等容燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別涉及一種等容燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，屬于機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用最多的是曲軸活塞式內(nèi)燃機(jī)，曲軸活塞式內(nèi)燃機(jī)是一種復(fù)雜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，伴隨著擺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也就是擺線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)實(shí)際為混合循環(huán)，它的熱效率介于等容循環(huán)和等壓循環(huán)之間，目前在其上的各種技術(shù)改進(jìn)距理論的等容循環(huán)的熱效率仍有很大的距離，這是由曲軸活塞式內(nèi)燃機(jī)的燃燒和工作方式?jīng)Q定的，這種燃燒在很大程度上伴隨活塞下移，近似等壓燃燒循環(huán)，甚至直到作功結(jié)束還有燃燒現(xiàn)象，隨廢氣一同排出，熱能不能最大限度利用，在最大爆發(fā)壓力時(shí)，曲軸結(jié)構(gòu)扭矩力臂很小，不能輸出最大扭矩。到達(dá)最大力臂時(shí)，活塞下移很多壓力下降也很多，仍然不是最大輸出扭矩，最大輸出扭矩出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)到最大力臂之前，壓力剛明顯下降還不太多，此時(shí)乘積最大，這說(shuō)明不能及時(shí)把熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能輸出，降低了熱利用效率?，F(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的混合循環(huán)熱效率在40%左右，極少數(shù)接近50%，距等容循環(huán)熱效率可達(dá)60%以上，還有很大距離要改進(jìn)，這就需要從燃燒方式動(dòng)力輸出方式重新設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為提供一種等容燃燒內(nèi)燃機(jī)。
[0004]本發(fā)明所提供的等容燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸，氣缸的活塞上連接有連桿，連桿輸出端連接有非圓齒輪，所述的非圓齒輪至少包括兩段平行的直線(xiàn)齒段和連接兩個(gè)直線(xiàn)齒段的兩個(gè)弧形齒段，設(shè)置有與非圓齒輪嚙合的行星主齒輪，行星主齒輪中心固定設(shè)置有主軸，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接設(shè)置在行星輪盤(pán)上，主軸偏離行星輪盤(pán)的中心設(shè)置，行星輪盤(pán)上設(shè)置有與主軸平行的導(dǎo)向軸，主軸、導(dǎo)向軸、行星輪盤(pán)的中心位于同一直線(xiàn)上，導(dǎo)向軸上設(shè)置有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪與非圓齒輪的內(nèi)表面或外表面相接觸，主軸輸出端連接設(shè)置有行星副齒輪，設(shè)置有與行星副齒輪嚙合的太陽(yáng)內(nèi)齒輪，動(dòng)力輸出軸連接設(shè)置在太陽(yáng)內(nèi)齒輪上，連桿帶動(dòng)非圓齒輪做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)行星主齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主軸通過(guò)行星副齒輪驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)內(nèi)齒輪帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪控制行星主齒輪與非圓齒輪嚙合，所述的非圓齒輪為內(nèi)齒輪，行星主齒輪位于非圓齒輪內(nèi)，導(dǎo)向輪位于非圓齒輪外，所述的非圓齒輪為外齒輪，行星主齒輪位于非圓齒輪外，導(dǎo)向輪位于非圓齒輪內(nèi)，所述的主軸與導(dǎo)向軸之間設(shè)置有連接桿，連接桿與主軸及導(dǎo)向軸之間均為鉸接。
[0005]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)燃料在燃燒時(shí)氣缸的活塞不動(dòng)，就是在不變的空間內(nèi)燃燒，即是等容燃燒，有利于提高循環(huán)熱效率能夠?qū)崿F(xiàn)較大的扭矩輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明膨脹做功時(shí)的示意圖。
[0007]圖2是本發(fā)明壓縮時(shí)的示意圖。
[0008]圖3是本發(fā)明位于上止點(diǎn)的示意圖。
[0009]圖4是本發(fā)明位于下止點(diǎn)的示意圖。
[0010]圖5是本發(fā)明側(cè)視的傳動(dòng)輸出示意圖。
[0011]圖6是非圓齒輪為外齒輪的示意圖。
[0012]圖7是非圓齒輪的示意圖。
[0013]圖8是三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了更充分的解釋本發(fā)明的實(shí)施，提供本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例，這些實(shí)施實(shí)例僅僅是對(duì)本發(fā)明的闡述，不限制本發(fā)明的范圍。
[0015]等容燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸，氣缸的活塞上連接有連桿，連桿輸出端連接有非圓齒輪，所述的非圓齒輪至少包括兩段平行的直線(xiàn)齒段和連接兩個(gè)直線(xiàn)齒段的兩個(gè)弧形齒段，設(shè)置有與非圓齒輪嚙合的行星主齒輪，行星主齒輪中心固定設(shè)置有主軸，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接設(shè)置在行星輪盤(pán)上，主軸偏離行星輪盤(pán)的中心設(shè)置，行星輪盤(pán)上設(shè)置有與主軸平行的導(dǎo)向軸，主軸、導(dǎo)向軸、行星輪盤(pán)的中心位于同一直線(xiàn)上，導(dǎo)向軸上設(shè)置有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪與非圓齒輪的內(nèi)表面或外表面相接觸，主軸輸出端連接設(shè)置有行星副齒輪，設(shè)置有與行星副齒輪嚙合的太陽(yáng)內(nèi)齒輪，動(dòng)力輸出軸連接設(shè)置在太陽(yáng)內(nèi)齒輪上，連桿帶動(dòng)非圓齒輪做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)行星主齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主軸通過(guò)行星副齒輪驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)內(nèi)齒輪帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪控制行星主齒輪與非圓齒輪嚙合，所述的非圓齒輪為內(nèi)齒輪，行星主齒輪位于非圓齒輪內(nèi)，導(dǎo)向輪位于非圓齒輪外，所述的非圓齒輪為外齒輪，行星主齒輪位于非圓齒輪外，導(dǎo)向輪位于非圓齒輪內(nèi)，所述的主軸與導(dǎo)向軸之間設(shè)置有連接桿，連接桿與主軸及導(dǎo)向軸之間均為鉸接。本發(fā)明中在非圓齒輪兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)行星輪盤(pán)及兩個(gè)動(dòng)力輸出軸，即在非圓齒輪兩側(cè)設(shè)置兩套相同的動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)，附圖和以下具體說(shuō)明中以其中一側(cè)為例具體說(shuō)明，以下實(shí)施例和圖中以行星主齒輪的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较驗(yàn)槔U述。
[0016]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，附圖中各標(biāo)記所示分別為:1:氣缸；2:活塞；3:氣門(mén)；4:連桿；5:非圓齒輪；6:行星主齒輪；7:主軸；8:導(dǎo)向輪；9:導(dǎo)向軸；10:行星輪盤(pán);11:行星副齒輪;12:太陽(yáng)內(nèi)齒輪；13:輸出軸；14:連接桿；15-1:弧形齒段a ;15_2:弧形齒段b ;16-1:直線(xiàn)齒段a;16-2:直線(xiàn)齒段b。在實(shí)際制作中內(nèi)燃機(jī)上的氣門(mén)包括進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，該部分不是本發(fā)明的核心，在附圖上僅以氣門(mén)表示，如附圖所示，等容燃燒內(nèi)燃機(jī)等容燃燒循環(huán)內(nèi)燃機(jī)，包括氣缸I，氣缸蓋上帶有氣門(mén)3，氣缸I的活塞2上連接有連桿4，連桿4另一端連接有非圓齒輪5，所述的非圓齒輪5至少包括兩段平行的直線(xiàn)齒段和連接兩個(gè)直線(xiàn)齒段的兩個(gè)弧形齒段，圖中示出的15-1為弧形齒段a、15-2為弧形齒段b、16_1為直線(xiàn)齒段a、16-2為直線(xiàn)齒段b，設(shè)置有與非圓齒輪5嚙合的行星主齒輪6，行星主齒輪6中心固定設(shè)置有主軸7，主軸7轉(zhuǎn)動(dòng)連接設(shè)置在行星輪盤(pán)10上，主軸7偏離行星輪盤(pán)10的中心設(shè)置，行星輪盤(pán)10上設(shè)置有與主軸7平行的導(dǎo)向軸9，主軸、導(dǎo)向軸、行星輪盤(pán)的中心位于同一直線(xiàn)上，導(dǎo)向軸9上設(shè)置有導(dǎo)向輪8,導(dǎo)向輪8與非圓齒輪5的內(nèi)表面或外表面相接觸,主軸7輸出端連接設(shè)置有行星副齒輪11，設(shè)置有與行星副齒輪11配合的太陽(yáng)內(nèi)齒輪12，動(dòng)力輸出軸13連接設(shè)置在太陽(yáng)內(nèi)齒輪12上，連桿4帶動(dòng)非圓齒輪5做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)行星主齒輪6旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)主軸7通過(guò)行星副齒輪11驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)內(nèi)齒輪12帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸13轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)向輪8控制行星主齒輪6與非圓齒輪5嚙合，所述的非圓齒輪5為內(nèi)齒輪，行星主齒輪6位于非圓齒輪5內(nèi)，導(dǎo)向輪8位于非圓齒輪5外，所述的非圓齒輪5為外齒輪，行星主齒輪6位于非圓齒輪5外，導(dǎo)向輪8位于非圓齒輪5內(nèi)，所述的主軸7與導(dǎo)向軸9之間設(shè)置有連接桿14，連接桿14與主軸7及導(dǎo)向軸8之間均為鉸接。關(guān)于行星副齒輪11和太陽(yáng)內(nèi)齒輪12為公知的技術(shù)，可以選用目前市場(chǎng)上成熟的產(chǎn)品，在自我設(shè)計(jì)的情況下，有了行星主齒輪6自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的軌跡，主軸7的運(yùn)動(dòng)軌跡很容易確定，這些確定以后行星副齒輪11和太陽(yáng)內(nèi)齒輪12的配合設(shè)計(jì)一般的機(jī)械技術(shù)人員可以完成
本發(fā)明的工作過(guò)程闡述如下，本發(fā)明有二種工作方式，二沖程四象限工作方式和四沖程八象限工作方式。本發(fā)明以單缸說(shuō)明，多缸是單缸的有效疊加。本發(fā)明的二沖程四象限內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)如下，①換氣過(guò)程一②壓縮沖程一③等容燃燒過(guò)程一④膨脹作功沖程，—①換氣過(guò)程。首先是換氣過(guò)程，采用掃氣泵或空氣增壓機(jī)構(gòu)，約占四象限的90度，包括排氣進(jìn)氣，可各占50度左右，換氣時(shí)活塞靜止不動(dòng)，完成排氣進(jìn)氣，先排后進(jìn)，進(jìn)排可提前打開(kāi)延遲關(guān)閉，接下來(lái)是壓縮沖程，換氣結(jié)束后，活塞2由靜止的下止點(diǎn)開(kāi)始向上止點(diǎn)移動(dòng)，壓縮空氣，約占90度象限，接下來(lái)等容燃燒過(guò)程，壓縮結(jié)束，活塞停止運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)燃或壓燃燃料燃燒，在此象限活塞靜止不動(dòng)，進(jìn)入等容燃燒階段，也即傳統(tǒng)意義的等容度?；鹧嫒紵€(wěn)定可充分組織燃燒，使燃燒徹底，燃燒基本結(jié)束進(jìn)入膨脹作功沖程。燃燒和膨脹基本分離，不再伴隨活塞移動(dòng)混合進(jìn)行，接著是膨脹作功沖程，燃燒基本結(jié)束，高溫高壓氣體推動(dòng)活塞2下移，活塞2的連桿4帶動(dòng)非圓內(nèi)齒輪5運(yùn)動(dòng)輸出動(dòng)力，約占90度象限。活塞2從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)停止，作功結(jié)束，進(jìn)入換氣過(guò)程，開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)，四個(gè)過(guò)程按非圓內(nèi)齒輪幾何中心旋轉(zhuǎn)一周360度，分為四個(gè)象限，二個(gè)活塞移動(dòng)象限為壓縮沖程和膨脹作功沖程，二個(gè)活塞靜止象限為換氣過(guò)程和燃燒過(guò)程，每個(gè)象限約占90度，在移動(dòng)象限，活塞2移動(dòng)，主行星齒輪6停止公轉(zhuǎn)只做自轉(zhuǎn)，在靜止象限，活塞2靜止不動(dòng)，主行星齒輪6同時(shí)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，四個(gè)象限可根據(jù)實(shí)際工作設(shè)計(jì)調(diào)整所占角度，即調(diào)整組成非圓內(nèi)齒輪5各段長(zhǎng)度，這種工作方式功率密度高，熱負(fù)荷高。具體工作如下，在外動(dòng)力作用下，掃氣泵工作，活塞2不動(dòng)，排氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，空氣進(jìn)入汽缸1，非圓內(nèi)齒輪5不動(dòng)，行星主齒輪6沿非圓內(nèi)齒輪5的弧形齒段al5-l公轉(zhuǎn)，同時(shí)自轉(zhuǎn)，行星主齒輪6裝配在主軸7上，主軸7通過(guò)軸承裝配在行星輪盤(pán)10上，行星主齒輪6公轉(zhuǎn)帶動(dòng)行星輪盤(pán)10旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向輪8通過(guò)軸承裝配在導(dǎo)向軸9上，導(dǎo)向軸9裝配在行星輪盤(pán)10上，由于主軸7的中心與導(dǎo)向軸9的中心的距離一定，在各齒輪形狀尺寸確定的情況下合理設(shè)定主軸7與導(dǎo)向軸9的距離能夠使導(dǎo)向輪8控制行星主齒輪6始終與非圓內(nèi)齒輪5嚙合，并沿非圓內(nèi)齒輪5的軌跡運(yùn)動(dòng)，行星主齒輪6公轉(zhuǎn)帶動(dòng)行星輪盤(pán)10旋轉(zhuǎn)，在導(dǎo)向輪8共同作用下，旋出弧形齒段al5-l，進(jìn)入直線(xiàn)齒段bl6-2，行星主齒輪6在導(dǎo)向輪8的作用下停止公轉(zhuǎn)，行星輪盤(pán)10也停止旋轉(zhuǎn)，換氣結(jié)束，進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，在慣性的作用下行星主齒輪6沿直線(xiàn)齒段bl6-2推動(dòng)非圓內(nèi)齒輪5移動(dòng)，進(jìn)入壓縮沖程，活塞2從下