专利名称：改进的燃烧发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机并且特别涉及利用苏格兰轭将直线移动转变为旋转运动的往复活塞发动机。
背景技术：
熟知本领域的技术人员可以理解，内燃机现在已经伴随我们几十年并且变成最熟悉的设计，其中，往复活塞使用连杆连接活塞至曲柄轴的曲柄销以转变活塞的直线往复运动成为该曲柄轴的旋转运动。通常，连杆在其两端连接至活塞和曲柄销的地方是可连接的。这一活塞通过穿过该活塞和连杆的肘销连接至该连杆。通常，对于如此的内燃机的这些种设计称之为滑块曲柄发动机。然而，时间已经证明这些类型的内燃机具有显著的缺点和限制。已经存在推动，尤其是现在矿物燃料变得缺乏，并且存在较大的通过来自传统内部燃烧能量的废气来改进传统的滑块曲柄发动机以保护环境的社会重点。苏格兰轭已经用于寻求在滑块曲柄发动机上应用循环动力学的特定的发动机设计中。通常，传统的苏格兰轭发动机通过非可连接的连杆连接两水平相对的活塞至具有容纳曲柄轴的曲柄销的槽的梭子。导向设施限制该梭子的运动至直线路径并且当该曲柄轴旋转通过其范围时该曲柄销在该槽内滑动，转换该直线往复活塞移动成为旋转曲柄轴运动。由于熟知本领域的技术人员可以认识到，该梭子内的该槽必须至少与该曲柄销直径一样宽并且至少与该曲柄销行程的直径一样长。进一步，由于该活塞杆为限制为直线往复运动的活塞板或类似物的一部分，该曲柄轴的任何移动将自动引起该活塞延伸或缩回离开任何可预设的瞬时位置，包括点火位置。发动机设计中的当前趋势是使用传统的具有苏格兰轭结构的活塞杆增加发动机每分钟转数。传统苏格兰轭的使用通常并不总是可行的，因为该活塞行程短并且可用于吸入空气进入燃烧室的时间非常短。对于燃料来说这使得燃烧处于少于理想的15比I空气/燃料配给，转而，留下未燃尽的燃料作为污染物排放进入大气。排放的未燃尽的燃料浪费了本应当转换为驱动活塞的动力的能量。在当前可得到的滑块曲柄发动机以及苏格兰轭两者的基础设计中实际上出现的是，在该活塞杆和曲柄轴之间存在低效的耦合，并且迄今为止，为克服这一问题所有人曾做过的是试图通过包括额外的昂贵的进气阀放置于每个汽缸内，以便于起因于该空气/燃料混合物的不完全燃烧的额外的空气吸入。因此，克服活塞杆/曲柄轴耦合中的低效率的最好方式其中之一是创造一种活塞杆借以处于其完全延伸位置一时间段而不是一时间点的机构，其中，在火室内该活塞的全部的力将会以完全垂直的位置定位在其最上面的位置，从而然后提供确保该空气/燃料混合物有效燃烧的点火。因此，本发明的目的在于克服上述问题中至少一部分，或者提供一种有用的选择。本发明的进一步目的在于提供一种基于使用苏格兰轭配置的原理的内燃机，其中，为了指定的燃料负载的该空气/燃料混合物的有效点火和燃烧，该活塞和/或这些活塞能够在它们的最高位置放置一个时间段，因此通过在该活塞和/或驱动该曲柄的动力轴之间更有效的耦合，可论证的提供该活塞发动机的效率增加。本发明的进一步目的和益处将通过完整阅读下面的说明而明白。
发明内容
因此，在本发明的一种形式中，虽然这不必是本发明的唯一形式也不必是最广泛形式，提供了 一种内燃机，所述发动机特征在于至少一活塞，其关联于苏格兰轭结构以转换该至少一活塞的大体上直线的运动为曲柄轴的可旋转运动；以及其中所述苏格兰轭结构配置为使它的运转模式在当该曲柄轴处于第一角度范围内时的曲柄模式以及当该曲柄轴处于第二角度范围内时的凸轮模式之间为可互换的，所述凸轮模式为当该曲柄轴处于该第二角度范围内时使得该至少一活塞停留。优选的，所述第二曲柄轴角度范围在0°和45°之间。优选的，所述第一曲柄轴角度范围在45°和360°之间。优选的，所述苏格兰轭结构包括能够由关联于该曲柄轴的轮构件衔接的内周边缘，以使所述轮沿其旋转导向。优选的，所述内周边缘包括沿该苏格兰轭结构的所述内周边缘的肩部，所述肩部沿所述内周边缘成形并且定位以使当该轮构件衔接该肩部时，该活塞处于并保持在它的最上面的位置，其中所述活塞将保持于所述最上面的位置直至该轮构件已经旋转导向超过该苏格兰轭结构的该内周边缘的该肩部。优选的，所述内周边缘形成与该至少一活塞相同的结构的一部分，所述结构包括导向工具以便利其直线运动。优选的，所述导向工具包括沿大体上平行于该活塞的运动延伸的外壳可移动的一系列滚轮，所述滚轮旋转支撑于它们各自的外壳内。优选的，所述苏格兰轭结构包括在其两侧的两组导向工具。优选的，该至少一活塞包括活塞头和可移动的内部滑动装置作为当该活塞在它的室内延伸和缩回时对该活塞提供无摩擦的气密的支持的工具。优选的，每个苏格兰轭结构包括与其关联的两个活塞。在本发明的一进一步形式中提出了一种内燃机，所述发动机特征在于至少一活塞，其与苏格兰轭结构结合以转换该延伸和缩回的活塞的大体上直线的运动为曲柄轴的可旋转运动，所述沟通包括具有曲柄模式和凸轮模式的轮构件，所述苏格兰轭结构以所述轮适合于在那附近旋转导向的内周边缘为特征，该苏格兰轭的所述内周边缘包括沿所述内周边缘长度的适合于衔接该轮构件的肩部以使该轮构件的运转模式起凸轮的作用，从而维持该活塞的位置于相同的经延伸或经缩回的位置直至该轮构件旋转超过该苏格兰轭的该内周边缘的该肩部，从而改变该轮构件的该运转模式回到曲柄模式中，该轮构件随后的旋转转换该延伸和缩回的活塞的直线的运动为对着该曲柄轴的旋转运动。
优选的，该苏格兰轭的该内周边缘配置为当该轮构件衔接沿该内周边缘的长度的该肩部并且该轮构件进入该凸轮模式时，处于该肩部衔接，在该活塞的汽缸室内该活塞处于并保持在它的最上面的位置，其中所述活塞将保持于所述最上面的位置直至该轮构件已经旋转导向超过该苏格兰轭结构的该内周边缘的该肩部。优点是，该内周边缘引入沿它的长度的该肩部，使得该轮构件绕该边缘的旋转使该轮构件保持在该肩部上，并且因此当该活塞处于该最高的经延伸的位置时，在该凸轮模式中其引起曲柄轴旋转在0°到45°之间的一段时期的导向。优选的，在点火该空气/燃料混合物的时刻当该活塞处于该最高的位置时，该曲柄轴继续在0°到45°之间的旋转并且没有任何这样的旋转运动转换在该活塞的直线运动上。这样的布置的优点是，使用引入沿该苏格兰轭配置的该内周边缘的肩部长度，意味着一旦该轮构件衔接该肩部，引起直线运动转换为旋转运动的在该活塞和该曲柄轴之间的不间断的直线运动短暂的中断，该轮构件开始从曲柄到凸轮的功能性改变。由于当接触该肩部时该轮构件不是凸轮，因此该活塞自它的最高的位置的定位没有变化。优点是，由于通过从曲柄至凸轮切换或改变该轮构件的模式有效的分离该活塞杆和曲柄轴，意味着该活塞能够具有确定的停留时间保持在该最高的位置，使该碳氢化合物燃料完全燃烧。优点是，没有未燃尽的燃料作为污染物排放进入大气。优点还有，由于没有排放的未燃尽的燃料，不浪费能量，并且实际上，由于该燃料在极大程度上全面的点火，这样转化为额外的动力以驱动在该曲柄轴上的该活塞等等。优点是，在该苏格兰轭上引进该肩部的这种独特的重新设计的苏格兰轭，允许该轮构件从曲柄变化为凸轮以使该活塞和曲柄轴脱离。这种分离产生固定长度的时间段使该活塞处于该最上面的位置，所以点火该燃料将引起该活塞的整个力量被应用，因为一旦该轮构件再次变为作为曲柄直接衔接，全部的燃料燃尽并且这样在输出轴转换为到该曲柄轴的较高的转矩动力。熟知本领域的技术人员可以理解，与活塞杆和曲柄轴之间传统耦合的可能相比，这种布置应用更多的该活塞的动力至该输出轴并且遍及该动力行程的较大部分。通过这种独特的特征，人们能够有效的设计该苏格兰轭的该内周边缘，以使该轮构件绕该内周边缘的可旋转运动能够对于该曲柄轴旋转的确定的旋转角度度数，要么是经延伸的位置之间要么是经缩回的位置之间可以不引起该活塞行进的运动。优选的，该内周边缘引入沿它的长度的该肩部，使得该轮构件绕该边缘的旋转使该轮构件保持在该肩部上，并且因此当该活塞处于该最高的经延伸的位置时，在该凸轮模式中其引起曲柄轴旋转在0°到45°之间的一段时期的导向。因此，在点火该空气/燃料混合物的时刻当该活塞处于该最高的位置时，该曲柄轴能够继续在0°到45°之间的旋转并且没有任何这样的旋转运动转换在该活塞的直线运动上。凸轮(压力)和曲柄(释放)的旋转优选遵照下面表I中的这些列表的结果；表一
权利要求
1.一种内燃机，其特征在于，所述发动机包括 至少一活塞，其关联于苏格兰轭结构以转换该至少一活塞的大体上直线的运动为曲柄轴的可旋转运动；以及 其中所述苏格兰轭结构配置为使它的运转模式在当该曲柄轴处于第一角度范围内时的曲柄模式以及当该曲柄轴处于第二角度范围内时的凸轮模式之间为可互换的，所述凸轮模式为当该曲柄轴处于该第二角度范围内时使得该至少一活塞停留。
2.如权利要求I所述的内燃机，其特征在于，所述第二曲柄轴角度范围在0°和45°之间。
3.如权利要求I或2所述的内燃机，其特征在于，所述第一曲柄轴角度范围在45°和360。之间。
4.如上述任一权利要求所述的内燃机，其特征在于，所述苏格兰轭结构包括能够由关联于该曲柄轴的轮构件衔接的内周边缘，以使所述轮沿其旋转导向。
5.如权利要求4所述的内燃机，其特征在于，所述内周边缘包括沿该苏格兰轭结构的所述内周边缘的肩部，所述肩部沿所述内周边缘成形并且定位以使当该轮构件衔接该肩部时，该活塞处于并保持在它的最上面的位置，其中所述活塞将保持于所述最上面的位置直至该轮构件已经旋转导向超过该苏格兰轭结构的该内周边缘的该肩部。
6.如权利要求3-5中任一所述的内燃机，其特征在于，所述内周边缘形成与该至少一活塞相同的结构的一部分，所述结构包括导向工具以便利其直线运动。
7.如权利要求6所述的内燃机，其特征在于，所述导向工具包括沿大体上平行于该活塞的运动延伸的外壳可移动的一系列滚轮，所述滚轮旋转支撑于它们各自的外壳内。
8.如权利要求6或7所述的内燃机，其特征在于，所述苏格兰轭结构包括在其两侧的两组导向工具。
9.如上述任一权利要求所述的内燃机，其特征在于，该至少一活塞包括活塞头和可移动的内部滑动装置作为当该活塞在它的室内延伸和缩回时对该活塞提供无摩擦的气密的支持的工具。
10.如上述任一权利要求所述的内燃机，其特征在于，每个苏格兰轭结构包括与其关联的两个活塞。
11.一种内燃机，其特征在于，所述发动机包括 至少一活塞，其与苏格兰轭结构结合以转换该延伸和缩回的活塞的大体上直线的运动为曲柄轴的可旋转运动，所述沟通包括具有曲柄模式和凸轮模式的轮构件，所述苏格兰轭结构以所述轮适合于在那附近旋转导向的内周边缘为特征，该苏格兰轭的所述内周边缘包括沿所述内周边缘长度的适合于衔接该轮构件的肩部以使该轮构件的运转模式起凸轮的作用，从而维持该活塞的位置于相同的经延伸或经缩回的位置直至该轮构件旋转超过该苏格兰轭的该内周边缘的该肩部，从而改变该轮构件的该运转模式回到曲柄模式中，该轮构件随后的旋转转换该延伸和缩回的活塞的直线的运动为对着该曲柄轴的旋转运动。
12.如权利要求11所述的内燃机，其特征在于，该苏格兰轭的该内周边缘配置为当该轮构件衔接沿该内周边缘的长度的该肩部并且该轮构件进入该凸轮模式时，处于该肩部衔接，在该活塞的汽缸室内该活塞处于并保持在它的最上面的位置，其中所述活塞将保持于所述最上面的位置直至该轮构件已经旋转导向超过该苏格兰轭结构的该内周边缘的该肩部。
13.如权利要求11或12所述的内燃机，其特征在于，该内周边缘引入沿它的长度的该肩部，使得该轮构件绕该边缘的旋转使该轮构件保持在该肩部上，并且因此当该活塞处于该最高的经延伸的位置时，在该凸轮模式中其引起曲柄轴旋转在0°到45°之间的一段时期的导向。
14.如权利要求13所述的内燃机，其特征在于，在点火该空气/燃料混合物的时刻当该活塞处于该最高的位置时，该曲柄轴继续在0°到45°之间的旋转并且没有任何这样的旋转运动转换在该活塞的直线运动上。
15.如权利要求13或14所述的内燃机，其特征在于，对于0°-45°的曲柄旋转，该至少一活塞停留在它的行程的上死点。
16.如权利要求15所述的内燃机，其特征在于，对于45°-135°的曲柄旋转，该活塞行进至下死点并且压力处于它的最有效压力以产生曲柄旋转。
17.如权利要求15或16所述的内燃机，其特征在于，对于135°-180°的曲柄旋转，该活塞到达它的行程的下死点。
18.如权利要求15-17其中任一所述的内燃机，其特征在于，对于180°-0°的曲柄旋转，该活塞行进返回至上死点。
19.如权利要求13或14所述的内燃机，其特征在于，对于180°-0°的曲柄旋转，该活塞停留在下死点。
20.如权利要求11-19其中任一所述的内燃机，其特征在于，所述苏格兰轭结构包括用于便利其直线运动并且减少摩擦的导向滚轮。
全文摘要
本发明涉及内燃机并且特别涉及利用苏格兰轭将直线移动转变为旋转运动的往复活塞发动机。特别的，为了有效点火和燃烧指定的燃料负载的该空气/燃料混合物，本发明的该活塞和/或该些活塞能够在它们的最高位置放置一个时间段，因此通过在该活塞和/或驱动该曲柄的动力轴之间更有效的耦合，提供该活塞发动机的效率增加。
文档编号F01B9/02GK102985638SQ201180019009
公开日2013年3月20日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者乔治·弗朗什 申请人:依达克斯研发国际私人有限公司