一種汽缸中心軸內燃機的制作方法
【技術領域】
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[0002]本發明涉及一種發動機，主要是一種內燃發動機。
【背景技術】
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[0004]在現有技術中，廣泛使用高效的內燃機其特征主要是有汽缸活塞及曲軸組成，整體發動機有單缸和多缸多種組合形式的機型，作為機械動力的發動機由于都需要曲軸構件，體積自然增大，成熟的內燃機車，包括汽柴油車的發動機的體積都縮小到了無法再小的程度，主要原因是曲軸復雜體積大造成的，無論是燃氣、燃汽柴油的內燃機，保持發動機穩定需要多缸的內燃機體積都因多缸而加大體積，對于一些需要多驅動的機車都會因傳動動力的齒輪、鏈條及皮帶輪的增加而使整體機體積增大，制約了機動車的有效使用空間的進一步擴大。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題，就是針對現有技術存在的不足而提供的一種解決方案，一種汽缸中心軸內燃機其特征是旋轉軸在汽缸的中心，密封汽缸活塞做功，通過中心軸輸出動力，使發動機體積大大縮小，結構也簡單得多，其工作原理也更加直觀，輸出功率相對穩定。
[0007]一種汽缸中心軸內燃機主要有中心軸、汽缸、活塞、輔助活塞以及機殼構成。所述中心軸穿過活塞和汽缸中心，中心軸貫穿機架兩端，中間段分兩部分，各布置導向螺紋，其中心軸兩部分特制螺紋為逆向旋轉螺紋，兩部分的螺紋與中心軸的軸向夾角也不相同，夕卜露一端的螺紋(驅動活塞螺紋)夾角大45°?75°之間；深入汽缸體內一端的螺紋(活塞驅動螺紋)夾角小15°?45°之間，且兩部分螺紋逆向旋轉；其兩部分螺紋的作用分別是活塞驅動螺紋和驅動活塞螺紋。
[0008]—種汽缸中心軸內燃機，所述活塞中心連接有導向筒，導向筒內有咬合螺母齒，螺母齒安裝在導向筒壁內徑向孔槽內，孔槽底部有軸向齒條，齒條軸向往復錯動推動螺母齒上下咬合開啟，螺母齒在導向筒內壁布置兩組，每組相對兩齒，相距活塞一端一個行程的距離(即活塞導向筒內的兩端)，并且可以分別交替向內壁外露，即交替咬合開啟。其導向筒沿筒壁錯開齒條有兩相對的軸向扇形曹孔，作用是可以穿套與中心軸兩側且固定在機殼上的兩根固定瓦楞條，起抵抗活塞扭力的作用。活塞盤面對稱有兩個排氣閥，活塞運行到最外邊時觸碰機殼端蓋開啟排出做功廢氣。
[0009]—種汽缸中心軸內燃機所述汽缸的缸體底部中心有圓孔，圓孔直徑與活塞的導向筒外圓直徑15°?45°之間，外螺紋段可選角度范圍為45°?75°之間；相同，且通過密封環、活塞及缸體形成密封的環形空間，且環形空間內還有一環形的輔助活塞，汽缸底部有進氣閥和噴油點火裝置(即火花塞)，汽缸鑲欽在有散熱片的機殼內，兩端機殼端蓋，圓形機殼端蓋中心是中心軸的固定軸承，汽缸口一端的機殼端蓋軸承為圓臺形，軸承敞口對準中心軸的尾端的斜錐面，可以抵消來自活塞對中心軸軸向壓力，所述汽缸中心軸內燃機，從機殼整體外形看，與鼠籠式三相異步電動機的外形類似，可在較小的體積內輸出較大的功率。
[0010]一種汽缸中心軸內燃機的輔助活塞，可把汽缸活塞內的空間分成兩部分，一部分為壓氣室，汽缸底部與輔助活塞之間部分；一部分為燃燒室，輔助活塞與活塞部分；所述輔助活塞上有兩個對稱的換氣閥，換氣閥與汽缸體底部的點火裝置相對應，當輔助活塞運行到汽缸底部時可讓點火尖端穿過換氣閥點燃換進燃燒室的混燃空氣。
[0011 ] 一種汽缸中;L、軸內燃機的構成原理，所述內燃機主要是由機殼、汽缸、活塞、活塞導向筒、中心軸、輔助活塞、軸承及點火裝置和進排氣閥構成；所述汽缸內安裝有活塞、活塞導向筒、輔助活塞，其活塞導向筒穿過汽缸的中心圓孔，導向筒套裝在中心軸上，中心軸兩端安裝在機殼端蓋的固定軸承上，其機殼套裝在汽缸上。所述活塞固定在活塞導向筒頂端上，并通過活塞導向筒在氣缸內做往復運動，汽缸中間的輔助活塞起換氣作用，在活塞的帶動下實現進氣、壓氣、換氣、做功及排氣五個程序，活塞動力的轉換條件主要是通過連結活塞的導向筒內的螺母齒交替開合，作用在中心軸上的螺紋實現的；所述活塞導向筒在汽缸內往復運動時通過導向筒內的螺母齒開合驅動中心軸的小角度螺紋旋轉輸出動力；中心軸外露端的大角度螺紋絲在旋轉時，拉動活塞導向筒驅動活塞排氣、壓氣；活塞壓氣后，通過輔助活塞換氣，汽缸底部的點火裝置啟動點火器點燃汽缸體內的混燃空氣爆燃推動活塞做功。所述活塞導向筒的內筒壁兩端各有一組螺母齒，螺母齒旋向相反，構造也不相同，螺母齒安裝在活塞導向筒的內壁槽孔中，可以在一根軸向齒條的鋸齒錯動過程中伸縮，兩端兩組螺母齒交替開合，分別作用在中心軸的兩部分螺紋上，實現中心軸的連續旋轉，活塞向汽缸底部運動時活塞導向筒尾端螺母齒內合，中心軸外露端螺紋(外螺紋)拉動活塞壓縮汽缸內的混燃氣體至缸體底部時，觸動輔助活塞的換氣閥并打開，壓縮混燃空氣瞬間進入輔助活塞與活塞之間的燃燒室，同時沿換氣閥孔穿過輔助活塞的點火器點火，混燃空氣爆燃推動活塞向汽缸口運動，同時活塞導向筒活塞端的螺母齒內合驅動中心軸上的小角度螺紋帶動中心軸旋轉，活塞運動到汽缸體口處時，排氣閥桿觸碰機殼端蓋開啟廢氣排出，同時輔助活塞被活塞導向筒外圈中部的環形凹槽拉動吸氣，汽缸底部的進氣閥同時被打開，汽缸底部的進氣閥聯通化油器形成混燃空氣進入汽缸底與輔助活塞的壓氣室，輔助活塞抵達汽缸中部時，活塞開始返回先壓縮輔助活塞與活塞的燃燒室，此時活塞的排氣閥仍然在開啟狀態，直到與在汽缸中間的輔助活塞觸碰關閉時，其汽缸燃燒室(輔助活塞與活塞的之間氣室)的廢氣也被排凈；此時活塞繼續運動，帶動輔助活塞一起壓縮壓氣室(輔助活塞與汽缸底部氣室)的混燃空氣，同時汽缸底部的進氣閥關閉，至活塞壓縮到汽缸底部時輔助活塞的換氣閥觸碰汽缸底打開，壓縮混燃空氣迅速進入輔助活塞與活塞間的燃燒室，同時穿過輔助活塞的火花塞點火，混燃空氣爆燃推動活塞向汽缸口運動；如此進入下一個新的做功循環。
[0012]—種汽缸中心軸內燃機實施的有益效果是:可使現有內燃機驅動的機車的發動機箱進一步縮小，增大有效使用空間，同時也可使動力載重車的機體重量減輕，增加有效載荷；由于體積和重量的減小，材料也同時節省；和多缸發動機相比材料節省更多，所述內燃機的穩定性好，雖然多缸發動機可以實現穩定，但結構復雜體積倍增；所述中心軸內燃機由于體積小，對于需要多驅動的越野車可以把發動機直接安裝在輪軸上，儉省了一些動力傳輸零部件；消除了各種傳動機構造成的復雜動力傳輸故障；汽缸中心軸發動機同等功率條件下具備體積小重量輕的優勢，對于野外作業和船舶作業的動力選擇都是首選，也節省運輸成本；由于傳統曲軸內燃機已經趨于成熟，在效率上優越性不大，但就同樣的汽缸數比較中心軸內燃機的穩定性遠遠勝出，這是由于其結構簡單所決定的。
【附圖說明】
[0013]圖1為中心軸內燃機的軸向剖面
[0014]圖2為中心軸內燃機的靠近汽缸底部的橫斷面
[0015]圖3為中心軸內燃機的活塞及其導向筒
[0016]圖4為中心軸內燃機活塞及其導向筒的俯視圖
[0017]圖5為中心軸內燃機的中心軸和瓦楞桿
[0018]圖中，I為中心軸、2為汽缸、3為導向筒、4為活塞、5為輔助活塞、6為開合齒條、7為內螺母齒、7'為外螺母齒、8為排氣閥、9為換氣閥、10為進氣閥、11為點火器、12為環磁鐵、13為線圈板、14為機殼、15為右機殼端蓋、15'為左機殼端蓋、16為瓦愣桿、17為飛輪、18為內螺紋、19為外螺紋、20為導向筒環形槽。
【具體實施方式】
[0020]—種汽缸中心軸內燃機的【具體實施方式】，可通過附圖進一步看出，圖1示出所述內燃機有中心軸I氣缸2導向筒3活塞4輔助活塞5機殼14瓦愣桿16及機殼端蓋構成，所述活塞4和導向筒3連接為一體，活套在中心軸I上，并穿過汽缸2底部的圓孔，輔助活塞5在汽缸2的中部，此時活塞4已運行到最大行程開合齒條6已觸碰機殼端蓋15，螺母柱齒7開啟，另一端的嚙合柱齒7'嚙合，中心軸I上的外螺紋起作用，拉動活塞返程，排氣閥8已打開，活塞4開始排氣，當活塞4到達汽缸2中部觸碰輔助活塞5排氣閥8關閉，合攏輔助活塞5開始壓氣，當輔助活塞5觸碰汽缸2底部，換氣閥9打開，混燃空氣壓入燃燒室，同時點火器11已順換氣閥孔插入燃燒室點火，混燃空氣爆燃推動活塞做功，與此同時導向筒3上的開合齒條6觸碰機殼端蓋15 ^使螺母齒7打開，螺母柱齒7嚙合推動中心軸I旋轉輸出功率；當活塞4行至汽缸中部時，導向筒3上的環形槽20作用帶動輔助活塞5吸氣，汽缸2底部的進氣閥打開，活塞4行至汽缸2的口部時(即活塞最大行程)，輔助活塞5被帶動至汽缸2的中部，此時壓氣室進滿混燃空氣，此時活塞4已運行到最大行程開合齒條6已觸碰機殼端蓋15，螺母柱齒7開啟，另一端的嚙合柱齒7'嚙合，中心軸I上的外螺紋起作用，拉動活塞返程，排氣閥8已打開，活塞4開始排氣，所述內燃機又一個做功循環程序開始，如此循環往復不斷，實現汽缸中心軸內燃機的【具體實施方式】。
【主權項】
1.一種汽缸中心軸內燃機，主要有汽缸、中心軸、活塞及其導向筒、輔助活塞、點火裝置、機殼組成，其特征是，汽缸底部中心有同心圓孔，活塞導向筒穿過其中，中心軸又穿過活塞導向筒，活塞和汽缸形成環形的密封空間，汽缸底與活塞之間有輔助活塞起換氣作用，并把汽缸分成兩室，即壓氣室和燃燒室，活塞和輔助活塞在氣缸內有距差的往復運動，在其上的進氣閥、排氣閥、換氣閥配合下，完成進氣、排氣、壓氣、換氣、點燃混燃空氣做功五個循環功能環節；并在做功環節通過活塞導向筒內活塞端的螺母齒嚙合中心軸上的內螺紋推動中心軸旋轉；當活塞運行到汽缸中部時同時有導向筒的環形槽拉動輔助活塞同行，汽缸底上的進氣閥打開，混燃空氣進入壓氣室；當活塞運行到汽缸口導向筒另一端的螺母齒嚙合中心軸上的外螺紋，并有外螺紋拉動活塞開始返程運動，當活塞返程運行到汽缸中部時與輔助活塞并攏開始壓氣至汽缸底部時，輔助活塞的換氣閥觸碰汽缸底打開，混然氣體進入燃燒室，點火器瞬間點燃做功，推動中心軸繼續旋轉，完成下一循環的動力轉換。2.根據權利要求1一種汽缸中心軸內燃機的中心軸，其特征是:中心軸上有兩段逆向旋轉的螺紋，兩段螺紋與活塞行程等長，與中心軸的軸向夾角為較小和較大區分，其中內螺紋段可選角度范圍為15°?45°之間，外螺紋段可選角度范圍為45°?75°之間；內螺紋段為活塞驅動螺紋，外螺紋段為驅動活塞螺紋。3.根據權利要求1一種汽缸中心軸內燃機的活塞，其特征是:活塞直接連接固定在導向筒上，活塞上有排氣閥，行程達到汽缸口時觸碰機殼蓋打開排氣閥，返程活塞與輔助活塞并攏排氣閥關閉，所述活塞與輔助活塞并攏壓氣。所述活塞導向筒內壁兩端有兩組螺母齒，兩組螺母齒有對稱兩根齒條控制開合，兩根齒條長出導向筒，并能在隨活塞導向筒運行觸碰機殼蓋后嚙合中心軸上相應一段螺紋，完成活塞與中心軸動力的互換，保持中心軸的連續運轉。所述導向筒外壁中間有一環形淺槽，其特征是槽型斷面為直角梯形，可以拉動輔助活塞吸氣，所述環形淺槽剛好卡住輔助活塞的密封環使其只能單向被帶動。4.根據權利要求1一種汽缸中心軸內燃機輔助活塞，其特征是:所述輔助活塞為環形套裝在導向筒上，所述輔助活塞的內圓周和外圓周都有密封環，可以獨立在汽缸和活塞之間自由活動；其上有對稱的兩個換氣閥，當輔助活塞由活塞帶動至汽缸底部時觸碰打開換氣閥，混燃空氣換入燃燒室內，點火裝置啟動做功。5.根據權利要求1一種汽缸中心軸內燃機，其特征是，所述汽缸有汽缸和汽缸底構成，汽缸底部有圓孔，圓孔圓周有寬型密封環，可密封套在活塞導向筒上且不會陷進導向筒上的環形槽內；所述活塞底部有對稱的兩個進氣閥和兩個點火器，所述進氣閥和化油器相連，可使新吸入壓氣室的空氣為混燃空氣，所述點火器的高壓電是來自導向筒末端的環形磁鐵和線圈板相對運動產生的，所述點火器和輔助活塞的換氣閥孔對應，可以在輔助活塞觸碰汽缸底部時伸入燃燒室點火；所述汽缸固套在機殼的一端，汽缸口靠近機殼端蓋。6.根據權利要求1一種汽缸中心軸內燃機，其特征是:所述機殼為圓柱桶型，內圓周鑲套汽缸，外圓周放射性布滿散熱片；所述機殼兩端固定機殼端蓋，所述兩端蓋圓心有中心軸軸承，其中對汽缸口一端的機殼端蓋的軸承為圓臺型，可以抵消中心軸的軸向壓力。
【專利摘要】一種汽缸中心軸內燃機，主要有汽缸、活塞、活塞導向筒、輔助活塞、中心軸和機殼構成，所述中心軸處于內燃機的中心，外套活塞導向筒，導向筒外套汽缸，汽缸外套機殼，其特征是，所述活塞與汽缸形成環形空間，在中間輔助活塞的幫助下，完成活塞的吸氣、排氣、壓氣、換氣、做功循環功能，并通過連結導向筒內的螺母柱齒開合嚙合中心軸上的內外螺紋，驅動中心軸旋轉，拉動活塞排氣、壓氣，實現汽缸循環做功，中心軸連續輸出功率。
【IPC分類】F02F1/18, F02B75/02, F02B75/32, F02F3/00
【公開號】CN105715368
【申請號】CN201510346509
【發明人】張曉德, 張壽宇
【申請人】張曉德