專利名稱：葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機是利用燃料在壓縮空氣中燃燒，產(chǎn)生的膨脹燃?xì)馔苿踊瑒踊钊?，在一圓形汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)并帶動動力輸出軸旋轉(zhuǎn)的，具有進(jìn)氣增壓特性的燃?xì)鈨?nèi)燃機，屬內(nèi)燃機工程技術(shù)。
背景技術(shù)：
自內(nèi)燃發(fā)動機發(fā)明以來，內(nèi)燃機的研究一直圍繞提高發(fā)動機效率、降低油耗，降低污染、減小體積和重量開展，但至今為止，廣泛制造和使用的往復(fù)式發(fā)動機活塞及傳動連桿的慣性問題，進(jìn)、排氣機構(gòu)的復(fù)雜性及動力損失問題，三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機密封問題、可靠性和高成本問題沒有得到根本解決。
本發(fā)明，以提高發(fā)動機的效率為根本目標(biāo)。主要通過解決現(xiàn)有發(fā)動機存在的以上所指出的問題為途徑，采取讓活塞直接帶動輸出軸做旋轉(zhuǎn)運動、通過氣體壓縮機提高壓縮比和廢氣排除質(zhì)量，以及使發(fā)動機的構(gòu)造更簡單的手段來實現(xiàn)。同時，達(dá)到發(fā)動機的運行可靠，使用壽命長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)動機由發(fā)動機汽缸、活塞、動力輸出軸、氣體壓縮機等主要構(gòu)件組成。汽缸邊線近三分之二為圓形邊，其余邊為橢圓形邊，整體近似圓形。汽缸的兩側(cè)有缸蓋。發(fā)動機在啟動時，由發(fā)動機動力輸出軸將外來動力輸入，帶動活塞在汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時通過齒輪或輪帶傳動帶動氣體壓縮機旋轉(zhuǎn)。氣體壓縮機將空氣壓入汽缸，并由在進(jìn)氣門附近的噴嘴向壓入的空氣噴射燃油或可燃?xì)怏w，形成混合氣。旋轉(zhuǎn)的活塞將混合氣進(jìn)一步地壓縮至本機設(shè)計的最高壓力，此時由火花塞點火將混合氣點燃，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞并直接帶動動力輸出軸旋轉(zhuǎn)，對外做功。
對照現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動機，本發(fā)明有如下差異及優(yōu)勢1、效率高。與往復(fù)式發(fā)動機相比，因本發(fā)明設(shè)計的活塞運動幾乎是按照動力輸出軸的圓心運轉(zhuǎn)，沒有較大的往復(fù)慣性，不存在為克服往復(fù)慣性而有較大功率損失的問題；該發(fā)明沒有進(jìn)、排氣閥門構(gòu)件，因此，不存在為推開閥門而損失功率的問題；本發(fā)明活塞直接帶動動力輸出軸做功，沒有復(fù)雜的動力轉(zhuǎn)換構(gòu)件，較少磨擦損失；本發(fā)明在汽缸排氣時，由于排氣口可設(shè)計的較大，排氣快結(jié)束時，廢氣壓力小，所以比往復(fù)式發(fā)動機排氣的動力損失少。與三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機相比，密封可以做得可靠，增壓成為可能。因此，在提高效率上，有較大的潛力。另外，該發(fā)動機通過調(diào)整汽缸直徑大小和可方便采取風(fēng)冷或小面積油冷的措施對發(fā)動機的汽缸燃燒做功區(qū)的工作溫度進(jìn)行溫度調(diào)控，從而省去液冷汽缸機構(gòu)所消耗的動力損失和給制造帶來的復(fù)雜化。再次，該發(fā)動機因其單向旋轉(zhuǎn)的特點和可以調(diào)整缸徑大小以及進(jìn)排氣口的位置，使燃?xì)庠谄字信蛎洉r間得到控制的原因，可以做到對發(fā)動機的排氣溫度進(jìn)行控制，以充分利用高溫氣體熱能，最大限度地用于做功。
2、構(gòu)造簡單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的發(fā)動機構(gòu)造相對與往復(fù)式發(fā)動機簡單，零部件少。主要構(gòu)件只有汽缸、活塞、密封件、動力輸出軸、氣體壓縮機等，無進(jìn)、排氣閥門機構(gòu)，無連桿、曲軸系統(tǒng)，制造工藝簡單。相對于三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機，制造精度要求低，汽缸加工也較三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的外旋輪線形汽缸加工簡單。另外，往復(fù)式發(fā)動機和三角活塞發(fā)動機，增加功率和提高平順性，往往采取增加缸數(shù)的辦法，這無疑增加了發(fā)動機的制造成本和復(fù)雜程度。而本發(fā)動機在一個汽缸內(nèi)，可以通過增加活塞個數(shù)的辦法，來提高發(fā)動機的功率和平順性，因此，造價更低。
3、低污染。該發(fā)動機因燃料在汽缸中燃燒時間較長，可以使燃料得到充分燃燒，因此對減少NOx的產(chǎn)生是十分有利的。其他污染廢氣，因該發(fā)動機有相對較高的效率，污染也會相對較低。
四

圖1是發(fā)動機氣缸體橫截面圖。該圖描繪了汽缸體橫截面的情況，反映了燃料噴嘴、火花塞的位置以及氣體壓縮機和進(jìn)、排氣道的布置。汽缸體上的進(jìn)、排氣口設(shè)置成一個。在進(jìn)氣道和排氣道之間設(shè)有擋氣板，擋氣板可以轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動的動力來自于燃?xì)獾呐欧艍毫徒?jīng)氣體壓縮機增壓的空氣。其作用是當(dāng)擋氣板轉(zhuǎn)向排氣口時，擋氣板擋住排氣口的大部分，汽缸開始進(jìn)氣，當(dāng)擋氣板轉(zhuǎn)向進(jìn)氣口時，擋氣板將進(jìn)氣口堵住，汽缸中做功后的燃?xì)忾_始通過排氣道向外排除。
圖2是發(fā)動機活塞橫、縱截面圖、活塞徑向密封件圖?；钊麨楸鈭A柱狀體，活塞兩尖端開有安裝徑向密封構(gòu)件的半圓凹槽。徑向密封是由一外部包有兩個彈簧片的半圓形柱構(gòu)成，它安裝在活塞上的凹槽內(nèi)。當(dāng)徑向密封件同活塞一同裝入發(fā)動機汽缸內(nèi)時，在彈簧片的張力作用下可與汽缸壁和活塞緊密結(jié)合，并能夠沿汽缸壁自由滑動和在活塞安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，起到密封作用。同時，因徑向密封構(gòu)件與汽缸壁的接觸是面接觸，還可起到減輕活塞對汽缸壁壓力的作用。
圖3是動力輸出軸橫、縱截面圖。動力輸出軸是圓柱體，在縱向上開有同活塞橫截面相同的圓孔，活塞從此孔穿過，并可滑動，形成動力傳輸機構(gòu)。
圖4是發(fā)動機的主要構(gòu)件組合狀態(tài)下的圖。從該圖可以看到，動力輸出軸的軸心位于汽缸中心的偏下位置。
圖5、圖6是發(fā)動機的工作原理簡圖。顯示本發(fā)明的工作原理。
五具體實施例方式葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機在當(dāng)活塞運轉(zhuǎn)到如圖5所示的位置時，發(fā)動機的壓縮比達(dá)到最大，此時火花塞點火，引燃被壓縮的混合氣，活塞在膨脹燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟?，在汽缸壁和動力輸出軸的約束下繞動力輸出軸的軸心旋轉(zhuǎn)。與此同時，在活塞的另一側(cè)面，由于大部分燃?xì)庖呀?jīng)排出，燃?xì)獾膲毫π∮谠谶M(jìn)氣道內(nèi)增壓的空氣壓力，擋氣板被推向排氣道一邊，經(jīng)壓縮的空氣開始沖入汽缸，并排擠余下的燃?xì)鈴牧粝碌呐艢饪谔幣懦觥?br> 當(dāng)活塞在膨脹燃?xì)獾耐苿酉逻\轉(zhuǎn)到如圖6所示的位置時，燃?xì)馔ㄟ^進(jìn)排氣口向排氣道排氣，因處于剛排氣階段，此時的排氣壓力大于被增壓的空氣壓力，因此，擋氣板被推向進(jìn)氣道并將其通向汽缸的口堵住，擋住空氣的進(jìn)入。排氣口此時達(dá)到最大，燃?xì)庋杆倥懦?。與此同時，在活塞的另一側(cè)面的空氣壓縮區(qū)，剛才進(jìn)入的空氣正在被壓縮，燃料噴嘴向壓縮空氣中噴燃油或其他可燃?xì)怏w(如氫氣、天然氣等)。
權(quán)利要求
1.活塞在汽缸中做旋轉(zhuǎn)運動。葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機其結(jié)構(gòu)與葉片壓力泵的結(jié)構(gòu)基本相同。發(fā)動機在工作時，活塞在汽缸壁的約束下，在動力輸出軸上開的活塞孔中滑動，并繞動力輸出軸的軸心旋轉(zhuǎn)，而非如往復(fù)式發(fā)動機的活塞做往復(fù)運動。
2.沒有進(jìn)、排氣閥門機構(gòu)，減少了動力損失。
3.就一個汽缸來說，葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機動機可安裝多個活塞，輸出軸每旋轉(zhuǎn)一周，每個活塞都接受兩次膨脹燃?xì)獾淖龉?，與四沖程或兩沖程往復(fù)活塞發(fā)動機以及三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機相比有更高的工件利用效率，對減輕發(fā)動機重量和體積十分有利。
4.葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機設(shè)有空氣壓縮機，主要用于對自然排放后尚未排出的燃?xì)膺M(jìn)行排擠，促使其進(jìn)一步的排出。同時，為發(fā)動機充新鮮空氣，并有增加充氣量(即增壓)的作用，這即是稱為增壓發(fā)動機的原因。葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機的充排氣原理與二沖程往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動機的充排氣原理相同，但效果更為理想，因為該發(fā)動機的排氣時間可以更長，排氣口可以設(shè)計得更大。
5.葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機與三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機兩者有本質(zhì)的不同。首先兩者活塞的形狀不同，一個是扁圓柱狀體，一個是三角形柱狀體；其次兩者活塞頂端旋轉(zhuǎn)時運行的軌跡不同，三角活塞旋轉(zhuǎn)發(fā)動機的活塞三個頂端的旋轉(zhuǎn)軌跡是所謂的外旋輪線，而葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機的活塞的運行軌跡是近似圓形。
6.徑向密封件為面密封。由于設(shè)計了半圓柱狀的徑向密封構(gòu)件，使葉泵式內(nèi)燃發(fā)動機徑向密封實現(xiàn)了面密封，增大了徑向密封的可靠性，降低了活塞在旋轉(zhuǎn)中對汽缸壁的壓力。
全文摘要
葉泵式增壓內(nèi)燃發(fā)動機是利用燃料在壓縮空氣中燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)馀蛎浲苿釉趧恿敵鲚S上滑動的活塞，活塞在一圓形汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)并直接帶動動力輸出軸旋轉(zhuǎn)的，具有進(jìn)氣增壓特性的內(nèi)燃機。該發(fā)動機由汽缸、活塞、動力輸出軸、氣體壓縮機等主要構(gòu)件組成。發(fā)動機在啟動時，由發(fā)動機動力輸出軸將外來動力輸入，帶動活塞在汽缸內(nèi)旋轉(zhuǎn)，同時通過齒輪或輪帶傳動帶動氣體壓縮機旋轉(zhuǎn)。氣體壓縮機將空氣壓入汽缸，并由在進(jìn)氣口附近的燃料噴嘴向壓入的空氣噴射燃油或燃?xì)?，形成混合氣。旋轉(zhuǎn)的活塞將混合氣進(jìn)一步地壓縮至本機設(shè)計的最高壓力，由火花塞點火將混合氣點燃，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞并帶動動力輸出軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩對外做功。
文檔編號F02B55/00GK1667251SQ200410008399
公開日2005年9月14日 申請日期2004年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月13日
發(fā)明者張強 申請人:張強