[發(fā)明專利]活塞式直軸內(nèi)燃機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410735070.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104500222A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝鳳成
• 申請（專利權(quán)）人: 郝鳳成
• 主分類號: F02B75/32
• 分類號: F02B75/32
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種活塞式直軸內(nèi)燃機。由活塞連桿和雙軌齒框帶動雙半輪聯(lián)合體直軸，使直線往復運動變?yōu)閳A周運動的裝置。適用于各種類型汽油機，柴油機。

技術(shù)背景

現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)燃機，還在沿用著一百多年前奧托和狄塞爾發(fā)明的活塞連桿曲軸式內(nèi)燃機，這種內(nèi)燃機的缺陷是輸出效率太低，燃油浪費太大。曲軸內(nèi)燃機燃油在爆發(fā)過程中，氣缸內(nèi)壓力通過活塞連桿傳遞給曲軸時，會產(chǎn)生一個沿著曲軸半徑指向圓心的非常大的無用分力，見附圖2中的N，使有用分力圖2中T的輸出損失非常大。內(nèi)燃機燃油在爆發(fā)的最初瞬間，氣缸內(nèi)溫度最高，壓力最大，但此時發(fā)動機的曲軸是在旋轉(zhuǎn)半徑的頂部運行，活塞連桿和曲柄近乎在一條直線上，爆發(fā)壓力傳遞給曲軸時有用分力的輸出很小，無用分力占了絕大部分，燃油突然爆發(fā)時產(chǎn)生的巨大沖力勢能就這樣浪費掉了。而且在這個運行階段氣缸內(nèi)氣體體積變化很小，根據(jù)傅里葉熱力學中單位時間內(nèi)熱傳遞量和傳導系數(shù)與溫度差成正比的定律，由于汽缸壁是熱良導體，所以燃油爆發(fā)時突然升高的極高溫氣體，在這個階段通過汽缸壁損失很快，熱能的大量損失使汽缸內(nèi)爆發(fā)壓力迅速減小，燃油爆發(fā)瞬間釋放能量最大的階段曲軸卻向外輸出動力很少。

以附圖2中曲軸旋轉(zhuǎn)到約45度角為例，曲軸在上止點時氣缸內(nèi)燃油爆發(fā)，曲柄從0度角旋轉(zhuǎn)到約45度，活塞從最頂點下降了整個做功行程的約五分之一，有用分力的輸出從0增加到45度角時爆發(fā)力的約百分之80，而此時氣缸內(nèi)壓力根據(jù)玻意耳-馬略特氣體壓強和體積成反比例定律的曲線圖中可粗略看到，從最高峰下降了約百分之五十，這就進一步驗證了燃油爆發(fā)瞬間釋放能量最大的階段曲軸向外輸出動力并不大，而壓力卻降低了近一半。隨著曲軸的轉(zhuǎn)動，有用分力比例雖然逐漸上升，但由于連桿和活塞垂直運行的角度增大，活塞對氣缸側(cè)壁摩擦力也在加大，有用分力的做功輸出仍然損失不小，因此現(xiàn)有內(nèi)燃機的輸出效率非常低。綜上所述，曲軸的結(jié)構(gòu)造成了曲軸式內(nèi)燃機的輸出效率大幅降低，要想較大幅度提高內(nèi)燃機的輸出效率，就要徹底改變曲軸發(fā)動機的現(xiàn)狀。

曲軸式內(nèi)燃機的燃油浪費大，排放污染也就嚴重，已處在限制和逐漸取消的狀態(tài)。天然氣作為一種清潔能源，在內(nèi)燃機領(lǐng)域開始迅速普及，它雖然可減輕排放污染的程度，但作為曲軸式內(nèi)燃機，它的輸出效率低，能源浪費大的問題依然沒有解決。隨著世界油料能源的需求量越來越大，燃油供應(yīng)價格越來越高，環(huán)保要求越來越嚴，研制出新一代高效率節(jié)油發(fā)動機，無疑有著巨大的經(jīng)濟和戰(zhàn)略意義。近年來，很多發(fā)明人在嘗試著去掉現(xiàn)有內(nèi)燃機中的曲軸，從而較大幅度提高內(nèi)燃機的輸出效率，齒輪齒條嚙合式直軸內(nèi)燃機，由于活塞的全部爆發(fā)力近乎百分之百的傳遞給輸出軸，它成了當今眾多發(fā)明創(chuàng)造者的主攻方向。可是本申請人在專利局網(wǎng)站的檢索和互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)搜索中，卻發(fā)現(xiàn)眾多的直軸內(nèi)燃機發(fā)明者，都只是停留在理論探討階段，內(nèi)燃機去曲軸后帶來的大量關(guān)鍵性技術(shù)細節(jié)問題，尤其是發(fā)明部分的機械結(jié)構(gòu)及零件是否簡單堅固，能否經(jīng)得起燃油巨大的爆發(fā)力長期頻繁的強力沖擊，其機械結(jié)構(gòu)是否克服了撞擊和噪音的情況下精確穩(wěn)定合理的運行，并沒有詳細的論證和解決方案。

本申請人在專利局網(wǎng)上檢索到一個申請?zhí)枮?00410065496.7的發(fā)明專利申請，在這個發(fā)明申請中，發(fā)明人提供了一種半齒框式直軸內(nèi)燃機。但是，他的發(fā)明申請只是籠統(tǒng)的介紹了?自己的發(fā)明構(gòu)想，關(guān)鍵性的技術(shù)細節(jié)沒有合理的論證和詳細的實施方案，而且他發(fā)明的內(nèi)燃機也不能穩(wěn)定可靠的運行。以他的發(fā)明申請附圖1中的壓縮行程上止點為例，見本申請第17頁附圖說明圖3影印圖。如果他附圖中的半齒軸和右齒條還沒有脫開時，就和左齒條嚙合，會出現(xiàn)鎖死轉(zhuǎn)不動的狀態(tài)，即不能實現(xiàn)圖中半齒軸和右齒條還沒有脫開時，就和左齒條嚙合一個齒的情況，(實際試驗也是如此)。即便是能夠轉(zhuǎn)過上止點，當半齒框高速上升到上止點時，半齒軸強制半齒框下降時的撞擊也會是非常大的，所以，這是個不實用的發(fā)明。

發(fā)明的內(nèi)容?