专利名称：发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，特别地，尽管并非唯一的，本发明涉及一种从单个燃烧室中获得预燃烧的压缩气体的多缸星形发动机。
背景技术：
已知的多缸两冲程或四冲程内燃机依靠每一个活塞上的各个燃烧室内的空气燃油混合物的燃烧进行工作。这使得必须提供复杂的机电系统和/或电子点火正时系统，化油器或燃油喷射装置，以及相关的电子装置、喷油器等等。
与已知的发动机设计相关的另一个问题在于，取决于发动机本身的性能而需要特定的燃料类型。也就是说，设计为采用柴油作动力的内燃机将不能正确地采用石油作为动力，并且对于两冲程石油发动机而言，如果对注入发动机的燃料或者对在燃料源混和的燃料没有进行所需的浓缩，则两冲程石油发动机在短期使用石油后将不能再运转。现代的发动机甚至需要更加特定的燃料—例如一些需要超级汽油或铅代油(LRP)，一些需要无铅的或特级无铅燃料，而其他一些需要液化石油气体(LPG)。这些问题中的多数均涉及到压缩比(预点火压制)、气门设计与正时，低排放要求等等。
由于大功率要求盛行，当然众所周知，应该增加燃烧室的尺寸，或者增加气缸的数量。在所熟知的曲轴上运转多缸发动机以及连杆路径在空间效率上是非常低的。尽管扁平结构、星形结构、和V形结构可以减少多缸发动机的总体长度，但是，由于连杆彼此之间严禁撞击，因而需要沿着曲轴在不同位置间隔排列，所以曲轴仍然需要较大的长度。
发明内容
本发明的目的在于克服或充分改进上述缺陷中的至少一个缺陷和/或更一般地提供一种改进的短曲轴多缸内燃机，该内燃机可以采用包括矿物油和合成燃料等较广范围的燃料类型作为动力。
在此，本发明所披露的发动机包括气缸体；输出轴，安装在气缸体内，并可旋转；仿形凸轮，连接到输出轴上或与输出轴整体形成；多个气缸，在气缸体内远离输出轴而径向延伸；活塞，分别在每一个气缸内往复运动，并且以该活塞的一个侧面在气缸内形成膨胀室；推杆，分别固定在每一个活塞上，并从每一个活塞朝向输出轴延伸，并且同仿形凸轮互相作用以实现其旋转；以及进气口和排气口，同膨胀室相通。
优选地，该发动机在每一个进气口还包括一阀门。
优选地，该发动机还包括燃烧进气歧管，在该进气歧管中点燃加压的燃油空气混合物。
优选地，该发动机还包括压缩器，用于在进气歧管中压缩空气燃油混合物。
优选地，该发动机还包括点火装置，用于在燃烧进气歧管中点燃燃油空气混合物。
典型地，该点火装置包括引燃灯、加热塞或其他。
在一个优选结构中，该仿形凸轮包括多个圆周间隔的突出部。
在一些实施例中，每一个突出部都具有一凹面和一凸面。
在一些实施例中，偏移推杆以使得该推杆不直接对准输出轴。
优选地，排气口从每一个气缸一侧的一位置上延伸，该位置低于各个活塞使得膨胀室最小的位置。
优选地，该发动机在每一个连杆的端部还包括辊子或滑块，用于同仿形凸轮滚动或滑动接触。
本发明的优选实施例将参照附图进行详细描述，其中图1为包括四个活塞和相通的膨胀室的发动机的示意图，其中每一个膨胀室从共同的燃烧进气歧管中接收已经燃烧的燃油空气混合物；图2为六星形活塞内燃机的截面示意图；图3、4、5和6为图2所示的发动机处于运行中的不同旋转阶段时的局部截面示意图；
图7、8和9为另一可选择的发动机的局部示意图，其中该发动机的活塞和推杆与输出轴产生偏移；图10为具有三个突出部的仿形凸轮的截面图；以及图11为具有四个突出部的仿形凸轮的截面图。
具体实施例方式
图1中示意性示出了发动机，该发动机包括气缸体11，该气缸体具有多个气缸22，每一个气缸中都具有一个往复运动的活塞。从图中可注意到，所示出的每一个活塞都通过一个常规的连杆(推杆)14连接到曲轴(输出轴)15上。并且从图中还可注意到，该图中示出了四冲程发动机可使用的常规类型的进气阀16和排气阀17。
在每一个活塞13的上方均具有一个膨胀室20。
燃烧进气歧管10设置于每一个膨胀室20的上游，并且与每一个膨胀室连通。气体和空气的混合物在该燃烧进气歧管10内点燃。燃烧进气歧管10的上游设有压缩器C，该压缩器将化油器C′中结合的燃油空气混合物(F+A)通过输送口19输送到燃烧进气歧管10中。该燃烧进气歧管10内挥发的混合物通过点火装置I被点燃。该点火装置I可以是加热塞、电火花发射器、引燃灯或其他。该压缩器C可以在燃烧进气歧管10内维持相对恒定的正压力。
如图2所示，发动机通常以星形方式形成，也即，具有多个远离输出轴15而径向延伸的气缸22。带有突出部24的仿形凸轮连接到该输出轴15上或与该输出轴整体形成。
在每一个气缸22内均具有一个活塞13，该活塞具有固定与其抵靠的推杆14。该推杆14并没有如常规活塞和连杆那样通过活塞销连接到活塞13上。取而代之的是，该推杆14刚性紧固于活塞13上，这样该推杆可以始终朝向输出轴15延伸。该推杆14具有辊子或光滑的滑移端25，其抵靠在仿形凸轮上。也就是说，推杆14同凸轮表面的相互作用或者是滚动接触或者是滑动接触。与通常的曲轴相比，由于每一个推杆在同一平面内抵靠该仿形凸轮，因此单个仿形凸轮的设置有利于缩短输出轴15的长度。此外，所有的气缸和活塞都是共面的。
在进气口23设有阀门21，该阀门将活塞13上的膨胀室20与进气口23相隔离。阀门21通过计算机或机械控制系统的操作，根据所需的顺序和时间而打开和关闭。
在每一个气缸22的一侧设有排气口18，以便在活塞13的下降冲程的剩余部分或该下降冲程之后排放废气。
图3到图6中示出了仿形凸轮(具有突出部24)的多个转动位置。如图3所示，开启阀门21以使得高压燃烧气体进入到膨胀室20。随着燃烧气体在膨胀室20内的进一步膨胀，活塞13被强迫压下，因此辊子、或杆上的滑移端25、或滑块将沿着仿形凸轮滑动，以使得该仿形凸轮可以顺时针方向转动。在图5所示的上升冲程之前或该上升冲程的期间，废气通过排气口18排放，并且仿形凸轮将会推动推杆14，因此活塞13将到达其最高位置。
图7到图11中示出了发动机设计的各种变化。在图7到图9中，示出了一个径向延伸的活塞。然而，应该注意到，也可采用其他的从输出轴15通常径向设置的活塞。然而，在该实施例中，活塞13和推杆14稍加偏移，而不是直接径向对准输出轴15。这样易于传导，从而可以增加效率。而且，仿形凸轮的突出部也可稍呈扇形，且具有一凹面和一凸面。此外，代替单个的辊子，推杆14的端部也可固定有双辊子或双光滑滑移端，如25A和25B。任一辊子(或光滑滑移端)25A或25B根据凸轮的旋转位置而接合于仿形凸轮的表面。
图10和图11中分别示出了具有三个突出部和四个突出部的仿形凸轮。仿形凸轮上突出部的数量决定了活塞13需要往复运动的次数，以完成输出轴的一次旋转。此外，突出部的数量也会影响发动机的输出扭矩。
发动机的功率输出可以通过增加燃烧进气歧管内的气体压力而增加。而燃烧进气歧管内气体压力的增加可以通过在进气歧管内注入更多的空气和燃料来实现。
可以理解，本领域的普通技术人员可以对本发明进行各种修改和变化，其并不背离本发明的保护范围。例如，仿形凸轮可以设置有沿着其全部延伸路径的锁位槽，以锁定推杆的远端，防止在推杆和凸轮表面之间可能发生的任何跳跃。
权利要求
1.一种发动机，包括气缸体；输出轴，安装在所述气缸体内，并可旋转；仿形凸轮，连接到所述输出轴，或与所述输出轴整体形成；多个气缸，在所述气缸体内远离所述输出轴而径向延伸；活塞，分别在每一个所述气缸内往复运动，并且以所述活塞的一个侧面在所述气缸内限定出膨胀室；推杆，分别固定在每一个所述活塞上，并从每一个所述活塞朝向所述输出轴而延伸，并同所述仿形凸轮互相作用以实现其旋转；以及进气口和排气口，同所述膨胀室相通。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中，在每一个所述进气口还包括一阀门。
3.根据权利要求1所述的发动机，其中，还包括燃烧进气歧管，在所述燃烧进气歧管中点燃加压的燃油空气混合物。
4.根据权利要求3所述的发动机，其中，还包括压缩器，用于在所述进气歧管内压缩所述空气燃油混合物。
5.根据权利要求3所述的发动机，其中，还包括点火装置，用于在所述燃烧进气歧管内点燃所述燃油空气混合物。
6.根据权利要求5所述的发动机，其中，所述点火装置包括引燃灯。
7.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述仿形凸轮包括多个圆周间隔的突出部。
8.根据权利要求7所述的发动机，其中，每一个所述突出部具有一凹面和一凸面。
9.根据权利要求1所述的发动机，其中，偏移所述推杆以使得所述推杆不直接对准所述输出轴。
10.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述排气口从每一个所述气缸一侧的一位置上延伸，所述位置低于每一个所述活塞使得所述膨胀室最小的位置。
11.根据权利要求1所述的发动机，其中，在每一个所述连杆的端部还包括一辊子，用于同所述仿形凸轮滚动接触。
12.根据权利要求11所述的发动机，其中，在每一个所述连杆的端部还包括一对所述辊子。
13.根据权利要求1所述的发动机，其中，在每一个所述连杆的端部还包括一滑块，用于与所述仿形凸轮滑动接触。
14.根据权利要求13所述的发动机，其中，在每一个所述连杆的端部还包括一对滑块。
15.根据权利要求5所述的发动机，其中，所述点火装置包括加热塞。
16.根据权利要求5所述的发动机，其中，只要空气和燃料输送到燃烧进气歧管中，所述燃料/空气就被点燃一次并且持续燃烧。
全文摘要
本发明公开了一种发动机，包括气缸体；输出轴，安装在气缸体内，并可旋转；仿形凸轮，连接到输出轴上或与输出轴整体形成；多个气缸，在气缸体内远离输出轴而径向延伸；活塞，分别在每一个气缸内往复运动，并且以活塞的一个侧面在气缸内形成膨胀室；推杆，分别固定在每一个活塞上，并从每一个活塞朝向输出轴延伸；以及进气口和排气口，同膨胀室相通。在每一个进气口处设有一阀门，并且还包括燃烧进气歧管，在加压的燃油空气混合物通过进气口输送到各个膨胀室之前，在该进气歧管中将该加压的燃油空气混合物点燃。
文档编号F02B75/00GK1676896SQ200410090460
公开日2005年10月5日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年3月30日
发明者布志辉 申请人:布志辉