CN204804954U - 多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机技术领域，涉及多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，中空的直轴上间隔固定有两个以上的波轮圆盘，波轮圆盘外沿轴向的波动面上周向至少设置有两个推高点和两个推低点，相邻的两个波轮圆盘镜像固定在直轴上，以直轴轴线为中心的机体上环周向均布有若干个气缸，同一轴线上的气缸组成一个气缸列，每个波轮圆盘驱动的连杆分别与对应气缸列的轴线重合，连杆的两端均设置有活塞或一端设置有活塞、另一端设置成与直线轴承配合的滑杆结构，轴向相邻的两个活塞设置在同一个气缸内，气缸的外壁上设置有水冷套，气缸侧壁上设置有进排气口、点火及供油装置，优点是：体积小、无独立飞轮、换气彻底、不跑油，适用于作燃油动力发动机。

Description

多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，特指一种多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机。

背景技术

目前，一般的发动机多以活塞、连杆、曲轴、飞轮等主要部件相互传动，对外输出功率，如多缸结构体积较大较为复杂，还有居多的没有解决的缺陷，如二冲程发动机的换气不切底，排气口跑燃料和烧混合油等居多缺点，在燃油价格较高和环境排放要求严格的今天，在内燃机中二冲程发动机正面临着掏太出局的考验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、体积小、传动简单、拆装方便的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机。

本实用新型的目的是这样实现的：

多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，中空的直轴上间隔固定有两个以上的波轮圆盘，波轮圆盘外沿轴向的波动面上周向至少设置有两个对称的轴向推高点和两个对称的轴向推低点，推高点与推低点间隔设置，波峰的幅度为活塞行程，相邻的两个波轮圆盘镜像固定在直轴上，直轴转动地设置在机体中心，以直轴轴线为中心的机体上环周向均布有若干个气缸，同一轴线上的若干个气缸组成一个气缸列，每个波轮圆盘驱动的周向均布在波轮圆盘的环形波动滑道上的连杆分别与对应气缸列的轴线重合，每个连杆均为轴向伸至波轮圆盘两侧的一体双向式连杆，连杆的两端均设置有活塞或一端设置有活塞、另一端设置成与直线轴承配合的滑杆结构，两个波轮圆盘之间的轴向相邻的两个活塞设置在同一个气缸内，气缸的外壁上设置有水冷套，气缸侧壁上设置有进排气口、点火及供油装置。

上述中空的直轴上设置有两个波轮圆盘，两个波轮圆盘之间的活塞对置，形成对置活塞结构；或所述中空的直轴上设置有三个波轮圆盘，三个波轮圆盘之间的同一轴线上的气缸对置、相邻两波轮圆盘之间的活塞对置，形成对置活塞对置缸结构。

上述直轴上设置两个波轮圆盘时，一个波轮圆盘外侧的两个波峰较另一个波轮圆盘外侧的两个波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰；或所述直轴上设置三个波轮圆盘时，两个外侧的波轮圆盘的外侧波峰较中间波轮圆盘同一轴线上的波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰。

上述连杆的中部设置有两个配合波轮圆盘厚度间隔设置的辊轮，所述连杆的一端为活塞、另一端为活塞或供气活塞或配合直线轴承的滑杆。

上述气缸的进气方式为下列方式之一：

(1)气缸的进气方式为自然吸气：所述的波轮圆盘为双波轮圆盘，配置在两个波轮圆盘上的连杆外端均为供气活塞，配合单向阀组件及供气管道组件为气缸供气，所述供油装置为化油器供油；或所述的波轮圆盘为三波轮圆盘，中间波轮圆盘配置的连杆两端各为活塞，外侧两波轮圆盘上配置的连杆外侧均为供气活塞，所述供油装置为化油器供油；

(2)所述气缸的进气方式为电子涡轮或罗茨风机压力供气：中间波轮圆盘配置的连杆两端均为活塞，外侧两波轮圆盘上配置的连杆内侧为活塞，外侧为与直线轴承配合的滑杆结构，所述供油装置为电喷供油。

上述气缸为管筒状结构，气缸的中部为燃烧室，气缸中点水平位处设有火花塞及供油装置，各行程内下止点端处的缸套四周设有和行程成一定比例高度的开口，为进气口和排气口，气缸腔内的中点两侧为气室或直线轴承安装处。

上述活塞的前端至少设置有两道气环、活塞尾端设置有一道油环。

上述连杆及活塞工作时，活塞尾端始终位于各自的气缸内。

上述的进排气口分别设置在气缸侧壁上，由气缸内的活塞的往复移动控制进排气口的开闭，同一气缸内的活塞远离气缸中点作推低移动时，活塞提前打开的开口为排气口、后打开的开口为进气口，所有的进气口和所有的排气口分别用进气集气接头和排气集气接头及通气管道连通至进气供气和排气处。

上述机体包括一个以上的支架，每个支架由上下的两片金属圆盘和中部的支撑管组成的截面为工字形的圆盘架，圆盘架的四周均布有若干个轴向的气缸安装孔，气缸安装孔的外壁可径向拆装。

附图说明

图1是本实用新型局部结构的立体示意图。

图2是本实用新型局部结构的剖视图。

图3是本实用新型的局部分解示意图。

图4是本实用新型的机体及直轴的立体示意图。

图5是本实用新型的波轮圆盘及其气缸、活塞的展开示意图。

图6是本实用新型的同一轴线上的气缸、活塞、进排气口的布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1—图6：

多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，中空的直轴10上间隔固定有两个以上的波轮圆盘20，波轮圆盘20外沿轴向的波动面上间隔90度设置一个波峰，360度上的四个波峰形成对称的两个轴向推高点22和对称的两个轴向推低点23(当然，波轮圆盘20外沿轴向的波动面上也可以间隔设置双向的六个波峰和双向的八个波峰均可设计，根据需要甚至更多，无论设置多少波峰，其间隔角度都是均分，所述的双向指每个波轮圆盘20的上下表面均设置有波动面，形成双向的波峰或波动面)，每个波轮圆盘20上下表面上的推高点22与推低点23均间隔设置，波峰的幅度为活塞行程，相邻的两个波轮圆盘20镜像固定在直轴10上，直轴1转动地设置在机体1中心，以直轴轴线为中心的机体上环周向均布有若干个气缸30，同一轴线上的若干个气缸30组成一个气缸列，每个波轮圆盘20驱动的周向均布在波轮圆盘的环形波动滑道21上的连杆40分别与对应气缸列的轴线重合，每个连杆40均为轴向伸至波轮圆盘20两侧的一体双向式连杆，连杆40的两端均设置有活塞41或一端设置有活塞41、另一端设置成与直线轴承配合的滑杆结构，两个波轮圆盘20之间的轴向相邻的两个活塞41设置在同一个气缸30内，气缸30的外壁上设置有水冷套100，气缸30侧壁上设置有进排气口、点火及供油装置62。

上述中空的直轴10上设置有两个波轮圆盘20，两个波轮圆盘20之间的活塞41对置，形成对置活塞结构；或所述中空的直轴10上设置有三个波轮圆盘20，三个波轮圆盘20之间的同一轴线上的气缸30对置、相邻两波轮圆盘20之间的活塞41对置，形成对置活塞对置缸结构。

上述直轴10上设置两个波轮圆盘20时，一个波轮圆盘20外侧的两个波峰较另一个波轮圆盘20外侧的两个波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰，优选的偏置角度为20度；或所述直轴10上设置三个波轮圆盘20时，两个外侧的波轮圆盘20的外侧波峰较中间波轮圆盘20同一轴线上的波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰，优选的偏置角度为20度。

上述连杆的中部设置有两个配合波轮圆盘厚度间隔设置的辊轮50，所述连杆40的一端为活塞41、另一端为活塞41或供气活塞42或配合直线轴承的滑杆，每个波轮圆盘20的环形波动滑道21上均布有五个双向式连杆40(当然，也可以是三个或七个或更多个)。

当然所述的波轮圆盘也可以是在圆盘的外圆柱面上设置具有轴向波动面的环形槽，双向式连杆40安装的一个或两个辊轮50在所述的环形槽内，由波轮圆盘驱动双向式连杆40的轴向移动，两个辊轮50时，两个辊轮50分别与环形槽的上下波动面接触传递动力。

上述气缸的进气方式为下列方式之一：

(1)气缸30的进气方式为自然吸气：所述的波轮圆盘20为双波轮圆盘，配置在两个波轮圆盘20上的连杆40外端均为供气活塞42，配合单向阀组件及供气管道组件为气缸30供气，所述供油装置为化油器供油；或所述的波轮圆盘20为三波轮圆盘，中间波轮圆盘20配置的连杆两端各为活塞41，外侧两波轮圆盘20上配置的连杆40外侧均为供气活塞42，所述供油装置为化油器供油，化油器通过化油器接口72安装在气缸30侧壁或机体1上；

(2)所述气缸30的进气方式为电子涡轮或罗茨风机压力供气：中间波轮圆盘20配置的连杆40两端均为活塞41，外侧两波轮圆盘20上配置的连杆40内侧为活塞41，外侧为与直线轴承配合的滑杆结构，所述供油装置为电喷供油。

上述气缸30为管筒状结构，气缸30的中部为燃烧室，气缸30中点水平位处设有点火(火花塞)及供油装置，各行程内下止点端处的缸套四周设有和行程成一定比例高度的开口，为进气口63和排气口61，气缸腔内的中点两侧为气室或直线轴承安装处。

上述的推高点22是一波轮圆盘20上的波峰相距相邻波轮圆盘20上的波峰最近处的点，所述的推低点是一个波轮圆盘20上的波峰相距相邻波轮圆盘20上的波峰最远处的点。

上述活塞41的前端至少设置有两道气环411、活塞41尾端设置有一道油环412。

上述连杆40及活塞41工作时，活塞41尾端始终位于各自的气缸30内。

上述的进排气口分别设置在气缸30侧壁上，由气缸30内的活塞41的往复移动控制进排气口的开闭，同一气缸30内的活塞41远离气缸30中点作推低移动时，活塞41提前打开的开口为排气口61、后打开的开口为进气口63，所有的进气口63和所有的排气口61分别用进气集气接头631和排气集气接头611及通气管道6、5连通至自然吸气或压力供气的供气处和排气处，在进气口63或进气管道上设置有进气单向阀71，进气单向阀71为钢制弹片式结构。

上述机体1包括一个以上的支架，每各支架由上下的两片金属圆盘101、103和中部的支撑管102组成的截面为工字形的圆盘架，圆盘架的四周均布有若干个轴向的气缸安装孔4，气缸安装孔4的外壁104为可径向拆装的分体式结构，同一轴线上的气缸安装孔4可轴向安装若干个列管状的气缸，每列气缸中设有一组或多组燃烧室，外部设有水冷套结构，每组燃烧室都设置火花塞安装孔供油装置安装孔，其左右活塞下止点时活塞端面处的气缸侧壁上周向各设有开口，每列气缸内可供一组或多组连杆活塞运动作功。每列缸可作独立拆装。机体的支架中心设有轴承固定位，并安装有管状的直轴，直轴上可安装多个波轮圆盘。

当气缸内的两组连杆活塞配合镜像固定的波轮旋转时，两组活塞始终对向运动。当三个波轮设置时，一侧波轮上的连杆活塞与中间波轮上的连杆活塞靠得最近时，另一侧波轮上的连杆活塞与中间波轮上的连杆活塞离得最远，在应用中双波轮设置时，一侧的波轮上外侧的两个波峰较内侧相差90度的波峰同向偏置一定的角度设置，在向有偏置角度方向转时，带有偏置角度的波轮波峰推动活塞比对向波轮推动的活塞提前到达气门开口处，成为排气口，对向波轮推动活塞正常到达的气口成了进气口，从排气口开起转至进气口开起的角度称为卸压角度，从进气口打开至排气口重新关闭时称换气角，排气关闭至进气关闭为充赢角，从进气关闭至点火为压缩角度，从点火角至波峰最高时的点为点火提前角度，波峰最高点至卸压角前为作功角度，由此组成了特有的二冲程对置活塞的工作顺环。

波轮圆盘与连杆的箱体内装有润滑油，活塞的裙部设置有油环，活塞上止点时裙尾油环止于进排气口处，下止点时油环始终在缸内，气环滑过气口至油环油膜浸润处，进排气口前端缸腔微滴油润滑控制。

进排气口设有集气装置接口，自吸气式结构时集气装置接口与外侧供气活塞与单向伐组成的装置连接，供气式结构时直接与供气装置连接。排气集气装置直接与涡轮或排气管连接。

图5是本实用新型的波轮圆盘及其气缸、活塞的展开示意图，从图中可以看出：同一波轮圆盘20上的气缸30、活塞41的布局位置不同，而进气口63均在同一高度上，排气口61均在同一高度上，同一组周向环设的气缸中心线99位于同一平面内，点火及供油装置设置在所述的气缸中心线99处，图中箭头指向为波轮圆盘的转向。

图6是本实用新型的同一轴线上的气缸、活塞、进排气口的布局示意图，图中给出了下部两个波轮圆盘位于推高点22位置时，最上侧的波轮圆盘的推低点21与推高点22错开15—25度角时的错开距离L，同时，可以看出进气口63、排气口61在气缸30上的设置位置。

本发动机的工作循环是这样实现的：

当自吸气化油气结构时：

当机体中心的直轴旋转时，直轴上镜像固定的各波轮上配置的连杆活塞在轴向设置的气缸内作相反方向滑动，当镜像固定的两个波峰最近时的角度与轴向缸套中心重合时，连杆上内侧的两个活塞靠得最近为上止点，外侧的供气活塞气缸通过化油气口吸满混合气，当波轮轴向较内侧波峰提前偏置的方向转动时，供气缸内的混合气在通过单向阀进入供气道被压缩，当进气端活塞下行打开进气口时，排气端的活塞已提前波峰偏置设置的行程量提前打开了排气口，这时被压缩的混合气从缸壁四周的开口挤向气缸内，从进气端把原在缸内的气体扫出缸外，在偏置角度的作用下，排气端活塞提前关闭排气口，接着进气端活塞也关闭了进气口，这时气缸封闭进入压缩状态，当活塞行至点火提前角度时点火预燃，当波峰越过重合角燃油以最佳的爆发点作用于活塞连杆，推动波轮转动，这时下行的活塞在设有偏置角的波峰作用下，提前打开气口，使气缸内作功的余气失压形成排气，继续下行的进气端活塞打开气口，扫气，又进入下一个循环。

当供气式电喷结构时：

连续压力供气装置开起后，进气端活塞打开进气口时，开始扫气，在排气端活塞关闭前，进气口端与排气口端是相通的，连续压力供气的进气在此过程中作超量扫气，更彻底，当排气口关闭后，进气口继续进气至进气口关闭，使缸腔内富氧，同时封闭后的缸腔内供油装置喷油预混直至点火、作功、排气。

当三波轮对置缸结构时，对置的气缸内以波峰的角度时差同样旋转运行着，周向相邻的一列缸，以相邻角度的转动时差运行着。

此结构大大优于自吸气化油器结构，自吸气化油器式对置活塞结构又很大程度上优于传统的二冲程结构发动机。

本发动机的最大特点

1、本实用新型解决了一直困扰二冲程发动机换气不切底和排气口跑燃料的问题。

2、本机的结构以新颖的中空直轴和波轮圆盘方式可取代原有的曲轴功率输出方式，加工简单，抗扭性强，比一字排开的曲轴结构的体积小得多。周向环设排列是几何学中最小最紧密的排列，加上对置缸，共用了一个箱体，同一轴线上的六个或四个活塞，轴向相邻的两个对置活塞共用了一个燃烧室，作为一个可单独拆装检测的独立设置，形成模块化的结构设计，方便拆装。

3、本机最大的特点旋转180角就能使气缸做功一次，相比传统二冲程发动机360度角气缸做功一次，工作效率高出一培，为了加工和维护更加方便，同一轴线上对置缸组件为一列，各列气缸可作可独立拆卸的周向结构布置，缸套可作对置整体设计，为降低加工难度缸套也可一分为二的左右结构，在管状缸套30上设有开口32，以供波轮圆盘驱动滚轮运动的传动所需。每个气缸的水冷套结构各为独立，火花塞安装处和喷油咀都穿过水冷套，进排气配置部件同样都各自独立。每个气缸安装孔的外壁为类似扇形的可径向拆装结构，拆装气缸时可径向拆装，不受穿插影响，各列缸独立完成拆装。形成每列气缸的模块化结构。以上波轮圆盘为双向四波峰设置，直轴转一周使一个气缸获得两次作功的机会，主轴的功率输出和扭矩较传统机增大数倍。要使主轴扭矩进一步大幅增大和排量增大，可作更多缸数设计，波轮圆盘可作更多的波峰设计，双向六波峰和双向八波峰均可设计，根据需要甚至更多。

4、应用领域广泛：在功率密度要求较高、小体积、大功率、应用方便等领域更具有优异性，例如可作为陆上乘用车辆、移动电源等动力方面的应用，也可作为坦克、小型直升机、无人机等军用装备或飞行器的动力方面的应用，也可作为水上冲峰舟的轻装动力及小型船舶动力等方面的应用，在性能的提高、结构的简化、体积的减小等方面等均具有大幅度提升，将是活塞式内燃机的一次全新的设计。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：中空的直轴上间隔固定有两个以上的波轮圆盘，波轮圆盘外沿轴向的波动面上周向至少设置有两个对称的轴向推高点和两个对称的轴向推低点，推高点与推低点间隔设置，波峰的幅度为活塞行程，相邻的两个波轮圆盘镜像固定在直轴上，直轴转动地设置在机体中心，以直轴轴线为中心的机体上环周向均布有若干个气缸，同一轴线上的若干个气缸组成一个气缸列，每个波轮圆盘驱动的周向均布在波轮圆盘的环形波动滑道上的连杆分别与对应气缸列的轴线重合，每个连杆均为轴向伸至波轮圆盘两侧的一体双向式连杆，连杆的两端均设置有活塞或一端设置有活塞、另一端设置成与直线轴承配合的滑杆结构，两个波轮圆盘之间的轴向相邻的两个活塞设置在同一个气缸内，气缸的外壁上设置有水冷套，气缸侧壁上设置有进排气口、点火及供油装置。

2.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述中空的直轴上设置有两个波轮圆盘，两个波轮圆盘之间的活塞对置，形成对置活塞结构；或所述中空的直轴上设置有三个波轮圆盘，三个波轮圆盘之间的同一轴线上的气缸对置、相邻两波轮圆盘之间的活塞对置，形成对置活塞对置缸结构。

3.根据权利要求2所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述直轴上设置两个波轮圆盘时，一个波轮圆盘外侧的两个波峰较另一个波轮圆盘外侧的两个波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰；或所述直轴上设置三个波轮圆盘时，两个外侧的波轮圆盘的外侧波峰较中间波轮圆盘同一轴线上的波峰向同一方向偏置10—25的角度，形成偏置波峰。

4.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述连杆的中部设置有两个配合波轮圆盘厚度间隔设置的辊轮，所述连杆的一端为活塞、另一端为活塞或供气活塞或配合直线轴承的滑杆。

5.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述气缸的进气方式为下列方式之一：

(1)气缸的进气方式为自然吸气：所述的波轮圆盘为双波轮圆盘，配置在两个波轮圆盘上的连杆外端均为供气活塞，配合单向阀组件及供气管道组件为气缸供气，所述供油装置为化油器供油；或所述的波轮圆盘为三波轮圆盘，中间波轮圆盘配置的连杆两端各为活塞，外侧两波轮圆盘上配置的连杆外侧均为供气活塞，所述供油装置为化油器供油；

(2)所述气缸的进气方式为电子涡轮或罗茨风机压力供气：中间波轮圆盘配置的连杆两端均为活塞，外侧两波轮圆盘上配置的连杆内侧为活塞，外侧为与直线轴承配合的滑杆结构，所述供油装置为电喷供油。

6.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述气缸为管筒状结构，气缸的中部为燃烧室，气缸中点水平位处设有点火及供油装置，各行程内下止点端处的缸套四周设有和行程成一定比例高度的开口，为进气口和排气口，气缸腔内的中点两侧为气室或直线轴承安装处。

7.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述活塞的前端至少设置有两道气环、活塞尾端设置有一道油环。

8.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述连杆及活塞工作时，活塞尾端始终位于各自的气缸内。

9.根据权利要求1所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述的进排气口分别设置在气缸侧壁上，由气缸内的活塞的往复移动控制进排气口的开闭，同一气缸内的活塞远离气缸中点作推低移动时，活塞提前打开的开口为排气口、后打开的开口为进气口，所有的进气口和所有的排气口分别用进气集气接头和排气集气接头及通气管道连通至进气供气和排气处。

10.根据权利要求1—9任一项所述的多缸环设对置活塞多波轮中空直轴发动机，其特征在于：所述机体包括一个以上的支架，每个支架由上下的两片金属圆盘和中部的支撑管组成的截面为工字形的圆盘架，圆盘架的四周均布有若干个轴向的气缸安装孔，气缸安装孔的外壁可径向拆装。