[发明专利]多级套缸发动机径向移动齿控伸缩杆装置

摘要

多级套缸发动机径向移动齿控伸缩杆装置，包括三个系统：变缸系统包括缸套、内缸活塞、中缸圆套桶、外缸圆套桶、活塞杆、活塞杆圆盘、中缸电磁圆桶、外缸电磁圆桶；径向变杆系统包括摆杆、移动转杆、左圆盘、右圆盘、左半轴和右半轴；齿控螺纹伸缩系统包括旋转圆盘、中间杆和旋转圆桶；其特征在于：移动转杆左半段穿套在左圆盘的槽内，移动转杆的右端顶卡在右圆盘左凹槽内，移动转杆移动槽有一条侧齿条；内缸活塞、中缸圆套桶、外缸圆套桶套在一起，内缸活塞在正中间，内缸活塞外套中缸圆套桶，中缸圆套桶外套外缸圆套桶，外缸圆套桶外套缸套；旋转圆盘中央有圆盘中心孔，旋转圆盘中心孔内螺纹上旋拧有一根中间杆。

主权项

多级套缸发动机径向移动齿控伸缩杆装置，包括变缸系统、径向变杆系统和齿控螺纹伸缩系统，变缸系统包括缸套（1）、内缸活塞（2）、中缸圆套桶（3）、外缸圆套桶（4）、活塞杆（33）、活塞杆圆盘（11）、中缸电磁圆桶（9）、外缸电磁圆桶（10）；径向变杆系统包括摆杆（12）、移动转杆（13）、左圆盘（17）、右圆盘（16）、左半轴（19）和右半轴（15）；齿控螺纹伸缩系统包括旋转圆盘（32）、中间杆（28）和旋转圆桶（26）；其特征在于：当CPU 给出信号使控制柜不给中缸电磁线圈（31）和外缸电磁线圈（29）电源时，中缸电磁线圈（31）和外缸电磁线圈（29）不通电不产生磁场，此时，内缸活塞（2）做上下往复运动并带动活塞杆（33）做上下往复运动，从而形成以内缸活塞（2）为小活塞，以中缸圆套桶（3）内圆桶为缸体的小体积发动机，这时发动机在小体积吸气量状态工作；当CPU 给出信号使控制柜给中缸电磁线圈（31）电源通电而不给外缸电磁线圈（29）电源通电时，外缸电磁线圈（29）不通电不产生磁场，中缸电磁线圈（31）通电产生磁场，中缸电磁线（圈31）产生的磁场磁极与中缸电磁圆桶（9）的桶壁平行，且与中缸圆套桶内磁环（8）相吸，在内缸活塞（2）做上下往复运动并带动活塞杆（33）做上下往复运动的过程中，由于活塞杆（33）的上下往复运动也带动活塞杆（33）上的活塞杆圆盘（11）及中缸电磁圆桶（9）和外缸电磁圆桶（10）做上下往复运动，所以，在中缸电磁圆桶（9）向下运动到中缸电磁圆桶（9）的下端圆环面靠近中缸圆套桶（3）的上端圆环面时，中缸电磁圆桶（9）内的中缸电磁线圈（31）产生的磁场立即吸住中缸圆套桶（3）上端的中缸圆套桶内磁环（8），使中缸圆套桶（3）与中缸电磁圆桶（9）一起做上下往复运动，从而从而形成以中缸圆套桶（3）和内缸活塞（2）为中活塞，以外缸圆套桶（4）内圆桶为缸体的中体积发动机，这时发动机在中体积吸气量状态工作；当CPU 给出信号使控制柜同时给中缸电磁线圈（31）和外缸电磁线圈（29）电源通电时，中缸电磁线圈（31）和外缸电磁线圈（29）均通电产生磁场，外缸电磁线圈（29）通电产生的磁场磁极也与外缸电磁圆桶（10）的桶壁平行，此时外缸电磁线圈（29）通电产生的磁场与外缸圆套桶（4）上端的外缸圆套桶内磁环（7）相吸，中缸电磁线圈（31）通电产生的磁场与中缸圆套桶内磁环（8）相吸，在内缸活塞（2）做上下往复运动并带动活塞杆（33）做上下往复运动的过程中，由于活塞杆（33）的上下往复运动也带动活塞杆（33）上的活塞杆圆盘（11）及中缸电磁圆桶（9）和外缸电磁圆桶（10）做上下往复运动，所以，在中缸电磁圆桶（9）向下运动到中缸电磁圆桶（9）的下端圆环面靠近中缸圆套桶（3）的上端圆环面时，中缸电磁圆桶（9）内的中缸电磁线圈（31）产生的磁场立即吸住中缸圆套桶（3）上端的中缸圆套桶内磁环（8），使中缸圆套桶（3）与中缸电磁圆桶（9）一起做上下往复运动，与此同时，在外缸电磁圆桶（10）向下运动到外缸电磁圆桶（10）的下端圆环面靠近外缸圆套桶（4）的上端圆环面时，外缸电磁圆桶（10）内的外缸电磁线圈（29）产生的磁场立即吸住外缸圆套桶（4）上端的外缸圆套桶内磁环（7），使外缸圆套桶（4）与外缸电磁圆桶（10）一起做上下往复运动，从而形成以外缸圆套桶（4）和中缸圆套桶（3）及内缸活塞（2）为大活塞，以缸套（1）为缸体的大体积发动机，这时发动机在大体积吸气量状态工作；调节发动机缸体内体积的大小是在不影响发动机工作的条件下进行的，当给发动机加注的燃料量增加至设定值J1时，发动机的CPU发出给控制柜信号使移动转杆电机（21）反向逆时针旋转并带动移动转杆（13）逆时针旋转时，移动转杆（13）在移动转杆移动槽侧齿条（42）和右圆盘左凹槽侧齿条上向远离左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动，从而使移动转杆（13）绕左半轴（19）和右半轴（15）的中心轴线旋转的旋转半径增大R2，与此同时，CPU给固定电机（25）信号使固定电机（25）旋转带动旋转圆桶（26）反向逆时针旋转，旋转圆桶（26）带动旋转圆盘（32）逆时针旋转，使旋转圆盘（320的旋转圆盘中心孔内螺纹（61）顺中间杆28的中间杆外螺纹（62）旋转而使旋转圆盘（32）向上即向远离缸套（1）底部方向移动，从而使活塞在缸套（1）内移动的最低点位置距离缸套（1）底部的距离增大h3，从而使发动机在缸体内气体压缩比变化较小的情况下，增加发动机缸体体积，以提高发动机的燃烧效率；当给发动机加注的燃料量继续增加至设定值J2时，发动机的CPU发出给控制柜信号使发动机活塞杆（33）上固定的中缸电磁圆桶（9）内的中缸电磁线圈（31）通电产生磁场，从而吸起中缸电磁圆桶（9）下面对应的中缸圆套桶（3），以增大发动机的缸体体积，进而增大发动机气缸的吸气量和排气量；当给发动机加注的燃料量再继续增加至设定值J3时，发动机的CPU 继续发出给控制柜信号使发动机活塞杆（33）上固定的外缸电磁圆桶（10）内的外缸电磁线圈（29）通电产生磁场，从而再吸起外缸电磁圆桶（10）下面对应的外缸圆套桶（4），以增大发动机的缸体体积，进而进一步增大发动机气缸的吸气量和排气量；当给发动机加注的燃料量减少至设定值J4时，发动机的CPU发出给控制柜信号使移动转杆电机（21）正向顺时针旋转并带动移动转杆（13）顺时针旋转，移动转杆（13）在移动转杆移动槽侧齿条（42）和右圆盘左凹槽侧齿条上向靠近左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动，从而使移动转杆（13）绕左半轴（19）和右半轴（15）的中心轴线旋转的旋转半径减小R1，与此同时，CPU给固定电机（25）信号使固定电机（25）旋转带动旋转圆桶（26）正向顺时针旋转，旋转圆桶（26）带动旋转圆盘（32）顺时针旋转，使旋转圆盘（32）的旋转圆盘中心孔内螺纹（61）顺中间杆（28）的中间杆外螺纹（62）旋转而使旋转圆盘（32）向下即向靠近缸套（1）底部方向移动，从而使活塞在缸套（1）内移动的最低点位置距离缸套（1）底部的距离减小h1，从而使发动机在缸体内气体压缩比变化较小的情况下，增加发动机缸体体积，以提高发动机的燃烧效率；当给发动机加注的燃料量继续降低至设定值J5时，发动机的CPU 发出给控制柜信号使发动机活塞杆（33）上固定的外缸电磁圆桶（10）内的外缸电磁线圈（29）断电而停止产生磁场，从而放下外缸电磁圆桶（10）下面对应的外缸圆套桶（4），以减小发动机的缸体体积，进而减小发动机气缸的吸气量和排气量；当给发动机加注的燃料量再继续降低至设定值J6时，发动机的CPU继续发出给控制柜信号使发动机活塞杆（33）上固定的中缸电磁圆桶（9）内的中缸电磁线圈（31）断电而停止产生磁场，从而再放下中缸电磁圆桶（9）下面对应的中缸圆套桶（3），以减小发动机的缸体体积，进而进一步减小发动机气缸的吸气量和排气量；设此时活塞的直径为P，移动转杆13绕转半径为R，活塞的最低点位置距离缸套1底部的距离为M，活塞的最高点位置距离缸套1底部的距离为N，则：移动转杆（13）向靠近左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动前及旋转圆盘（32）向靠近缸套（1）底部方向移动前，气体的压缩比为[（P/2）*（P/2）*π*M]/ [（P/2）*（P/2）*π*N]；移动转杆（13）向靠近左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动R1后及旋转圆盘（32）向靠近缸套（1）底部方向移动h1后，气体的压缩比为[（P/2）*（P/2）*π*（M‑ R1‑ h1）]/ [（P/2）*（P/2）*π*（N+ R1‑ h1）]；如果要使移动转杆（13）向靠近左圆盘（17）和右圆盘（160的圆心方向移动R1前后及旋转圆盘（32）向靠近缸套（1）底部方向移动h1前后压缩比不变，则：[（P/2）*（P/2）*π*M]/ [（P/2）*（P/2）*π*N]= [（P/2）*（P/2）*π*（M‑ R1‑ h1）]/ [（P/2）*（P/2）*π*（N+ R1‑ h1）]M/N=（M‑ R1‑ h1）/（N+ R1‑ h1）R1/ h1=（M‑N）/（M+N）；当移动转杆电机（21）反向逆时针旋转并带动移动转杆（13）逆时针旋转时，移动转杆（13）在移动转杆移动槽侧齿条（42）和右圆盘左凹槽侧齿条上向远离左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动，从而使移动转杆（13）绕左半轴（19）和右半轴（15）的中心轴线旋转的旋转半径增大R2，进而使移动转杆（13）带着摆杆（12）、中间杆（28）、活塞杆（33）及活塞一起做上下往复移动的移动距离增大L2，即使活塞在缸套（1）内移动的最低点位置与最高点位置距离增大L2，L2=2R2；同时也使活塞在缸套（1）内移动的最低点位置距离缸套（1）底部的距离减小R2，为了减小发动机缸体内气体压缩比的变化，CPU给固定电机（25）信号使固定电机（25）旋转带动旋转圆桶（26）反向逆时针旋转，旋转圆桶（26）带动旋转圆盘（32）逆时针旋转，使旋转圆盘（32）的旋转圆盘中心孔内螺纹（61）顺中间杆（28）的中间杆外螺纹（62）旋转而使旋转圆盘（32）向上即向远离缸套（1）底部方向移动，从而使活塞在缸套（1）内移动的最低点位置距离缸套（1）底部的距离增大h3，中间杆（28）的中间杆外螺纹（62）在旋转圆盘中心孔内螺纹（61）内拧进的距离为h4，h3= h4；则：移动转杆（13）向远离左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动前及旋转圆盘（32）向远离缸套（1）底部方向移动前，气体的压缩比为[（P/2）*（P/2）*π*M]/ [（P/2）*（P/2）*π*N]；移动转杆（13）向远离左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动R1后及旋转圆盘（32）向远离缸套（1）底部方向移动h1后，气体的压缩比为[（P/2）*（P/2）*π*（M+R2+ h3）]/ [（P/2）*（P/2）*π*（N‑ R2+h3）]；如果要使移动转杆（13）向靠近左圆盘（17）和右圆盘（16）的圆心方向移动R1前后及旋转圆盘（32）向靠近缸套（1）底部方向移动h1前后压缩比不变，则：[（P/2）*（P/2）*π*M]/ [（P/2）*（P/2）*π*N]= [（P/2）*（P/2）*π*（M+R2+ h3）]/ [（P/2）*（P/2）*π*（N‑ R2+h3）]M/N=（M+R2+ h3）/（N‑ R2+h3））R2/h3=（M‑N）/（M+N）；齿控螺纹伸缩系统中发动机活塞杆（33）的上端由一个推力轴承（30）与旋转圆盘（32）相连接，推力轴承（30）的外圈上端面固定安装在旋转圆盘（32）的圆柱中心下侧面，并使推力轴承（30）的内圈上端面与旋转圆盘（32）的下侧面有一个5mm—20mm的空隙，活塞杆（33）的上端头有一个活塞杆上端圆柱头，这个活塞杆上端圆柱头的外径大于推力轴承的内孔，从而使活塞杆上端圆柱头的下侧面贴靠在推力轴承的内圈上端面，并使活塞杆悬挂在推力轴承的内圈上端面能自由旋转，旋转圆盘的圆柱中心轴线和活塞杆的中心轴线、缸套（1）中心轴线、内缸活塞（2）中心轴线、中缸圆套桶（3）中心轴线及外缸圆套桶（4）的中心轴线重叠，旋转圆盘上侧面的正中央有一个圆盘中心孔，圆盘中心孔的深度为旋转圆盘高度的六分之五，圆盘中心孔内有旋转圆盘中心孔内螺纹（61），旋转圆盘中心孔内螺纹上旋拧有一根中间杆（28），旋转圆盘（32）的外圆面外有一个旋转圆桶（26），旋转圆盘（32）的外圆面有旋转圆盘外直齿（51），旋转圆桶的内圆面有旋转圆桶内直齿（52），旋转圆盘外直齿和旋转圆桶内直齿相匹配相啮合，旋转圆桶的外圆面有外直齿，旋转圆桶的外直齿与固定电机转轮（24）的外直齿相啮合，固定电机转轮通过固定电机转轴与固定电机（25）相连，固定电机旋转带动固定电机转轮旋转并带动旋转圆桶（26）旋转时，通过旋转圆桶内直齿和旋转圆盘外直齿相啮合，带动旋转圆盘绕活塞杆和中间杆的中心轴旋转；由于旋拧在旋转圆盘上端面的圆盘中心孔内的中间杆上端头与摆杆（12）由活节相连，且摆杆与移动转杆（13）相连，移动转杆穿套在摆杆上端的摆杆上横孔（23）内，使摆杆上横孔可以绕移动转杆旋转，摆杆只能在垂直移动转杆和摆杆上横孔的平面上摆转，而摆杆不能绕摆杆中心轴线旋转。