专利名称：可旋转缸筒活塞式内燃机的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及内燃机结构与运转方式，尤其在提高机械效率、动力性、使用寿命以及减小重量与体积方面有所重大突破，是新一代内燃机产品。本发明也可用于空压机、真空机、直线往复运动等机械。
背景技术：
大家知道现在使用的缸筒活塞式内燃机都是缸筒不动，活塞在曲轴连杆机构的带动下做往复运动。这种运动的部分连杆与活塞要做很强的变速运动，即由零速很快加速到最高速度，而后又很快减至零速度，再做同样的相反运动，在此运动中曲轴要克服来自活塞和连杆的惯性冲击力，同时也要克服曲轴与活塞运动方向不一致所产生的侧向面带来的摩擦阻力。活塞为了承受侧向压力和导向作用需要很长的裙部，这又同时加大了惯性力和摩擦力。在中国农业机械出版社，西安交通大学内燃机教研室编《内燃机原理》一书中， 第一章，第四节，15页，第四项关于“提高发动机的转速”时指出“增加转速即等于增加单位时间内每个气缸做工次数，因而可以提高发动机的功率输出，例如6135G型柴油机原来在η = 1500rpm时，其12小时功率为88. 5kw，用于载重汽车上后(6135Q)，又把η提高到 1800rpm，其15分钟功率为118kw，后来又采取适当改进措施(6135Q-1)，使η = 2200rpm时， 其15分钟功率达162kw，与转速提高相对应，内燃机单位马力重量亦随之降低，因此，它是提高发动机功率和减少重量、尺寸的一个有效措施。”发动机功率和减少重量、尺寸的一个有效措施。”在十一章，第三节，305页，第二项有关“发动机转速η或活塞平均速度cm”有这样的论述“和P的增高一样，η或Cm的增高所引起的惯性力上升也使活塞的侧向压力和轴承的负荷增加，因而也增加了机械摩擦损失。但是值得提出的是在调整四冲程内燃机中，惯性力对机械损失的影响要比气缸压力更明显。这是因为燃烧压力只是在一个冲程起作用而惯性力却是在每一冲程有影响的缘故…….显然在高Cm时惯性力所引起的摩擦平均压力a 要比气缸压力引起的b大的多，以Cm = 8m/s时为例，a要占到(a+b)中的76%。更不用说泵损失c和附属机构驱动损失d也随着η的提高而增加的情况了。转速和Cm对机械损失具有重要的影响，以致在试图用提高转速的手段来强化柴油机的动力指标的进程中机械效率的不断急剧下降成为发展中的主要障碍之一。”在十一章、第四节，307页开头又进一步指出“从最终要提高内燃机的有效动力和经济指标的目的来看，提高屮以减少机械损失和提高指示指标具有同样重要的意义。此外，企图通过进一步提高转速的途径来强化发动机，其中必然会遇到如何才能阻止机械损失的急骤上升的问题。”注D =气缸直径；n =发动机转速Cffl =活塞平均速度；P =气缸内最高燃烧压力a =惯性力引起的对曲轴摩擦压力损失
b =气缸燃烧所引起对曲轴压力损失d=附属机构驱动损失I^ =机械效率
发明内容
本发明目的消除内燃机的惯性力、侧向压力及活塞裙部摩擦阻力，使发动机不论缸简直径大小都有着非常高的转速和机械效率。该技术采用缸筒和活塞旋转和缸、轴连动工作方式，使内燃机有着非常高的充气和换气效率及防震性能，增加压缩比，提高最大燃烧压力，加快燃烧速度，加大过量空气系数，提高膨胀比，提高整体运行温度，减小热损失。把排气口做成向后吹的喷嘴，在外壳上做上导叶又可获得空气动力，用作汽油发动机由于离心力的作用，在不增加辅助机构的条件下就可实现分层燃烧，从而实现较高的热效率。它完全可消除较复杂的冷却系统和驱动损失及笨重的飞轮。总之采用本技术能使内燃机变成轻便可靠、使用寿命长，节省能源、动力性能高的新一代发动机。
图1为可实施的单级单曲轴曲柄内齿副联动可旋转构造图。图2为可实施的多级多曲柄曲轴外齿联动可旋转内燃机部分结构图。图3为A向外齿联动多缸筒结构构造图。图4为数学计算图。具体实施方法本可旋转缸筒活塞式内燃机，其由曲轴5轴径外缘上直接加工一齿轮6.(也可以单独做一外齿轮装在曲轴轴径上)该齿轮与安装在齿轮6.(也可以单独做一外齿轮装在曲轴轴径上)该齿轮与安装在机体1上的齿座7内齿12相啮合(内齿也可直接作在机体上)，而曲轴5通过滚针轴承3和4安装在曲轴轴座2的偏心孔内。而齿座7又通过滚动轴承8也安装在曲轴轴座2上，把曲轴轴座3固定好，转动曲轴5或转动齿座7同样在内齿副的作用下互相连动，向同一方向旋转。当转到曲柄11在圆心最外端时轴线与曲轴5轴线和曲轴轴座2轴线成同一平面时，让此平面对准装在机体1上的缸筒13轴线，用螺丝14把齿座2固定在机体1上。这样缸筒13每旋转一周曲轴5以2倍的速度旋转的情况下，曲柄 11的轴线中心就会沿着缸筒轴线往复直线运动。下面是数学证明是g
根据图4已知:A0=R ；A'B"
B"B = R ;0C =
ZAOA'=30°
Z AOC = 135°
求Z OA' B"‘=？ ；Z OA" B'
解.·.Δ OA'B"是等边三角形
Z OA'B"=60°
又VZ Α0Α"=60°Δ OA"
Z OA"B'=180°-〔
又...Z AOC ==135° ；AC'
；Z Α0Β" = 90c
= ；Z OCC'外角=
B'为等腰三角形 :90° -60° ) X2)= CO是等腰三角形
Λ Z C' OC = 135° -90° =45°在上述算式中我们可以得到这样一个结果在OB线段任意一点上做以R长的直线另一端交于圆周上的某一点，那么这条线与圆周上的点到圆心直线的夹角等于从A点移动到这点的圆心角的2倍。即Z AOA' =30° 时，ZOA' B" =60°。ΖΑ0Α" =60° 时 Z OA" B' =120°。根据这一原理，只要曲轴 5的轴线与曲柄11的轴线距离等于曲轴轴座2轴线与该座上曲轴孔轴线的距离，并且齿座 2上的内齿12数量是曲轴5上的外齿6数量的2倍，就可实现曲柄11在缸筒轴线作往复直线运动。本发明可实现两种运行方式1、固定曲轴轴座，让缸体做旋转工作。把曲轴轴座2固定在支架上，缸筒13运转， 曲轴5在齿座2内齿的作用下，以2倍速度作自转的同时，又与缸筒13产生往复直线运动， 把一体式的两个活塞连杆10 (也可以是分体式的)，通过轴承9安装在曲柄11上，这样活塞在缸筒和曲轴作用下做自转的同时又与缸筒做往复运动，行程是曲轴曲距的4倍。(现在内燃机的行程是曲轴曲距的2倍)活塞对曲轴的作用角度为360° (现在内燃机活塞对曲轴作用角度是180° )。在此运动中消除了活塞、连杆惯性力和侧向压力。2、固定机体，转动曲轴，使曲轴和轴座作旋转工作。这种工作方式虽然消除了侧向压力，提高了机械效率，但仍然存在惯性力。
权利要求
1.可旋转缸筒活塞式内燃机，其用于获得汽缸动力的曲轴5采用偏心安装方式，从曲轴轴座2轴线到曲轴5的轴孔轴线距离等于曲轴5的轴线与曲柄11的轴线距离，也等于行程的4分之1 (现在内燃机曲轴曲距是行程的2分之1)。
2.在大功率多缸机上，为了安装紧稠可采用图3结构，在同一个曲轴轴座2上装有多个曲轴5，实现单级多元化大功率。
3.大功率内燃机缸数需要很多时，必须考虑曲轴强度，可采用图2多级结构形式。
4.可作为缸筒旋转方式工作，缸筒13与曲轴5旋转方向相同，曲轴5旋转速度是缸筒 13旋转速度的2倍，作为缸筒固定方式工作，曲轴5自转方向与曲轴轴座2旋转方向相反， 曲轴5转速是曲轴轴座2转速的2倍。
5.齿副可用图1内齿连动结构，也可用图2外齿连动结构。
6.缸筒数量可以是单缸或多缸，用在旋转缸筒机械上需考虑动力平衡问题，缸筒数量一般用偶数。
全文摘要
本发明主要涉及内燃机结构与运行方式。其显著特点是，节省能源延长发动机的使用寿命，减小重量，提高动力性能。我们现在世界上所使用的缸筒活塞式内燃机，包括空压机、真空机等，都存在着侧向压力和活塞与连杆的往复惯性力，随着转速的增加惯性力急剧增加，为了克服惯性力，就要增加活塞、连杆及曲轴尺寸与重量，这就更加大了惯性力和侧向力，使机械效率降低，磨损加快，寿命缩短。采用曲轴偏心安装和缸筒旋转运行方式，可完全消除惯性力和侧向压力，可在极高的速度上运行，性能可靠，机械损失很小，换气效率高，冲气量大，行程不受限制，活塞、曲轴尺寸小，整机重量轻等特点。如果采用本发明技术来替代现有的内燃机、空压机等，可获得巨大的经济效益和社会效益。
文档编号F02B57/00GK102383922SQ20101027032
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者孙文海 申请人:孙文海