正反螺杆梭式自由活塞发动机制造技术

本发明专利技术公开了正反螺杆梭式自由活塞发动机，它包括缸体、转轴，转轴上间隔固定设置有转筒，转筒外表面上设置有螺旋槽，转筒与缸体之间设置有活塞，活塞的内圆孔表面上设置有驱动块，驱动块分别活动嵌入到螺旋槽内，活塞外圆表面上间隔设置有四块挡板，每个档板外圆上设置有密封圈，缸体内圆孔上下两端沿转轴轴线设有导向槽，挡板上沿转轴轴线均设置有与导向槽活动相配的导向块，缸体内圆孔上间隔设置有与挡板位置相互交错的隔板，本发明专利技术兼有直列四缸发动机特征，同时具有自由活塞发动机特征，稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗较少，结构简单、体积小、质量小、重心低、机械能损失小、效率高、平稳性好、怠速小、机械振动小、噪音小。噪音小。噪音小。

【技术实现步骤摘要】
正反螺杆梭式自由活塞发动机


[0001]本专利技术涉及一种发动机，具体地说是一种通过自由活塞在一直线上来回往复运动并带动转筒式正反螺杆转动，进而通过单向轴承带动转轴朝同一旋转方向转动的正反螺杆梭式自由活塞发动机。

技术介绍

[0002]发动机是汽车的动力装置，是汽车的心脏，性能优劣直接影响到汽车性能。汽车发动机主要包括往复活塞式内燃机，旋转活塞式内燃机。目前汽车发动机大多是往复活塞式内燃机（直列、V型、W型以及水平对置）都是通过一个曲柄连杆来传输动力；而旋转活塞式内燃机（转子发动机），仅马自达公司还在做。而自由活塞发动机中"自由活塞"是指发动机没有通常内燃机的曲柄连杆机构，活塞或活塞组运动规律由作用在它上面的气体压力决定，并随发动机工况变化。自由活塞运动的特点是内、外止点（左、右止点）位置都可以改变，主要应用于船舶动力等，没有用作汽车动力。为了便于比较本专利技术的优缺点，实例采用广泛使用的直列四缸发动机（四缸活塞发动机，其中汽缸被布置成沿着共同的曲轴上的线，通过曲柄连杆来传输动力。）与本专利技术的正反螺杆梭式自由活塞四缸发动机进行对比，工质都是燃料与空气的混合气体，而且都设置采用奥托循环进行工作，即都包含四个冲程：绝热压缩过程、混合气体爆炸瞬间的等体过程（吸热Q1）、绝热膨胀做功过程、打开排气阀瞬间等体过程（放热Q2）。但直列四缸发动机存在有下述不足：一是发动机高度较高，占用高度空间大、体积较大、质量较重、重心高；二是稳定性不高，燃料消耗较多，机械能损失较大、效率还不够高、平稳性不强、机械振动较大、有噪音。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中所存在的问题，本专利技术提出了一种自由活塞在一直线上来回运动，这种运动形似传统织机上的梭子作间断式往复运动，来循环完成发动机吸气、压缩、做功、排气四个冲程的正反螺杆梭式自由活塞发动机，该机原理上可以使用汽油、柴油、甚至氢燃料作为循环工质，也可以利用其高压缩比实现压燃。
[0004]本专利技术要解决技术问题所采取的技术方案是：正反螺杆梭式自由活塞发动机，它包括缸体两端用普通轴承组件装配在缸体两端上的转轴，所述转轴上间隔固定设置有四只位于缸体内腔的转筒，所述左边的两只转筒外表面上分别设置有左螺旋槽，所述右边的两只转筒外表面上分别设置有右螺旋槽，所述转筒与缸体之间设置有活塞，所述活塞的内圆孔表面上间隔沿圆周设置有驱动块，所述驱动块分别活动嵌入到转筒上的螺旋槽内，所述活塞外圆表面上间隔设置有四块挡板，每个档板外圆上设置有密封圈，所述缸体内圆孔上下两端沿转轴轴线设有导向槽，所述挡板上沿转轴轴线均设置有与导向槽活动相配的导向块，缸体内圆孔上间隔设置有与挡板位置相互交错的隔板，当挡板随活塞左右运动时，所述隔板与挡板之间形成密闭的空腔从左至右分别为A号汽缸、B号汽缸、C号汽缸和D号汽缸，在靠近隔板的缸体位置上设置有与汽缸相通的进气门、排气门和火花塞；在靠近隔板的缸体
位置上设置有雾化润滑油喷口和空气排出口，在左止点和右止点上设有的位置传感器检测和反馈挡板移动到左止点和右止点的信息并发出点火、吸气、排气同步信号。
[0005]本专利技术所述正反螺杆梭式自由活塞四缸发动机，因为兼有直列四缸发动机特征，同时具有自由活塞发动机特征，所以稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗较少，结构简单、体积小、质量小、重心低、机械能损失小、效率高、平稳性好、怠速小、机械振动小、噪音小。
[0006]对比直列四缸发动机，本专利技术的整体效果是将四个活塞整合成了一个活塞，用正反螺杆和单向轴承对转轴传输动力，因此本专利技术兼有直列四缸发动机的优点即：具有稳定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗较少的优点；同时又具有自由活塞发动机的优点：结构简单、体积小、质量小、重心低、机械能损失小、效率高、平稳性好、怠速小、噪音小等优点，而这是直列四缸发动机所不具备的，相比而言这是直列四缸发动机的缺点。
[0007]发动机的优劣最重要的指标是发动机效率，发动机效率η=W
有用
/Q
吸热
,其中排气损失约占总能量的40％，冷却损失约占总能量的20％左右；未能完全燃烧的燃料约占5％左右；发动机在实际运转中的各种摩擦损失约占总能量的5％～8％主要包括：活塞环与气缸壁之间的摩擦损失，各轴承与曲轴之间的滑动摩擦损失，曲轴驱动配气机构及各种辅助机构如机油泵、水泵、风扇等产生的动力损失，克服润滑油黏度及黏温特性所带来的摩擦损失。而从原理上，前面的40%损失是一样的。而正反螺杆梭式自由活塞四缸发动机，1）因为体积小，比表面散热面积小，所以冷却损失要小些；2）因为4个活塞整合成一个活塞，所以减少了曲轴驱动配气机构的动力损耗；3）自由活塞发动机有更高的总压缩比和总膨胀比，因此理论热效率较高；4）活塞运动的特点是内、外止点位置都可以改变，因此怠速有一定的可调范围，减少了高怠速的损耗，5）因为结构特点可以左右前后实现50/50的重量分配，兼平稳性好机械振动小，所以机械振动的损耗小。综上所述正反螺杆梭式自由活塞四缸发动机相比而言效率更高。
附图说明
[0008]图1为发动机依次处于吸气、做功、压缩、排气状态的结构示意图，图2为发动机依次处于压缩、排气、做功、吸气状态的结构示意图，图3为发动机依次处于做功、吸气、排气、压缩状态的结构示意图，图4为发动机依次处于排气、压缩、吸气、做功状态的结构示意图，图5图1的A
‑
A剖视结构示意图，图6是与左半转轴相配合的转筒结构示意图，图7是是与右半转轴相配合的转筒结构示意图。
[0009]在图中，1、活塞2、驱动块3、导向块4、缸体5、左螺旋槽6、单向轴承组件7、转轴8、导向槽9、进气门10、火发塞11、排气门12、A号汽缸13、转筒14、普通轴承组件15、右螺旋槽16、挡板17、隔板18、B号汽缸19、C号汽缸20、D号汽缸21、左止点22、右止点23、空气排出口24、雾化润滑油进口。
[0010]本专利技术的工作过程：启动过程：可以在空载时（驻车档或空挡时），时序安排一定压力的加压空气，例如：B号气缸充入加压空气到左止点
→
C号气缸充入加压空气到右止点，同时D号气缸吸气
→
A号气缸充
入加压空气到左止点，同时B号气缸吸气，D号气缸压缩
→
D号气缸做功，同时，A号气缸排气，B号气缸压缩，C号气缸吸气，启动过程完成进入正常工作模式，随即按图1
‑
图4顺序正常循环工作。
[0011]正常循环工作过程：如图1所示，发动机处于A号汽缸为吸气状态、B号汽缸为做功、C号汽缸为压缩状态、D号汽缸为排气状态。做功的是B号汽缸，即驱动转轴旋转的是B号汽缸，此时B号气缸做功刚完成，同时A号汽缸刚完成了吸气， C号汽缸气体刚完成了气体的压缩，D号汽缸刚完成了废气排放。
[0012]如图2所示，发动机处于A号汽缸为压缩、B号汽缸为排气、C号汽缸为做功、D号汽缸为吸气。做功的是C号汽缸，即驱动转轴旋转的是C号汽缸，C号气缸做功刚完成，同时A号汽缸刚完成了气体的压缩， B号汽缸刚完成了废气排放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.正反螺杆梭式自由活塞发动机，其特征是：它包括缸体（4）两端用普通轴承组件（14）装配在缸体两端上的转轴（7），所述转轴上间隔固定设置有四只位于缸体内腔的转筒（13），所述左边的两只转筒外表面上分别设置有左螺旋槽（5），所述右边的两只转筒外表面上分别设置有右螺旋槽（15），所述转筒与缸体之间设置有活塞（1），所述活塞的内圆孔表面上间隔沿圆周设置有驱动块（2），所述驱动块分别活动嵌入到转筒上的螺旋槽内，所述活塞外圆表面上间隔设置有四块挡板（16），每个档板外圆上设置有密封圈，所述缸体内圆孔上下两端沿转轴轴线设有导向槽（8），所述挡板上沿转轴轴线均设置有与导向槽活动相配的导向块（3），缸体内圆孔上间隔设置有与挡板位置相互交错的隔板（17），当挡板随活塞左右运动时，所述隔板与挡板之间形成密闭的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彪，赖国强，翁慧，谭兴发，邹长涛，刘博龙，王斌，
申请(专利权)人：萍乡学院，
类型：发明
国别省市：