fù)式氣栗(液壓栗)轉(zhuǎn)化成壓力勢(shì)能再推動(dòng)氣馬達(dá)(液壓馬達(dá))輸出旋轉(zhuǎn)力矩。3.推動(dòng)裝有單向軸承的齒輪使齒輪軸輸出間歇性旋轉(zhuǎn)力矩。4.經(jīng)由齒輪減速增加行程推拉直線往復(fù)設(shè)備如液壓缸、刨床等。
[0009]同步活塞內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)改進(jìn)有以下方面:1.同步活塞內(nèi)燃機(jī)只做直線運(yùn)動(dòng)，力的方向和運(yùn)動(dòng)方向始終一致，機(jī)械傳動(dòng)效率最高。2.由于去除了連桿、曲軸，側(cè)向分力不復(fù)存在，活塞和缸壁的摩擦力降至最小。3.曲軸、凸輪軸、附件箱軸的機(jī)械摩擦損失得到完全消除。4.所有活塞同步聯(lián)動(dòng)使活塞慣性力得到利用。5.連桿機(jī)械強(qiáng)度和慣性的取舍問(wèn)題不復(fù)存在，很容易延長(zhǎng)活塞的行程提高壓縮比，大壓縮比使燃燒室里的氧氣增加，燃料燃燒充分從而提高熱效率而且降低廢氣中的有害物含量。6.活塞重量和機(jī)械強(qiáng)度的取舍問(wèn)題不復(fù)存在，活塞可以采用和氣缸相同的材質(zhì)，同材質(zhì)降低因膨脹系數(shù)不同致使活塞抱死的可能性， 活塞氣缸同質(zhì)同脹為提高氣缸溫度提供條件，更高的缸溫可降低高溫燃?xì)獾纳釗p失。7.由于消除了活塞連桿和曲軸形成的慣性振動(dòng)，機(jī)架輕量化設(shè)計(jì)且去掉了飛輪，整機(jī)重量縮減。8.和連桿、曲軸相比直線運(yùn)動(dòng)所需零件易于制造加工并實(shí)現(xiàn)高精度，內(nèi)燃機(jī)制造成本降低壽命延長(zhǎng)。
[0010]在形狀構(gòu)造及其結(jié)合上，本發(fā)明的同步活塞內(nèi)燃機(jī)與最接近的現(xiàn)有技術(shù)共有的技術(shù)特征是:有傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)相似的氣缸和活塞、配氣、燃料供給、潤(rùn)滑、冷卻、點(diǎn)火、 起動(dòng)系統(tǒng)。工作循環(huán)同樣由進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣過(guò)程組成。
[0011]在形狀構(gòu)造及其結(jié)合上，本發(fā)明的同步活塞內(nèi)燃機(jī)與最接近的現(xiàn)有技術(shù)不同的技術(shù)特征是:
[0012]1活塞安裝結(jié)構(gòu)不同:傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)活塞分別獨(dú)立活絡(luò)連接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，按次序異步運(yùn)動(dòng)，任意兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在隨時(shí)變化;同步活塞內(nèi)燃機(jī)所有的活塞與動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)固定聯(lián)結(jié)成整體，所有的活塞同步運(yùn)動(dòng)，任意兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變。
[0013]2力矩調(diào)整結(jié)構(gòu)及功率輸出方向不同:傳統(tǒng)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)活塞產(chǎn)生的變化力矩通過(guò)連桿曲軸經(jīng)由飛輪調(diào)整輸出旋轉(zhuǎn)力矩。同步活塞內(nèi)燃機(jī)活塞產(chǎn)生的變化力矩經(jīng)由齒條齒輪和非圓齒輪調(diào)整輸出直線往復(fù)力矩。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]降低內(nèi)燃機(jī)的制造成本和燃油消耗，提高其使用壽命和機(jī)械效率?！靖綀D說(shuō)明】
[0016]工作循環(huán)過(guò)程:
[0017]第一個(gè)行程見(jiàn)圖1:
[0018]1號(hào)氣缸做功，2號(hào)氣缸壓縮、3號(hào)氣缸吸氣，4號(hào)氣缸排氣。
[0019]第二個(gè)行程見(jiàn)圖2:
[0020]1號(hào)氣缸排氣，2號(hào)氣缸做功，3號(hào)氣缸壓縮，4號(hào)氣缸吸氣。[〇〇21] 第三個(gè)行程見(jiàn)圖3:
[0022]1號(hào)氣缸吸氣，2號(hào)氣缸排氣、3號(hào)氣缸做功，4號(hào)氣缸壓縮。[〇〇23] 第四個(gè)行程見(jiàn)圖4:
[0024]1號(hào)氣缸壓縮，2號(hào)氣缸吸氣、3號(hào)氣缸排氣，4號(hào)氣缸做功。完成一個(gè)工作循環(huán)。 【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的同步活塞內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)化實(shí)施方式是這樣的:將兩個(gè)氣缸的開(kāi)口端相對(duì)、中心軸線重合在一條直線上安裝，中間留出大于活塞行程的距離，組成一個(gè)氣缸組，將兩個(gè)氣缸組中心軸線重合在一條直線上串聯(lián)安裝中間留有氣門安裝距離，在相鄰兩個(gè)活塞分別在各自氣缸的上止點(diǎn)和下止點(diǎn)位置時(shí)把所有活塞與力矩輸出齒條固定聯(lián)結(jié)成整體，使任意兩個(gè)活塞的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變，安裝對(duì)應(yīng)的配氣、燃料供給、潤(rùn)滑、冷卻、點(diǎn)火、起動(dòng)、力矩調(diào)整系統(tǒng)，就組成一臺(tái)四沖程同步活塞內(nèi)燃機(jī)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多缸往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于其所有的活塞聯(lián)結(jié)成整體、任意兩個(gè)活塞 的相對(duì)位置在任何時(shí)間都固定不變。
【文檔編號(hào)】F02B75/40GK105971727SQ201610574072
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】白保忠
【申請(qǐng)人】白保忠