一种如意量子发动机的制作方法

本发明涉及一种动力技术领域，特别涉及一种不同于传统曲轴连杆机构的如意量子发动机。

背景技术：

发动机已为公知，如列式发动机一般包括发动机壳体、气缸、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、润滑系统、冷动系统、喷油系统、点火系统、进排气系统和启动系统，其中气缸设于壳体内，活塞设于气缸内，活塞通过连杆与曲轴传动连接，曲轴可转动设于壳体上，气缸盖设于气缸一端并与活塞及其上的活塞环共同构成一个相对密闭的燃烧室，进排气系统通过机械或者电气元件控制燃烧室和大气之间的连通或断开，以实现燃烧室的吸气和排气，喷油系统设于壳体或气缸盖上，其上的喷油嘴延伸至燃烧室用于将燃料油以接近雾化或者全雾化的方式喷到燃烧室中，当含有雾化燃料油的混合气体被压缩到一定的比例后，点火系统启动将混合气体点燃，燃烧室的气体燃烧时释放热量膨胀作功，驱动活塞直线运动，带动连杆及曲轴转动实现动力输出，在有些情况下，点火系统是没有的，混合气体在快速压缩过程中温度上升达到燃料油的燃点直接燃烧，此为压燃式发动机。由于常见的发动机都是多个气缸按一定的方式阵列设置，因此气缸的温度很高，需要对气缸、气缸盖进行冷却，因此一般在气缸、气缸盖上设置冷却水通道，该冷却水通道与冷却系统连接用于对发动机进行冷却，同时作为各活塞、连杆、曲轴、进排气部件中凡是涉及到运动副配合的部分，都要设置润滑油出油孔以保证运动副长期可靠运行，对于大动率的发动机，一般还设有润滑油的压力输送、回收、冷却、过滤再进行二次压力输送。启动系统一般就是一个蓄电池(或外接电源)加一个启动机，曲轴一端设有启动齿轮，启动机与启动齿轮传动连接以实现发动机的启动作业，简单的发动机也可以采用人工启动方式。总体上来说，不管是摩托车用发动机，还是远洋油轮用的大功率发动机，其都是通过燃油的燃烧过程，将化学能转换成热能，热能通过活塞、连杆和曲轴的传动转换成机械能并实现动力输出，该种发动机结构已被大量的披露和使用，系公知技术。

前述公知技术存在不足的地方是：活塞往复移动的最大行程就是曲轴与连杆枢接部分(即连杆颈)沿圆周方向运动的轴心线的最大外径。因此要增加活塞的行程，曲轴轴心线与连杆颈的轴心线距离要增加，这样连杆摆动辐度就增加，连杆摆动辐度增加，则要求气缸的缸径要增加，否则连杆在摆动过程中会与气缸壁产生干涉，而缸径增加就意味着排气量增加，相应的喷射的燃油也要增加，进而导致成本上升，从目前的情况看，受缸径和排气量的制约，发动机的排气量并不能随意调整，因此，有必要寻求一种不同于曲轴、连杆动力转换机构的发动机，以打破气缸大小制约排气量的规律。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发动机的功率和排量可以灵活在设置的如意量子发动机。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种如意量子发动机，包括主机体及设于主机体上的量子体、进气系统、排气系统、冷却系统、润滑系统、喷油系统、点火系统和启动系统，所述主机体具有一沿轴向延伸的容腔，所述量子体通过一承重系统可转动设于所述主机体的容腔中，所述进气系统设于主体机和量子体之间用于吸入空气并对其进行压缩，所述排气系统设于主机体和量子体之间用于燃烧作功并将燃烧后的废气排向大气，冷却系统设于量子体内用于对量子体进行冷却，润滑系统的输出端设于主机体和量子体之间的各相对运动部位，喷油系统和点火系统设于主机体上，启动系统设于主机体和量子体之间用于发动机的启动。

上述如意量子发动机，定义所述量子体具有垂直于旋转方向的轴向、与所述轴向相垂直的径向、沿旋转方向的周向，沿所述量子体的轴向方向，所述量子体径向外侧面设有复数组气控单元，各所述气控单元包括沿轴向方向依次设置的进气槽一、排气槽和进气槽二，且所述进气槽一、排气槽和进气槽二的轴向两侧分别设在密封槽，所述进气槽一由三段凹槽沿所述量子体的周向均匀阵列组成，所述排气槽由三段弧形槽沿所述量子体的周向均匀阵列组成，所述进气槽二由三段凹槽沿所述量子体的周向均匀阵列组成，所述主机体上对应进气槽一和进气槽二的位置沿周向分别均布有两个进气单元，各所述进气单元包括沿周向间隔设置的进气口、隔离口、出气口，所述主机体上分别设有两组压缩空气存储室、两组气体转换装置和两个燃烧室，各所述压缩空气存储室分别与同一周向位置的出气口和燃烧室连通，各所述气体转换装置分别设于各所述压缩空气存储室和燃烧室之间，所述进气槽、进气单元、压缩空气存储室及气体转换装置构成所述进气系统，所述主机体上对应排气槽的位置沿周向分别均布有两个排气单元，各所述排气单元包括沿周向间隔设置的排气口、隔离口和作功口，前述气体转换装置同时设于燃烧室与主机体外侧之间以控制废气的排放，各所述作功口分别与燃烧室和排气槽连通，所述排气口与大气连通，各所述排气槽、排气单元及气体转换装置构成所述排气系统，各所述隔离口上活动设有承重隔离体。

优选的上述如意量子发动机，所述气控单元共有两组，且两组所述气控单元之间设有启动齿轮，所述主机体上对应启动齿轮的位置设有启动机，所述启动机通过离合器与所述启动齿轮传动连接构成所述启动系统。

进一步的改进是，上述如意量子发动机，所述量子体的径向内侧设有冷却套，所述冷却套整体呈一沿轴向延伸的套体，冷却套径向外侧壁贴紧量子体的径向内侧，冷却套的径向中部设有多个沿轴向延伸的冷却通道，各所述冷却通道的轴向两端分别设有引流叶片和导流叶片，所述冷却套轴向两端与冷却系统连通用于对量子体进行冷却降温。

进一步的改进是，上述如意量子发动机，所述承重系统包括两个以上的轴瓦及对应轴瓦数量的轴套，各所述轴瓦设于主机体径向内侧，各所述轴套固设于量子体上对应所述轴瓦的位置，各所述轴瓦上设有复数个出油孔，所述各出油孔分别与所述润滑系统连通设置。

进一步的改进是，上述如意量子发动机，所述主机体径向内侧对应各所述密封槽的位置沿圆周方向分别设有2个以上的出油口和至少一个回油口，所述出油口和回油口分别通过管路与所述润滑系统连通设置。

进一步的改进是，上述如意量子发动机，所述主机体和量子体之间设有止逆装置，所述止逆装置包括棘轮和飞轮，所述棘轮固设于量子体上且其圆周外侧设有复数个棘齿，所述飞轮设于主机体上，且其圆周内侧设有与所述棘齿相适配的轮齿，各所述棘齿可伸缩设于所述棘轮上。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本如意量子发动机和转子发动机在原理上貌似有那么一丝共同点，都是圆周率式转动，但本如意量子发动机在进气量大小和排气量大小是可以自由匹配，从而可以确保燃料更充分的燃烧，打破了以往因气缸大小直接决定进气量和排量的限制。

附图说明

图1为本发明实施例中量子体的结构示意图；

图2为本发明实施例中主机体的结构示意图；

图3为本发明实施例中一个进气单元和排气单元中的承重隔离体的结构示意图；

图4为本发明实施例中冷却系统配水盘的结构示意图；

图5为本发明实施例中一个进气单元和排气单元中气体转换装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中配气盘的结构示意图；

图7为本发明实施例中主机体上的一个进气单元和排气单元的结构示意图；

图8为本发明实施例中冷却套的结构示意图；

图9为图2中r部分的局部放大图；

图10为本发明实施例中的滚柱轴承结构示意图；

图11为图10的局部剖切结构示意图；

图12为本发明实施例的结构示意图；

图13为本发明实施例另一视角的结构示意图；

具体实施方式

下面通过列举实施例的方式对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例公开一种如意量子发动机，其包括主机体1、量子体2、进气系统3、排气系统4、冷却系统5、润滑系统、喷油系统7、点火系统8和启动系统，所述进气系统3设于主体机1和量子体2之间用于吸入空气并对其进行压缩，所述排气系统4设于主机体1和量子体2之间用于燃烧作功并将燃烧后的废气排向大气，冷却系统5设于量子体2内用于对量子体2进行冷却，润滑系统的输出端设于主机体1和量子体2之间的各相对运动部位，喷油系统7和点火系统8设于主机体1上，启动系统设于主机体1和量子体2之间用于量子发动机的启动。现分别对各组成部分说明如下：

一、量子体：参考图1，所述量子体2具有垂直于旋转方向的轴向、与所述轴向相垂直的径向、沿旋转方向的周向，所述量子体2相对于主机体1只能一个方向转动(图1所示即为沿逆时针方向转动)，沿所述量子体2的轴向方向，所述量子体2径向外侧面设有二组气控单元，各组所述气控单元包括沿轴向方向依次设置的进气槽21、排气槽22和进气槽23，且所述进气槽21、排气槽22和进气槽23沿轴向方向两两相邻且相互之间设有密封槽24，所述进气槽21由三段弧形槽沿所述量子体2的周向均匀阵列组成，所述排气槽22由三段凹槽沿所述量子体2的周向均匀阵列组成，并且各段凹槽沿圆周方向的一侧具有平行于量子体径向的垂直面22a，所述进气槽23由三段弧形槽沿所述量子体2的周向均匀阵列组成，所述进气槽21和进气槽23的轴向外侧同样设有密封槽24，同一气控单元中，所述进气槽21和进气槽23沿周向方向以相同的角度阵列设置，但是排气槽22沿转动方向前端的垂直面22a与对应的进气槽中的弧形槽终止位置有15o的角度，该角度是用于进气系统和排气系统的正常工作而设置的。

二、主机体：参考图2，所述主机体1具有一沿轴向延伸的容腔，所述量子体2是通过承重系统可转动设于所述主机体1的容腔中，所述主机体1上对应各进气槽21和进气槽23的轴向位置沿周向分别均布有两个进气单元，各所述进气单元包括沿周向间隔设置的进气口11、隔离口12、出气口13，所述主机体1上对应排气槽22的轴向位置沿周向分别均布有两个排气单元，各所述排气单元包括沿周向间隔设置的排气口17、隔离口18和作功口19，各所述隔离口12及隔离口18上分别活动设有承重隔离体1b，所述承重隔离体1b承受了气压膨胀或压缩带来的反向作用力，同时承重隔离体1b与隔离口12(及隔离口18)之间为气密封设置防止气压外泄。另外主体机1的径向外侧对应各进气单元的位置分别设有一个燃烧模块1c，各所述燃烧模块1c上设有供混合气体燃烧的燃烧室1c3，燃烧室上设有两个火花塞定位孔1c1及位于两个火花塞定位孔1c1之间的喷油嘴定位孔1c2。

参考图3，所述承重隔离体1b由一体相连的承重块1b1和导柱1b2组成，所述导柱1b2的一端滑动设于主机体1的外壳上，承重块1b1与对应的隔离口12(或隔离口18)相适配并与隔离口12(或隔离口18)滑动配合连接设置，各所述承重块1b1位于量子体2径向外侧并分别与进气槽21、进气槽23、排气槽22滑动配合接触设置，所述导柱上设有张紧弹簧1b3，所述张紧弹簧1b3一端抵设于主机体1的外壳上，张紧弹簧1b3的另一端抵设于承重块1b1远离量子体2的一端，从而使得各承重块1b1的端部与量子体2的进气槽21或进气槽23或排气槽22紧密接触以实现进气、压缩、作功或排气。在各所述承重隔离体1b的承重块1b1上分别设置有：

1)、承重弹珠1b11：其主要起支撑承重隔离体侧向力的作用，让承重隔离体1b在预定的运行平面上以更小的阻力往复运动，该承重弹珠1b11通过润滑油进行润滑；

2)、导油密封槽1b12:在该导油密封槽1b12上设有金属密封条，该金属密封条也是通过润滑油进行润滑的；

3)、导油口1b13:该导油口用于将承重块1b1内的各润滑部位出油口与外侧的润滑系统出油管道连通；

4)、连接块1b14:该连接块是与气体转换装置连接用的，即通过该连接块，气体转换装置的动作由承重块1b1的运动进行联动控制。

承重系统：参考图10、图11，所述承重系统是由设于主机体1和量子体2之间的两个滚柱轴承1d组成，各所述滚柱轴承1d包括轴承内圈1d1、轴承外圈1d2以及设于两者之间的复数根滚柱，各所述滚柱通过保持架可靠地保持在轴承内圈1d1和轴承外圈1d2之间，所述轴承内圈1d1径向内侧与量子体2固定连接设置，所述轴承外圈1d2径向外侧与主机体1固定连接设置，所述轴承内圈1d1与轴承外圈1d2之间的空间与润滑系统的出油口连通设置以进行润滑，同时在滚柱轴承1d的侧面设有润滑油的回油口以便对多余的润滑油进行回收、冷却和再利用。对于中大型功率的如意量子发动机，所述承重系统不再采用滚柱轴承而是采用承重内圈(轴套)和承重外圈(轴瓦)相适配的结构，即轴套设于量子体上，轴瓦设于主机体上，轴瓦在与轴套相接触的那一侧设有润滑油槽或者出油口以及回油口，该润滑油槽与润滑系统的输油管路连通，且所述承重内圈和承重外圈都是可更换的部件，在量子体转动过程中，籍由润滑油槽上的润滑油形成油膜以减小量子体与主机体之间的转动摩擦力。

所述主机体和量子体之间设有止逆装置，所述止逆装置包括棘轮和飞轮，所述棘轮固设于量子体上且其圆周外侧设有复数个棘齿，所述飞轮设于主机体上，且其圆周内侧设有与所述棘齿相适配的轮齿，各所述棘齿可伸缩设于所述棘轮上，该种止逆装置原理与自行车的单向驱动类似。

三、进气系统：

气体转换装置：参考图5，气体转换装置6包括连杆62、飞轮63和传动轴64，所述连杆62通过连接块1b14与承重隔离体的承重块1b1传动连接设置，连杆62的上端两侧分别设有两排驱动齿61，主体机1上对应两排所述驱动齿61的位置分别设有一个飞轮63，其中一个飞轮63通过单向传动装置与压缩空气转换体65传动连接，所述单向传动装置可以是公知的棘轮与刺齿的传动结构，所述压缩空气转换体65通过飞轮63的传动在承重块1b1的驱动下用于将压缩空气储存室的压缩空气释放到燃烧室里面，压缩空气储存室和燃烧室后面还会进一步说明。另一个飞轮63与传动轴64之间单向传动设置，即当连杆62在承重块1b1的带动下向上移动时，驱动齿61会通过飞轮63带动传动轴64转动，而当连杆62在承重块1b1的带动下向下移动时，驱动齿61转动，但是传动轴64不转动。所述传动轴64的输出端与排气转换体66传动连接，所述排气转换体66用于将剩余在燃烧室中的废气通过管道排出主体机外侧。

所述主机体1上对应各相邻的两个所述进气单元的位置设有配气板9，所述配气板9上设有与承重隔离体1b相适配的三个开口91、与压缩空气转换体65相适配的两个开口92及一个与排气转换体66相适配的开口93，另外，配气板9上还设有喷油嘴定位孔1c2、两个火花塞定位孔1c1及燃烧室1c3，所述燃烧室1c3与喷油嘴定位孔1c2、两个火花塞定位孔1c1共同构成燃烧模块1c。所述进气单元、进气槽21、进气槽23、气体转换装置6及配气板9共同构成所述的进气系统。

四、排气系统：所述主机体1上沿轴向对应各排气槽22的位置沿周向分别均布有两个排气单元，各所述排气单元包括沿周向间隔设置的排气口17、隔离口18和作功口19，所述主机体上对应各所述排气单元的位置设有排气转换体66，各所述作功口19分别与所述燃烧室1c3和排气槽22连通，所述燃烧室1c3通过所述排气转换体66与排气口17连通，所述排气槽22分别与燃烧室及排气口连通，各所述排气槽22、排气单元及排气转换体66构成所述排气系统。

排气过程：混合气体在燃烧室1c3燃烧后通过作功口19进入到主机体1与量子体2之间的排气槽22，并推动量子体2转动作功，与此同时，位于承重隔离体1b另一侧的燃烧后的废气通过排气口17被推送到主机体1外侧，需要说明的时，位于同一个排气单元的作功的高温高压气体与燃烧后的废气并不是同一燃烧过程所产生的气体，而是不同时间段的不同燃烧阶段产生的高温高压气体和作功后的废气。而作功之后，燃烧室残留的废气在下一次进气燃烧之前会有一个排放废气的过程，此时气体转换装置6驱动排气转换体66动作将燃烧室与排气口之间的排气通道打开，以排出残留的废气，在其它时间段，排气转换体66是将燃烧室与排气口之间的通道关闭的。

五、冷却系统：所述量子体2的径向内侧设有冷却套51，所述冷却套51整体呈一沿轴向延伸的套体，冷却套51径向外侧壁贴紧量子体2的径向内侧，冷却套51的径向中部设有多个沿轴向延伸的冷却通道511，各所述冷却通道511的轴向两端分别设有引流叶片和导流叶片，该引流叶片为类似于风扇叶片的螺旋形，其沿圆周方向共有六片，其用于把冷却水引流至冷却通道511，所述导流叶片共有六片且沿圆周方向均匀设置，其用于把冷却通道511的水导流至冷却水的输出通道，所述量子体2及冷却套51直接或间接地固定于转动轴26上，所述主机体1的轴向两端设有配水盘52，所述配水盘52的径向内侧与转动轴26之间水密封连接设置，所述配水盘52的径向外侧固设于主机体1的轴向两端，所述配水盘52上同样设有用于承重的滚柱轴承，冷却系统5的冷却水通过配水盘52依次流经引流叶片、冷却通道511、导流叶片再通过轴向另一侧的配水盘52回到冷却系统5。这里所述的配水盘52是一个带管道接头的密封盘，冷却系统5是公知技术，其主要就是把冷却水通过管道输送至冷却套51用于对量子体2进行降温，吸收了热量的冷却水通过管道回流到冷却系统5进行降温，降温后的冷却水再次对冷却套51进行冷却，如此循环往复。

六、润滑系统：所述主机体1径向内侧对应各所述密封槽24的位置沿圆周方向分别设有2个以上的出油口和至少一个回油口，所述出油口和回油口分别通过管路与所述润滑系统连通设置。润滑系统包括润滑油箱、油泵、过滤器、油管，油箱与油泵的输入端通过油管连接，油泵的输出端通过油管与各出油口连接，各出油口设于主机体和量子体之间相对转动接触的部分如承重系统和密封槽，各回油口也是设于主机体和量子体之间相对转动接触的部分用于回收多余的润滑油并进行冷却、过滤，然后回流到润滑油箱，润滑油箱中的润滑油再通过油泵进入润滑系统。本部分的结构除了各出油口和回油口的设置位置之外，润滑系统的其它各组成部分系公知技术。

七、喷油系统：在主机体1外侧设有喷油系统7，所述喷油系统7包括储油箱、油泵、喷油嘴，所述喷油嘴设于各燃烧模块1c的喷油嘴定位孔1c2上，所述储油箱、油泵及连接两者的管路系公知技术，其可以设于主机体外侧壁上，也可以形成一个单独的模块，再通过管路将油泵的出油口与喷油嘴连通即可，该部分的结构除了喷油嘴的安装位置外都是公知技术。

八、点火系统：点火系统8是包括具有精确时序控制的点火控制装置及连接所述点火控制装置输出端火花塞，所述各燃烧室1c3分别设有两个火花塞以确保可燃气体的完全和充分燃烧。点火系统8除了火花塞的安装位置外系公知技术，在本实施例中，各所述火花塞分别安装于各燃烧模块1c的火花塞定位孔1c1上。

九、启动系统：所述量子体2上位于两组所述气控单元之间即进气槽23与进气槽23之间设有启动齿轮25，所述启动齿轮25轴向两侧与各所述进气槽23之间设有密封槽24，所述主机体1上对应启动齿轮25的位置设有启动机(图中未示出)，所述启动机通过离合器与所述启动齿轮25传动连接构成所述启动系统，这里所述的启动机是公知的发动机启动机，其动力输入端与蓄电池或者市电连接设置。

前述如意量子发动机，其工作过程如下：包括主机体1、量子体2、进气系统3、排气系统4、冷却系统5、气体转换装置6、润滑系统、喷油系统7、点火系统8、启动系统和配气板9的各装置按相对应的组装关系装配好之后进入量子发动机的运行状态。

启动系统的启动机在蓄电池的作用下带动启动齿轮25转动，启动齿轮25带动量子体2同步转动，与此同时冷却系统启动对量子体2进行冷却，润滑系统启动对量子体2与主机体1之间的相对运动部位进行润滑，喷油系统7同时运行并以正确的时序向燃烧室喷射雾化的燃油，点火系统8在喷油的同时对混合气体进行点火燃烧。前述各系统的工作都是公知技术，只是基于本量子发动机结构的改变而相应改变其装配位置而已，所不同的是本如意量子发动机具有不同于公知的吸气、压缩、燃烧和排气过程，下面分别对各个过程进行详细说明。

一、吸气过程：参考图1，当量子体2相对于主机体1逆时针转动的时候，承重块1b1在量子体2上的进气槽21表面滑动，此时位于量子体2表面的各进气槽21在主机体1的包裹下是相对密封的，每个进气槽21位于承重块1b1两侧的体积由于承重块1b1的移动不断改变，其中一侧的进气槽21由于承重块1b1的远离而容积增大，进气槽21形成负压，从而空气通过进气口11进到进气槽21中；而位于同一承重块1b1另一侧的进气槽21由于容积减小，位于该进气槽21中的空气被承重块1b1压缩并进入主体机1上的压缩空气存储室(图中未示出)，位于量子体2上的各进气槽21和进气槽23都是在承重块1b1的作用下在不同的时间段做同样的吸气和压缩的过程。压缩空气存储室的压缩空气通过压缩空气转换体65在适当的时机输送到燃烧室1c3，该所述适当的时间是通过气体转换装置6实现的。具体地说，当燃烧完成后，燃烧室还残留有少量的废气，此时在排气转换体66的作用下，燃烧室与大气之间的排气通道连通，剩余的少量废气排向大气，紧接着压缩空气存储室在压缩空气转换体65的控制下进入燃烧室1c3，排气转换体66的延迟关闭为燃烧室1c3的气体置换提供了时间差，然后排气转换体66关闭燃烧室1c3与大气的通道，接着压缩空气转换体65关闭了压缩气体存储室与燃烧室的通道，燃烧室1c3的气体进入燃烧阶段。

二、压缩过程：本发明的空气压缩过程不同于传统曲柄连杆机构的往复式压缩过程，承重块1b1在进气槽21和进气槽23表面移动的过程，对于相对密封的量子体2表面的进气槽21或进气槽23与主机体1之间构成的容腔就是一个吸气和压缩的过程，压缩完的气体进入压缩气体存储室。

三、燃烧过程：气体转换装置6将压缩气体输入到燃烧室后，喷油系统7通过时序控制装置准时向压缩气体中喷射雾化燃油，紧接着点火系统8对混合的压缩气体进行点火燃烧。

四、排气过程：燃烧后产生的高温高压气体膨胀作功，高温高压气体通过作功口19进入到量子体2的排气槽22，由于承重隔离体1b的阻挡作用，排气槽22垂直面22a受到高温高压气体的推动逆时针转动，此转动过程即为作功过程，与此同时，同一排气槽22另一侧(即远垂直面22a的那一侧)其有效容腔被压缩，上一个或者上上个燃烧阶段作功后的废气在该压缩的过程中被排出主机体1外侧，此为排气过程。