[发明专利]直轴式发动机

说明书

本发明是关于活塞式内燃机的，具体地说，这是一种没有曲轴连杆机构直轴式发动机。

内燃机发展到现在已有120多年的历史，作为动力机械已被人们广泛应用，现代发动机要求高的升功率和热效率，而且能燃用劣质燃料，污染低，易起动单位马力小重量等。

活塞式内燃机大部分采用曲轴连杆机构，把热能转换成机械能，只有小部分不采用曲轴连杆机构。

采用连杆机构的内燃机，曲轴连杆成了发动机的关键部件，它从下述几个方面限制了发动机性能。

1.限制了发动机热效率的提高，燃气产生最大爆发压力时曲轴连杆机构正处在上死点附近，而输出力矩最小。此时，最大爆发压力对机构起破坏作用。

2.曲轴连杆机构复杂，体积大，特别是多缸发动机用曲轴。机械强度和精度要求高，加工困难曲轴的制造成本占整台发动机制造成本的25%左右。

3.曲轴连杆机构及曲轴箱体积大，质量大使发动机单位马力重量增加，而且发动重心高。

4.活塞受旋转力矩的交变作用，使气缸内壁在一个固定的对径方向上磨损加剧，气缸密封变坏，加大漏气使功率有所降低。

5.气缸只能单端利用，由于连杆作周期摆动，下部气缸不能形成工作缸，燃气只能在顶端气缸内膨胀作功，发动机的升功率不够大，气缸利用率低。

6.因为曲轴连杆机构的结构特点，活塞长度较长（超过8厘米），使发动机气缸利用率下降。

7.曲轴行程受到严格限制，它受缸径，机械强度整机尺寸的约束，而且改变活塞行程而使发动机机构更加复杂。

没有曲轴连杆机构的发动机，如旋转活塞式发动机，虽然不使用曲轴连杆机构，但也有如下缺点旋转活塞发动机转动部分周围速度不能太高，燃烧室形状很难理想，低速时扭矩低，燃油消耗率高，升功率还不够大，制造工艺复杂。

本发明的一个目的是提供一种单位马力重量小，外型尺寸小，易起动，机械效果，热效率较高的活塞式发动机。

本发明的另一个目的是将发动机整体应用于蒸汽机使热能转换成机械能的性能更加完善。

附图1是本发明所述发动机的简略不完全侧视图。

附图2是本发明的所述发动机气缸内壁圆柱曲面导槽作用示意图。

附图3是导槽活体伸缩示意图。

附图4是活塞外圈滑块示意图。

附图5是发动机气缸进气示意图。

本发明所述发动机的机构基本构思是：气缸两端封闭，气缸中部有直轴，气缸内活塞在直轴上左右滑动形成两工作缸、发动机气缸内壁上有交替存在的间断圆柱曲面导槽，（或直线导槽）直轴上有直线导槽或交替存在的间断圆柱曲面导槽，活塞外圈上滑块在气缸内壁导槽内滑动，活塞内圈上滑块在直轴上导槽内滑动，变活塞的往复运动为直轴的连续同方向转动，从而输出动力。

本发明所述发动机结构如图1所示（以二冲程为例）发动机气缸两端封闭。气缸内有活塞（1），活塞把发动机气缸分为两工作缸（2）（3）。两工作缸壳体上有喷油嘴，活塞外圈上有滑块（4）、内圈上有滑块（5），空心直轴（6）轴线与气缸轴线重合，位于气缸中部。空心直轴上有进气孔（7）和直线导槽（8），活塞内圈滑块（5）在直轴上直线导槽内滑动。空心直轴中有输气管道（13），输气管道上有进气孔（14），输气管道（13）相对气缸体不转动。

发动机气缸体上有排气孔（9）和导槽活体（10），导槽活体与导槽活体伸缩体（11）成一体。伸缩体（11）带动导槽活体沿气缸外园周切线的垂直方向进行移动。进：使导槽活体与气缸内壁平，出：形成气缸内壁上的间断园柱曲面导槽（12），活塞外圈滑块（4）在气缸内壁上的间断园柱曲面导槽内滑动。

活塞在空心直轴上左右移动，因活塞内圈滑块在空心直轴上直线导槽内滑动，而使活塞相对于空心直轴不发生转动。活塞外圈滑块在气缸内壁上交替出现的间断园柱曲面导槽内滑动使活塞的往复运动变为活塞的连续同方向转动，活塞带动直轴转动，输出动力。

气缸内壁交替出现的间断园柱曲面导槽如图2所示（缸体展开），当活塞外圈滑块欲从导槽活体（2）经过时。伸缩体（1）使导槽活体（2）缩进）;形成导槽。滑块沿导槽滑动，此时，导槽活体（3）与气缸内壁平，防止活塞左右两工作缸发生串气。当活塞外圈滑块欲经过导槽活体（3）时，伸缩体（4）（6）使导槽活体（3）缩进，形成导槽，导槽滑块继续沿所出现的导槽滑动。同时，导槽活体（2）伸出与气缸内壁平，（7）为排气门。