CN2264254Y - 摆动活塞式四冲程发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种摆动活塞式四冲程发动机。气缸与主轴箱安装在同主轴上，气缸内装有缸盖、缸体、活塞、阀体和阀芯(即主轴)，它们是以同轴线为基准安装。缸盖与阀体之间的环形空间被两块缸体分隔成两个气缸腔。缸体上设有四个燃烧室，并使缸体固定在缸盖上。两个叶片式活塞铆合在阀体上，它们在各自的气缸腔内摆动角度为90°。速度换气器安装在阀体和阀芯上，使阀体摆动转换为阀芯转动。阀体和阀芯是配气机构，也是动力传递机构。
Description
本实用新型涉及一种叶片式活塞进行摆动对外做功的四冲程发动机。
目前发动机都是采用活塞作往复直线运动结构，活塞所受的力不能全部用于扭转曲轴上，使得功率低，扭矩小，配气机构复杂，进、排气不充分，燃料消耗率高，体积大，制造成本高。
本实用新型的目的是提供一种改进的摆动活塞式四冲程发动机，它能有效提高功率和扭矩，使结构简单，体积减小。
本实用新型的目的是这样实现的：发动机包括气缸和主轴箱，它们安装在同一主轴上。本实用新型重点对气缸进行改进。气缸从外到内依次装有缸盖、缸体、活塞、配气阀体和阀芯(即主轴)，它们是以同轴线为基准进行安装。主轴箱内设有速度换向器、飞轮等结构，其中速度换向器安装在阀体和阀芯上。缸盖与阀体之间的环形空间被两块缸体分隔成两个中心对称的气缸腔。两块缸体上分别开有两个凹槽，形成四个燃烧室，并使缸体固定在缸盖上。两个中心对称的叶片式活塞铆合在阀体上，它们在各自的气缸腔内摆动的角度为90°。阀体内部为阀芯。缸体与阀体、阀体与阀芯之间都为间隙配合。
以上所述的配气阀体为圆环体，其中部圆周上设有四个换气口；配气阀芯为辊轮式的，其轴心线上设有进、排气孔，中部圆周上设有与阀体换气口相应的两个进气口和两个排气口，进、排气口分别与进、排气孔相通；速度换向器是由差速器上加设滑块和弹簧构成。
当四个燃烧室按顺序循环进行燃气做功时，活塞带动阀体摆动，再通过速度换向器的传动和换向作用，从而带动阀芯作转动，动力由阀芯输送出去，同时配气阀体和阀芯能按时为四个燃烧室提供进、排气，从而使发动机得以运行。
本实用新型效果显著，活塞作往复直线运动改为摆动，使功率和扭矩有显著提高。四个燃烧室、两个气缸腔和两个活塞都在同一气缸内，使结构尺寸显著减小，且简单紧凑。配气机构由阀体和阀芯组成，使结构简单，且没有气门，换气不受阻，换气快，燃烧好，污染轻。进、排气通道相邻，且在气缸内部，可对进气产生预热作用。不存在气门间隙调整问题。不需要曲轴、连杆、凸轮轴、摇臂、气门等结构，零部件减少了，制造成本大幅度下降。活塞作摆动，使阀体和阀芯不受离心力和向心不平衡力作用，振动源减少，磨损小，零件寿命长。整个气缸置于水中冷却，效果好，且噪音由于水的作用可降低很多。
结合附图，本实用新型作进一步描述：
图1本实用新型结构示意图。
图2本实用新型结构A剖面图。
图3本实用新型中配气阀体和阀芯结构示意图。
图4本实用新型中配气阀体和阀芯结构B剖面图。
图5本实用新型中配气阀体和阀芯结构C剖面图。
图6本实用新型中配气阀体和阀芯结构D剖面图。
图7本实用新型中速度换向器上滑块和弹簧连接示意图。
图8本实用新型中速度换向器工作原理示意图。
图9本实用新型中燃烧室(61、63)工作过程示意图。
图10本实用新型中燃烧室(62、64)工作过程示意图。
如图1、图2所示，本实用新型包括缸盖(1)、活塞(2)、阀体(3)、阀芯(4)、火星塞(7)、缸体(8)、外缸筒(9)、飞轮(11)、齿轮(12)、速度换向器(13)、主轴箱(14)等结构。缸盖(1)与阀体(3)之间的环形空间被两块缸体(8)分隔成两个中心对称的气缸腔(5)。两块缸体(8)上分别设有两上凹槽，形成四个燃烧室(6)，并使缸体(8)固定在缸盖(1)上。两个中心对称的叶片式活塞(2)铆合在阀体(3)上，它们在各自的气缸腔(5)内摆动的角度为90°。四个燃烧室(6)和火星塞(7)按顺序循环进行点火燃烧，使活塞(2)带动阀体(3)做直角摆动，再通过主轴箱(14)内的速度换向器(13)的传动和换向作用，最后带动阀芯(4)正向转动，动力从阀芯(4)输送出去，同时配气阀体(3)和阀芯(4)按时顺序地为四个燃烧室(6)提供进、排气，使发动机得以运行。水从进、出水口(10)流进、流出外缸筒(9)，对气缸进行冷却。飞轮(11)可以储能和使主轴匀速转动。齿轮(12)用以对外传递动力和起动发动机。
图3、图4、图5、图6详细地表达了配气阀体(3)和阀芯(4)的内部结构。如图3所示，阀芯(4)轴心线上设有进气孔(45)和排气孔(46)，中部圆周上设有进气口(41、43)和排气口(42、44)，进气口(41、43)和排气口(42、44)分别与进气孔(45)和排气孔(46)相通。图4显示出阀芯(4)上进气孔(45)的截面形状。图5反映了阀体(3)上换气口(31、33)和阀芯(4)上进气口(41)、排气口(42)的相互位置和截面形状，图中进气口(41)和换气口(31)处于相通位置。图6反映了阀体(3)上换气口(32、34)和阀芯(4)上进气口(43)、排气口(44)的相互位置和截面形状，图中排气口(44)和换气口(34)处于相通位置。如图5、图6所示，换气口(31、32)分别与换气口(33、34)相对轴线呈中心对称分布。进气口(41)、排气口(44)与换气口(31、32、33、34)大小一样。排气口(42)、进气口(43)较大，它们的大小和相互位置应根据换气口的大小、位置来确定。在发动机运行时，进气口(41)、排气口(42)可按时顺序地与换气口(31、33)相通，而进气口(43)、排气口(44)则按时顺序地与换气口(32、34)相通，为四个燃烧室(6)提供进、排气。
图7是速度换向器(13)上滑块和弹簧(132)在阀体(3)和阀芯(4)上的连接示意图，图中滑块是斜楔，它与阀体(3)端面上所开的呈径向对称分布的两个缺口相吻合。如图8所示，速度换向器(13)包括四个行星齿轮(131)、滑块和弹簧(132)、锥齿轮(133)、十字轴(134)、锥齿轮(135)等结构。其中锥齿轮(135)和锥齿轮(133)齿数相等，并分别固定在阀体(3)和阀芯(4)上。滑块和弹簧(132)嵌于锥齿轮(133)的内环槽中。结合图7、图8，速度换向器(13)的工作过程如下：A、当阀体(3)正向摆动90°时，阀体(3)通过其上的缺口和滑块相接，如图7所示位置，带动锥齿轮(133)正向转动90°，这时行星齿轮(131)没有自转，而随十字轴(134)正向公转90°。B、当阀体(3)反向摆动时，阀体(3)上缺口与滑块分离，这时行星齿轮(131)开始自转，而十字轴(134)不进行公转，动力由锥齿轮(135)经行星齿轮(131)，再通过锥齿轮(133)，带动阀芯(4)继续正向转动。当阀体(3)反向摆动到90°时，阀体(3)上的缺口与滑块又相接……这样不断循环下去，阀体(3)的摆动可以转换为阀芯(4)的转动，而且阀体(3)和阀芯(4)的角速度大小相等，方向时而相同，时而相反。
图9、图10显示出本实用新型的工作过程。其中a、b、c、d分别代表进气、压缩、做功、排气四个行程。图中箭头分别表示活塞(2)和阀芯(4)的运动方向。图9反映了在四个行程中阀芯(4)上进气口(41)、排气口(42)和阀体(3)上换气口(31、33)的相互位置，以及它们与燃烧室(61、63)相通的情况。图10反映了在四行程中阀芯(4)上进气口(43)、排气口(44)和阀体(3)上换气口(32、34)的相互位置，以及它们与燃烧室(62、64)相通的情况。
根据以上分析说明，并结合图9、图10，本实用新型的工作过程如下：
工 作 过 程
燃烧室(61) a b c d
燃烧室(62) b c d a
燃烧室(63) c d a b
燃烧室(64) d a b c
1、当燃烧室(63)燃气做功(即进行c)时时，带动活塞(2)和阀体(3)正摆，阀芯(4)正转。这时：A、换气口(31)与进气口(41)相通，同时随阀体(3)和阀芯(4)转动，燃烧室(61)进行a。B、换气口(32)关闭，燃烧室(62)进行b。C、换气口(34)与排气口(44)相通，燃烧室(64)进行d。
2、当燃烧室(62)中已被压缩的气体点燃做功(即进行c)时，带动活塞(2)和阀体(3)反摆，阀芯(4)继续正转。这时：A、换气口(31)被关闭，燃烧室(61)进行b。B、换气口(33)与排气口(42)相通，燃烧室(63)进行d。C、换气口(34)与进气口(44)相通，燃烧室(64)进行a。
以此类推，四个燃烧室(6)按顺序循环对外做功，使活塞(2)不停地摆动，同时为其他三个燃烧室(6)进行进气、压缩、排气提供能量。而且阀体(3)上的换气口(31、32、33、34)与阀芯(4)上的进气口(41、43)、排气口(42、44)可按时相通，为四个燃烧室(6)提供进、排气，并按时关闭。
本实用新型采用汽油或柴油作燃料，它的燃料供给系与传统的汽油机、柴油机的原理和结构一样。其他的冷却系、润滑系、点火系和起动系的原理和结构也相同。
Claims (3)
1、一种摆动活塞式四冲程发动机包括气缸和主轴箱，它们安装在同一主轴上，其特征在于：气缸从外到内依次装有缸盖、缸体、活塞、配气阀体和阀芯，它们是以同轴线为基准进行安装；
缸盖与阀体之间的环形空间被两块缸体分隔成两个中心对称的气缸腔；
两块缸体上分别开有两个凹槽，形成四个燃烧室，并使缸体固定在缸盖上；
两个中心对称的叶片式活塞铆合在阀体上，它们在各自的气缸腔内摆动的角度为90°；
阀体内部为阀芯，速度换向器安装在阀体和阀芯上。
2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于：所述的阀体为圆环体，其中部圆周上设有四个换气口；阀芯是辊轮式的，其轴心线上设有进、排气孔，中部圆周上设有与阀体上换气口相对应的两个进气口和两个排气口，进、排气口分别与进、排气孔相通。
3、根据权利要求1所述的发动机，其特征是速度换向器是由差速器上加设滑块和弹簧构成的。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 96220676 CN2264254Y (zh) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 摆动活塞式四冲程发动机 |
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| CN 96220676 CN2264254Y (zh) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 摆动活塞式四冲程发动机 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102996247A (zh) * | 2012-02-11 | 2013-03-27 | 尤文峰 | 无曲轴内燃机 |
| CN106894891A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-27 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种轴向进气的微型摆动式内燃发动机 |
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1996
- 1996-08-07 CN CN 96220676 patent/CN2264254Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN106894891A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-27 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种轴向进气的微型摆动式内燃发动机 |
| CN106894891B (zh) * | 2017-02-22 | 2019-07-12 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种轴向进气的微型摆动式内燃发动机 |
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