凸輪型內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利說明】凸輪型內(nèi)燃機(jī)
[0001]一種凸輪型內(nèi)燃機(jī)，是以現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)改進(jìn)的，用圖2表示為現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)，圖3表不為改進(jìn)的凸輪型內(nèi)燃機(jī)，以下各圖中的I為燃燒室、2為活塞、3氣缸、4氣缸蓋、5曲柄、6進(jìn)氣門、7排氣門、8火花塞、9外活塞、10上缸、11凸輪、12曲軸上的齒輪、13凸輪軸上的齒輪、14傳動齒輪、15垂直線、16杠桿、17推桿、18偏心凸輪、19氣環(huán)和油環(huán)。改進(jìn)的技術(shù)特征:1、①在氣缸蓋4的下面，安裝50毫米左右長的氣缸，可以上下移動(是同氣缸蓋一起移動的)叫做上缸(即圖中表示的10)安裝在氣缸蓋上的進(jìn)氣門和排氣門和其他的一切安裝，不另行安裝，照常安裝在氣缸蓋上，照常應(yīng)用。②在氣缸3的缸外，安裝氣環(huán)和油環(huán)19，改變成固定的活塞，叫做外活塞9，上缸和氣缸蓋，就在外活塞上移動；2、增長曲柄5 —個燃燒室行程的長度，讓活塞到達(dá)上止點時，以氣缸蓋接觸；3、在氣缸蓋上安裝凸輪11，用來控制壓縮比，所以叫做凸輪型內(nèi)燃機(jī)或叫凸輪牌發(fā)動機(jī)；4、將曲軸轉(zhuǎn)角10-15°上的爆發(fā)時刻，改變推遲在40°左右上爆發(fā)；5、在曲軸上安裝齒輪12，用來帶動氣缸蓋上的凸輪11轉(zhuǎn)動，6、改變控制進(jìn)氣和排氣的凸輪為偏心凸輪，7、在氣缸蓋上安裝彈簧20，用來控制將氣缸蓋壓下歸位，穩(wěn)定做進(jìn)氣和排氣工作，在壓縮時，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)逐漸升高，會將全部氣體壓入上缸10里，在利用凸輪11的凸壓作用，又將上缸10里的全部氣體轉(zhuǎn)壓進(jìn)氣缸3內(nèi)爆發(fā)。可以保持吸氣量，耗油量，壓縮比不變的情況下，將曲軸轉(zhuǎn)角10-15°上的爆發(fā)時刻，推遲在40°左右上爆發(fā)。因在10-15°上爆發(fā)，爆發(fā)的作用點離上止點很近，力距很小，動力不大，推遲在40°上爆發(fā)，爆發(fā)的作用點離上止點較遠(yuǎn)，可以增大力距兩倍，就能增大動力兩倍。由于吸氣量，耗油量等沒有多花，就能提高功率兩倍，除去損失，可提高功率1.5倍，省油30%左右。
[0002]改變上述7點以適應(yīng)改進(jìn)的需要，改進(jìn)原因，用下面圖1來說明。
[0003]內(nèi)燃機(jī)的爆發(fā)時刻，有的是在曲軸轉(zhuǎn)角上止點附近的10-15°上爆發(fā)，在什么地方爆發(fā)，氣體壓強(qiáng)很高，就在什么地方產(chǎn)生最大動力，因此爆發(fā)的地方是能夠影響功率大小的地方，這個地方應(yīng)該選擇在能夠起到較高的做功作用的地方，才能產(chǎn)生更高的最大動力，什么地方為最好呢？以知活塞上爆發(fā)的壓強(qiáng)是經(jīng)連桿傳給曲軸，在由曲軸轉(zhuǎn)變成能量，傳給工作機(jī)件做功，曲軸在轉(zhuǎn)變活塞上的能量時，有轉(zhuǎn)變出大，有轉(zhuǎn)變出小，這個原因是活塞產(chǎn)生最大動力的時刻，即爆發(fā)時刻。要作用在曲軸轉(zhuǎn)變力量較大的地方，不要作用在曲軸轉(zhuǎn)變力量小的地方。因為曲軸的轉(zhuǎn)動是圓周轉(zhuǎn)動，不是向活塞那樣作直線運(yùn)動。因此，曲軸轉(zhuǎn)動在曲軸轉(zhuǎn)角0°上(上止點)是靜點部份，不起做功作用。轉(zhuǎn)動在15°上時，做功的作用很小，轉(zhuǎn)動在40°上時，做功的作用較大，轉(zhuǎn)動在90°上時，做功的作用為最大。用下面圖1各圖來說明這點，圖中的:15表示為垂直線，16表示為杠桿。
[0004]1、假設(shè):活塞爆發(fā)所產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)都設(shè)為100斤，爆發(fā)在圖1-1表示的曲軸轉(zhuǎn)角0°上，由于活塞上的壓強(qiáng)是向下壓的，作用點以軸心，成垂直線(用虛線15箭頭表示)壓力好像是吊在杠桿16表示的軸心上，不起做功作用，所做的功是:0(等份)+5(等份)X 100斤(壓強(qiáng))=O斤，最大動力為0，要是沒有慣性的力，使曲軸偏轉(zhuǎn)過去，在有多大的能量壓給曲軸，曲軸是不會轉(zhuǎn)變出能量來的。等到曲軸受慣性力的作用，使它轉(zhuǎn)動在曲軸轉(zhuǎn)角10°上時，才能做功，但是做功的效果差些。等到曲軸轉(zhuǎn)動到40-90°上時，做功的效果雖然大些，此時活塞上的壓強(qiáng)以降低了好些，做功的作用不大，因為活塞上的壓強(qiáng)是隨活塞向下移動，壓強(qiáng)逐漸減小。
[0005]2、假設(shè):在不改變壓縮比的情況下，即保持一樣多的壓縮比，如果爆發(fā)時刻選擇在圖1-2表示的曲軸轉(zhuǎn)角10-15°上(即現(xiàn)在的爆發(fā)時刻)由于曲軸作功大小的原理，是杠桿的原理變形應(yīng)用。因此這100斤壓強(qiáng)，作用在10-15°上，作用點的垂直線，相當(dāng)于在1.5等份上，壓強(qiáng)好比吊在杠桿表示的1.5等份上。根據(jù)杠桿原理，100斤壓力，壓在杠桿的一方，杠桿的另一方，就能克服30斤的阻力，8卩:1.5(等份)+5(等份)父100斤(壓強(qiáng))=30斤，也就是說，能做30斤功，產(chǎn)生的最大動力為30斤，機(jī)械效率為0.3倍。
[0006]3、如果我們在不影響燃燒室容積增大的情況下，也就是說，不使壓縮比減少，也不增大的情況下，使爆發(fā)時刻在圖1-3表示的曲軸轉(zhuǎn)角40°上爆發(fā)。作用點的垂直線，相當(dāng)于在3.5等份上，仍然設(shè)氣體壓強(qiáng)為100斤，這100斤壓力，壓在杠桿的3.5等份上，杠桿的另一方，就能克服70斤阻力，即3.5 (等份)+5 (等份)X 100斤(壓強(qiáng))=70斤的功，有效動力為0.7倍。
[0007]4、保持壓縮比不變，爆發(fā)在圖1-4表示的曲軸轉(zhuǎn)角90°上，作用點的垂直線是在杠桿的5等份上，杠桿的另一方就能克服100斤阻力，即5 (等份)+5 (等份)X 100斤(壓強(qiáng))=100斤的功，爆發(fā)產(chǎn)生的最大動力為100斤，效率為100%。
[0008]從上面的說明來看，假設(shè):保持壓縮比不變的情況下，爆發(fā)時刻，選擇在曲軸轉(zhuǎn)角不同的角度上爆發(fā)，曲軸轉(zhuǎn)變出來的能量是有大有小的。設(shè)爆發(fā)時產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)都設(shè)為100斤，作用在曲軸上，在圖1-1，曲軸產(chǎn)生的最大動力為O斤，在圖1-2的最大動力為30斤，在圖1-3為70斤，在圖1-4為100斤，產(chǎn)生的最大動力越大，內(nèi)燃機(jī)的功率越高。因此，可以使燃燒室容積不增大，保持壓縮比不變的情況下，使其爆發(fā)時刻改變在曲軸轉(zhuǎn)角40°左右上爆發(fā)，比在10-15°上爆發(fā)的力量要大一倍，除去損失，預(yù)計可以提高功率1.5倍左右，所以提出另一種制造內(nèi)燃機(jī)的新方法。
[0009]下面各圖中的2活塞、3氣缸、4氣缸蓋、5曲柄、6進(jìn)氣門、7排氣門、9外活塞、10上缸、11凸輪、19氣環(huán)和油環(huán)。
[0010]改進(jìn)是以現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)改進(jìn)的，用圖2表示為現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)，一、二、三、四表示有四個缸，做四個沖程工作。用圖3表示為改進(jìn)的凸輪型內(nèi)燃機(jī)的一個缸，圖中的一表示為分開的示意，二表示為組合的示意，也表示氣缸蓋4和上缸10下行的示意，并將全部氣體壓進(jìn)氣缸3里，三表示為氣缸蓋4和上缸10上行的示意，并將全部氣體壓進(jìn)上缸里，這種改進(jìn)是在圖2氣缸的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，即在圖2氣缸蓋的下面，安裝一個缸，叫做上缸，即圖中所指的10，安裝在氣缸蓋上的一切安裝，照常應(yīng)用，又在氣缸3的缸外，安裝氣環(huán)和油環(huán)19，變成了固定的活塞，叫做外活塞9，上缸10和氣缸蓋4，就在外活塞9上移動，變成了氣缸蓋和上缸在移動，外活塞不移動的改進(jìn)，與此同時，氣缸內(nèi)的活塞，照常做它的四個沖程工作。由于是對現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)作改進(jìn)，假設(shè)所改進(jìn)的這個內(nèi)燃機(jī)的壓縮比為6.6，吸氣量設(shè)為I (I倍)耗油量為I (I倍)，所以圖3的壓縮比也為6.6，吸氣量和耗油量為I (I倍)以圖2的相等，也不增加，也不減少來對比，看那個能提高功率，為此圖3氣缸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)以圖2的相同，即活塞、氣缸、容積、行程、吸氣量、耗油量、壓縮比……等，也就是說，完全使用現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)的一切，只是在氣缸蓋的下面多加一個缸，叫做上缸。只加50毫米左右長的氣缸，為了方便理解，就將活塞的行程分為10個等份，又將10個等份的行程設(shè)為100毫米來作比例說明，氣缸蓋和上缸只行1.5等份，也就是說只行相當(dāng)于一個燃燒室的行程，壓縮比也就為6.6(10 + 1.5 = 6.6)凸輪凸起的凸度，也應(yīng)當(dāng)為1.5等份，用圖4來表示，它凸起的1.5個等份應(yīng)以活塞行程的1.5個等份相等，也以曲軸轉(zhuǎn)角的角度相等，活塞是直線運(yùn)動，曲軸和凸輪是園周轉(zhuǎn)動，但是他們的行程是相等的，現(xiàn)在借用圖4凸輪的虛線的示意來說明這點，活塞來回運(yùn)動一次，曲軸和凸輪就轉(zhuǎn)動一轉(zhuǎn)，都是在10個等份上來回運(yùn)動。曲軸和凸輪轉(zhuǎn)動在40°或320°上，離上止點1.5個等份，相當(dāng)于活塞從上止點向下行到1.5等份上，借用凸輪的虛線來表示。曲軸或凸輪轉(zhuǎn)動在140°或220°上，離下止點1.5等份，相當(dāng)于活塞行到8.5等份上，也借用凸輪的虛線來指明。曲軸和凸輪轉(zhuǎn)動在90°或270°上，活塞行到5等份上，轉(zhuǎn)到上止點或下止點，活塞也到上止點或下止點上，雖然一個是直線運(yùn)動，一個是園周轉(zhuǎn)動，他們的行程都是相等的。不管轉(zhuǎn)動多少轉(zhuǎn)，它們每轉(zhuǎn)都是各自到達(dá)上述所說的位置上。凸輪的轉(zhuǎn)動是曲軸上的齒輪來帶動，曲軸上的動力，又是活塞爆發(fā)的動力