CN113006929A - 环缸两组活塞两轴输出内燃机 - Google Patents

Abstract

环缸两组活塞两轴输出内燃机是一新型内燃机设计。传统内燃机有着圆柱形气缸、活塞、曲轴、冗繁正时配气机构、磨损老化等一系列问题，会给使用者带来一定的安全隐患。环缸两组活塞两轴输出内燃机：活塞随活塞架在环形气缸内做规则圆周运动，旋转工作；一组活塞把高爆气体反作用力通过制退器撑牙作用给气缸壁，高爆气体推动另一组活塞组做规则圆周运动，循环往复；两组活塞架连接对应的两根输出轴；两轴通过差速装置把动力输出到动力总轴；内燃机运转，实现动力输入输出。环缸两组活塞两轴输出内燃机有着结构简单、易损件少、功效高、安全隐患低的特点，是适应未来内燃发动机发展的首选。

Description

环缸两组活塞两轴输出内燃机

技术领域

这是一款新型内燃机设计。环形气缸内，两组活塞架端面与缸体组成密闭环形空腔；活塞架连杆连接活塞；活塞随活塞架在气缸密闭的环形空腔内旋转工作；四只活塞把缸体分成四个区域：进气区、压缩区、做功区、排气区；一组活塞架通过缸壁制退器撑牙止推提供反作用力，在高爆高压气体作用下推动另一组活塞组做规则圆周运动，循环往复； 两组活塞架连接对应的两根输出轴；两轴同轴心、同轴向通过差速装置把动力输出到动力总轴；内燃机运转，实现动力输入输出。

背景技术

内燃机的发展是重大的工业革命，推动力时代的进步。但是随着近一百多年来的技术更迭，似乎内燃机的结构技术一直进展不大。传统的圆柱形气缸、冗繁正时配气机构的发动机结构，磨损老化等一系列问题，给使用者带来了很大的安全隐患，很显然，这并不是最优的内燃机机械构造；

环缸两组活塞两轴输出内燃机：两组活塞组在圆环形缸体内做规则圆周运动；进、压、爆、排在缸体内四个区域同时进行；环缸两组活塞两轴输出内燃机有着结构简单、易损件少、功效高、噪音小、安全隐患低的特点，应该是未来适用的内燃发动机发展的首选。

发明内容

环缸两组活塞两轴动力输出内燃机部件结构：

⑴．圆环形气缸缸体；

⑵．两组活塞架；

⑶．每组活塞架顶端通过活塞架连杆，对应连接两个活塞；两组活塞架共四个活塞；

⑷．两侧气缸壁制退器底座，对应分别安装两组制退器；

⑸．活塞架复位顶柱导管内嵌有制退器复位顶柱；

⑹．两组活塞架分别连接对应动力输入输出轴，两轴同轴向、同轴心；

⑺．差速装置，通过行星架、行星齿轮把两轴的动力输入输出汇入到一根动力总轴；

⑻．飞轮，通过惯性给两组活塞平移提供动力。

活塞架结构：

～活塞架环形端面：2-03-10；活塞架环形端面与气缸组成环形空腔，活塞侧面与活塞架的环形端面贴合、与气缸体环形内壁贴合，形成气密效果；

～每组活塞架两侧有两个圆形盘面：与气缸缸壁接触面定义为外视面，2-01；与两组活塞组接触面定义为内视面，2-02；

～活塞架外视面结构：①外圈为活塞架密封环槽，2-01-6；②活塞架制退器止推凸台，2-01-2；③制退器撑牙运行导轨，2-01-4；④复位顶柱导管，2-01-3；⑤点火触发器磁极安装凸台，2-01-5；

～活塞架内视面结构：①外圈为活塞架密封环槽，2-02-6；②活塞架制退器限位锁止凸台，2-02-8；③运行抬升复位顶柱斜面凸台，2-02-7；④复位顶柱导管，2-02-3；

～活塞架密封环：靠密封环弹簧弓面弹力支撑，紧贴环槽，把环形气缸内形成密闭环状空腔，3-01；密封环支撑弹簧限位柱安装在环槽限位孔内，限制支撑弹簧移位，3-02。

制退器结构组成：止推撑牙、复位弹簧、制退器基座，5-01；在两侧缸壁制退器底座分别对应有两组制退器；

～制退器作用：制退器安装在环形气缸壁制退器底座内，3-01-2；制退器撑牙锁止活塞架止推凸台，将***高压气体传递给活塞组反作用力传递给缸壁；高压气体正向推动另一组活塞旋转做功。

差速装置结构：差速装置内有两组大端齿，大端齿同轴向、同轴心分别连接两组活塞架动力输出轴；行星齿安装在行星架上；行星架固定在大端盖；大端盖连接动力输出总轴，7-02；

～差速装置作用：两组活塞架的动力输出轴分别连接差速装置两个端齿；差速装置行星齿平衡两根动力轴动力输入输出，把两组轴向动力输出到一根主轴，实现内燃机均衡的动力输入输出。

环缸两组活塞两轴动力输出内燃机工作原理：

环形气缸内，两组活塞架端面与缸体组成密闭环形空腔；活塞架连杆连接活塞；活塞随着活塞架在密闭环形空腔内旋转工作；四只活塞把缸体分成四个区域：进气区、压缩区、做功区、排气区；一组活塞架通过缸壁制退器撑牙止推提供反作用力，在高爆高压气体作用下推动另一组活塞组做规则圆周运动，循环往复； 两组活塞架连接对应输出轴；两轴同轴心、同轴向通过差速装置把动力输出到动力总轴；内燃机运转，实现动力输入输出。

环缸两组活塞两轴动力输出内燃机工作过程：

～把两组活塞组定义为：活塞组A和活塞组B

⑴． 进气：活塞组运动到进气区，活塞组A在制退器撑牙作用下锁止，活塞组B受做功区高温高压气体作用力驱动，旋转运动；进气区气缸内体积增大，负压吸入混合气，8-01；

⑵．平移：当运动的活塞组B旋转运动到一定角度，活塞组B上的复位凸台斜面抬升活塞组A制退器复位顶柱，复位顶柱顶开缸壁制退器撑牙，释放锁定的活塞组A，此时A、B两组活塞组同时在惯性轮的牵引力下开始同时旋转，产生平移。运动到活塞组B被缸壁制退器锁止，平移结束，8-02，

⑶．压缩：活塞组运动到压缩区，活塞组B在制退器撑牙作用下锁止，活塞组A受做功区高压气体作用力驱动，旋转运动；压缩区缸内体积变小，压缩缸体内混合气，8-03；

⑷．平移：当运动的活塞组A旋转运动到一定角度，活塞组A上的复位凸台斜面抬升活塞组B制退器复位顶柱，复位顶柱顶开缸壁制退器撑牙，释放锁定的活塞组B，此时A、B两组活塞组同时在惯性轮的牵引力下开始同时旋转，产生平移。运动到活塞组A被缸壁制退器锁止，平移结束，8-04；

⑸．做功：活塞组运动到做功区，活塞组A在制退器撑牙作用下锁止，此时，触发器发出信号，火花塞点火，高温高压爆燃气体推动活塞B飞速旋转，做功输出动力，8-05；

⑹．平移：当运动的活塞组B旋转运动到一定角度，活塞组B上的复位凸台斜面抬升活塞组A制退器复位顶柱，复位顶柱顶开缸壁制退器撑牙，释放锁定的活塞组A，此时A、B两组活塞组同时在惯性轮的牵引力下开始同时旋转，产生平移。运动到活塞组A被缸壁制退器锁止，平移结束，8-06；

⑺．排气：活塞组运动到排气区，活塞组B在制退器撑牙作用下锁止，活塞组A受做功区高压气体作用力驱动，旋转运动；排气区缸内体积变小，压缩燃烧过的废气，通过排气口排出废气，8-07；

⑻．平移：当运动的活塞组A旋转运动到一定角度，活塞组A上的复位凸台斜面抬升活塞组B制退器复位顶柱，复位顶柱顶开缸壁制退器撑牙，释放锁定的活塞组B，此时A、B两组活塞组同时在惯性轮的牵引力下开始同时旋转，产生平移。运动到活塞组A被缸壁制退器锁止，平移结束，8-08；

～两组活塞组经过八个运行状态，刚好运行一周，发动机做功四次，内燃机动力输出四次；而且进、压、爆、排同时在对应区域同时进行，循环往复；

～差速装置行星齿轮协调运转，把两组活塞架输出轴输出动力汇入到一根主轴上，动力均衡输出，10-2；

～活塞组平移概念：每次做功末端，制退器撑牙释放锁止的活塞架，在飞轮惯性牵引下，两组活塞组同时、同方向旋转一定角度，直至另一组活塞被制退器撑牙锁止；活塞组这一运动过程称为平移。

环缸两组活塞两轴输出内燃机设计优势：

⑴．使用安全：结构部件少，没有冗繁的配气正时机构，内燃机设计安全运行周期更长；

⑵．使用寿命长：活塞在环形缸体内做规则的圆周运动，没有爆震、机械磨损小，大大延长了内燃机使用寿命；

⑶．能效比高：传统圆柱形缸体内燃机，曲轴运转两周缸体内只做功一次；环缸两组活塞两轴输出内燃机，两组活塞运转一周却做功四次；两相比较，环缸两组活塞两轴输出内燃机能效比高。

附图说明：

⑴．图1-01：环形﹨圆缸适配活塞，以及圆面活塞适配活塞环视图；3-活塞架连杆与活塞连接孔；4-活塞环定位孔；5-活塞环开口处；

～图1-02：环形﹨方缸适配活塞，以及方面活塞适配活塞环视图；6-方面活塞L型活塞环；7-方面活塞多片环安装样式图；8-活塞环L型弓面支撑簧；

⑵．图2-01：活塞架外视图；1-活塞架活塞连杆；2-撑牙止推凸台；3-撑牙复位顶柱孔；4-撑牙运动导轨；5-活塞架触发器磁极安装凸台；6-活塞架密封环槽；

～图2-02：活塞架内视图；7-复位顶柱运行斜面凸台；8-活塞架运动限位凸台；

～图2-03：活塞架斜视图；1-活塞架活塞连杆；10-活塞架侧向环形端面；

～图2-04：活塞架侧视图；1-活塞架活塞连杆；10-活塞架侧向环形端面；

⑶．图3-01：活塞架密封环三视图；

～图3-02：活塞架密封环支撑簧视图；1-活塞架密封环；2-活塞架密封环侧视图；4-密封环支撑簧限位柱；5-密封环支撑簧弓面；

⑷．图4-01：环缸缸体①；1-环形气缸内壁；2-制退器底座；3-活塞架密封环槽；4-进气口；5-活塞架输出轴轴承位；6-火花塞孔；

～图4-02：环缸缸体②；7-排气口；

⑸．图5-01：制退器侧视图；1-撑牙；2-制退器基座；3-撑牙复位弹簧；

～图5-02：制退器斜视图；

～图5-03：制退器撑牙；

～图5-04：撑牙底视图；4-撑牙复位弹簧孔；

⑹．图6-01：制退器复位顶柱侧视图；1-顶柱与活塞架凸台接触面；2-撑牙复位顶柱；3-顶柱复位弹簧；4-顶柱与撑牙接触面；

～图6-02：制退器复位顶柱顶视图；5-顶柱与活塞架限位孔接触面；

～图6-03：制退器复位顶柱斜视图；

⑺．图7-01：差速装置正视图；

～图7-02：差速装置透视图；1-差速装置连接活塞架A动力轴；2-连接活塞架B动力轴；3-大端盖；4-动力轴①大端齿；5-行星齿轮；6-动力轴②大端齿；7-动力输出总轴；

⑻．图8-01：进气；活塞组A锁止，活塞组B旋转移动，进气区体积增大，负压进气；

～图8-02：进气后两组活塞同时旋转平移；平移至压缩区；

～图8-03：压缩；活塞组B锁止，活塞组A旋转移动，压缩区体积变小，压缩混合气；

～图8-04：压缩后两组活塞同时旋转平移；平移至做功区；

～图8-05：做功；活塞组A锁止，高压燃气推动活塞组B旋转移动，做功输出动力；

～图8-06：做功后两组活塞同时旋转平移；平移至排气区；

～图8-07：排气；活塞组B锁止，活塞组A旋转移动，排气区体积变小，排出废气；

～图8-08：排气后两组活塞同时旋转平移；平移至进气区；

⑼．图9-01：环形气缸剖面位置图；

～图9-02：环形气缸剖面图；1-活塞架A；2-活塞架B；3-制退器撑牙复位顶柱；4-制退器；5-活塞架连接输出轴孔位；6-环缸环形空腔；7-活塞架密封环槽；8-活塞架撑牙止推凸台；9-环形气缸主体；

⑽．图10-01：环缸两组活塞两轴输出内燃机正视图；1-环形气缸体；2-差速装置；3-飞轮；4-动力输出总轴；

～图10-02：环缸两组活塞两轴输出内燃机透视图；5-活塞组A；6-活塞组B；7-活塞组A动力轴；8-活塞组B动力轴；9-动力轴A大端齿；10-动力轴B大端齿；11-行星齿轮；12-动力输出总轴。

Claims (8)

1.环缸两组活塞两轴输出内燃机：

环形气缸内，两组活塞架端面与缸体组成密闭环形空腔；活塞架连杆连接活塞；活塞随着活塞架在密闭环形空腔内旋转工作；四只活塞把缸体分成四个区域：进气区、压缩区、做功区、排气区；一组活塞架通过缸壁制退器撑牙止推提供反作用力，在高爆高压气体作用下推动另一组活塞组做规则圆周运动，循环往复；两组活塞架连接对应输出轴；两轴同轴心、同轴向通过差速装置把动力输出到动力总轴；内燃机运转，实现动力输入输出。

2.环形气缸缸体按机械加工方式，以过气缸轴心缸体剖面形状区分：圆面环形气缸与方面环形气缸；

～两种环形气缸只是设计加工、外形结构不同，不影响内燃机运行效果。

3.活塞，对应与环缸面气密性贴合；活塞从外形结构上同样区分为：圆形环状活塞和方形环状活塞；1-01、1-02；

～每组活塞架有两个活塞，活塞安装在活塞架两端的活塞连杆上，2-01-1；

～两组活塞组、四个活塞把环形气缸分成四个区域：进气区、压缩区、做功区、排气区。

4.活塞架结构：每组活塞架有内外两个圆形盘面和侧向环形端面；

～与气缸壁接触面定义：外视面；两组活塞组接触面定义：内视面；侧向环形端面与气缸体组成环形密闭空腔；

～活塞架外视面结构：①外圈为活塞架密封环槽，2-01-6；②活塞架制退器止推凸台，2-01-2；③制退器撑牙运行导轨，2-01-4；④复位顶柱导孔，2-01-3；⑤点火触发器磁极安装凸台，2-01-5；

～活塞架内视面结构：①外圈为活塞架密封环槽，2-02-6；②活塞架制退器限位锁止凸台，2-02-8；③复位顶柱运行斜面凸台，2-02-7；④复位顶柱导孔，2-02-3；

～活塞架密封环：密封环弹簧弓面弹力支撑，紧贴环槽，增加气缸内的气密性，3-01；密封环支撑弹簧限位柱安装在环槽限位孔内，限制支撑弹簧移位，3-02。

5.制退器组成：止推撑牙、复位弹簧、制退器底座，5-01；两组活塞架，在对应两侧缸壁分别有两组制退器；

～制退器作用：制退器安装在环形气缸壁底座内，3-01-2；制退器撑牙锁止活塞架止推凸台，将***高压气体传递给活塞组反作用力传递给缸壁；高压气体正向推动另一组活塞旋转做功；

～制退器工作过程：

⑴．两组活塞架A、B，活塞架 A运动到相应角度，活塞架止推凸台被对应的缸壁制退器撑牙锁止，活塞架A把做功区高压气体反作用力通过撑牙传递给气缸壁，正向推动活塞架B旋转做功；

⑵．活塞架B旋转到一定角度，活塞架B斜面凸台顶起活塞架A复位顶柱，复位顶柱顶开制退器撑牙；

⑶．制退器撑牙复位，释放活塞架A；

⑷．平移相应角度，制退器锁止活塞架 B；循环往复。

6.差速装置结构：两组大端齿分别连接活塞架两组输出轴，两组活塞架动力输出轴同轴向、同轴心；行星齿安装在行星架上；行星架固定在大端盖；大端盖连接动力输出总轴；

～差速装置作用：两组活塞架、连接两根动力输出轴，动力输出轴分别连接差速器两个端齿；差速器行星齿平衡两根动力轴动静之间的动力输出，把两根轴向动力输出到一根主轴上，实现内燃机均衡的动力输出；

～差速装置工作过程：

⑴．两组活塞架A、B，活塞架A锁止，活塞架B受高压气体作用做功旋转；

⑵．活塞架B输出轴把动能输出到B组大端齿，B组大端齿带动行星齿旋转，因为A组大端齿同步受A活塞架锁止；在做功动力驱动下，行星齿旋转同时带动行星架轴向旋转；行星架把动力传递给总输出轴；

⑶．活塞架B旋转到一定角度，止退撑牙被活塞架B复位顶柱复位，活塞架A锁止解除；

受飞轮惯性驱动，固定在大端盖上的行星架驱动行星齿平行牵引两组大端齿旋转，同时带动两组活塞旋转；

⑷．旋转到一定角度，活塞架B锁止，活塞架A受高压气体作用做功旋转；

⑸．活塞架A输出轴把动能输出到A组大端齿，A组大端齿带动行星齿旋转，因为B组大端齿同步受B活塞架锁止；在做功动力驱动下，行星齿旋转同时带动行星架轴向旋转；行星架把动力传递给总输出轴；

⑹．活塞架A旋转到一定角度，止退撑牙被活塞组A复位顶柱复位，活塞架B锁止解除；

受飞轮惯性驱动，固定在大端盖上的行星架驱动行星齿平行牵引两组大端齿旋转，同时带动两组活塞旋转；循环往复，差速装置平衡两活塞组轴向动力源源不断输出。

7.活塞组平移：每次做功末端，制退器撑牙释放锁止的活塞架，在飞轮惯性牵引下，两组活塞组同时、同方向旋转一定角度，直至另一组活塞被制退器撑牙锁止；活塞组这一运动过程称为平移。

8.飞轮作用：为两组活塞组平移换区提供惯性动力。

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