[发明专利]章动内燃机

说明书

本发明涉及一种章动内燃机，更具体来说，涉及一种高效章动内燃机。本发明章动内燃机包括具有圆锥形表面的圆盘，和一放置在中央的球，该球位于一对称的，球截形腔室中，该腔室适用于容放圆盘，并具有一中央轴承可活动地接合球，使圆盘可在腔室中章动以转动驱动轴。章动内燃机最好按四循环原理工作，将进气和压缩腔室并成单一的腔室，将燃烧和排气腔室并成单一的腔室以便每180°点火。

四冲程内燃机已使用了一个多世纪。力学中物体的进动和章动概念为人所知的时间更长。从章动体的转动能量转变成其它形式的运动也已为人所知。虽然在内燃机中使用章动体的构思已有人进行过尝试，但尚未获得成功。直至本申请中公开的装置之前，在有效地使用章动体来限定内燃机的腔室方面，甚至进展更小。

一般来说，物体的进动是当所加转矩倾向于改变旋转体(例如陀螺)转动轴线的方向，使该轴线产生圆锥形并以直角转变转矩的方向时，旋转体所呈现出的效应。章动是指与自旋体(例如陀螺)进动转轴垂直面所成倾斜度的周期性变化。

任何章动内燃机的基本零件包括一球体，及沿球的轴线穿过球体的一根轴。球体和轴位于一腔室中，球和轴的运动方式使轴的运动扫过一圆锥面。章动的总效应是产生晃动而不是纯转动。

已经有人在各种机械装置中使用章动零件来转变能量。例如，早在1904年，美国专利773，206号中公开了一种汽油发动机，其活塞驱动一球及轴作章动以转动一根驱动轴。与其相似，在1908年，美国专利876，202号公开了一种发动机的传动装置，用章动零件作为活塞和传动轴的连接件。具体来说，活塞驱动章动零件的臂，从而以扫过一圆锥形的章动方式驱动一根轴。这根轴的能量通过齿轮机构传递至另一根驱动轴。

其它各专利也使用章动的球和轴零件将一种形式的运动转变成另一种形式的运动。在1942年，美国专利2，278，696号公开了一种用于转缸式发动机的章动零件。该专利的活塞连接于垂直于一根轴的若干臂。这根轴绕一中心枢轴点转动以产生两个圆锥形的转动，轴的两端连接于转动另一根驱动轴的装置。该轴借助轴承以球和盘布置而运动。但是，上述各专利只是利用章动的球和轴将一种运动传至另一种运动。这些专利都没有利用章动零件(即球和盘、轴等)来限定内燃机中的腔室。

在1963年，美国专利3，102，517号中公开了一种以章动体原理工作的章动盘内燃机。这种章动盘设计本身是内燃机实际循环的一整体零件。具体来说，球和盘限定了腔室，即进气，压缩，燃烧和排气腔室。该专利所公开的发动机包括一包围和支承一球面的壳体，球面上带有一圆盘，将腔室分成两个腔室和一个连通两腔室的挡块。由于球和盘以章动方式转动，进气，压缩，燃烧和排气用的腔室相互作用而驱动轴。该专利公开的内燃机每360°点火。该专利所公开的发动机只有一根轴，因此，球和轴件的质心不在球的球心。与本申请公开的章动内燃机不同，其球和轴的质心是不停运动着的，将附加应力作用在发动机上。因为该专利公开的发动机只有一个挡块，这种内燃机具有两个或三个腔室。另外，进气和压缩冲程是在盘的一侧同时完成的，膨胀和排气冲程是在盘的另一侧完成的。因此，盘的两侧都要求完成一个四冲程过程。

本发明的一个目的是提供一种章动内燃机，它将进气和压缩腔室结合为一个腔室，将压缩和排气腔室结合为一个腔室，分别位于内燃机的两侧。

本发明的另一个目的是提供一种章动内燃机，它每360°在一侧点火，每侧180°异相。因此，整个内燃机每180°点火。

本发明的另一个目的是通过使腔室合并成进气／压缩腔室和燃烧／排气腔室而减小内燃机的尺寸。

本发明的另一个目的是通过分享腔室，即盘两侧的下部区域的容积，用于进气／压缩，而盘两侧的上部区域的容积用于燃烧／排气。

本发明的章动内燃机包括一个具有圆锥形表面的圆盘和放置在中央的球。一对称的，球截形的腔室适于容纳上述盘，并具有中央轴承以活动地接合球，使盘在腔室中章动。曲轴可转动地放置在球中的圆盘轴线上。在腔室两侧，驱动轴放置在腔室的轴线上。驱动轴偏心地连接于曲轴，从而使盘的章动引起驱动轴旋转。在推荐实施例中，圆盘具有两个隔开180°的间隙。腔室具有同样数目的挡块，与盘中的间隙对准，使腔室分成进气／压缩部分和燃烧／排气部分，从而使内燃机的每侧每360°点火，使整个发动机每180°点火。