專利名稱：一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
外形尺寸大大地縮小，應(yīng)用范圍相應(yīng)增加。
2)便于將汽缸加長(zhǎng)以增加膨脹沖程，提高其熱效率和功率，造價(jià)卻差不多。
3)齒條式推動(dòng)主軸上形似半邊的齒輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，扭力不變，機(jī)械效率提高，活塞也不產(chǎn)生偏磨，使用壽命長(zhǎng)。
4)便于采用臥式安裝在車輛上，降低其機(jī)身高度，增大汽車和拖拉機(jī)前部空間，便于增加座位。
5)可設(shè)計(jì)成超輕型大功率機(jī)，安裝在直升飛機(jī)、民用航空上，也可取代現(xiàn)有艦船、火車上的笨重柴油機(jī)，并可增大其功率。
6)可利用各生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)有廠及原有產(chǎn)品市場(chǎng)，對(duì)零部件和生產(chǎn)線加以改造，設(shè)計(jì)成新機(jī)型的生產(chǎn)線，快速上馬，增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
7)如果普遍推廣這種機(jī)型，改造現(xiàn)有車輛艦船火車上的內(nèi)燃機(jī)，不僅可為國(guó)家創(chuàng)造巨大財(cái)富，也可為國(guó)家節(jié)省大量金屬鋼材。
圖2雙缸對(duì)爆一沖程內(nèi)燃機(jī)俯視圖。
圖3多缸對(duì)爆(四缸、六缸、八缸......)一沖程內(nèi)燃機(jī)機(jī)組排列圖。
圖4上下齒條往復(fù)式連鎖機(jī)構(gòu)[1]型。
圖5上下齒條往復(fù)式連鎖機(jī)構(gòu)[2]型圖6對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)(1)型。
圖7對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)(2)型。
圖8對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)(3)型。
圖9反順棘輪上下齒條偏置換向機(jī)構(gòu)。


圖10主軸上直接安裝凸輪來調(diào)節(jié)泵油時(shí)間的裝置。
圖11沖程可按需要增長(zhǎng)示意。
其各零部件的靜動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及相互位置關(guān)系如下預(yù)燃室12固定在兩端汽缸蓋13上，兩端汽缸蓋13與汽缸1固接。左隔板17固接在汽缸1左端，右隔板24固接在汽缸1右端，隔板中心有小孔，兩端連桿在隔板中央連接左右活塞2，6及掃氣活塞14，15和整個(gè)活塞體作往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊w系往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件，包括左活塞1、連桿23、左掃氣活塞14、上下齒條3，10、右掃氣活塞15，右活塞6。上下齒條3，10與左右掃氣活塞固接，主軸5中心線與汽缸1中心線垂直，其上有形似半邊齒輪16與其固接，上齒條3右端安裝有彈性齒4，下齒條10左端安裝有彈性齒11，掃氣儲(chǔ)存室20系固接在汽缸1下邊，主軸安裝在汽缸1中央兩側(cè)的軸承7上。(見圖2所示)。主軸上安裝了飛輪8及輸出軸法蘭9與其固接，左隔板17上安裝了左進(jìn)空氣笛簧閥18、右隔板24上安裝了右進(jìn)空氣笛簧閥25。
整個(gè)工作進(jìn)程如下如
圖1所示，左邊活塞2已達(dá)到死點(diǎn)，壓縮左邊汽缸內(nèi)早已進(jìn)入的掃氣(空氣)噴油點(diǎn)火，迫使缸內(nèi)活塞體(包括左右活塞及齒條連桿等)向右行，上齒條3推動(dòng)半邊齒輪16及主軸5順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)，同時(shí)左活塞將其后邊進(jìn)入之空氣壓入掃氣儲(chǔ)存室20內(nèi)，右活塞則壓縮其早已進(jìn)入之掃氣至預(yù)燃室12內(nèi)，當(dāng)?shù)竭_(dá)到右死點(diǎn)前油泵泵油點(diǎn)火，整個(gè)活塞體又向左運(yùn)動(dòng)，這時(shí)齒條3在形似半邊齒輪之無齒部份上邊不相接觸，活塞體上下邊齒條10推動(dòng)形似半邊齒輪之有齒部份回轉(zhuǎn)，故主軸始終向同一方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)外作功。當(dāng)右活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，其后邊產(chǎn)生負(fù)壓，右進(jìn)空氣笛簧閥25開啟，進(jìn)入新鮮空氣，當(dāng)右活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先右排氣孔26打開，燃?xì)庥膳艢饪着懦?，接著其?duì)邊掃氣孔27又打開，掃氣由儲(chǔ)存室20進(jìn)入右邊汽缸，沖走剩存之廢氣，同時(shí)右活塞將其后進(jìn)入之新鮮空氣通過逆止閥19壓入儲(chǔ)存室20內(nèi)，如此左右爆炸，迫使主軸向同一方向旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成了雙缸輪流對(duì)爆作功，主軸每一回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生兩次作功沖程，比一般四沖程內(nèi)燃機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)才產(chǎn)生一個(gè)工作沖程多四倍，其壓縮沖程系依靠對(duì)邊爆炸產(chǎn)生之工作沖程完成的，就每端汽缸來說，只產(chǎn)生一次爆炸膨脹排氣，進(jìn)入新鮮掃氣，不完成本端壓縮沖程，故稱一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)。這種內(nèi)燃機(jī)總是兩個(gè)汽缸頭都在同一中心線上，一左一右共一根主軸一個(gè)機(jī)座，成對(duì)出現(xiàn)，如關(guān)閉一端噴油裝置，則只有一端爆炸，壓縮沖程就只能依靠飛輪儲(chǔ)存的能量來進(jìn)行，這時(shí)就構(gòu)成了兩沖程內(nèi)燃機(jī)，故這種機(jī)體也可臨時(shí)改作二沖程內(nèi)燃機(jī)用，但功率低一倍，故只是權(quán)宜之計(jì)。它與一般兩沖程不同之處，是兩個(gè)汽缸頭共一根主軸和一個(gè)機(jī)座，壓縮沖程靠對(duì)邊汽缸爆炸作功來完成。實(shí)施舉例2以附圖3為例，是多個(gè)汽缸組合，并另設(shè)公共掃氣缸的一種一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)。這種設(shè)計(jì)，適用于汽車拖拉機(jī)船用動(dòng)力及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組等。它的特點(diǎn)如下由多個(gè)相對(duì)爆炸之管形汽缸組合推動(dòng)一根主軸，并另設(shè)有公共掃氣缸用以掃氣。此外，掃氣閥安裝于兩端汽缸蓋上，采用直流掃氣，如系大型汽缸，則可用多個(gè)環(huán)形掃氣閥，由于系另設(shè)有公共掃氣室，故用過量空氣進(jìn)行掃氣，以達(dá)到盡量排除缸內(nèi)廢氣的目的。
圖3為31、32、33、34四對(duì)管型汽缸，共八個(gè)汽缸頭，使用一個(gè)公共掃氣缸29之示意圖。掃氣缸29由于缸內(nèi)掃氣壓力不大，故可用耐磨硬塑料管或塘瓷管或薄金屬管制成，每行程之掃氣足夠應(yīng)付多個(gè)汽缸同時(shí)爆炸所需要的掃氣，這樣既可達(dá)到燃?xì)饪色@得充足的氧氣供給，掃氣缸材料也可多種多樣。公共掃氣泵由于所需掃氣壓力不大，也可采用相應(yīng)的回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)和利用廢氣渦輪增壓，以減小所占空間和提高熱效率，回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)可裝于主軸之前端，如圖3、40，也可用三角皮帶或鏈條帶動(dòng)。圖中有掃氣管36，公共氣缸左端之掃氣閥37，進(jìn)空氣閥28，其網(wǎng)形外罩為空氣過濾器。左右兩邊有公共儲(chǔ)氣管35、30、飛輪8，主軸傳力法蘭9、設(shè)在管形汽缸端部之直流掃氣閥38、39。公共掃氣缸之截面結(jié)構(gòu)，也像A-A剖面，用半邊齒輪和齒條帶動(dòng)左右活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只是兩端有進(jìn)空氣閥28和掃氣逆止閥37，采用笛簧閥結(jié)構(gòu)。
由圖3之A-A截面及B-B截面可以看出，各個(gè)汽缸之結(jié)構(gòu)相同。有管形汽缸1、左端活塞2、齒條3、主軸5、右活塞6、預(yù)燃室12、形似半邊齒輪16、排氣孔22、26、掃氣閥38、39。A-A剖面及B-B剖面不同的地方是活塞在管形汽缸中的安裝位置。A-A系左活塞在左死點(diǎn)開始向右的爆炸膨脹行程，B-B系右活塞在右死點(diǎn)時(shí)爆炸開始向左的膨脹行程。例如附圖3中有兩對(duì)汽缸31、33安裝位置如A-A剖面。有兩對(duì)汽缸32、34安裝位置如B-B剖面。這樣每對(duì)汽缸結(jié)構(gòu)相同，但由于安裝的位置不同，相鄰兩對(duì)的爆炸膨脹行程方向系相反進(jìn)行，這樣就可平衡機(jī)組的運(yùn)行，減小機(jī)腳的震動(dòng)，使運(yùn)行趨于平穩(wěn)。汽缸越多功率越大，越需要這樣組合。此外，這種組合形式尚可組合成十缸、十二缸等，如需增大功率，只需增多缸數(shù)，加長(zhǎng)加粗主軸，即可作為大功率機(jī)組。同理，這種形式也可作為小功率的兩個(gè)汽缸對(duì)爆直流式掃氣機(jī)組。再就是這種多缸結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)成一個(gè)整體鑄造機(jī)座，兩半邊軸承體結(jié)構(gòu)，汽缸頭成對(duì)分裝在機(jī)座兩邊。圖4為上下齒條往復(fù)式連鎖機(jī)構(gòu)當(dāng)左邊汽缸爆炸膨脹，使后邊活塞到達(dá)右死點(diǎn)時(shí)，上齒條3推動(dòng)形似半邊齒輪16快要脫離接觸前，為保證下齒條的向左移動(dòng)與主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)保持一致，故在齒條10的左端設(shè)置了彈性齒11(其下有間隙)，半邊齒輪首先與彈性齒11掛上，再才脫離上齒條3。同樣當(dāng)活塞體向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)左死點(diǎn)前，半邊齒輪又與上齒條3右端安裝的彈性齒4掛上。有了這個(gè)機(jī)構(gòu)，才可保證齒條的直線運(yùn)動(dòng)與半邊齒輪的回轉(zhuǎn)速度同步，在此，我們稱之為連鎖機(jī)構(gòu)。圖中41為固定螺栓，如果空間許可也可采用圖5[2]型結(jié)構(gòu)，它的作用同上，只是用垂直齒42來代替彈性齒11，其下有壓縮彈簧43。圖6為對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)[1]型的一種實(shí)施例在研究中發(fā)現(xiàn)如功率不大，汽缸太小，不便于安裝齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可采用圖6的對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)。其特征是左邊連桿45結(jié)構(gòu)與一般內(nèi)燃機(jī)相同，其左端與
圖1中的左活塞2或左掃氣活塞14絞連，右邊連桿則插入左連桿壓蓋母接頭中，用小軸心46與壓蓋母接頭絞連，其右端則與
圖1中的右活塞6或右掃氣活塞15絞連，用彎地軸44代替了
圖1中的主軸5，也取消了形似半邊齒輪16和上下齒條3與10組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖7為對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)[2]型這是兩個(gè)半邊接頭連桿同安裝在一根彎地軸上的結(jié)構(gòu)，兩邊連桿仍在同一中心線上，其它亦如圖6說明。圖8為對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)[3]型系公母結(jié)構(gòu)。左邊連桿接頭為母型，右邊連桿接頭為公型，右邊插入母接頭內(nèi)，同裝于彎地軸上，其它亦如圖6說明。圖9系反順棘輪上下齒條偏置換向結(jié)構(gòu)圖中為上齒條3與順轉(zhuǎn)棘輪51接觸，下齒條10與反轉(zhuǎn)棘輪52齒合，當(dāng)活塞向右行時(shí)，上齒條3推動(dòng)棘輪51，使主軸順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)，活塞向左行時(shí)，順轉(zhuǎn)棘輪51滑行，一如自行車的“飛”一樣。而下邊反轉(zhuǎn)棘輪則方向相反，活塞向右行時(shí)，棘輪52滑行，活塞左行時(shí)，齒條10驅(qū)動(dòng)下邊棘輪順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)，故主軸始終在一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖10，48、50為兩只高壓油泵，固定在機(jī)座靠主軸的兩側(cè)凸輪49則安裝在主軸上隨主軸旋轉(zhuǎn)。較正凸輪碰撞高壓油泵的時(shí)間，即可控制左右汽缸爆炸著火遲早，左右兩邊油泵與左右兩端汽缸噴油器相連，主軸每一回轉(zhuǎn)，給左右兩端汽缸各泵油一次。
圖11為齒條式往復(fù)機(jī)構(gòu)的沖程，可按需要增長(zhǎng)的示意圖沖程長(zhǎng)度是形似半邊齒輪節(jié)元直徑與π之乘積的二分之一，為了獲得較長(zhǎng)的膨脹沖程，以增大馬力和效率，也可如附
圖11所示，采用雙鋸弓型齒條組成一對(duì)活塞體，如圖中之上下齒條3與10，這樣就可以采用較大的形似半邊齒輪使沖程增長(zhǎng)。
權(quán)利要求1.一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，包括供油裝置、點(diǎn)火裝置、掃氣裝置，兩端裝有兩個(gè)相互對(duì)爆的汽缸頭的管形汽缸[1]，汽缸內(nèi)設(shè)置一對(duì)相對(duì)對(duì)置的左右活塞[2]、[6]，中間置主軸[5]、飛輪[8]，本實(shí)用新型的特征是主軸[5]上設(shè)置有可調(diào)動(dòng)的凸輪[49]，凸輪兩側(cè)各安裝一個(gè)高壓油泵[48]、[50]，并設(shè)置有變對(duì)置活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同步運(yùn)行的連鎖機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是左右活塞[2]、[6]上有連桿[23]連接左右掃氣活塞[14]、[15]，有左右隔板[17]、[24]固接在汽缸內(nèi)，連桿連接左右活塞及掃氣活塞在隔板中心往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1.2所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是連鎖機(jī)構(gòu)包含有安裝在左右掃氣活塞[14]、[15]或活塞[2]、[6]上相對(duì)的齒條[3]、[10]，齒條齒合形似半邊的齒輪[16]，齒輪[16]與主軸[5]固接，上齒條[3]右端安裝彈性齒[4]，下齒條[10]左端安裝彈性齒[11]，用螺栓[41]固定，或?qū)⒋怪饼X[42]，壓縮彈簧[43]安裝在上下齒條[3]、[10]上，代替彈性齒。
4.根權(quán)利要求1.2所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是連鎖機(jī)構(gòu)包含對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)，對(duì)稱連桿一端與曲軸相連，另一端與左右活塞或掃氣活塞相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)左端與左活塞[2]或左掃氣活塞[14]絞連，右邊連桿插入左連桿壓蓋中央母接頭中，用小軸心[46]與壓蓋母接頭絞連，其右端則與右活塞[6]或右掃氣活塞[15]絞連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)的兩個(gè)半邊接頭連桿同裝于彎地軸[44]上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)，左邊連桿與彎地軸連接的接頭為母型，右邊連桿接頭與彎地軸連接的為公型，右邊連桿插入母接頭中，同裝于彎地軸上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是由多個(gè)管形汽缸[1]組合在一起，掃氣裝置具有公共掃氣缸[29]，公共儲(chǔ)氣管[35]、[30]，直流掃氣閥[38]、[39]，公共主軸[5]，公共飛輪[8]。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一沖程對(duì)爆內(nèi)燃機(jī)，其特征是掃氣裝置也采用回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)[40]或廢氣渦輪增壓掃氣。
專利摘要一種不同于現(xiàn)有四沖程或二沖程的內(nèi)燃機(jī)，它進(jìn)一步完善了專利號(hào)ZL9438030.4“一沖程對(duì)爆自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)”。其特征是二個(gè)或二個(gè)以上對(duì)置的汽缸頭，用上下齒條推動(dòng)形似半邊齒輪的活塞體中的上下齒條，都加裝了彈性齒相互連鎖構(gòu)成連鎖機(jī)構(gòu)，另外設(shè)計(jì)了三種對(duì)稱連桿曲軸機(jī)構(gòu)，使對(duì)置活塞與曲軸連鎖解決對(duì)置活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變同向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和在主軸上安裝了可調(diào)凸輪泵油機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)或廢氣渦輪增壓掃氣，它是一種轉(zhuǎn)速高功率大重量輕的內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號(hào)F02B75/00GK2528939SQ0022538
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2000年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
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