专利名称：环形组合式发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃式发动机，特别涉及一种点燃式内燃发动机。
背景技术：
百年前自燃油式内燃机问世已来，对人类的工业文明产生了无比的动力。随着现代科学技术的发明，活塞连杆式的汽油发动机从改进密封系统、进排汽系统、点火系统等，已使热效率有较大提高，但由于活塞连杆式这种基本形式未有变化，其热效率受其结构的限制，工作原理没有大的变化。
活塞连杆点燃式发动机，脱不开曲轴、活塞连杆系统，而活塞连杆系统的做功距离，限于活塞行程和曲轴，曲柄之间的轴心差，故而存在做功效率(对比能量转换)低下，且单位体积重量机体的功率，大大受限。
发明内容
本发明的目的在于，设计一种新型结构的点燃式内燃机，省去活塞连杆系统，使燃烧膨胀的做功气体，直接对环状轮体的边沿，沿切线方向做功，使其热能直接变为转动的动能。
本发明的技术方案是一种环形组合式发动机，由能量转换装置、燃油混合气装置，润滑装置，电源及点火装置，操作控制装置构成，其特征在于能量转换装置由圆环状驱动轮3，设置在驱动轮3上的驱动腔4与驱动轮3同心固定连接的传动轴24，与驱动轮3同心并密封的机壳6，在机壳6上设置有可随驱动轮和驱动腔转动而紧贴其表面并起密封作用的助推件2，在助推件的上方一侧的空间设置有在非燃烧爆发状态下被助推件2密封的燃烧腔1，在燃烧腔中装有火花塞13，燃烧腔设置有单向进气孔14，燃油混合气装置由在进气孔14外侧设置有活塞10推动由单向阀11、活塞室12、活塞杆8、活塞套管16、混合气腔17、电喷油咀18、空气滤清器19及推动活塞运动的圆盘凸轮15组成的提供7-10个大气压的可燃混合汽装置，在机壳6圆周上设置有排气孔5。
所述的排气孔其距离燃烧腔1的前沿旋转方向的距离40-60度圆心角的弧长，所述的驱动腔4的长度约50-80度圆心角的弧长，其长度受驱动轮3的直径及设置的驱动腔数目决定。
所述的设置在机壳上的燃烧室及燃烧室配置的助推件，可以在机壳圆周上，根据转速、功率等要求设置N个，其中N为正整数，且最大为驱动轮周长除以燃烧室机构的长度加距排气孔末端的距离之和。
所述的助推轮3及其上机构，可在传动轮轴24同轴上的轴向方向串列设置多个。
所述的驱动腔4与在同一驱动轮3上至少设置1个。
所述的驱动腔4的内凹曲面为向转动方向的前沿较陡、较深，且向尾部过渡与驱动轮圆环表面构成平滑曲面。
环形组合式发动机由活塞推动的7-10个大气压的可燃混合气通过进气口14向燃烧腔1提供带压可燃气；当驱动轮3上的驱动腔4的前端转动到燃烧腔1的末端时，火花塞点火，燃烧腔内的可燃混合气点燃爆发，密封燃烧腔1的助推件2在压力下，末端沿驱动腔表面下滑，爆发的高温高压气体在燃烧腔、助推件及驱动腔组成的密封容体内作用于驱动腔，推动驱动轮旋转。当驱动腔前沿转到排气孔位置时，驱动腔内的废气通过排气孔排出。当驱动腔转动下一个燃烧腔位置时，进入下一做功爆发循环。从而达到传动轴输出转动动力的目的。
本发明所述的环形组合式发动机的结构和原理如下，但不限于此结构。
1、能量转换装置，将热能转换成机械能。主要由机壳、燃烧室、驱动轮、传动轴、圆盘凸轮、压缩室等组件组成。
2、燃油混合气装置，贮存并提供燃油与空气混合成发动机燃烧所需比例的混合气。主要由空气滤清器、燃油喷射控制系统、混合气腔、混合气输送管道等组成。
3、润滑装置，贮存并向发动机需润滑部分提供润滑油。
4、电源及点火装置，由发电机、充电部分及向各燃烧室火花塞分别提供高压打火的各自独立的点火装置等组成。
5、操作控制装置，由电启动控制、进气量控制、燃油压力控制、喷油控制、发动机温度监控系统、关机控制等功能组成。
下面重点介绍能量转换装置及燃油混合气装置的组成、功能及基本工作原理1、能量转换装置组成及功能a、燃烧室7 由椭圆半球形燃烧腔1、助推件2及火花塞13、燃烧室进气孔14组成，负责燃烧，产生高压燃气。固定在机壳6上，无进排气门。
b、驱动轮3为一圆盘形，可按需要均匀分布数个驱动腔4；负责能量转换，同心固定在动力输出的传动轴24上，将高速旋转的动能提供给传动轴24。兼具飞轮、配平及传送润滑油等功能。驱动腔4为有一定长度，由突变至渐变的具有一定深度内凹连续平滑曲面的非对称形。
c、压缩室12 由活塞10、单向阀11、活塞杆8组成。其只负责吸入和压缩混合气，将7-10个大气压的混合气压入燃烧腔1；不参与燃烧动能输出，与燃烧室配套固定在机壳6上。
d、凸轮圆盘15 同心固定在传动轴24上；凸轮圆盘15的凸起与驱动腔4数目对应，直径以能推动活塞杆8为准。凸起的两边，按高-低-高对称弧线相连，凸起部分具有使活塞10保持在上止点位至助推件2回到关闭燃烧腔1的宽度。圆盘凸起的最高点与凹处的最低点以能保证活塞在上止点和下止点之间均衡运动为准。功能是推动活塞杆8使压缩室12吸入和压缩混合气。
e、机壳6 密封防止杂物进入机体内，防止润滑油泄漏，并通过润滑油形成的油膜及密封件与驱动轮严密结合，既保证驱动轮灵活转动，又防止高压燃气泄漏。作为发动机主体支架，其上设有排气孔5，水冷或风泠件等。
f、传动轴24 输出发动机动能、并驱动同心固定的圆盘凸轮15、发电机及点火。喷油等信号。
g、活塞杆套管16 为活塞杆8的一个支点，两者既密封，又能使活塞杆8在其内轻松滑动。同时兼作混合气管孔。
h、轴承23 一端固定在圆盘凸轮壳体22上，另一端为圆盘凸轮15的受力支点。
I、火花塞13 点燃燃烧腔1内的混合气(点火时序及提前角由点火控制系统根据燃烧室顺序需要及转速控制)j、助推件2 关闭和开启燃烧腔1，配合高压燃气推动驱动轮3并清理前一燃烧后在驱动腔4内留下的积碳。
2、燃油混合气系统组成及功能a、空气滤清器19、进气孔20、混合气腔17与电喷油咀18组成燃油混合气系统，在混合气腔17内形成需要一定比例的混合气(混合气浓度由燃油喷射控制装置按工况需要控制)。
b、当压缩室12吸气时，混合气腔17内的混合气经活塞套管16、混合气进气口9、活塞杆8进入压缩室12。
3、基本流程工作原理当发动机开始启动驱动轮3、传动轴24及圆盘凸轮15、磁电机转动，点火、喷油信号产生；电喷油咀18开始喷油。
设此时活塞10处于外上止点位，排气结束；燃烧室内的助推件2，被逐渐升高的驱动腔4推回燃烧室内关闭燃烧腔1。
此时圆盘凸轮15开始从凸起点向凹点运动，圆盘凸轮15通过支点21驱动活塞杆8带动活塞10向下止点运动；在压缩室12内形成负压，活塞10上的单向阀11打开；混合气腔17内的混合气经混合气进气口9、活塞杆8进入压缩室12，开始吸气过程。
当圆盘凸轮15转动到最凹点，活塞10也运动到下止点，完成吸气过程。
当圆盘凸轮15从最凹起点运动时圆盘凸轮15通过支点21驱动活塞杆8带动活塞10从下止点向上止点运动，此时单向阀11关闭，进入压缩室12内的混合气开始压缩，并经燃烧室进气孔14进入燃烧腔1内，开始压缩过程。
当圆盘凸轮15刚运动到凸起点时，活塞10也到达上止点并关闭燃烧室进气孔14，完成混合气压缩过程。
此时、随着驱动轮3的转动，驱动轮3上的驱动腔4的前沿刚好运动到燃烧室助推件2的下方；火花塞13点火、燃烧腔1内的混合气燃烧，极大的燃烧压力推动助推件2进入驱动腔4。在助推件2的封闭阻止下，高压燃气在燃烧腔1、驱动腔4及助推件2组成的密闭空间内推动驱动轮3转动，使传动轴24转动输出动力，同时带动圆盘凸轮15转动。
当驱动轮3转动到某一角度时驱动腔4的前沿到达机壳6上的排气孔5，开始排气过程。燃烧腔1内的压力等于外界压力时、助推件2被逐渐升高的驱动腔4的底部推送回燃烧室内，并关闭燃烧腔1。
此时、圆盘凸起点向凹点运动，驱动活塞杆8带动活塞10由上止点向下止点运动开始新一轮的吸气过程，当驱动腔4转动到下一个燃烧室位置时，进入下一做功爆发循环，从而达到传动轴24连续输出动力的目的。至此、发动机由外力启动转为燃气驱动的正常工作状态。
本发明环形组合式发动机的优点在于
1、改变汽缸曲轴连杆式发动机由直线运动变为旋转运动的方式，直接变为旋转方式，因此大大提高了做功效率。
2、燃烧室、驱动腔共用。在旋转中，任何一个燃烧室与驱动腔都可组成一个做功单元。因此、结构简单、重量轻，单位功率/重量比大。
3、可根据转速、功率、重量、体积等要求在同一个驱动轮上设置数个驱动腔，在机壳上设置数个燃烧室，在一圆周内可连续做功数次，因此运转平稳。
4、在传动轴轴线上按做功平均角度串联数个同心、同规格各自独立的驱动轮、燃烧室单元使功率成倍增加。
图1为本发明驱动轮工作原理示意图。
图2为本发明系统组件连接工作原理示意图。
图3为本发明发动机主要部件位置连接示意图。
图中1为燃烧腔、2为助推件、3为驱动轮、4为驱动腔、5为排气孔、6为机壳、7为燃烧室、8为活塞杆、9为混合气进气口、10为活塞、11为单向阀、12为压缩室、13为火花塞、14为燃烧腔进气孔、15为圆盘凸轮、16为活塞杆套管、17为混合气腔、18为电喷油咀、19为空气滤清器、20为进气孔、21为活塞杆支点、22为圆盘凸轮壳体、23为轴承、24传动轴、25助推件轴、26为驱动轮支柱、27为六棱孔、28为六棱柱、29为圆盘凸轮壳盖、31为出水口、32为进水口、33为点火装置、34为磁电机、35为启动齿轮、36为润滑油箱、37为空滤器进气扇、38散热水箱。
具体实施例方式
通过下面实施例对本发明作进一步的描述发动机主要部件的装配说明1、能量转换装置a、在燃烧室7上固定火花塞13及助推件轴25上装配助推件2，并将其固定在机壳6上，将排气管与排气孔5连接。
b、将与传动轴24固定的驱动轮3装入机壳6内；驱动轮3与机壳内圆接触部设有横向密封件，在机壳6与驱动轮3接触的两侧分别各设有一层油环、一层密封环。机壳6两侧与传动轴24经轴承相固定，确保传动轴自由转动。
c、压缩室12与燃烧室7对应、并装在进气孔14其一侧的机壳6上，要求牢固密封。压缩室12内装有活塞10、其上设有密封环、油环及单向阀11；活塞杆8一端与活塞10固定连接其内孔对准单向阀11，另一端插入活塞杆套管16。圆盘凸轮15同心与传动轴24的后段固定，凸轮边沿插入支点21缺口内，使其能顺利推动活塞杆8运动；圆盘凸轮的凸起部分需与驱动腔对准。
2、燃油混合气装置a、圆盘凸轮壳体22，分为前后部分，相应的传动轴24也分为前后段，壳体22与传动轴24前后部分分别通过轴承相连。传动轴24的前后段通过六棱柱28、六棱孔27相连接。
b、圆盘凸轮壳体22后部分一侧的传动轴上固定圆盘凸轮15，在壳体与圆盘凸轮间安装轴承23。另一侧传动轴上分别安装固定磁电机34、启动齿轮35及空滤器进气扇37。
c、圆盘凸轮壳体后部分外侧按顺序分别安装固定活塞杆套管16、混合气17、电喷油咀18及空气滤清器19。
d、圆盘凸轮壳体22与29间加密封圈，防润滑油泄漏。
3、其余部分a、主要部分安装完后再安装润滑油箱36，与其接触部分加密封垫。
b、在机壳6的前部加密封垫安装固定散热水箱38。
c、在其余相应的空间位置分别固定点火器件、启动电机、燃油供应器件、润滑油管道、相应的控制件等。
整机安装即告完成。
上述的零部件的材料要求说明本发动机因使用燃料、工作环境、散热采用水冷或风泠方式均与现用发动机要求一致，无特殊要求。高速转动或滑动件，最好采用硬度高、耐磨、热胀系数小含油性钢材。其余只需考虑强度、重量、利于加工等因素。部分器件可直接从市场选购可作小的改动后使用。
权利要求
1.一种环形组合式发动机，由能量转换装置、燃油混合气装置，润滑装置，电源及点火装置，操作控制装置构成，其特征在于能量转换装置由圆环状驱动轮3，设置在驱动轮3上的驱动腔4与驱动轮3同心固定连接的传动轴24，与驱动轮3同心并密封的机壳6，在机壳6上设置有可随驱动轮和驱动腔转动而紧贴其表面并起密封作用的助推件2，在助推件的上方一侧的空间设置有在非燃烧爆发状态下被助推件2密封的燃烧腔1，在燃烧腔中装有火花塞13，燃烧腔设置有单向进气孔14，燃油混合气装置由在进气孔14外侧设置有活塞10推动由单向阀11、活塞室12、活塞杆8、活塞套管16、混合气腔17、电喷油咀18、空气滤清器19及推动活塞运动的圆盘凸轮15组成的提供7-10个大气压的可燃混合汽装置，在机壳6圆周上设置有排气孔5。
2.根据权利要求1所述的一种环形组合式发动机，其特征在于排气孔其距离燃烧腔1的前沿旋转方向的距离40-60度圆心角的弧长，所述的驱动腔4的长度约50-80度圆心角的弧长，其长度受驱动轮3的直径及设置的驱动腔数目决定。
3.根据权利要求1所述的一种环形组合式发动机，其特征在于设置在机壳上的燃烧室及燃烧室配置的助推件，可以在机壳圆周上，根据转速、功率等要求设置N个，其中N为正整数，且最大为驱动轮周长除以燃烧室机构的长度加距排气孔末端的距离之和。
4.根据权利要求1所述的一种环形组合式发动机，其特征在于助推轮3及其上机构，可在传动轮轴24同轴上的轴向方向串列设置多个。
5.根据权利要求1所述的一种环形组合式发动机，其特征在于驱动腔4与在同一驱动轮3上至少设置1个。
6.根据权利要求1所述的一种环形组合式发动机，其特征在于驱动腔4的内凹曲面为向转动方向的前沿较陡、较深，且向尾部过渡与驱动轮圆环表面构成平滑曲面。
全文摘要
本发明涉及内燃式发动机，特别涉及一种点燃式内燃发动机。由能量转换装置、燃油混合气装置，润滑装置，电源及点火装置，操作控制装置构成。其特征在于构成能量转换装置的是由环状驱动轮、驱动腔、燃烧腔、助推件等构成。改变了燃油发动机的活塞连杆结构、进压爆排的工作方式。而由驱动轮在转动过程当中完成能量转换。大大提高了能量转换效率和机械单位重量的功率输出能力，是一种新型的点燃式内燃发动机。
文档编号F02B53/04GK1786437SQ20051004866
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者杨碧森 申请人:杨碧森