专利名称：直轴内燃机的制作方法
技术领域：
内燃机制造。
背景技术：
曲轴内燃机包括柴油机和汽油机，在一个工作循环中，活塞往复两次， 做功一次，飞轮旋转两周；四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、排气冲程；采用曲轴 作为动力轴；采用曲轴连杆结构与活塞相连接。引用的非文献资料中国义务教育物理课 程标准试验教科书编写组编写，2002年8月上海科学技术出版社出版的九年级《物理》第 十二章第三节第37页至41页的有关内容。
发明内容
该直轴内燃机所要解决的技术问题是如何更好的使液体燃料的内能转 化为机械能的问题。技术方案是采用直轴，即直线轴作为内燃机的动力轴；空气压缩机和 储气罐通过管道与进气道密封相连，为气缸提供高压空气或油气混合物；活塞一端通过连 杆固定一个轨道口向外的半椭圆轨道；两个弹簧一端与半椭圆轨道两端相固定，另一端与 缸体相固定，弹簧伸缩方向与活塞运动方向一致；滑道一端安装在缸体上，另一端各固定一 个减震弹簧，使活塞运动到低位点时速度减为零，并开始反方向向高位运动；半椭圆轨道安 装在两滑道之间，沿滑道作直线运动；直轴上安装飞轮、支撑架，两轴承安装在支撑架上，处 于直轴两侧并关于直轴对称，两轴承轴线与直轴轴线平行；活塞处于低位时，两轴承同时与 半椭圆轨道两端相接触，非低位时，两个轴承交替与半椭圆轨道接触，并在半椭圆轨道内做 圆周运动。工作原理在一个工作循环中，活塞往复两次，做功一次，飞轮旋转一周，完成四 个冲程充气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、排气冲程；启动空气压缩机，压缩空气储存于储气 罐中，启动系统启动飞轮和两轴承旋转，打开进气阀，储气罐为气缸充高压空气或油气混合 物，在高压空气和弹簧共同作用下，推动活塞回到低位，关闭进气阀，完成充气冲程；两轴承 随直轴作圆周运动，一轴承在半椭圆轨道内滚动、旋转90°，压缩半椭圆轨道沿滑道作直 线运动，半椭圆轨道推动活塞回到高位，压缩空气或油气混合物产生高温，完成压缩冲程； 供油系统的喷油嘴喷油，或火花塞点火，燃料燃烧，气缸内气体快速膨胀、推动活塞，活塞快 速推动半椭圆轨道，半椭圆轨道推动轴承作圆周运动，旋转90度，活塞做功，低位时减震弹 簧使活塞运动速度减为零，完成膨胀冲程；打开排气阀，另一个轴承进入半椭圆轨道，旋转 90°，压缩半椭圆轨道，推动活塞回到高位，关闭排气阀，完成排气冲程。在惯性作用下，工 作循环不停地进行下去，推动轴承和飞轮不停地旋转、做功，对外输出动力。正常工作时飞 轮为空气压缩机提供动力。该直轴内燃机与曲轴内燃机相比，充气冲程代替了吸气冲程，气 缸内氧气充足，燃料燃烧完全，废气排放量少；采用直轴、轴承、半椭圆轨道、滑道、弹簧、减 震弹簧结构代替了曲轴连杆结构，生产工艺简单、成本低，活塞运行平稳、无摇摆，减震弹簧 起到缓冲、减震作用；半椭圆轨道的长轴半径与轴承外缘绕直轴旋转的半径相等，半椭圆轨 道的长轴半径与短轴半径之差即是活塞的行程，活塞行程是曲轴内燃机的三分之一，相同 时间内，曲轴内燃机完成一(倍)周期，飞轮旋转两(倍)周，直轴内燃机完成三(倍)周 期，飞轮旋转三(倍)周，转速增加到曲轴内燃机的1.5倍，直轴内燃机提速快、节约燃料; 采用直轴代替曲轴，可适当增加气缸和活塞的数量，大幅度提高直轴内燃机的输出功率，为 机器设备、车辆、舰船、发电机等提供动力。
图1是直轴内燃机结构示意图；图2是直轴内燃机工作原理示意图。短箭头为气体进、出方向或部件运动、旋转方向，长箭头为四个冲程交换方向。图中1活塞 2进气道 3进气阀 4喷油嘴(火花塞) 5排气阀6排气道 7气缸 8弹簧 9滑道 10半椭圆轨道 11轴承 12直轴13支撑架 14连杆 15减震弹簧。
具体实施例方式以直轴柴油机为例，包括缸体、启动系统、储气罐、空气压缩机、控 制系统、供油系统、润滑系统、冷却系统；如图所示还包括进气道⑵、进气阀⑶、排气道
(6)、气阀(5)、气缸(7)、活塞(1)、弹簧(8)、半椭圆轨道(10)、轴承(11)、支撑架(13)、直轴 (12)、喷油嘴(4)、滑道(9)、连杆(14)、减震弹簧(15)等。在一个工作周期，完成四个冲程 充气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、排气冲程，活塞往复两次，做一次功，飞轮旋转一周。空气压 缩机、储气罐通过管道与进气道密封相连；半椭圆轨道的长轴半径与轴承外缘旋转半径相 等，其长轴半径与短轴半径之差即是活塞的行程；半椭圆轨道通过连杆固定在活塞一端，轨 道口向外，两弹簧的一端固定在半椭圆轨道两端，弹簧另一端固定在缸体上，弹簧伸缩方向 与活塞运动方向一致；两滑道一端固定在缸体上，另一端各固定一个减震弹簧，半椭圆轨道 安装在两滑道之间；直轴一端安装飞轮，中部安装支撑架；两个轴承固定在支撑架上，处于 直轴两侧并关于直轴对称，轴承的两轴线与直轴的轴线平行。活塞处于低位时，两轴承同时 与半椭圆轨道两端相接触，活塞中心线与两轴承轴线所在平面垂直；非低位时，两个轴承交 替与半椭圆轨道接触。直轴上，可适当增加活塞、气缸数量，提高单个直轴内燃机的输出功 率，气缸和活塞相对于直轴，气缸有多种安装方式1.竖列式气缸在直轴上方，沿直轴平 行排列；2.横排式气缸在直轴一侧沿直轴平行排列；3.水平对称式气缸在直轴两侧沿 直轴平行排列，并两两对称，共用一套支撑架、轴承；4.倒T型排列式竖列式与水平对称式 合二为一，即气缸水平对称排列的同时，直轴上方又沿直轴平行排列；5. V型排列式在直 轴上方，气缸相互交叉排列，气缸中心线与直轴轴线垂直并相交等等。
权利要求
直轴内燃机，包括柴油机和汽油机，其特征是包括气缸(7)、储气罐、进气道(2)、空气压缩机、进气阀(3)、排气道(6)、排气阀(5)、活塞(1)、弹簧(8)、滑道(9)、半椭圆轨道(10)、轴承(11)、支撑架(13)、直轴(12)、飞轮、喷油嘴(火花塞)(4)、连杆(14)、减震弹簧(15)、供油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统、控制系统等。
2.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是空气压缩机、储气罐通过管道与进气 道密封相连。
3.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是半椭圆轨道通过连杆固定在活塞一 端，轨道口向外；两弹簧固定在半椭圆轨道两端，弹簧另一端固定在缸体上，弹簧伸缩方向 与活塞运动方向一致。
4.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是两滑道一端安装在缸体上，另一端各 固定一个减震弹簧，半椭圆轨道安装在两滑道之间。
5.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是直轴内燃机的动力轴是直轴，即直线轴ο
6.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是飞轮安装在直轴一端，支撑架安装在 直轴上；两个轴承固定在支撑架上，处于直轴两侧并关于直轴对称，轴承的两轴线与直轴的 轴线平行。
7.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是活塞处于低位时，两轴承同时与半椭 圆轨道相接触，活塞中心线与两轴承轴线所在平面垂直；非低位时，两个轴承交替与半椭圆 轨道接触。
8.根据权利要求1所述的直轴内燃机，其特征是相对于直轴，气缸有多种安装方式 竖列式、横排式、水平对称式、倒T型排列式、V型排列式等。
全文摘要
直轴内燃机，属于内燃机制造技术领域，解决使液体燃料的内能转化为机械能的问题。技术方案是采用直轴作为动力轴；空气压缩机和储气罐通过管道与进气道密封相连；连杆两端分别固定活塞、半椭圆轨道，轨道口向外；两个弹簧一端与缸体相固定，一端固定在半椭圆轨道两端，伸缩方向与活塞运动方向一致；两滑道一端固定在缸体上，另一端各固定一个减震弹簧，半椭圆轨道安装在两滑道之间；支撑架安装在直轴上，两轴承安装在支撑架上，关于直轴对称，轴承轴线与直轴轴线平行；活塞处于低位时，两轴承同时与半椭圆轨道接触；非低位时两个轴承交替与半椭圆轨道接触。该直轴内燃机包括柴油机和汽油机，为机器设备、车辆、舰船、发电机等提供动力。
文档编号F02B75/40GK101892902SQ20101025347
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者牛乐 申请人:牛乐