专利名称：绿色发动机的初步设计的制作方法
技术领域：
本设计涉及到热机及新动力
背景技术：
目前使用的热机是有曲轴、连杆和活塞等主件构成，曲轴通过连杆与活塞相连，工作时，曲轴通过连杆推动活塞做压缩冲程，在压缩冲程末，点燃或喷入雾化燃料，并瞬间燃烧，产生高温高压气体，推动活塞做功冲程，但机械效率低下柴油机的机械效率28％～40％，汽油机的效率20％～30％，据实验测定，造成效率损失的主要原因，是曲轴对活塞获得的推力利用率不高，以缸径100、曲轴旋转半径65的机械为例曲轴推着活塞在压缩冲程末，开始做功冲程时，燃烧室体积最小，活塞获得的推力最大，曲轴对活塞推力的利用率为0，曲轴旋转5°时，燃烧室体积增大7.85cm3，活塞获得的推力开始减小，曲轴对活塞推力的利用率为9％，曲轴由0旋转到15°时，燃烧室体积增大26.75cm3，活塞获得的推力明显减小，曲轴对活塞推力的利用率为30％，当曲轴由0旋转到30°时，燃烧室体积增大到97.6cm3，活塞获得的推力更加明显的减小，而曲轴对活塞推力的利用率才达45％，在气体一定的情况下，体积越大，压强越小，活塞获得的推力就越小，如果活塞在压缩冲程末能停留下来，曲轴在惯性的作用下，旋转30°后，活塞开始做功冲程，机械效率将会大增，而现在热机上的活塞却没有这种功能，热机不但损耗了能源，而且还污染了环境。
为了克服热机的不足，特设计一种不损耗能源，而能输出能源的绿色发动机(以下简称发动机)，这种发动机的主体结构是曲轴箱上装气缸，气缸内的活塞通过连杆与曲轴相连，发动机的控制系统装在气缸壁上部或气缸盖上，这种发动机的主要部件，是具有伸缩功能的组合式活塞(以下简称活塞)。这种活塞的结构多种多样。根据力学平衡原理，利用具有伸缩功能的活塞，在具有固定转轴上调制出强大的压力差，破坏具有固定转轴原有的平衡条件。现以曲轴旋转半径为2cm，要把气缸里的气体压缩到 为例当曲轴从180°开始，旋转到318°时，测得活塞顶部的气体是被压缩到 的高压气体，曲轴旋转到360°时，活塞顶部的气体是被压缩到 的高压气体，利用具有伸缩功能的活塞，活塞在完成压缩冲程时，就停留在这个位置，曲轴在惯性的作用下，旋转42°后，活塞开既做功冲程，一个强大的压力差就产生了，因为曲轴在318°和42°时的力臂是相等，而活塞顶部的气体压力却相差一倍，根据曲轴对活塞推力的利用率和具有固定转轴的力臂计算，曲轴的旋转角度在45°～55°，活塞开始做功冲程较理想，也就是说活塞顶部的压力差还可以拉大。虽然压缩冲程从318°旋转到360°，还需要一定的力，但这个力不大，因为力臂越来越小，最终为0。
本设计的具体技术方案本方案将对发动机与热机相同，或近似相同以及简单的部分，不作具体描述。只对活塞及其功能的实现作具体说明发动机的主体结构是曲轴箱上装气缸，气缸内的活塞通过连杆与曲轴相连，发动机的控制系统装在气缸上部或气缸盖上，发动机的控制系统是有气阀与辅助小气缸相连，小气缸里有小活塞。在气缸体上装有活塞定位系统，该系统可用凸轮控制，也可用活塞来控制，在气缸活塞体上还要设有泄压槽，或泄压轨道槽，泄压孔、进液孔和排液孔，如果是泄压孔、进液孔和排液孔，就要分别在孔上装单向阀，并用液压管丝牙接到气缸体外的液容器里，在活塞体上也要设相应的泄压孔和进液孔，所有孔、槽以及各控制系统，都应根据具体的设计需要，而确定位置和大小。
要实现活塞的伸缩功能，首先在气缸上设活塞定位孔二个(也可以多个)，泄压槽4条(也可以增减)，均应以称为好，但不一定是等距离的分布在圆周上，在活塞定位孔上攻丝牙，装上活塞定位系统，活塞定位系统是有小套管内置弹簧，推着两个小钢球来实现的，小套管两端有外丝牙，一端旋进气缸壁孔，一端上内牙堵头(或与凸轮间作相应的连接)，固定弹簧，弹簧的压力要调试好，两个小钢球的直径略负于小套管的内径和活塞壁上的孔径，活塞壁上的孔有两种打法，一种是凸轮控制的，孔不要打通，一种是靠活塞控制，孔要打通，但孔在内壁处，要有一个锥形体，让钢球只能凸进活塞内壁43％左右，钢球绝对不能掉进活塞里，把活塞里设为液缸，加上活塞心轴，在活塞心轴上设整体单向阀，整体单向阀上下轴径大小相等，轴下端有一连接孔并穿过活塞体下盖与连杆相连，利用整体单向阀把液缸分成上下二个液缸，在活塞体上，除了设有活塞定位系统相对应的小孔外，还设有泄压孔和排液孔。泄压孔和排液孔一定要与气缸壁上的泄压槽相对应，每条泄压槽对应一个泄压孔和一个排液孔，泄压孔打在上部液缸，排液孔打在下部液缸，但都不要打在整体单向阀的运动区，孔径和泄压槽的宽度相等，活塞体的上盖和下盖，都有丝牙接于活塞体并固定，活塞体上盖有几个不通的小孔，便于上下盖，活塞体上部内有一个特制小球阀，打开活塞体上盖，便可通过小球阀向液缸补充液体，工作时，曲轴通过连杆推动活塞做压缩冲程，在压缩冲程末，气缸上的活塞定位系统，就把活塞定在这个位置上，曲轴在惯性的作用下，继续旋转，并通过连杆拉动活塞心轴，下部液缸的液体，通过整体单向阀，进入上部液缸，当曲轴旋转到一定的角度，活塞心轴也就被拉到一定的位子，活塞定位系统，就被活塞心轴打开(或凸轮打开)，活塞开始做功冲程，当做功冲程进行到一定程度时，活塞体上的泄压孔运动到气缸上的泄压槽的位置，上部液缸里的液体，便通过泄压孔、泄压槽，经排液孔排进下部液缸，活塞心轴开始复位，接着做下个冲程。
本设计的有益效果是利用具有伸缩功能的活塞，组装或生产出不损耗能源，而能输出能源的发动机，如果把这种活塞装到热机上，可提高机械效率50％以上。
本方案附图1～3，是发动机的活塞结构及控制系统液压缩环系统的示意图，图2、图3是图1的两个结构剖面图，图中1活塞体上盖；2几个不通的小孔；3活塞体；4整体单向阀；5活塞心轴；6活塞定位系统；7活塞下盖；8连接孔；9通气孔；10调节气室和一个小球阀；11上部液缸；12泄压孔；13下部液缸；14排液孔；15泄压槽；16密封圈；17气缸体。
具体实施例方式图中在活塞心轴(5)上调试好整体单向阀(4)，并将活塞心轴(5)置于活塞体(3)，上好活塞体下盖(7)，把活塞体(3)置于气缸(17)内，做好活塞定位系统(6)的小孔和泄压孔(12)，泄压槽(15)，排液孔(14)的对应，装好活塞定位系统(6)，通过小球阀(10)向液缸(11)(13)，泄压孔(12)，排液孔(14)，泄压槽(15)，注满液体，关好小球阀(10)，通过活塞体上盖(2)，上好活塞体上盖(1)。
下面简要说明几种不同结构的活塞1、把活塞分成上部活塞体和下部活塞体，上部活塞体中心有圆孔，下部活塞体有与连杆连接的连接孔，其上部中心有圆柱形心轴，心轴上端有外丝牙。心轴插入上部活塞体中心圆孔，形成可靠滑动连接，并在心轴上端旋上螺母，以限制上下活塞体间的距离变化的程度，并把活塞置于气缸，气缸中部即成为液缸，在气缸上设有凸轮控制的活塞定位系统，进液孔和泄压孔，进液孔和泄压孔都装上单向阀，并有与高压液管连接的丝牙，都用液压管可靠连接到气缸体外的液容器里，使液容器，管道和气缸内的液缸，形成一个液压循环系统，以实现活塞的伸缩功能，图略。
2、把活塞分成上中下三个部分，中部为液缸，并有活塞心轴上的整体单向阀，把液缸分成上部液缸和下部液缸，上部活塞体和下部活塞体，用圆形连接柱加螺丝连接固定，在气缸体外设液容器，并用液压管道与气缸壁上的进液孔和泄压孔可靠丝牙连接，进液孔和泄孔都装有单向阀，活塞心轴随着曲轴的旋转而不断运动，上部液缸和下部液缸，便随着活塞心轴的运动，而不断变化着容积的大小。图略。
3、把液压循环系统设在活塞内部，在气缸上设有活塞定位系统，气缸上没有泄压槽，而有一个泄压系统的运动轨道槽，在活塞体上没有泄压孔和排液孔，进液孔，而有一个泄压系统的运动孔，在活塞心轴上设整体单向阀，在整体单向阀上部心轴上，有几个泄压孔，整体单向阀下部心轴上，有泄压从动件运动孔(圆孔)，泄压主动件运动孔(长孔)，从上部泄压孔到下部泄压从动件运动孔中空。泄压从动件是在一个管子上打一个大的排液孔和一个插小连杆的小孔。泄压主动件是管内置弹簧，管的一端半圆球形，管上固定一个连杆，小连杆的另一端插入泄压从动件的小孔，把泄压主动件，从动件，整体置于各自运动孔内，将活塞心轴置于活塞体内，使泄压阀主动件的半圆端，伸入活塞壁孔，并受气缸壁控制，当活塞运动到一定的位置，泄压主动件的小管头便到达气缸壁上的泄压槽位置，小管头便在弹簧的作用下，伸进泄压轨道槽，并通过小连杆，拉动泄压从动件，从而打开泄压阀，图略。
4、在各种结构的活塞体外面，加一个大活塞，大活塞上端内侧有个倒台阶，是小活塞的上止点，气缸上部内侧也有一个倒台阶，是大活塞的上止点，工作时，小活塞完成压缩冲程时，小活塞被定位在上止点，曲轴旋转一定角度后，小活塞的定位系统和大活塞的定位系统同时打开。活塞开始做功冲程时，大活塞推着小活塞做功，当大活塞完成使命时，便在弹簧的作用下，复位到最高止点，即气缸内侧上的倒台阶，小活塞在继续工作，图略。
权利要求
一种绿色发动机，在曲轴箱上装气缸，气缸内活塞与连杆曲轴相连，其特征是发动机的控制系统装在气缸上部或气缸盖上，气缸上设有可用凸轮控制，也可用活塞控制的活塞定位系统，活塞内外设有液压循环系统，各种结构的活塞外面可加一个大活塞。
全文摘要
一种不损耗能源，而能输出能源的绿色发动机，其结构是曲轴箱上装气缸，气缸内活塞与连杆曲轴相连，发动机的控制系统装在气缸上部或气缸盖上，它的主件是活塞，活塞的伸缩功能是靠气缸上的活塞定位系统和活塞内外的液压循环系统设来实现的，活塞定位系统可用凸轮控制，也可用活塞控制，活塞的结构及液压循环形式多种多样，可把活塞体设为液缸，也可把气缸设为液缸。还可以在各种结构的活塞外面加个大活塞，以增加动力。
文档编号F03C1/40GK101074644SQ20061008004
公开日2007年11月21日 申请日期2006年5月16日 优先权日2006年5月16日
发明者顾芝文, 顾健 申请人:顾芝文