循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]常規(guī)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于驅(qū)動(dòng)曲軸的多個(gè)氣缸組件。為了驅(qū)動(dòng)曲軸，各個(gè)氣缸組件都需要例如由燃料泵經(jīng)由燃料噴射器提供的燃料。在運(yùn)行期間，各個(gè)氣缸組件的火花塞點(diǎn)燃從燃料噴射器接收的燃料/空氣混合物并致使混合物膨脹。點(diǎn)燃的混合物的膨脹使氣缸組件中的活塞在氣缸組件的殼體內(nèi)移動(dòng)，以使曲軸旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]與常規(guī)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相比，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。在一種配置方案中，所述循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)包括:殼體，所述殼體限定了環(huán)形孔，所述孔圍繞所述殼體的外周延伸；和一組活塞，這一組活塞設(shè)置在所述孔內(nèi)并且固定到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)軸。所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一組閥，這一組閥可動(dòng)地設(shè)置在所述孔內(nèi)，各個(gè)閥構(gòu)造成用以相對(duì)于對(duì)應(yīng)的活塞限定臨時(shí)的燃燒室。
[0003]在運(yùn)行期間，當(dāng)閥被設(shè)置在第一位置時(shí)，各個(gè)閥相對(duì)于對(duì)應(yīng)的活塞限定燃燒室，燃料噴射器將天然氣/空氣的混合物引入到燃燒室中，并且火花塞點(diǎn)燃混合物?；旌衔锏娜紵诟鱾€(gè)活塞上(例如在沿著驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向與環(huán)形孔基本相切的方向上)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的力并且在環(huán)形孔內(nèi)向前推動(dòng)活塞。隨著各個(gè)活塞朝向隨后設(shè)置的閥前進(jìn)，各個(gè)閥運(yùn)動(dòng)到環(huán)形孔內(nèi)的第二位置，以允許各個(gè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過對(duì)應(yīng)的閥。接下來，發(fā)動(dòng)機(jī)將各個(gè)閥在孔內(nèi)重新定位到第一位置，以用對(duì)應(yīng)的活塞限定燃燒室并且再次開始工作過程。因此，隨著這一組活塞圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的周邊旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)較大的轉(zhuǎn)矩，例如約4500英尺鎊(ft-lbs)的平均轉(zhuǎn)矩。在點(diǎn)燃時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠產(chǎn)生約1000ft-1bs的轉(zhuǎn)矩。通過各個(gè)活塞和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)較大的力臂以及施加到每個(gè)活塞的90°方向的力來產(chǎn)生這些轉(zhuǎn)矩。
[0004]在一種配置方案中，由發(fā)動(dòng)機(jī)殼體限定的環(huán)形孔具有相對(duì)較大的周長(zhǎng)。在運(yùn)行期間，當(dāng)由活塞劃分時(shí)，這將導(dǎo)致相對(duì)較長(zhǎng)的沖程距離，該相對(duì)較長(zhǎng)的沖程距離要使用通過燃燒室內(nèi)的燃料/空氣混合物的燃燒所產(chǎn)生的能量中的較高的百分比。另外，活塞在環(huán)形孔內(nèi)的基本連續(xù)的運(yùn)動(dòng)縮短了各個(gè)活塞暴露于燃燒熱量中的持續(xù)時(shí)間，由此為發(fā)動(dòng)機(jī)提供了相對(duì)較高的熱效率(例如相對(duì)于基于曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)而言)。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)允許在獨(dú)立于燃燒過程但是與燃燒過程并行的過程中將燃料輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。實(shí)際上，這就形成了單循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，燃燒過程基本連續(xù)并且相對(duì)于常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)而言能夠增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出(例如，增加至約685馬力0800RPM)。因此，與常規(guī)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)相比，這種發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造導(dǎo)致輸送更精確的燃料比、燃料/空氣混合物的更充分的燃燒以及更短的高溫持續(xù)時(shí)間。這就能夠減小由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生并且作為排氣的一部分輸出的污染物的數(shù)量并且能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)的效率提高大約60%。
[0005]在一種配置方案中，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)例如循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括限定了環(huán)形孔殼體、活塞組件和閥?；钊M件設(shè)置在環(huán)形孔內(nèi)并且構(gòu)造成聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。閥構(gòu)造成間歇性地設(shè)置在環(huán)形孔內(nèi)，以便相對(duì)于活塞組件限定燃燒室。
【附圖說明】
[0006]根據(jù)以下對(duì)在附圖中示出的本發(fā)明的特定實(shí)施例的說明，前述和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的，在不同的視圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。附圖并非必然按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在圖解本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的原理上。
[0007]圖1圖解了根據(jù)一種配置方案的發(fā)動(dòng)機(jī)的俯視橫截面示意圖，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有設(shè)置在殼體內(nèi)的第一位置處的活塞組件。
[0008]圖2A圖解了根據(jù)一種配置方案的圖1中的環(huán)形孔的一部分的局部截面圖。
[0009]圖2B圖解了根據(jù)一種配置方案的圖2A中的環(huán)形孔的一部分的局部截面圖。
[0010]圖3圖解了根據(jù)一種配置方案的圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)的俯視橫截面示意圖，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有設(shè)置在殼體內(nèi)的第二位置處的活塞組件。
[0011]圖4圖解了根據(jù)一種配置方案的圖1中的閥的配置方案的正視圖。
[0012]圖5圖解了根據(jù)一種配置方案的圖4中的閥的后視圖。
[0013]圖6圖解了根據(jù)一種配置方案的設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)中的圖4中的閥。
[0014]圖7A圖解了根據(jù)一種配置方案的聯(lián)接至圖4中的閥的切換機(jī)構(gòu)的配置方案。
[0015]圖7B圖解了根據(jù)一種配置方案的圖7A中的搖臂的透視圖。
[0016]圖8圖解了圖6中的發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的配置方案。
[0017]圖9A圖解了根據(jù)一種配置方案的進(jìn)氣組件的俯視示意圖。
[0018]圖9B圖解了圖9A中的進(jìn)氣組件的可旋轉(zhuǎn)板的透視剖視圖。
[0019]圖9C圖解了圖9B中的進(jìn)氣組件和燃料分配組件的示意圖。
[0020]圖10圖解了設(shè)置在閥和花鍵筒形凸輪之間的搖臂的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。在一種配置方案中，所述循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)包括:殼體，所述殼體限定了環(huán)形孔，所述環(huán)形孔圍繞殼體的外周延伸；和一組活塞，這一組活塞設(shè)置在孔內(nèi)并且固定到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)軸。發(fā)動(dòng)機(jī)還包括一組閥，這一組閥可動(dòng)地設(shè)置在孔內(nèi)，各個(gè)閥構(gòu)造成用以相對(duì)于對(duì)應(yīng)的活塞限定臨時(shí)的燃燒室。
[0022]圖1圖解了根據(jù)一種配置方案的循環(huán)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)10的俯視橫截面示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括殼體12，所述殼體12限定了環(huán)形通道或孔14并且包含活塞組件16和閥組件18。
[0023]環(huán)形孔14設(shè)置在殼體12的外周上。盡管環(huán)形孔14能夠構(gòu)造成各種尺寸，但是在一種配置方案中，環(huán)形孔14構(gòu)造成相對(duì)于活塞組件16的旋轉(zhuǎn)軸線21具有約十二英寸的半徑15。正如將在下文描述的那樣，通過這樣的構(gòu)造，環(huán)形孔14的相對(duì)較大半徑15將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)置成與旋轉(zhuǎn)軸線21相距最大距離并且允許活塞組件產(chǎn)生作用于相關(guān)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20 (例如設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸線處的驅(qū)動(dòng)軸)的相對(duì)大的轉(zhuǎn)矩。
[0024]環(huán)形孔14能夠構(gòu)造成包括具有各種形狀的橫截面區(qū)域。例如，參照?qǐng)D2B，在活塞組件16的活塞24構(gòu)造成限定了大體矩形的橫截面區(qū)域25的情況下，環(huán)形孔14也能夠限定對(duì)應(yīng)的矩形橫截面區(qū)域27。在這樣的配置方案中，環(huán)形孔14的橫截面區(qū)域27大于活塞24的橫截面區(qū)域25，以便允許活塞24在運(yùn)行期間在環(huán)形孔14內(nèi)行進(jìn)。
[0025]參照?qǐng)D1，在圖解的配置方案中，活塞組件16設(shè)置在環(huán)形孔14內(nèi)并且經(jīng)由飛輪22聯(lián)接至驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20。盡管活塞組件16能夠包括任意數(shù)量的個(gè)體活塞24，但是在圖解的配置方案中，活塞組件16包括四個(gè)活塞24-1至24-4，這四個(gè)活塞圍繞飛輪22的周邊設(shè)置。盡管活塞24能夠圍繞飛輪22的周邊設(shè)置在不同的部位，但是在一種配置方案中，相對(duì)的活塞設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約180°的角取向并且相鄰的活塞設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約90°的角取向。例如，如圖所示，第一和第三活塞24-1、24-3在飛輪22上設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約180°并且第二和第四活塞24-2、24-4在飛輪22上設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約180°。另外，第一和第二活塞24-1、24-2在飛輪22上設(shè)置成大約90°的相對(duì)角取向，第二和第三活塞24-2、24-3在飛輪22上設(shè)置成大約90 °的相對(duì)角取向，第三和第四活塞24_3、24-4在飛輪22上設(shè)置成大約90°的相對(duì)角取向，第四和第一活塞24-4、24-1在飛輪22上設(shè)置成大約90°的相對(duì)角取向。
[0026]在運(yùn)行期間，活塞組件16中的活塞24構(gòu)造成在環(huán)形孔14內(nèi)旋轉(zhuǎn)。如圖所示，活塞24構(gòu)造成沿順時(shí)針方向在環(huán)形孔14內(nèi)旋轉(zhuǎn)。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，活塞也能以逆時(shí)針方式在環(huán)形孔14內(nèi)旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)致使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20旋轉(zhuǎn)。
[0027]閥組件18包括一組閥30，這一組閥構(gòu)造成相對(duì)于活塞組件16的相應(yīng)活塞24限定燃燒室26。例如，盡管閥組件18能夠包括任意數(shù)量的個(gè)體閥30，但是在圖解的配置方案中，閥組件18包括閥30-1至30-4，這些閥設(shè)置在殼體12的環(huán)形孔14中。盡管閥30能夠圍繞殼體12的周邊設(shè)置在不同的部位處，但是在一種配置方案中，相對(duì)的閥設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約180°的角取向，并且相鄰的閥設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約90°的角取向。例如，如圖所示，第一和第三閥30-1、30-3圍繞殼體12的周邊設(shè)置成相對(duì)于彼此成大約180°并且第二和第四閥30-2、3