实用新型专利一种内燃发动机的开发简介

实用新型专利名称：一种内燃发动机

专利号：201520296861.9

本文链接（附gif动图）：http://blog.sina.com.cn/wanggegeone1  

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本实用新型涉及一种内燃发动机，目前内燃发动机大多采用活塞通过活塞销与活塞连杆直接相连的方式，由于曲轴旋转使用活塞连杆不能始终保持在直线方向上运动，活塞连杆就会对活塞产生斜向的作用力，增加了活塞与缸体之间的滑动摩擦力，造成无效功的增加。本发明通过在活塞上安装传动轴，将活塞连杆通过传动连杆固定轴承4固定在传动轴3上，将传动轴3通过传动轴固定轴承2固定在发机壳体等装置上，由于有传动轴固定轴承2的固定，从而使传动轴3始终保持直线运动，克服了活塞连杆对活塞的斜向压力，从而减少了活塞在活塞连杆斜向作用力对气缸缸体造成的摩擦，提高了发动机的输出功率的同时减少了活塞对气缸的摩擦，增加了发动机使用寿命。

关于本发明的可行性，这里进一点粗浅的探讨。首先在两个相对的活塞之间加装传动轴将两个活塞连接起来，再用传动轴固定轴承2固定传动轴3，使用两个相对的活塞保持直线运动而不再承受斜向的作用力，那么活塞在气缸内的工作条件就得到明显改善，其工作负担得以减轻，只是在燃气的驱动下进行直线运动，完成对燃气和机油的密封，而不再考虑对气缸的斜向压力，因此就可以对活塞进行减张处理，主要增强活塞油封环的弹性，适当加大活塞相信邻油封环之间的间隙，此间隙就具有卸压功能，因为当燃气燃烧时，即使有少许燃气突破第一道活塞油封环与气缸之间极小的窄隙，进入活塞相邻油封环之间的间隙，而相邻油封环之间的间隙空间相对于活塞油封环与气缸之间窄隙要大许多，就实现了对燃气的卸压功能，减少了第二、三道油封环密封的压力，在进气时，气缸内为负压，逃溢的少许燃气又被吸走。对活塞的减张处理，以即能密封住燃气、机油又能减少与缸体的摩擦为原则。可以说，保持活塞的直线运动是手段，对活塞的减张处理才是根本目的，能够密封燃气即可，以实现不磨损活塞也不磨损气缸。

另外一点，有关于活塞传动轴3的设计，此传动轴可以为四面体，上下两个面为传动轴固定轴承2的工作面，前后两个面为活塞传动连杆6的工作面，其两端与活塞进行固定，其中间的曲轴滑动槽5可以再向两端扩展一些，使活塞传动连杆6可以随传动轴进入到气缸底部，使结构更加紧凑。为了增加活塞传动轴的稳定性，可以在传动轴3四个边棱安装与活塞连接的弧型支架，也可增设加强筋，增加结构强度，还可进行箱梁式设计，以减轻重量。

本发明中传动轴固定轴承2优选为滚动轴承，比如做成往复式轴承（如动画），这里通过对此轴承的受力情况说明其可行性，我们知道往复式轴承在换向瞬间由于惯性的作用对轴承磨损最为严重，而本设计中，传动轴固定轴承在换向时由于曲轴正好改平，其对传动轴固定轴承施加的力正好为零，因此不会有磨损出现，所以传动轴固定轴承虽然为一种往复式的换向运动，但却得到了滚动运动的效果，固本专利技术将传动轴固定轴优选为滚动轴承。另外，可以在传动轴上、下面的正中凹下一条弧形槽，将滚珠安装在槽内，形成往复式轴承，既可以对传动进行限位，还可增加运动接触面积，减少压强，提升工作寿命。

本发明对材料要求较高，尤其是传动轴固定轴承2，此轴承对传动轴进行限位固定、又要减少传动摩擦力，而且是一种往复式轴承，专利示意图中为了突出传动轴而将此轴承画得较小，实际生产中其体积是较大的，而且要进行轻量化设计。关于轻量化设计，由此传动轴固定轴承2只承担侧向作用力，一般为十数至数十公斤，只有连杆运到中间时作用力最大，因此其做功并不大，轻量化设计是可行的，比如对轴承的柱状滚珠进行中空设计，滚珠内部用支撑杆进行支撑，选用航空铝为基本材料，表面耐磨层进行碳强化处理等，保证此轴承的止损点出现时间至少在数千时以上，目前的航空发动机轴承在几千转的转速、数千牛的压力下仍能工作数千甚至过万时，而不出现止损点，因此其轴承技术是完全能够满足本发明中相关轴承的工作需求的。另外，关于轻量化设计，由于本发明的结构特征，传动轴带动活塞的直线运动，因此还可减小或去除活塞裙部，将活塞主体设计成为弧型的板状结构等，在板状结构后部安装真空隔热仓，隔热仓周边安装弹性油封等优化设计，以减轻传动系统重量。

文献中将传动轴固定轴承2优选为滚动轴承，这是在材料许可以的前提下，其优势是摩擦小尤其是静摩擦小、结构也简单，但是如果材料强度不足，目前还有磁性轴承可以使用，主要用于传动中的活动轴承，如传动连杆固定轴承4、曲轴上的固定轴承7等，由于它们对位置要求并不是极其苛刻，因此这些轴承可以采永磁材料。但关键一点是传动轴固定轴承2的摩擦问题，如果材料技术相对不足，可以将其选择为电磁轴承，电磁轴承的定子分为上下两个部分，分别产生电磁场，对转子施加下压和上顶的力，克服曲轴旋转的斜向压力。而在上下两个电磁场的控制上，可以在曲轴中轴上安装一个转盘，在转盘上安装一个带电阻的电刷，电刷为上下两个部分，两部不连接，电刷上下两部分分别控制着电磁轴承上下两个电磁场的电流方向和强度，随着曲轴转盘旋转，带动电刷旋转，电磁轴承就能够产生不同的力，以对抗曲轴的斜向压力了，从而减少了电磁轴承转子和定子之间的摩擦，也就减少了此电磁轴承与传动轴之间的摩擦，关于电力的提供，可以是燃料电池、蓄电池，也可由起动机、热电片、电容提供。如果材料强度不足，而且电磁轴承又有费用、耗电等问题，可以将传动轴固定轴承改为滑动轴承，其技术相对简单，但是摩擦大的劣势也显而易见。如果轴承技术也不足，可以将此传动轴3与传动轴固定轴承2设计为可更换的结构，但安装时需要精确定位，传动轴与传动轴固定轴承的可更换结构用螺栓等进行调节、峁紧，不再赘述。

另外轴承的工作条件，需要低温、润滑、清洁，因此传动轴的工作仓可以进行密封，在内部安装排气扇，将热空气导出，经外部风冷管吹冷后从另一端流入。另外，传动轴与活塞连接部安装数道真空隔热仓。传动轴工作仓内还要安装喷油、滴油装置，传动轴固定轴承2可通过外接给油控制系统的固定杆持续给油润滑、冷却。综上，本发明将以前活塞在气缸内高温、有积碳、润滑不充分等问题，改进为了低温、润滑、清洁的工作面，是其又一个明显的优势。

最后，关于气缸的排布方式上，可以为单缸、V字缸等，只需将官网中示意图一端的气缸掉即可，如果是交叉型十字缸，只需将示意图中一组气缸旋转90度，将曲轴摇臂进行相应旋转即可，另外传动轴3前后两侧的曲轴摇臂是平行对称的，而相邻两个传动轴3之间的曲轴摇臂是应该是轴对称的居多，关于曲轴的变形设计还有很多，不一一论述。

另外，本人的另一款专利：一种先导式气门201520868046.5，与此发明配合使用效果更佳。本专利结构简单、作用可靠、效果明显，提升了内燃发动机的两大核心指标：输出功率、使用寿命，而且市场前景不可限量，敬请有实力、讲诚信的企业、单位、个人参与转让、授权等专利合作，价格方面可以协商啊。