專利名稱：“十”字形發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
機械領(lǐng)域這種發(fā)動機有四個氣缸，這四個氣缸在一個平面上成“十”字形對稱分部，以其中心為圓心每隔九十度一個氣缸，曲軸連桿組在中間，活塞成蘑菇形，四個連桿的運動平面在同一個平面分別與蘑菇形活塞的根部相連，曲軸有兩個與發(fā)動機機體相連的主軸承，一個(或稱一套)與兩個相對的連桿相連的軸承，(以下稱連桿瓦)，這個連桿瓦分成三個獨立性的連桿瓦，另外的兩個相對的連桿(以下稱副連桿)則用連桿梢與主連桿相連，曲軸通過加大平衡塊來達(dá)到運動中的平衡性。
圓柱形的氣缸兩頭都是密封的但兩底面都有氣門(這里以外面的即離發(fā)動機中心遠(yuǎn)的一頭為進(jìn)氣門，里面的為排氣門)，蘑菇形活塞的裙部有一個換氣門，其動力通過活塞桿傳給氣缸外的連桿，這里以進(jìn)氣門為參照分析活塞運動過程，當(dāng)活從進(jìn)氣門最近處離開進(jìn)氣門時進(jìn)氣門自動打開，活塞上的換氣門關(guān)閉，活塞與進(jìn)氣門之間的空腔擴大開始吸氣，同時排氣門打開排氣，當(dāng)活塞離開進(jìn)氣門約為總距離的1/4時，排氣門關(guān)閉，當(dāng)活塞運動到排氣門附近時噴油嘴噴油，活塞工作并向進(jìn)氣門運動，這時進(jìn)氣門關(guān)閉，當(dāng)活塞運動到離進(jìn)氣門還?？偩嚯x的1/4左右時由于氣壓的改變換氣門自動打開，幾乎同一時間排氣門在外力的作用下打開，開始排氣，當(dāng)活塞運動到進(jìn)氣門附近時，進(jìn)氣門與換氣門之間的空氣全部進(jìn)入換氣門與排氣門之間且大部分停留在換氣門附近，換氣門關(guān)閉，活塞開始向排氣門運動，進(jìn)氣門開始打開，吸入空氣，當(dāng)活塞向排氣門運動大約為總距離的1/4左右時排氣門關(guān)閉，進(jìn)入到下一個工作循環(huán)。
目的本專利設(shè)計，減輕了發(fā)動機的重量，提高了發(fā)動機的功率，減少運轉(zhuǎn)中的振動，并且結(jié)構(gòu)簡單更加耐用。
內(nèi)容這種發(fā)動機一般有四缸個氣缸，與普通四沖程發(fā)動機不同，它的四個氣缸在同一個平面上成“十”字形對稱分部(這里不一定完全對稱)，曲軸連桿組在四個氣缸中間，四個連桿分別與各個氣缸外的活塞桿相連，這四個連桿的運動平面在一個平面上，曲軸有兩個與發(fā)動機機體相連的主軸承，一個與連桿相連的連桿軸承，這個連桿軸承分成三個獨立的軸承，兩邊的兩個與一個連桿(以下稱主連桿)相連，中間的一個與另一個相對的連桿(以下稱次連桿)相連，還有兩個相對的連桿則通過連桿梢與主連桿相連，其連接點可根據(jù)情況而定，曲軸通過平衡塊平衡旋轉(zhuǎn)中與連桿組之間的平衡性，由于曲軸在旋轉(zhuǎn)時其平衡波動約以90°為一個周期，而且在90°以內(nèi)的平衡波動也不大，所以發(fā)動機有很好的平衡性，即振動極小，曲軸分成兩部分，連桿組套上曲軸的連桿瓦之后再將另一部分曲軸與之焊接好，成一個整體(亦可以其它方式將另一部份與之連接)。這樣可減輕連桿組的總質(zhì)量，減少平衡的負(fù)面作用。
氣缸工作過程這里活塞是蘑菇形的被封敝在氣缸內(nèi)，通過活塞桿傳送動力做往復(fù)動動并與氣缸外的連桿相連，密封的氣缸外部(這里指離發(fā)動機中心較遠(yuǎn)的一個底面)有進(jìn)氣門，內(nèi)部(指離發(fā)動機較近的一個底面)有排氣門與活塞桿通過孔，活塞裙部有換氣門，這里換氣門與排氣門之間的變化的腔稱為做功排氣腔，而另一個即換氣門與進(jìn)氣門之間的變化的腔稱為進(jìn)氣壓縮腔，當(dāng)活塞從排氣門最近處向進(jìn)氣門運動時活塞做功，三個氣門都關(guān)閉，在進(jìn)氣壓縮腔的空氣受到壓縮，當(dāng)活塞運動到離進(jìn)氣門的距離約為總距離的1/4左右時，由于進(jìn)氣壓縮腔的氣壓加大同時做功排氣腔的氣壓減小，便使換氣門自動打開，進(jìn)氣壓縮腔的空氣進(jìn)入到做功排氣腔，幾乎在同一時刻排氣門在外力(可用曲軸或連桿對其的壓力)作用下打開排氣，當(dāng)活塞運動到離進(jìn)氣門最近處時開始轉(zhuǎn)向排氣門方向運動，這時進(jìn)氣壓縮腔的空氣全部進(jìn)到做功排氣腔，這時排氣繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)活塞向排氣門運動時換氣門自動關(guān)閉，進(jìn)氣門自動打開開始進(jìn)氣，當(dāng)活塞向排氣門運動約為總距離的1/4左右時排氣門關(guān)閉，做功排氣腔的空氣受到壓縮，當(dāng)活塞向排氣門運動到非常接近排氣門時噴油嘴噴油，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊龉?，進(jìn)氣門關(guān)閉，進(jìn)入下一個工作循環(huán)，這樣活塞在一個往復(fù)動動的過程中就有一個做功過程，所以在曲軸旋轉(zhuǎn)一周時每個氣缸都有一次做功即四次做功，并且每次做功都是對連桿產(chǎn)生的拉力，大大降低對連桿的受力要求，曲軸的受力不間斷且有兩個活塞做功對曲軸受力的重疊部分，所以動力輸出平穩(wěn)，同時曲軸有較大的平衡塊，所以可不須飛輪，為了使得氣缸做功時排氣更干凈，同時有更大的功率，可以在進(jìn)氣管中以渦輪增壓到1.5個大氣壓以上，同時對排氣門的控制更嚴(yán)格，如限控制其排氣速度排氣時間段，來控制排氣，使其在排氣時做功排氣腔的最小氣壓保持在1.5個大氣壓或更高，讓做功排氣腔排氣干凈且有更多的新鮮空氣。由于排氣是在曲軸旋轉(zhuǎn)一周，連桿往復(fù)運動一次就有一個排氣過程，所以在曲軸或連桿上設(shè)計對排氣門的壓縮機構(gòu)，都能達(dá)到很好的效果，無須專門的復(fù)雜的配氣機構(gòu)如凸輪軸搖臂等，同時噴油也是在每隔1/4轉(zhuǎn)就有一次，所以整個發(fā)動機除機油泵外可不用任何一個齒輪(機油泵亦可直接與曲軸相連而不用傳動齒輪)，總體結(jié)構(gòu)十分簡單，大大降低運行中機械故障機率。
本專利設(shè)計減輕了發(fā)動機的重量，大大提高了發(fā)動機的輸出功率，運行平穩(wěn)，振動小，結(jié)構(gòu)簡單，同時其各部分受力比較平衡，許多受力相互抵消或部分抵消，設(shè)計更加合理，所以對材料的強度要求更低，設(shè)計制造更容易，使用受命也會大大提高。
圖面說明(1)曲軸主軸承 (2)曲軸配重塊 (3)曲軸兩部分的連接梢 (4)曲軸與連桿的連接軸承 (5)曲軸配重塊 (6)曲軸主軸承 (7)主連桿與副連桿的連接梢 (8)次連桿 (9)主連桿 (10)氣缸上的排氣門 (11)氣缸 (12)氣缸底上的活塞桿通過孔 (13)蘑菇狀活塞裙部的換氣門 (14)蘑菇狀活塞的活塞桿 (15)副連桿與活塞桿的連接孔 (16)副連桿 (17)曲尺形的活塞連接梢 (18)蘑菇狀活塞的活塞裙 (19)氣缸 (20)氣缸進(jìn)氣門 (21)氣缸實現(xiàn)這一設(shè)計，由于它與普通四沖程發(fā)動機有極大區(qū)別，所以需要重新考慮它的各相數(shù)據(jù)，這四個氣缸須連成一個整體，這樣能提高結(jié)構(gòu)強度及更好降低發(fā)動機的振動，四個氣缸的外底面(離發(fā)動機中心遠(yuǎn)的底面)與氣缸成一個整體，活塞從內(nèi)底面按裝進(jìn)去，再將內(nèi)底面按裝上去，若活塞桿采用(17)曲尺形的整體結(jié)構(gòu)，那么氣缸內(nèi)底面則要分成兩半按裝，連桿(15)可直接從上面套進(jìn)曲尺形的活塞梢(17)，副連桿(16)的另一頭在放進(jìn)主連桿(9)的兩個軸瓦中間后再將連接梢(7)裝上將其套成一個整體并可相對搖動的結(jié)構(gòu)(其連接位置可根據(jù)需要選定)，最后將次連桿瓦(8)放在主連桿(9)的中間一起套進(jìn)曲軸(4)處，再將曲軸(2)的孔套進(jìn)(3)處并焊接或用螺絲擰緊，這里的噴油嘴結(jié)構(gòu)與普通四沖程發(fā)動機的相同所以沒有畫出來加以說明，排氣門的排氣可用曲軸在旋轉(zhuǎn)時對它的壓力或直接用連桿(16)、(8)、(9)亦可用活塞梢(17)對排氣門的壓力來達(dá)到(由于這樣的排氣結(jié)構(gòu)簡單且運行穩(wěn)定所以沒畫出來加以細(xì)敘)，另外這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動機有很多種類的受力會相互抵消或部分抵消，達(dá)到很好的平衡性，所以它可達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速，可考慮將氣缸的中心線偏離發(fā)動機的中心(即(1)、(6)的中心)的設(shè)計，為了提高氣缸的排氣效率及提高其功率可在進(jìn)氣門(20)外加以渦輪或其它方式加壓同時對排氣門(10)的排氣時間與排氣速度加以控制使排氣時做功排氣腔的最低氣壓在1.5個大氣壓左右或更高。在這里為了減少連桿組在運動中的整體離心力可用輕金屬如鈦代替鐵，在這里為了減小連桿對活塞桿的斜向壓力，可在活塞桿往復(fù)運動的軌跡上設(shè)計一軌道來分解連桿對活塞桿的斜向壓力，同時可化解曲軸對活塞作用產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，這樣，氣缸幾乎只有氣體對其產(chǎn)生的壓力而沒有其它很強的作用力，因而可考慮使用陶瓷材料。
權(quán)利要求
本設(shè)計使用了蘑菇形的活塞及將活塞封于氣缸內(nèi)的氣缸，構(gòu)成兩個變化的空腔，分別擔(dān)任不同的工作過程，使活塞在一個往復(fù)運動中就完成一個工作循環(huán)，通過活塞桿將動力傳給氣缸外的連桿，幾個連桿的運動平面在一個平面上與活塞相連，曲軸有兩個與發(fā)動機機體相連的主軸承，一個與連桿相連的軸承，各氣缸的中心軸線在一個平面上以發(fā)動機中心為圓心均勻分部。
權(quán)利要求
1、活塞成蘑菇形在相對密封的氣缸內(nèi)運動，通過活塞桿與氣缸外的連桿相連，活塞裙部的兩面分別與氣缸構(gòu)成兩個變化的空腔，分別擔(dān)任不同的工作過程，一個擔(dān)任進(jìn)氣及壓縮工作，另一個擔(dān)任部分壓縮及做功、排氣工作。通過活塞裙部的換氣門進(jìn)行兩個腔的氣體交換。
2.各氣缸的中心軸線在一個平面上，以發(fā)動機中心為圓心均勻分部，曲軸只有兩個與發(fā)動機機體相連的主軸承，及一個與各連桿相連的軸承。
全文摘要
所屬技術(shù)領(lǐng)域機械領(lǐng)域本設(shè)計采用了蘑菇形的活塞及將活塞封于氣缸內(nèi)的氣缸，使活塞在氣缸中構(gòu)成兩個可變化的氣缸空間，分別擔(dān)任不同的工作程序，通過活塞裙部的氣門交換氣體，從而使得活塞在一個往復(fù)運動中完成一次工作循環(huán)，通過活塞桿將動力傳到氣缸外的連桿，其各連桿在一個平面上共同受力于一個(或一組)連桿軸承，與各氣缸中心軸線所在的平面基本吻合，氣缸基本上以發(fā)動機中心為圓心成“十”字形均勻分部于一個平面上。這種發(fā)動機可用于所有需要動力的地方。
文檔編號F02B75/32GK1453465SQ0211606
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月25日
發(fā)明者張春海 申請人:張春海