凸轮型内燃机的制作方法
【专利说明】凸轮型内燃机
[0001]一种凸轮型内燃机，是以现在的内燃机为基础改进的，用图2表示为现在的内燃机，图3表不为改进的凸轮型内燃机，以下各图中的I为燃烧室、2为活塞、3气缸、4气缸盖、5曲柄、6进气门、7排气门、8火花塞、9外活塞、10上缸、11凸轮、12曲轴上的齿轮、13凸轮轴上的齿轮、14传动齿轮、15垂直线、16杠杆、17推杆、18偏心凸轮、19气环和油环。改进的技术特征:1、①在气缸盖4的下面，安装50毫米左右长的气缸，可以上下移动(是同气缸盖一起移动的)叫做上缸(即图中表示的10)安装在气缸盖上的进气门和排气门和其他的一切安装，不另行安装，照常安装在气缸盖上，照常应用。②在气缸3的缸外，安装气环和油环19，改变成固定的活塞，叫做外活塞9，上缸和气缸盖，就在外活塞上移动；2、增长曲柄5 —个燃烧室行程的长度，让活塞到达上止点时，以气缸盖接触；3、在气缸盖上安装凸轮11，用来控制压缩比，所以叫做凸轮型内燃机或叫凸轮牌发动机；4、将曲轴转角10-15°上的爆发时刻，改变推迟在40°左右上爆发；5、在曲轴上安装齿轮12，用来带动气缸盖上的凸轮11转动，6、改变控制进气和排气的凸轮为偏心凸轮，7、在气缸盖上安装弹簧20，用来控制将气缸盖压下归位，稳定做进气和排气工作，在压缩时，缸内气体压强逐渐升高，会将全部气体压入上缸10里，在利用凸轮11的凸压作用，又将上缸10里的全部气体转压进气缸3内爆发。可以保持吸气量，耗油量，压缩比不变的情况下，将曲轴转角10-15°上的爆发时刻，推迟在40°左右上爆发。因在10-15°上爆发，爆发的作用点离上止点很近，力距很小，动力不大，推迟在40°上爆发，爆发的作用点离上止点较远，可以增大力距两倍，就能增大动力两倍。由于吸气量，耗油量等没有多花，就能提高功率两倍，除去损失，可提高功率1.5倍，省油30%左右。
[0002]改变上述7点以适应改进的需要，改进原因，用下面图1来说明。
[0003]内燃机的爆发时刻，有的是在曲轴转角上止点附近的10-15°上爆发，在什么地方爆发，气体压强很高，就在什么地方产生最大动力，因此爆发的地方是能够影响功率大小的地方，这个地方应该选择在能够起到较高的做功作用的地方，才能产生更高的最大动力，什么地方为最好呢？以知活塞上爆发的压强是经连杆传给曲轴，在由曲轴转变成能量，传给工作机件做功，曲轴在转变活塞上的能量时，有转变出大，有转变出小，这个原因是活塞产生最大动力的时刻，即爆发时刻。要作用在曲轴转变力量较大的地方，不要作用在曲轴转变力量小的地方。因为曲轴的转动是圆周转动，不是向活塞那样作直线运动。因此，曲轴转动在曲轴转角0°上(上止点)是静点部份，不起做功作用。转动在15°上时，做功的作用很小，转动在40°上时，做功的作用较大，转动在90°上时，做功的作用为最大。用下面图1各图来说明这点，图中的:15表示为垂直线，16表示为杠杆。
[0004]1、假设:活塞爆发所产生的气体压强都设为100斤，爆发在图1-1表示的曲轴转角0°上，由于活塞上的压强是向下压的，作用点以轴心，成垂直线(用虚线15箭头表示)压力好像是吊在杠杆16表示的轴心上，不起做功作用，所做的功是:0(等份)+5(等份)X 100斤(压强)=O斤，最大动力为0，要是没有惯性的力，使曲轴偏转过去，在有多大的能量压给曲轴，曲轴是不会转变出能量来的。等到曲轴受惯性力的作用，使它转动在曲轴转角10°上时，才能做功，但是做功的效果差些。等到曲轴转动到40-90°上时，做功的效果虽然大些，此时活塞上的压强以降低了好些，做功的作用不大，因为活塞上的压强是随活塞向下移动，压强逐渐减小。
[0005]2、假设:在不改变压缩比的情况下，即保持一样多的压缩比，如果爆发时刻选择在图1-2表示的曲轴转角10-15°上(即现在的爆发时刻)由于曲轴作功大小的原理，是杠杆的原理变形应用。因此这100斤压强，作用在10-15°上，作用点的垂直线，相当于在1.5等份上，压强好比吊在杠杆表示的1.5等份上。根据杠杆原理，100斤压力，压在杠杆的一方，杠杆的另一方，就能克服30斤的阻力，8卩:1.5(等份)+5(等份)父100斤(压强)=30斤，也就是说，能做30斤功，产生的最大动力为30斤，机械效率为0.3倍。
[0006]3、如果我们在不影响燃烧室容积增大的情况下，也就是说，不使压缩比减少，也不增大的情况下，使爆发时刻在图1-3表示的曲轴转角40°上爆发。作用点的垂直线，相当于在3.5等份上，仍然设气体压强为100斤，这100斤压力，压在杠杆的3.5等份上，杠杆的另一方，就能克服70斤阻力，即3.5 (等份)+5 (等份)X 100斤(压强)=70斤的功，有效动力为0.7倍。
[0007]4、保持压缩比不变，爆发在图1-4表示的曲轴转角90°上，作用点的垂直线是在杠杆的5等份上，杠杆的另一方就能克服100斤阻力，即5 (等份)+5 (等份)X 100斤(压强)=100斤的功，爆发产生的最大动力为100斤，效率为100%。
[0008]从上面的说明来看，假设:保持压缩比不变的情况下，爆发时刻，选择在曲轴转角不同的角度上爆发，曲轴转变出来的能量是有大有小的。设爆发时产生的最大压强都设为100斤，作用在曲轴上，在图1-1，曲轴产生的最大动力为O斤，在图1-2的最大动力为30斤，在图1-3为70斤，在图1-4为100斤，产生的最大动力越大，内燃机的功率越高。因此，可以使燃烧室容积不增大，保持压缩比不变的情况下，使其爆发时刻改变在曲轴转角40°左右上爆发，比在10-15°上爆发的力量要大一倍，除去损失，预计可以提高功率1.5倍左右，所以提出另一种制造内燃机的新方法。
[0009]下面各图中的2活塞、3气缸、4气缸盖、5曲柄、6进气门、7排气门、9外活塞、10上缸、11凸轮、19气环和油环。
[0010]改进是以现在的内燃机为基础改进的，用图2表示为现在的内燃机，一、二、三、四表示有四个缸，做四个冲程工作。用图3表示为改进的凸轮型内燃机的一个缸，图中的一表示为分开的示意，二表示为组合的示意，也表示气缸盖4和上缸10下行的示意，并将全部气体压进气缸3里，三表示为气缸盖4和上缸10上行的示意，并将全部气体压进上缸里，这种改进是在图2气缸的基础上改进的，即在图2气缸盖的下面，安装一个缸，叫做上缸，即图中所指的10，安装在气缸盖上的一切安装，照常应用，又在气缸3的缸外，安装气环和油环19，变成了固定的活塞，叫做外活塞9，上缸10和气缸盖4，就在外活塞9上移动，变成了气缸盖和上缸在移动，外活塞不移动的改进，与此同时，气缸内的活塞，照常做它的四个冲程工作。由于是对现在的内燃机作改进，假设所改进的这个内燃机的压缩比为6.6，吸气量设为I (I倍)耗油量为I (I倍)，所以图3的压缩比也为6.6，吸气量和耗油量为I (I倍)以图2的相等，也不增加，也不减少来对比，看那个能提高功率，为此图3气缸的结构，应当以图2的相同，即活塞、气缸、容积、行程、吸气量、耗油量、压缩比……等，也就是说，完全使用现在的内燃机的一切，只是在气缸盖的下面多加一个缸，叫做上缸。只加50毫米左右长的气缸，为了方便理解，就将活塞的行程分为10个等份，又将10个等份的行程设为100毫米来作比例说明，气缸盖和上缸只行1.5等份，也就是说只行相当于一个燃烧室的行程，压缩比也就为6.6(10 + 1.5 = 6.6)凸轮凸起的凸度，也应当为1.5等份，用图4来表示，它凸起的1.5个等份应以活塞行程的1.5个等份相等，也以曲轴转角的角度相等，活塞是直线运动，曲轴和凸轮是园周转动，但是他们的行程是相等的，现在借用图4凸轮的虚线的示意来说明这点，活塞来回运动一次，曲轴和凸轮就转动一转，都是在10个等份上来回运动。曲轴和凸轮转动在40°或320°上，离上止点1.5个等份，相当于活塞从上止点向下行到1.5等份上，借用凸轮的虚线来表示。曲轴或凸轮转动在140°或220°上，离下止点1.5等份，相当于活塞行到8.5等份上，也借用凸轮的虚线来指明。曲轴和凸轮转动在90°或270°上，活塞行到5等份上，转到上止点或下止点，活塞也到上止点或下止点上，虽然一个是直线运动，一个是园周转动，他们的行程都是相等的。不管转动多少转，它们每转都是各自到达上述所说的位置上。凸轮的转动是曲轴上的齿轮来带动，曲轴上的动力，又是活塞爆发的动力