专利名称：一种能增压降温的空心轴旋转式进(排)气内燃发动机的制作方法
技术预域本发明一种能增压降温的空心轴旋转式的进(排)气内燃发动机，特别是一种通过空心轴上开窗口并通过被动旋转来实现发动机的进(排)气的开关功能的配气机构系统。
本发明一种空心轴旋转式气缸水平同心轴排列型发动机，特别是一种外缘内啮合齿轮能水平旋转的发动机。
本发明一种空心轴旋转式的直列型发动机，其核心特别是利用空心轴的旋转控制发动机各气缸的进(排)气开关的配气机构系统。
本发明一种空心轴旋转式V型发动机特别一种通过空心轴上开窗口并通过被动旋转来实现发动机的进(排)气的开关功能的配气机构系统。
本发明一种空心轴旋转式对置型发动机，特别是一种通过空心轴上开窗口并通过被动旋转来实现发动机的进(排)气的开关功能的配气机构系统。
背景技术：
在目前的内燃发动机中，发动机的排气、进气都是使用了气门体和挺杆等结构的配气系统，来控制气缸的进气和排气的需求，由于内燃机的气缸在进气和排气时，气门体的圆形平头自身在通道中就阻碍了气缸的进气和排气。使得气缸在工作时的排气不畅、进气不足。这种发动机的功率目前已很难再有所提高。
目前生产的发动机的气缸没有水平同心轴排列式的，因此目前的发动机没有能水平旋转的齿轮体使车辆能利用水平同心的离心力来保持车辆的行驶平稳性。
目前气门式配气机构系统的发动机的气门平头自身阻碍了发动机的排气和进气，使气缸在工作时排气不畅，进气不足。
发明内容
本发明一种能增压降温的空心轴旋转式进(排)气内燃机。其核心技术就是利用空心轴的旋转控制内燃机气缸的进(排)气来实现内燃发动机的进(排)气的通道无阻碍进(排)气的工作方法，并提高其功率。该系统是由固定外套、空心轴、平面轴承、调位弹簧和滚柱型调位轴承以及从动齿轮分别各自组成一套空心进气轴的进气系统和一套空心排气轴的排气系统，这两套系统组成一个完整的配气机构系统并各自独立地为一个气缸提供进气和排气的开关工作。所述固定外套的外部呈圆柱型，中芯为圆锥形空心内腔体。该壁体的1/4的轴壁体处上、下各开有两个长方形的窗口用于进(排)气的通道口，1/4的轴体也就是窗口的开口宽度是以固定外套的中轴线为中心圆点的两边夹角F＝90°的开口，而长度要同气缸的进(排)气口的长度相适宜。该固定外套要与气缸体静配合在一起，不得移动和旋转。所述空心进气(排)气轴的上半部为空心的圆锥形体，并且要与固定外套的锥形空心内腔相吻合。而空心进(排)气轴下半部为实心圆柱体，并且与平面轴承、调位弹簧、滚柱型调位轴承以及从动齿轮(或是蜗轮)相组合成一套。为了克服空心进(排)气轴长期高速地在固定外套的空心内腔中旋转时因磨擦而产生的间隙增大。因此进(排)气轴的下半部设置的平面轴承、调位弹簧和与之相螺合的滚柱型调位轴承的机构，可在空心进(排)气轴与固定外套的间隙增大时，因调位弹簧的反作用力，可以使空心进(排)气轴与固定外套的锥形内腔吻合接触面始终不会因为相互的磨擦损耗而增大间隙，根据发动机的进气、排气的开始开启和最后关闭的时刻不同，所以空心进气轴上的两个开口窗的宽度与空心排气轴的上的两个开口窗的宽度是不同的。因气缸的进气提前角为(α)，进气延迟角为(β)，所以空心进气轴的进气窗口的开口宽度是以进气轴的轴心线为圆心点的夹角为(α+β)的开口宽度。因气缸的排气提前角为(γ)，排气延迟角为(δ)，所以空心排气轴的排气窗口的开口宽度是以排气轴的轴心线为圆心点的夹角为(γ+δ)的开口宽度，空心进(排)气轴上、下各有一对窗口的长度是与气缸体的左、右各一对的进(排)气口的长度相适宜。所述滚柱型轴承是指该型号轴承的外圆和内圆在工作时依然可以沿着其轴心线上下移动的特种轴承。气缸的进(排)气开口特征是气缸的圆形顶端一侧上开两个上、下对称的扇形进气口，另一侧上开两个上、下对称的扇形排气口。所述增压降温是由高压水泵和通向空心排气轴内腔的通道管组成，其工作原理是气缸通过空心排气轴每排气一次时，高压水泵就向空心排气轴的空腔内喷射雾状水一次用于降温，因为吸收了高温的雾水被迅速气化，这样高密度的混合废气通过蜗轮增压泵后，使得蜗轮增压泵的功效提高，这样气缸就会得到更充足的空气，最终发动机的功率也提高了，空心排气轴的使用寿命也延长了。
一种能增压降温的空心轴旋转式进(排)气内燃发动机，按照气缸的不同排列可分为一种空心轴旋转式水平同心轴排列型发动机一种空心轴旋转式的直列型发动机；一种空心轴旋转式的V型发动机；一种空心轴旋转式的对置型发动机。
以四冲程、四气缸发动机为例，发动机的四个气缸要以中心轴为圆心点水平排列，每个气缸的顶部各设置一套空心进气轴机构系统和一套空心排气轴机构系统，每个气缸的活塞驱动一个独立的齿轮形曲轴(7)旋转，齿轮形曲轴(7)将动力传给外缘内啮合齿轮(3)，外缘内啮合齿轮(3)在集中了全部齿轮形曲轴(3)的旋转动力后，通过与之相连一体的中心轴(1)统一对外旋转地输出动力。又因内部内啮合齿轮(4)与外缘内啮合齿轮(3)装配在一个飞轮盘(29)上，所以内部内啮合齿轮就得到一个角速度相等的转速。因为四冲程发动机循环作功一次齿轮形曲轴(7)旋转2周，而空心进(排)气轴只需要旋转一周，以控制进气和排气各一次。因此从动齿轮(16)(23)也只需得到旋转一周的动力。这样外缘内啮合齿轮(3)的分度圆直径φ外与齿轮形曲轴(7)的分度圆直径φ曲的2倍之比就等于内部内啮合齿轮的分度圆直径φ内与空心进(排)气轴的从动齿轮(16)或是(23)的分度圆相径φ从之比，其公式是φ外∶2φ曲＝φ内∶φ从。本发明一种空心轴旋转式气缸水平同心轴排列型发动机的部分参数如下①外缘内啮合齿轮的分度圆直径φ外＝1100mm。②齿轮形曲轴(7)的分度圆直径φ曲＝192.5mm。③内部内啮合齿轮(4)的分度圆直径φ内＝360mm。④空心进(排)气轴(11)(18)的从动齿轮(16)(23)的分度圆直径φ从＝126mm。⑤气缸直径为100mm。
发动机的每一个气缸直列排置，每一个气缸顶端设置一套空心进气轴机构系统和一套空心排气轴系统，固定外套(14)(21)要与发动机缸体(2)紧紧的静配合不得同轴线移动和转动，固定外套(14)(21)的窗口(15)(22)要与气缸进(排)气口(10)(17)进通。空心进(排)气轴(11)(18)要套进固定外套(14)(21)的锥形空心内腔中并同平面轴承(25)，调位轴承(24)装配后在同滚柱型调位轴承(26)的内圆相螺合，然后在穿过安装了滚柱型调位轴承(26)外圆的钢体支架(30)，而后再与进(排)气蜗轮(33)(34)相结合。曲轴正时凸轮(38)从曲轴(39)得到旋转动力后通过一个过渡凸轮(37)将旋转动力下传给蜗杆凸轮(36)，蜗杆(35)在蜗杆凸轮(36)的动力通过蜗轮(33)(34)使得空心进(排)气轴(11)(18)得以旋转。
以六气缸发动机为例，每三个气缸为一组进行直列形排置。然后两组气缸呈V字型排列，两组气缸的交汇点在曲轴处，曲轴上正时凸轮通过两个过渡凸轮将动力分别转给两组气缸的空心轴的从动蜗轮上用于控制空心进(排)气轴进行进(排)气的开关。
以六气缸的发动机为例，每三个气缸为一组进行水平对置形排列。两组气缸交汇点在曲轴中线上。曲轴上正时凸轮通过两个过渡凸轮将动力分别转给两组气缸顶端上的空心轴的从动蜗轮上用于控制空心轴进行进(排)气的开关。
说明书附图
图1本发明空心轴旋转式的进(排)气机构系统空心进(排)气轴、固定外套与气缸、活塞的横剖面图。
图2本发明空心轴旋转式的进(排)气机构系统空心进(排)气轴同固定外套、平面轴承、调位弹簧、滚柱型调位轴承及从动齿轮的纵剖面图。
图3本发明一种空心轴旋转式气缸水平同心轴排列型发动机的水平剖面图。
图4本发明外缘内啮合齿轮(3)与齿轮形曲轴(7)的水平剖面图，以及内部内啮轮(4)与空心进(排)气轴的从动齿轮(16)(23)的水平剖面图。
图5本发明一种空心轴旋转式气缸水平同心轴排列型发动机的纵剖面图。
图6本发明一种空心轴旋转式直列型发动机横剖面图。
图7本发明一种空心轴旋转式直列型发动机的纵剖面图。
图8本发明一种空心轴旋转式直列型发动机的空心进(排)气轴与蜗轮、蜗杆的平剖面图。
图9本发明一种空心轴旋转式直列型发动机气缸平剖图与蜗杆的平面图。
具体的实施方式发动机的每一个气缸顶端设置一组空心进气轴进气系统，用于控制气缸的进气。并平行设置一组空心排气轴的排气系统用于控制气缸的排气，固定外套(14)(21)与发动机缸体静配合在一起。固定外套(14)的进气窗口(15)要与气缸进气口(10)装配通畅。固定外套(21)的排气窗口(22)要与气缸排气口(17)装配通畅，空心进气轴(11)套入固定外套(14)的锥形空心内腔之后，装配上平面轴承(25)，再装配上调位弹簧(24)，然而再螺合进滚柱型调位轴承(26)的内圆，空心排气轴(18)套入固定外套(21)的锥型空心内腔之后，装配上平面轴承(25)，再装配上调位弹簧(24)，然后再螺合进滚柱型调位轴承(26)的内圆。将滚柱型调位轴承(26)的外圆装配进入钢体支架(30)的轴承装配口后，再将整体的钢体支架(30)套过空心进(排)气轴(11)(18)的圆柱一端与发动机缸体(2)用螺杆紧固成一体，空心进(排)气轴(11)(18)的空心圆柱体伸出的部分各自装配上空心进(排)气轴的从动齿轮(16)(23)，空心排气轴(18)的内腔要装配上增压降温器的喷水管道(32)，致此，整个核心技术；空心轴旋转式的进(排)气机构系统装配完毕。
各部件名称表1、中心轴；2、发动机缸体；3、外缘内啮合齿轮；4、内部内啮合齿轮；5、活塞；6、连杆；7、齿轮形曲轴；8、气缸钢套；9、冷却循环水；10、气缸进气口；11、空心进气轴；12、进气轴窗口；13、进气轴的进气口；14、空心进气轴的固定外套；15、固定外套的进气窗口；16、空心进气轴的从动齿轮；17、气缸排气口；18、空心排气轴；19、排气轴窗口；20、排气轴的排气口；21、空心排气轴固定外套；22、固定外套的排气窗口；23、空心排气轴的从动齿轮；24、调位弹簧；25、平面轴承；26、滚柱型调位轴承；27、燃油车的喷油进油口或是火花塞的通用安装口；28、气缸体内的喷油窗口或是火花塞点火窗口；29、飞轮盘；30、钢体支架；31、全密封外套；32、降温增压器喷水管道；33、进气轴的蜗轮；34、排气轴的蜗轮；35、蜗杆；36、蜗杆上的凸轮；37、过渡凸轮；38、曲轴正时凸轮；39、曲轴。
权利要求
1.本发明一种能增压降温的空心轴旋转式的进(排)气内燃发动机的核心技术空心轴旋转式的进(排)气机构系统。该系统特征是由固定外套，可旋转的空心进(排)气轴、平面轴承、调位弹簧、滚柱型调位轴承和从动齿轮构成。①所述固定外套的特征是中芯呈锥形空心内腔的圆柱体，而且壁体上开有上下各一个通道窗口，窗口的开口宽度是以中轴线为圆心点两边夹角F＝90°的开口。②所述空心进气轴的特征是上半部为空心圆锥体结构，而且壁体上开有上、下两个进口窗口，窗口的开口宽度是以中轴线为圆心点并以进气提前角(α)与进气延迟(β)相加的夹角为(α+β)的开口宽度。所述空心进气轴的下半部为实芯圆柱体，圆柱体下端开有与滚柱型调位轴承的内圆相螺合的螺纹。③所述空心排气轴的特征是结构与空心进气轴的结构相同，只是空心排气轴的窗口的开口度是以中轴线为圆心点并以排气提前角(γ)与排气延迟角(δ)相加的夹角为(γ+δ)的开口宽度。④所述增压降温的特征是由高压水泵和通向空心排气轴内腔的管道构成。本发明一种能增压降温的空心轴旋转式进(排)气内燃发动机的特征表现有以下几种a、一种空心轴旋转式气缸水平同心轴排列型发动机；b、一种空心轴旋转式直列型发动机；c、一种空心轴旋转式V型发动机；d、一种空心轴旋转式对置型发动机。
2.根据权利要求①所述的一种空心轴旋式气缸水平同心轴排型发动机，其特征为发动机的每个气缸要以中心轴为圆心水平排列。每个气缸各自驱动一个独立的齿轮形曲轴并通过一个外缘内齿合齿轮集中动力后由中心轴统一对外输出动力。对于四气缸的发动机其空心进(排)气轴上的从动齿轮采用同内部内部内啮合齿轮相啮合的方法得到旋转的动力。对于六气缸的发动机其空心进(排)气轴上的从动齿轮采用内部外凸轮啮合方法的得到旋转的动力。
3.根据权利要求1所述的一种空心轴旋转式直列型发动机，其特征为每一个气缸顶端设置一组空心进(排)气轴系统，空心进(排)气轴的旋转动力来源采用蜗轮蜗杆的传动方法使之得到旋转动力。
4.根据权利要求1所述的一种空心轴旋转式V型发动机其特征为每一个气缸顶端设置一组空心进(排)气轴系统。左右两端的空心进(排)气轴系统采用两套蜗轮蜗杆的传动方法使之得到旋转动力。
5.根据权利要求1所述的一种空心轴旋转式对置型发动机，其特征为每一个气缸顶端设置一组空心进(排)气轴系统。左右两端的空心进(排)气轴系统采用两套蜗轮蜗杆的传动方法使之得到旋转动力。
全文摘要
本发明一种能增压降温的空心轴旋转式进(排)气内燃发动机，该主要技术特征是空心轴旋转式的配气机构。它的配气系统是由两个固定外套分别套在空心进(排)气轴的外部组成，它的配气传动系统是由平面轴承、调位弹簧、滚柱型调位轴承及从动齿轮组成。它的工作原理是利用空心进(排)气轴的旋转达到开启及关闭固定外套上进(排)气通道窗口的目的。该空心轴旋转式的配气机构可适用在任何一种气缸不同排列的发动机上。
文档编号F01L7/00GK1472424SQ0212465
公开日2004年2月4日 申请日期2002年6月21日 优先权日2002年6月21日
发明者郭成斌 申请人:郭成斌