[發(fā)明專利]環(huán)缸發(fā)動機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910159657.1
• 申請日: 2009-07-22
• 公開（公告）號: CN101963095A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡盛龍;劉敬平
• 申請（專利權(quán)）人: 蔡盛龍;劉敬平
• 主分類號: F02B53/02
• 分類號: F02B53/02;F02B55/08;F02B55/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，特別指圓環(huán)形曲面缸體活塞發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)

公知，傳統(tǒng)往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)的缸體在運(yùn)動學(xué)上是作為活塞的約束而存在的，缸體和活塞之間存在著力的作用和相對運(yùn)動。一臺設(shè)計(jì)良好的傳統(tǒng)往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)因缸體與活塞之間的摩擦而消耗的功率，占到了其總摩擦功耗的百分之五十以上，而摩擦功耗則是隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而急劇增加的。由于摩擦的存在，受材料性能的限制，缸體與活塞之間必須得到良好的潤滑和冷卻，否則會因磨損、摩擦和過熱而很快失效。由于缸體與活塞均與燃?xì)庵苯咏佑|，也給缸體和活塞間的移動副的正常運(yùn)行帶來了不利，因此傳統(tǒng)往復(fù)式活塞機(jī)必須設(shè)置復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。

又公知，提高發(fā)動機(jī)功率的途徑之一是提高轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速的提高導(dǎo)致了運(yùn)動構(gòu)件慣性力和線速度的增大。現(xiàn)今發(fā)動機(jī)缸體和活塞均采用金屬材料，體漲系數(shù)較大，為保證發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，缸體和活塞之間必須給出足夠的間隙以適應(yīng)熱變形，而發(fā)動機(jī)密封性又要求間隙足夠地小以減少燃?xì)庑孤鹘y(tǒng)活塞發(fā)動機(jī)解決這一矛盾的方法是采用專門的密封元件——活塞環(huán)來堵塞所有可能的漏氣通道。活塞環(huán)與缸體存在摩擦，又與燃?xì)庵苯咏佑|，必然受到線速度的制約。二十世紀(jì)六十年代出現(xiàn)的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，以其良好的耐熱性，極高的硬度，極小的體脹系數(shù)，優(yōu)異的耐化學(xué)侵蝕性和抗變形能力，引起了人們的關(guān)注。發(fā)動機(jī)缸體和活塞采用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，使得其工作時的熱變形能夠控制在密封性要求所能接受的范圍內(nèi)，則活塞環(huán)的存在有無必要便可重新考慮。取消了活塞環(huán)，便能夠徹底解除線速度的制約。但是，高溫結(jié)構(gòu)陶瓷有一個致命弱點(diǎn)就是它的脆性。傳統(tǒng)往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)缸體與活塞間存在沖擊，顯然，不適合采用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷作為其高溫結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本發(fā)明提供一種工作時缸體與活塞之間不存在直接接觸的新型環(huán)缸發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)不僅能避免缸體與活塞間力的相互作用，減小發(fā)動機(jī)的摩擦功耗，而且能大大簡化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：采用圓環(huán)形曲面缸體和活塞方案，改變傳統(tǒng)往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)缸體與活塞之間的約束方式。我們把平面內(nèi)一圓繞該平面內(nèi)一軸線旋轉(zhuǎn)所形成的空間曲面叫圓環(huán)形曲面，把平面內(nèi)的這個圓叫做圓環(huán)形曲面的創(chuàng)成圓，這條軸線叫做創(chuàng)成軸線，創(chuàng)成圓圓心至創(chuàng)成軸線的垂直距離叫做創(chuàng)成半徑。環(huán)缸發(fā)動機(jī)缸體的內(nèi)壁面和活塞的外側(cè)面采用的均是這樣的圓環(huán)形曲面，并且二者的創(chuàng)成半徑相等，創(chuàng)成軸線重合。此時，傳統(tǒng)的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)缸體與活塞之間的移動副便可以以一個簡單的轉(zhuǎn)動副替代使得缸體與活塞之間不再存在直接接觸，并且，該轉(zhuǎn)動副可以移轉(zhuǎn)至缸體與活塞之外使其避免直接接觸燃?xì)猓瑥亩苊饬藗鹘y(tǒng)往復(fù)機(jī)缸體與活塞采用移動副帶來的種種缺陷。圓環(huán)形曲面缸體和活塞既可采用金屬材料制作，也可采用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。采用金屬材料可沿用傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的密封技術(shù)，采用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷則能夠取消活塞環(huán)，徹底解除活塞線速度對發(fā)動機(jī)的制約。

本發(fā)明的有益效果是：

1、減小了發(fā)動機(jī)的摩擦功耗，提高了熱機(jī)效率。

2、減小了活塞慣性力和線速度對發(fā)動機(jī)的制約。

3、減小了發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷。

4、簡化了發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，降低了制造和使用成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是環(huán)缸發(fā)動機(jī)的等軸測結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是環(huán)缸發(fā)動機(jī)圓環(huán)形曲面缸體的等軸測視圖。

圖3是環(huán)缸發(fā)動機(jī)圓環(huán)形曲面活塞的等軸測視圖。

圖4是環(huán)缸發(fā)動機(jī)第一個實(shí)施例的等軸測結(jié)構(gòu)原理圖。

圖5是第一個實(shí)施例中圓環(huán)形曲面缸體的等軸測視圖。

圖6是第一個實(shí)施例中圓環(huán)形曲面活塞的等軸測視圖。

圖7是環(huán)缸發(fā)動機(jī)第二個實(shí)施例的等軸測結(jié)構(gòu)原理圖。

圖8是第二個實(shí)施例中圓環(huán)形曲面缸體的等軸測視圖。

圖9是第二個實(shí)施例中圓環(huán)形曲面活塞的等軸測視圖。

圖1中：1.缸體，2.活塞，3.搖臂軸，4.搖臂，5.連桿，6.曲軸。

圖4中：1.缸體，2.活塞，3.搖臂軸，4.搖臂，5.連桿，6.曲軸。7.行星齒輪，8.支撐輪，9.中心齒輪，10.中心軸，11.缸蓋。

圖7中：1.缸體，2.活塞，3.搖臂軸，4.搖臂，5.連桿，6.曲軸。

具體實(shí)施方式