專利名稱：環形組合式發動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃式發動機，特別涉及一種點燃式內燃發動機。
背景技術：
百年前自燃油式內燃機問世已來，對人類的工業文明產生了無比的動力。隨著現代科學技術的發明，活塞連桿式的汽油發動機從改進密封系統、進排汽系統、點火系統等，已使熱效率有較大提高，但由于活塞連桿式這種基本形式未有變化，其熱效率受其結構的限制，工作原理沒有大的變化。
活塞連桿點燃式發動機，脫不開曲軸、活塞連桿系統，而活塞連桿系統的做功距離，限于活塞行程和曲軸，曲柄之間的軸心差，故而存在做功效率(對比能量轉換)低下，且單位體積重量機體的功率，大大受限。
發明內容
本發明的目的在于，設計一種新型結構的點燃式內燃機，省去活塞連桿系統，使燃燒膨脹的做功氣體，直接對環狀輪體的邊沿，沿切線方向做功，使其熱能直接變為轉動的動能。
本發明的技術方案是一種環形組合式發動機，由能量轉換裝置、燃油混合氣裝置，潤滑裝置，電源及點火裝置，操作控制裝置構成，其特征在于能量轉換裝置由圓環狀驅動輪3，設置在驅動輪3上的驅動腔4與驅動輪3同心固定連接的傳動軸24，與驅動輪3同心并密封的機殼6，在機殼6上設置有可隨驅動輪和驅動腔轉動而緊貼其表面并起密封作用的助推件2，在助推件的上方一側的空間設置有在非燃燒爆發狀態下被助推件2密封的燃燒腔1，在燃燒腔中裝有火花塞13，燃燒腔設置有單向進氣孔14，燃油混合氣裝置由在進氣孔14外側設置有活塞10推動由單向閥11、活塞室12、活塞桿8、活塞套管16、混合氣腔17、電噴油咀18、空氣濾清器19及推動活塞運動的圓盤凸輪15組成的提供7-10個大氣壓的可燃混合汽裝置，在機殼6圓周上設置有排氣孔5。
所述的排氣孔其距離燃燒腔1的前沿旋轉方向的距離40-60度圓心角的弧長，所述的驅動腔4的長度約50-80度圓心角的弧長，其長度受驅動輪3的直徑及設置的驅動腔數目決定。
所述的設置在機殼上的燃燒室及燃燒室配置的助推件，可以在機殼圓周上，根據轉速、功率等要求設置N個，其中N為正整數，且最大為驅動輪周長除以燃燒室機構的長度加距排氣孔末端的距離之和。
所述的助推輪3及其上機構，可在傳動輪軸24同軸上的軸向方向串列設置多個。
所述的驅動腔4與在同一驅動輪3上至少設置1個。
所述的驅動腔4的內凹曲面為向轉動方向的前沿較陡、較深，且向尾部過渡與驅動輪圓環表面構成平滑曲面。
環形組合式發動機由活塞推動的7-10個大氣壓的可燃混合氣通過進氣口14向燃燒腔1提供帶壓可燃氣；當驅動輪3上的驅動腔4的前端轉動到燃燒腔1的末端時，火花塞點火，燃燒腔內的可燃混合氣點燃爆發，密封燃燒腔1的助推件2在壓力下，末端沿驅動腔表面下滑，爆發的高溫高壓氣體在燃燒腔、助推件及驅動腔組成的密封容體內作用于驅動腔，推動驅動輪旋轉。當驅動腔前沿轉到排氣孔位置時，驅動腔內的廢氣通過排氣孔排出。當驅動腔轉動下一個燃燒腔位置時，進入下一做功爆發循環。從而達到傳動軸輸出轉動動力的目的。
本發明所述的環形組合式發動機的結構和原理如下，但不限于此結構。
1、能量轉換裝置，將熱能轉換成機械能。主要由機殼、燃燒室、驅動輪、傳動軸、圓盤凸輪、壓縮室等組件組成。
2、燃油混合氣裝置，貯存并提供燃油與空氣混合成發動機燃燒所需比例的混合氣。主要由空氣濾清器、燃油噴射控制系統、混合氣腔、混合氣輸送管道等組成。
3、潤滑裝置，貯存并向發動機需潤滑部分提供潤滑油。
4、電源及點火裝置，由發電機、充電部分及向各燃燒室火花塞分別提供高壓打火的各自獨立的點火裝置等組成。
5、操作控制裝置，由電啟動控制、進氣量控制、燃油壓力控制、噴油控制、發動機溫度監控系統、關機控制等功能組成。
下面重點介紹能量轉換裝置及燃油混合氣裝置的組成、功能及基本工作原理1、能量轉換裝置組成及功能a、燃燒室7 由橢圓半球形燃燒腔1、助推件2及火花塞13、燃燒室進氣孔14組成，負責燃燒，產生高壓燃氣。固定在機殼6上，無進排氣門。
b、驅動輪3為一圓盤形，可按需要均勻分布數個驅動腔4；負責能量轉換，同心固定在動力輸出的傳動軸24上，將高速旋轉的動能提供給傳動軸24。兼具飛輪、配平及傳送潤滑油等功能。驅動腔4為有一定長度，由突變至漸變的具有一定深度內凹連續平滑曲面的非對稱形。
c、壓縮室12 由活塞10、單向閥11、活塞桿8組成。其只負責吸入和壓縮混合氣，將7-10個大氣壓的混合氣壓入燃燒腔1；不參與燃燒動能輸出，與燃燒室配套固定在機殼6上。
d、凸輪圓盤15 同心固定在傳動軸24上；凸輪圓盤15的凸起與驅動腔4數目對應，直徑以能推動活塞桿8為準。凸起的兩邊，按高-低-高對稱弧線相連，凸起部分具有使活塞10保持在上止點位至助推件2回到關閉燃燒腔1的寬度。圓盤凸起的最高點與凹處的最低點以能保證活塞在上止點和下止點之間均衡運動為準。功能是推動活塞桿8使壓縮室12吸入和壓縮混合氣。
e、機殼6 密封防止雜物進入機體內，防止潤滑油泄漏，并通過潤滑油形成的油膜及密封件與驅動輪嚴密結合，既保證驅動輪靈活轉動，又防止高壓燃氣泄漏。作為發動機主體支架，其上設有排氣孔5，水冷或風泠件等。
f、傳動軸24 輸出發動機動能、并驅動同心固定的圓盤凸輪15、發電機及點火。噴油等信號。
g、活塞桿套管16 為活塞桿8的一個支點，兩者既密封，又能使活塞桿8在其內輕松滑動。同時兼作混合氣管孔。
h、軸承23 一端固定在圓盤凸輪殼體22上，另一端為圓盤凸輪15的受力支點。
I、火花塞13 點燃燃燒腔1內的混合氣(點火時序及提前角由點火控制系統根據燃燒室順序需要及轉速控制)j、助推件2 關閉和開啟燃燒腔1，配合高壓燃氣推動驅動輪3并清理前一燃燒后在驅動腔4內留下的積碳。
2、燃油混合氣系統組成及功能a、空氣濾清器19、進氣孔20、混合氣腔17與電噴油咀18組成燃油混合氣系統，在混合氣腔17內形成需要一定比例的混合氣(混合氣濃度由燃油噴射控制裝置按工況需要控制)。
b、當壓縮室12吸氣時，混合氣腔17內的混合氣經活塞套管16、混合氣進氣口9、活塞桿8進入壓縮室12。
3、基本流程工作原理當發動機開始啟動驅動輪3、傳動軸24及圓盤凸輪15、磁電機轉動，點火、噴油信號產生；電噴油咀18開始噴油。
設此時活塞10處于外上止點位，排氣結束；燃燒室內的助推件2，被逐漸升高的驅動腔4推回燃燒室內關閉燃燒腔1。
此時圓盤凸輪15開始從凸起點向凹點運動，圓盤凸輪15通過支點21驅動活塞桿8帶動活塞10向下止點運動；在壓縮室12內形成負壓，活塞10上的單向閥11打開；混合氣腔17內的混合氣經混合氣進氣口9、活塞桿8進入壓縮室12，開始吸氣過程。
當圓盤凸輪15轉動到最凹點，活塞10也運動到下止點，完成吸氣過程。
當圓盤凸輪15從最凹起點運動時圓盤凸輪15通過支點21驅動活塞桿8帶動活塞10從下止點向上止點運動，此時單向閥11關閉，進入壓縮室12內的混合氣開始壓縮，并經燃燒室進氣孔14進入燃燒腔1內，開始壓縮過程。
當圓盤凸輪15剛運動到凸起點時，活塞10也到達上止點并關閉燃燒室進氣孔14，完成混合氣壓縮過程。
此時、隨著驅動輪3的轉動，驅動輪3上的驅動腔4的前沿剛好運動到燃燒室助推件2的下方；火花塞13點火、燃燒腔1內的混合氣燃燒，極大的燃燒壓力推動助推件2進入驅動腔4。在助推件2的封閉阻止下，高壓燃氣在燃燒腔1、驅動腔4及助推件2組成的密閉空間內推動驅動輪3轉動，使傳動軸24轉動輸出動力，同時帶動圓盤凸輪15轉動。
當驅動輪3轉動到某一角度時驅動腔4的前沿到達機殼6上的排氣孔5，開始排氣過程。燃燒腔1內的壓力等于外界壓力時、助推件2被逐漸升高的驅動腔4的底部推送回燃燒室內，并關閉燃燒腔1。
此時、圓盤凸起點向凹點運動，驅動活塞桿8帶動活塞10由上止點向下止點運動開始新一輪的吸氣過程，當驅動腔4轉動到下一個燃燒室位置時，進入下一做功爆發循環，從而達到傳動軸24連續輸出動力的目的。至此、發動機由外力啟動轉為燃氣驅動的正常工作狀態。
本發明環形組合式發動機的優點在于
1、改變汽缸曲軸連桿式發動機由直線運動變為旋轉運動的方式，直接變為旋轉方式，因此大大提高了做功效率。
2、燃燒室、驅動腔共用。在旋轉中，任何一個燃燒室與驅動腔都可組成一個做功單元。因此、結構簡單、重量輕，單位功率/重量比大。
3、可根據轉速、功率、重量、體積等要求在同一個驅動輪上設置數個驅動腔，在機殼上設置數個燃燒室，在一圓周內可連續做功數次，因此運轉平穩。
4、在傳動軸軸線上按做功平均角度串聯數個同心、同規格各自獨立的驅動輪、燃燒室單元使功率成倍增加。
圖1為本發明驅動輪工作原理示意圖。
圖2為本發明系統組件連接工作原理示意圖。
圖3為本發明發動機主要部件位置連接示意圖。
圖中1為燃燒腔、2為助推件、3為驅動輪、4為驅動腔、5為排氣孔、6為機殼、7為燃燒室、8為活塞桿、9為混合氣進氣口、10為活塞、11為單向閥、12為壓縮室、13為火花塞、14為燃燒腔進氣孔、15為圓盤凸輪、16為活塞桿套管、17為混合氣腔、18為電噴油咀、19為空氣濾清器、20為進氣孔、21為活塞桿支點、22為圓盤凸輪殼體、23為軸承、24傳動軸、25助推件軸、26為驅動輪支柱、27為六棱孔、28為六棱柱、29為圓盤凸輪殼蓋、31為出水口、32為進水口、33為點火裝置、34為磁電機、35為啟動齒輪、36為潤滑油箱、37為空濾器進氣扇、38散熱水箱。
具體實施例方式
通過下面實施例對本發明作進一步的描述發動機主要部件的裝配說明1、能量轉換裝置a、在燃燒室7上固定火花塞13及助推件軸25上裝配助推件2，并將其固定在機殼6上，將排氣管與排氣孔5連接。
b、將與傳動軸24固定的驅動輪3裝入機殼6內；驅動輪3與機殼內圓接觸部設有橫向密封件，在機殼6與驅動輪3接觸的兩側分別各設有一層油環、一層密封環。機殼6兩側與傳動軸24經軸承相固定，確保傳動軸自由轉動。
c、壓縮室12與燃燒室7對應、并裝在進氣孔14其一側的機殼6上，要求牢固密封。壓縮室12內裝有活塞10、其上設有密封環、油環及單向閥11；活塞桿8一端與活塞10固定連接其內孔對準單向閥11，另一端插入活塞桿套管16。圓盤凸輪15同心與傳動軸24的后段固定，凸輪邊沿插入支點21缺口內，使其能順利推動活塞桿8運動；圓盤凸輪的凸起部分需與驅動腔對準。
2、燃油混合氣裝置a、圓盤凸輪殼體22，分為前后部分，相應的傳動軸24也分為前后段，殼體22與傳動軸24前后部分分別通過軸承相連。傳動軸24的前后段通過六棱柱28、六棱孔27相連接。
b、圓盤凸輪殼體22后部分一側的傳動軸上固定圓盤凸輪15，在殼體與圓盤凸輪間安裝軸承23。另一側傳動軸上分別安裝固定磁電機34、啟動齒輪35及空濾器進氣扇37。
c、圓盤凸輪殼體后部分外側按順序分別安裝固定活塞桿套管16、混合氣17、電噴油咀18及空氣濾清器19。
d、圓盤凸輪殼體22與29間加密封圈，防潤滑油泄漏。
3、其余部分a、主要部分安裝完后再安裝潤滑油箱36，與其接觸部分加密封墊。
b、在機殼6的前部加密封墊安裝固定散熱水箱38。
c、在其余相應的空間位置分別固定點火器件、啟動電機、燃油供應器件、潤滑油管道、相應的控制件等。
整機安裝即告完成。
上述的零部件的材料要求說明本發動機因使用燃料、工作環境、散熱采用水冷或風泠方式均與現用發動機要求一致，無特殊要求。高速轉動或滑動件，最好采用硬度高、耐磨、熱脹系數小含油性鋼材。其余只需考慮強度、重量、利于加工等因素。部分器件可直接從市場選購可作小的改動后使用。
權利要求
1.一種環形組合式發動機，由能量轉換裝置、燃油混合氣裝置，潤滑裝置，電源及點火裝置，操作控制裝置構成，其特征在于能量轉換裝置由圓環狀驅動輪3，設置在驅動輪3上的驅動腔4與驅動輪3同心固定連接的傳動軸24，與驅動輪3同心并密封的機殼6，在機殼6上設置有可隨驅動輪和驅動腔轉動而緊貼其表面并起密封作用的助推件2，在助推件的上方一側的空間設置有在非燃燒爆發狀態下被助推件2密封的燃燒腔1，在燃燒腔中裝有火花塞13，燃燒腔設置有單向進氣孔14，燃油混合氣裝置由在進氣孔14外側設置有活塞10推動由單向閥11、活塞室12、活塞桿8、活塞套管16、混合氣腔17、電噴油咀18、空氣濾清器19及推動活塞運動的圓盤凸輪15組成的提供7-10個大氣壓的可燃混合汽裝置，在機殼6圓周上設置有排氣孔5。
2.根據權利要求1所述的一種環形組合式發動機，其特征在于排氣孔其距離燃燒腔1的前沿旋轉方向的距離40-60度圓心角的弧長，所述的驅動腔4的長度約50-80度圓心角的弧長，其長度受驅動輪3的直徑及設置的驅動腔數目決定。
3.根據權利要求1所述的一種環形組合式發動機，其特征在于設置在機殼上的燃燒室及燃燒室配置的助推件，可以在機殼圓周上，根據轉速、功率等要求設置N個，其中N為正整數，且最大為驅動輪周長除以燃燒室機構的長度加距排氣孔末端的距離之和。
4.根據權利要求1所述的一種環形組合式發動機，其特征在于助推輪3及其上機構，可在傳動輪軸24同軸上的軸向方向串列設置多個。
5.根據權利要求1所述的一種環形組合式發動機，其特征在于驅動腔4與在同一驅動輪3上至少設置1個。
6.根據權利要求1所述的一種環形組合式發動機，其特征在于驅動腔4的內凹曲面為向轉動方向的前沿較陡、較深，且向尾部過渡與驅動輪圓環表面構成平滑曲面。
全文摘要
本發明涉及內燃式發動機，特別涉及一種點燃式內燃發動機。由能量轉換裝置、燃油混合氣裝置，潤滑裝置，電源及點火裝置，操作控制裝置構成。其特征在于構成能量轉換裝置的是由環狀驅動輪、驅動腔、燃燒腔、助推件等構成。改變了燃油發動機的活塞連桿結構、進壓爆排的工作方式。而由驅動輪在轉動過程當中完成能量轉換。大大提高了能量轉換效率和機械單位重量的功率輸出能力，是一種新型的點燃式內燃發動機。
文檔編號F02B53/04GK1786437SQ20051004866
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月2日 優先權日2005年12月2日
發明者楊碧森 申請人:楊碧森