[发明专利]同轴无曲柄式发动机

说明书

本申请是申请号201080017158.X、申请日2010年3月19日、发明名称“同轴无曲柄式发动机”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及做功的发动机，尤其是涉及同轴或双向无曲柄式发动机。

背景技术

往复式发动机在世界范围内都比较普遍，尤其是使用曲柄机制将往复式运动转化成旋转运动来驱动整个机器，如汽车。由于此类发动机的往复式性质造成能量在运动过程中损失，从而降低了发动机的效率并引起一系列失衡效应，导致组件发生磨损、产生不可避免的振动以及噪音过大。

在解决这些问题方面，有人做了不少尝试，如转子发动机、轨道发动机、分置式循环发动机、凸轮发动机、轴向式发动机、桶式发动机；所有这些代表性的发动机中的曲柄轴已被某种机制所取代，这种机制能将往复式运动转化成旋转运动，从而使许多由于曲柄轴固有的失衡特征所导致的问题在一定程度上得到了缓解。

此类发动机能够驱动那些在驱动轴末端包含叶片或转子等此类组件的机器来推动机器（如船、飞机、潜艇、直升机等）。特别是在军事装备里，同轴转子被用于转动一对相反方向但却被安装在处于同一旋转轴线上的单一轴上的转子或螺旋桨，但是除了倒转设备以外，因为其转子或螺旋桨是在不同轴线上的不同轴上以相反方向旋转的。两种配置都需要某种变速箱将一个单一轴的运转转化成两个轴的反向旋转或同轴旋转。采用一个行星齿轮组或类似的变速箱将发动机驱动轴的旋转转化成轴的同轴或反向旋转方案，以驱动螺旋桨或转子的同轴或反向旋转。此类系统在轮船上较为常见。两个螺旋桨或转子是以一前一后的方式排列的，使功率从发动机通过齿轮传动而转移。如果使最大量的空气或水均匀地通过螺旋桨或转子会减少旋流，从而提高性能并减少能量损失。此类系统也可减少或消除现有单螺旋桨和转子系统所产生的扭矩。然而，这些发动机及相关的传输系统通常价格昂贵、机械操作复杂、重量更大、维护成本更高、噪音大并且容易发生故障。例如，在同轴直升机中，变速箱和转子轮毂结构十分复杂，有许多连接处及弹簧片等部件，这些部件可能因为需要同时驱动两个反向的转子盘的原因而发生故障。

AU629,238（其内容以引用的方式并入本文）建议可以通过提供一种无曲柄往复式发动机来降低发动机的复杂性。这样一种发动机可能至少包括一个气缸、两个相对放置并沿着每个气缸的纵轴进行相反方向的往复运动的活塞、活塞之间是一个共用的燃烧室、一个与每个气缸的纵轴相平行且有一定间隔的主轴、以及两个供主轴旋转的具有轴向间隔、环状的且大体上呈正弦的轨槽，该轨槽与前述活塞相互连接，以使活塞的往复运动能够带动主轴产生旋转运动。该发动机还进一步包括一个与共用燃烧室连通的小型燃料混合气和点火室，意思就是说将燃料注入该燃料混合气和点火室，在其中形成一个富燃料混合气，并在共用燃烧室与空气形成贫燃料混合气。在该燃料混合气和点火室中配有一个点火装置，用于点燃其中的富燃料混合气。

然而，基于上述建议的发动机，还是需要解决与两个在同一轴线上以相反方向同心旋转的轴有关的问题以及磨损和复杂性方面的问题。此外，还需要一个齿轮箱将前述单一轴发动机产生的功率和扭矩转化成同轴功率。

因此，需要一种能够在不需要变速箱的情况下、以机器要求的每分钟转数（RPM）将总功率和扭矩传递给同轴同心轴的发动机。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于基本上克服或者至少改善现有技术的一个或多个缺点，或至少提供一个有用的替代解决方案。

发明总览

在本文开头所介绍的同轴无曲柄式发动机包括：

至少一个确定一条纵向延伸轴的气缸；

一对以相反方向沿该气缸纵轴进行往复运动的活塞，并且这两个活塞之间有一个共用的燃烧室；

第一根与上述气缸的纵轴大致平行并且具有横向间隔的轴；

第二根与上述气缸的纵轴大致平行并且具有横向间隔的轴，这个第二根轴有一个纵向延伸的通孔，使第一根轴能够从中延伸并旋转，上述每个活塞都与一个轴向分布的凸轮相连接，第一个凸轮由第一根轴所支撑，而第二个凸轮由第二根轴所支撑，

即在使用时，活塞的往复运动带动其各自的轴以相反的方向旋转，从而驱动发动机运转。

最好在轴附近包含多个气缸。

最好包含两个气缸和四个活塞，其中一个气缸中的活塞以180°与另一个汽缸中的活塞异相地运行。

最好包含三个气缸和六个活塞，以一个三角形而分布并且与轴的间隔相等。

最好包含四个或更多气缸。

凸轮最好互为镜像。