專利名稱：無曲軸圓盤形復合內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機，具體的說，涉及一種用于直升飛機或潛水艇上的無曲軸圓盤形復合內燃機。
背景技術：
在內燃機領域內，人們對提高效率、降低油耗、減少噪聲、降低污染的要求愈來愈高。然而傳統內燃機的曲柄連桿機構，各種凸輪機構所造成的很大的機械能損失和約占總能量1/3的廢氣的能損失是無法挽回的。
雖然人們采用諸如渦輪增壓、燃油噴射等先進技術，但是各種指標卻沒有大的突破。人們對圓周運動是情有獨衷的，但到目前為止，似乎尚未找到比較理想的方案。
發明內容
本發明決定取消曲柄連桿機構和各氣門的凸輪機構，改活塞的直線運動為圓周運動和直線運動相結合的復雜運動。
為此本發明設計了一種非常特別的由不同曲率半徑的線條構成的曲邊“三角形”缸體。為全面解決活塞作圓周運動與氣體壓縮之間的矛盾提供可能性。它就是活塞帶動輪輻作圓周運動的同時本身又在輪輻的槽體中做往復式的直線運動。以適應“三角形”缸體這一特殊結構。通過密封區又能完成活塞在各個缸體間的轉換。不同活塞分別完成作功、壓縮、吸氣、排氣這四種必不可少的過程。
本發明的缸體和活塞數量相等但必須是2的倍數，即為偶數。因為本發明的特點是活塞是“專用”的。即如果1、3活塞完成吸氣和排氣的功能，則2、4活塞是作功和壓縮的專用活塞。相鄰的兩個活塞在不同的缸中同時完成四沖程的任務，是一種典型的兩沖程內燃機，和傳統兩沖程不同的是本發明沒有損失較大的換氣機構和過程。
本發明又一特點是在兩個密封缸體之間設置一種可小幅擺動的燃燒室，其上有吸氣孔、排氣孔和機體上的孔洞相對應。在擺動時使之或通或掩以完成應有的功能，更重要的是它完成了可燃氣從活塞前向活塞后的轉換，并推動活塞向固定方向運動作功。從而使本發明的內燃機結構非常簡單，這恐怕是圓周運動這一普遍規律的優勢吧。
所謂復合就是利用本發明排氣孔沿機體成圓周布置這一特點，可直接的或集中或分散的利用廢氣能推動渦輪轉動以帶動主機或輔機工作使主機效率大幅提高。
上述主要內容構成了本發明無曲軸圓盤形復合內燃機。
本發明有以下有益效果1.效率高本發明由于屏棄了曲柄連桿機構和能耗大的氣門機構，減少能量損失。另外廢氣的回收利用使浪費大幅減少，這樣必將大幅提高效率減少油料消耗。
2.噪聲低本發明沒有曲軸，噪聲必將大幅度降低。
3.相同排量功率大幅提高本發明的內燃機因為是兩沖程，而且活塞順序工作，功率必將大幅提高。以四缸機為例，傳統內燃機因為是四沖程，主軸轉720°活塞有4次作功，而本發明主軸轉360°活塞作功8次，高出傳統內燃機4倍。如果要提高輸出功率可加大機體直徑增加活塞對數則輸出功次數按下式成平方增長W＝2*n2W主軸轉360°活塞作功次數N作功的活塞數這樣如果為增加功率把活塞總數增加到12個即6個作功活塞則W＝2*n2＝2*62＝72次活塞推動力是相當巨大的。
4.行程大傳統內燃機活塞直徑和行程比大約為1∶1而本發明的內燃機大約為3到4，這一點傳統內燃機因為有曲柄連桿機構而無法實現。因為行程大，活塞和高溫高壓氣體作用時間長，所以可以提高效率。又因為行程大給廢氣和添加劑有充分的反應時間，以改善尾氣的污染狀況。
5.既適用于點火又適用于壓燃本發明的內燃機在相鄰的兩缸之間設置了可小幅擺動的燃燒室，我們可以通過改變燃燒室的大小和兩缸之間距離的大小來達到改變提前角的大小，在點燃和壓燃之間選擇。另外本發明的內燃機點火是在獨立密封的條件下進行，大大減少了傳統內燃機由于必要的提前角所造成的活塞和火焰的反向接觸而引發的能量損失。
6.容易提高輸出功率為適應大型負載如火車、輪船等的需要，本發明可用加大機體直徑的方法增加缸體的活塞數量，如12個、18個甚至更多，就能夠大幅度的提高輸出功率，如果采用多組的并聯組合，可以把提高功率輸出變成輕易之舉。
7.結構簡單研發容易由于采用圓盤形結構，使構造十分簡單，如果不計輔機和標準件，每缸只有幾個零件，機械加工簡單也無特殊要求，研發成本大幅度降低。
8.安全性能高本發明因為零部件數量少，故障率低是顯而易見的，另外本發明因適用于柴油的壓燃，可把柴油引入空中使用，從而改善螺旋槳飛機飛行的安全性。
9.應用范圍大本發明的內燃機機體為圓形，如擴大直徑增加缸數可使功率增加而轉矩加大轉速下降，加上適當的設計，可以使主軸直接推動旋翼，可免去噪聲大重量大的減速系統成為可能。這樣使之在直升飛機上應用成為可能之事。另外很小的噪聲和巨大的功率輸出，如果在潛水艇上應用，無疑使對方的偵察更為困難。
圖1無曲軸圓盤形復合內燃機示意2圖1A-A的剖面圖各附圖中的數字代表如下意義1.圓盤形機體2.機體蓋3.活塞3-1、3-3吸氣、排氣專用活塞 3-2、3-4作功、壓縮專用活塞4.可擺動的燃燒室5.排氣和壓縮氣體的通道6.高壓氣體和新鮮空氣通道7.吸氣孔8.排氣孔9.冷卻水孔予留位置10.燃燒室的驅動凸輪板11.燃燒室軸12.主軸13.輪輻14.彈簧15.圓形密封圈16.曲線三角形缸體17.缸體密封區的起點18.密封區的終點19.活塞上升區的終點
20.平滑作功區的終點活塞下降區的起點21.壓燃或點燃區具體實施方式
根據專利法的要求，發明應有新穎性和實用性，本發明是改有曲軸為無曲軸，新穎性是自然的，而實用性用列表的方法把它和傳統內燃機以及日本馬自達公司開發的“三角”發動機比較，自然能作出合理的判斷。
基本性能對比表
從表中看出密封性一般，是本發明的缺點。但是隨著新材料的不斷出現，加工技術和精度的不斷提高，這一問題是可以解決的。安全性能對比表
可擺動的燃燒室是本發明的內燃機結構簡化的關鍵部件，其安全可靠性尚待驗證，好在把它改為固定式，在進出兩側各設一個由凸輪機構定時開關的平板式門也并非難事。
主要技術指標比較
從上述比較中可以看出我們發明的無曲軸圓盤形復合內燃機在各方面都占有較大的優勢，如果有國家支持專家指導其前途是光明的。
在附圖1中我們假定本發明的內燃機已經正常運轉，活塞3-1、3-3的位置是吸氣和排氣，活塞3-2、3-4的位置是作功和壓縮。各活塞和密封圈15、輪輻13、主軸12一起沿順時針方向旋轉，此時活塞3-2、3-4的后面受從已經向前擺動的燃燒室中釋放出的高溫高壓氣體的作用下旋轉。活塞的前面對上行程吸入的空氣進行壓縮，此時活塞從點19到點20是作功和壓縮的主要區域，從點20開始進入作功的尾聲區，但壓縮功能則進入高潮期。與此同時活塞1、3則壓縮彈簧14迅速下降為進入密封區進行準備。同時要由噴油咀噴入適量的燃油到燃燒室中混合為下次作功做好準備。
另外兩個活塞3-1和3-3的后面從吸氣孔7通過出氣通道6吸入新鮮空氣，活塞的前面則執行排出上行程產生的廢氣，從排氣通道5和排氣孔8排出，并通過復合部分的渦輪系統回收一部分能量。
應當說明活塞3-1和3-3通過密封區時相應的燃燒室在回位彈簧的作用下向后擺動，準備接收下一次壓入空氣和可燃氣。而與活塞3-2、3-4對應的燃燒室則應按照已經設計好的燃燒規律、運動速度和方式向前擺動，并在活塞3-2、3-4到達最高點時釋放高溫高壓氣體開始下一輪的作功過程。
更應當說明的是，從點17到18的密封區是本發明的重要特點，它解決了三個關鍵問題。
1.把一個環形密封區分成若干個獨立的密封區，形成形狀特別的缸體。
2.解決了氣體從活塞前向活塞后的轉換，以推動活塞向一個方向旋轉。
3.解決了點火提前角問題，就是從點17到點18這段弧線的長度其活塞通過的時間，應和發動機的提前角相適應以求很高的效率。
權利要求
1.一種無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，沒有曲柄連桿機構，活塞沿變形的圓周作旋轉運動，同時為通過密封區，活塞還要沿半徑方向作直線運動。
2.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，由多塊為適應在高溫條件下工作而互相插接中間加以密封的圓形密封圈，把它鑲入機體和機蓋的槽中，并和機體、機蓋組成密封區
3.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，由曲線構成的曲邊三角形缸體。
4.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，，其特征是，在相鄰的缸體間設有可小幅擺動的燃燒室，其上還設有吸氣孔和排氣孔。
5.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，活塞個數必須是偶數，其中如奇數活塞完成吸氣、排氣工作，則偶數活塞完成作功和壓縮工作。
6.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，相鄰兩個活塞運行方向的前后同時各自完成吸氣、排氣、作功、壓縮四種任務，所以它是一種無換氣機構的兩沖程內燃機。
7.根據權利要求1所述的無曲軸圓盤形復合內燃機，其特征是，主軸旋轉360°作功活塞是作功活塞數平方的兩倍。
全文摘要
本發明是一種無曲柄連桿機構，活塞為偶數并且作圓周運動的無曲軸圓盤形復合內燃機，它是一種活塞在曲邊三角形中運動的不用換氣機構的兩沖程內燃機，它是一種效率高、噪聲低、功率大、污染小、行程大、轉速低、轉矩大的內燃機。它的結構非常簡單，很容易研制開發，它的并聯組合如果再加大直徑很容易成為不用減速而直接推動旋翼在直升飛機上應用，而低噪聲更適合在潛水艇上應用，如開發成功必將是對國防工業的巨大貢獻。
文檔編號F02B55/14GK1908403SQ20061011200
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月28日 優先權日2006年8月28日
發明者曾繁星, 曾慶仁 申請人:曾繁星