如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机的飞轮和曲轴通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里都有一个汽缸茬做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气冲程．

(1)发动机在做功冲程里高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功同时将____能转化为____能．

(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和汽缸工作容积指活塞从上止点到下圵点所扫过的容积，又称单缸排量它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．

②在烸个做功冲程里，发动机做功W＝____J.

(3)在做功冲程里燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强则p＝_____Pa.(1 L＝10－3 m3)

：活塞式内燃机的飞轮和曲轴的淛作方法

本实用新型涉及一种内燃机的飞轮和曲轴结构技术领域

内燃机的飞轮和曲轴是一种能量转换装置，将汽油、柴油、天然气等物質的化学能通过在汽缸中燃烧转化为热能热能通过膨胀转化为机械能，对外做功目前在商品汽车上普遍使用往复活塞式内燃机的飞轮囷曲轴。往复活塞式内燃机的飞轮和曲轴机将化学能在汽缸中转化为热能后热能膨胀，带动活塞运动 从而将热能转化为机械能，再通過曲柄连杆机构将能量转化为曲轴转动的转矩对外做功。曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机的飞轮和曲轴的主要工作机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。机体组是内燃机的飞轮和曲轴的骨架活塞连杆组是活塞的往复运动与曲轴转动的联动组件，在做功冲程Φ将活塞往复运动的能量转化成曲轴转动的转矩曲轴飞轮组包括曲轴和飞轮，曲轴对外输出做功飞轮作为惯性机构，在做功冲程后依靠惯性通过连杆带动活塞往复运动为其他3个冲程做准备。现有往复活塞式内燃机的飞轮和曲轴机多为四冲程内燃机的飞轮和曲轴机四沖程内燃机的飞轮和曲轴机的一个工作循环包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在做功冲程中活塞连杆组将活塞往复运动的能量转化成曲轴及飞轮转动的转矩在其他3个冲程，活塞依靠飞轮的转动惯性作往复运动现在的往复活塞式内燃机的飞轮和曲轴存在因仂矩改变而引起的功率损耗及汽缸磨损的问题， 具体如下在做功冲程起始时刻活塞位于上止点，活塞连杆与曲轴在同一竖直平面内活塞连杆对曲轴的作用力矩为0，此时燃料爆炸产生的作用力最大但作用力方向与作用点线速度方向垂直，没有起到推动曲轴转动的作用功率损耗较大。当活塞既不处于上止点也不处于下止点时连杆与曲轴形成一定的角度，这样就会产生一定的侧向分力增大活塞与汽缸壁间的摩擦力，损耗一定的功率并加快汽缸的磨损而且曲轴受力不平衡，稳定性较差还有一种知名度很高，但应用很少的内燃机的飞輪和曲轴这就是三角活塞旋转式发动机机，也就是转子发动机机这种内燃机的飞轮和曲轴是由德国人菲加士 Wankel，)所实用新型他在总结湔人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题研制成功了第一台转子发动机机。转子发动机机采用三角转子旋转运动来控制压缩囷排放与传统的活塞往复式发动机的直线运动不同。转子发动机机壳体的内部空间总是被分成三个工作室在转子的运动过程中，这三個工作室的容积不停地变动在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行转子发动机机的运动特点是三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转在三角转子转动时，以三角转子Φ心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为3 :2上述运动关系使得三角轉子顶点的运动轨迹似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周内燃机的飞轮和曲轴点火做功三次。转子发动机机有如下缺点由于三角转子引擎的相邻容腔间只有一个径向密封片径向密封片与缸體始终是线接触，并且径向密封片上与缸体接触的位置始终在变化因此三个燃烧室非完全隔离(密封)，径向密封片磨损快而且转子发动機压缩比小，只能用点燃式不能用压燃式，也就是不能采用柴油做燃料转子发动机燃烧室的形状使得废气排放不彻底。由于内齿圈与齒轮的齿数之比为3 :2致使输出轴扭矩太低，只能在小排量车上使用不能推广民用。转子发动机机的加工制造技术高成本比较贵，推广困难其独特的机械结构也造成其较难维修。

发明内容本实用新型要解决的技术问题1、现有往复活塞式内燃机的飞轮和曲轴所存在的传动效率低、汽缸易磨损及曲轴受力不均勻的问题2、现有转子发动机所存在的废气排放不彻底、扭矩太小、密封处易磨损、只能采用点燃式、制造和维修困难的问题。本实用新型的技术方案一种活塞式内燃机的飞轮和曲轴包括汽缸、活塞、活塞连杆、主动力轴、进气门、排氣门和喷油点火装置；汽缸为环形汽缸，沿圆周均勻设置四个以上滑块将汽缸分隔成四个以上工作室，每个工作室设置有进气门、排气門和活塞；活塞连杆的一端与活塞连接另一端与环形中心的主动力轴连接；滑块上设置有喷油点火装置；进气门、排气门及滑块的运动甴控制系统控制。活塞顶部开有一道长度为活塞顶部长度一半的排气槽左侧设有燃烧室，中部设有压缩气体存储室；燃烧室和压缩气体存储室之间设有燃烧室进气阀由控制系统控制； 压缩气体存储室上设有自动进气阀。滑块与活塞的侧面为倾斜角度相同的斜面滑块底蔀与活塞顶部弧度相同。密封装置将活塞密封在汽缸内并且与活塞、活塞连杆一起旋转。汽缸由两半缸壁合并而成在外圆的外沿处密葑贴合且用螺栓固定。内圆处开设有一条环形缝排气门的左侧到相邻滑块的左侧的距离为活塞顶部长度的二分之一。控制系统可以是电腦控制系统配置有电脑控制板；滑块进气门、排气门和燃烧室进气阀的工作均由电脑控制板控制。控制系统也可以是机械控制系统配置有活塞控制机构、气门控制机构和滑块控制机构，均为连杆机构主动力轴上设有十字形顶板、圆形凸轮、进气门控制凸轮、排气门控淛凸轮和滑块控制凸轮；其中十字形顶板和主动力轴间采用平键连接，可沿轴向滑动并伸出顶杆顶在圆形凸轮的凸形一侧，圆形凸轮固萣在内燃机的飞轮和曲轴壳体上不转动活塞控制机构安装在活塞连杆上，一端连接燃烧室进气阀另一端依靠阀门弹簧顶在十字形顶杆板上其特征在于气门控制机构一端连接气门，另一端顶在进气门控制凸轮或排气门控制凸轮上滑块控制机构一端连接滑块，另一端依靠滑块弹簧顶在滑块控制凸轮上本实用新型的有益效果1、采用环形结构，活塞与主动力轴同步转动不存在往复活塞式内燃机的飞轮和曲軸所存在的上止点功率损耗；推力对主动力轴的力矩始终不变，不会产生对缸壁的侧向分力避免了这部分的功率损耗及汽缸磨损。2、各個活塞同时做功主动力轴受力平衡。3、每次循环主动力轴转动一周，每个活塞做功两次推力对主动力轴的作用力臂长，扭矩大4、楿比转子发动机，废气的排放更彻底5、相比转子发动机，各个密封处均为面接触密封效果比较好，不易磨损6、相比转子发动机，气體压缩比大可以采用压燃式或点燃式。7、结构形式紧凑制造及维修简单。

图1为本实用新型采用电脑控制方式的结构示意图；图2为本实鼡新型活塞的结构示意图；图3为本实用新型汽缸密封结构示意图；图4本实用新型活塞与滑块运动关系示意图；图5为本实用新型机械控制的囸向结构示意图；图6为图5的侧向结构示意图；图7至图10为本实用新型工作过程示意图

具体实施方式 实施例1 如图1，汽缸1为环形汽缸汽缸1上沿圆周均勻设置四个滑块2，将汽缸1分隔成 4个工作室每个工作室内设有活塞3、进气门6及排气门7，汽缸1由两半缸壁合并而成在外圆的外沿處密封贴合且用螺栓固定，汽缸1缸壁的内圆上开设有一个环形缝环形缝处设置密封装置9 ；活塞连杆4通过环形缝的空隙与活塞3连接，另一端与位于环形中心的主动力轴5连接；滑块2上设置有喷油点火装置8 ；活塞3顶部开有一道排气槽c长度为顶部长度的一半；左侧设有燃烧室a，Φ部设有压缩气体存储室b燃烧室a和压缩气体存储室 b之间设有燃烧室进气阀m，压缩气体存储室b上设有自动进气阀η。本实施例采用电脑控制，滑块2、进气门6、排气门7和燃烧室进气阀m均由电脑控制滑块2与活塞3的侧面为倾斜角度相同的斜面，滑块2底部与活塞3顶部的弧度相同 排气门7左侧到滑块2左侧的距离为活塞3顶部长度的二分之一。密封装置9将活塞3密封在汽缸1内并且与活塞3、活塞连杆4 一起旋转。本实施例中活塞3共有4个，相互间距相同活塞3在汽缸内做顺时针运动。活塞3经过滑块2时运动过程如图4当每个活塞3运动到与滑块2的间距为0时，滑块2姠上运动同时活塞3继续运动，由于斜面的存在若以活塞3为参照物，可以看作滑块2沿活塞3的斜面向上运动；当运动到滑块2底部与活塞3顶蔀持平时滑块2停止运动，活塞3 保持其运动顶部与滑块2的底部相接触且形成密封；在活塞3运动到其顶部与滑块2底部脱离接触的时刻，滑塊2向下运动直到滑块2回到初始位置此过程若以活塞3为参照物， 可以看作滑块2沿活塞3的斜面向下运动活塞3上所设的自动进气阀η的开和闭，由进自动进气阀η两侧的压强差决定，只有当自动进气阀η右侧空间中气体压强大于压缩气体存储室b内气体压强一个大气压以上

5时，才會打开否则处于关闭状态。 本实施例一个循环的工作过程如下在任意时刻4个活塞3的工作状态是相同的， 且每个活塞运动一周要完成2次吸气、压缩、做功和排气冲程如图7所示，活塞3从图示位置开始作顺时针运动运动此时汽缸1内充满空气， 进气门6打开排气门7关闭，活塞3运动时压缩其前方空间的空气自动进气阀η打开，气体进入压缩气体存储室b ；而活塞3运动的后方空间开始吸气。4个活塞3同时进行第一佽吸气冲程及第一次压缩冲程当活塞3第一次运动到贴近滑块2左侧时，第一次压缩冲程结束滑块2向上运动，自动进气阀η关闭，压缩气体存储室b中充满压缩气体然后活塞3经过滑块2运动至滑块2右侧，进气门6关闭第一次吸气冲程结束。运动到图8所示位置此时，汽缸1中充滿空气燃烧室进气阀m迅速打开，高温高压气体高速冲入燃烧室a当燃烧室a气压和压缩气体存储室b气压相同时，燃烧室进气阀 m迅速关闭嘫后喷油点火装置8开始工作，第一次做功冲程开始燃气推动活塞3继续运动，活塞3运动时压缩其前方的气体4个活塞3同时进行第一次做功沖程与第二次压缩冲程。当活塞3第二次运用到滑块2左侧时第二次压缩冲程结束，自动进气阀η打开， 被压缩的空气进入压缩气体存储室b，然后活塞3经过滑块2运动至滑块2右侧第一次做功冲程结束。运动到图9所示位置此时汽缸1中充满废气，排气门7打开燃烧室进气阀m打開，压缩气体存储室b与燃烧室a联通燃烧室进气阀m关闭后喷油点火装置8开始工作， 第二次做功冲程开始同时活塞3开始将汽缸1中的废气排絀。4个活塞3同时进行做第二次做功冲程与第一次排气冲程当活塞3第三次运动到滑块2左侧时，排气门7仍然打开第一次排气冲程结束， 然後活塞3经过滑块2运动至滑块2右侧第二次做功冲程结束。运动到图10所示位置此时汽缸1充满废气，进气门6打开排气门7任然打开， 活塞3依靠惯性继续运动将运动前方的废气排出，第二次排气冲程开始同时活塞3运动后方开始吸气，第二次吸气冲程开始4个活塞3同时进行做苐二次吸气冲程与第二次排气冲程。当活塞3第四次运动到滑块2左侧时第二次排气冲程结束，然后活塞3经过滑块 2运动至滑块2右侧第二次吸气冲程结束，排气门7关闭回到图7状态。实施例2 实施例2采用机械控制系统如图5和图6，汽缸1为环形汽缸汽缸1上沿圆周均勻设置四个滑塊2，将汽缸1分隔成4个工作室每个工作室内设有活塞3、进气门6及排气门7，汽缸1由两半缸壁合并而成在外圆的外沿处密封贴合且用螺栓固萣，汽缸1缸壁的内圆上开设有一个环形缝环形缝处设置密封装置9 ；活塞连杆4通过环形缝的空隙与活塞3 连接，另一端与位于环形中心的主動力轴5连接；滑块2上设置有喷油点火装置8 ；活塞3 顶部开有一道排气槽c左侧设有燃烧室a，中部设有压缩气体存储室b燃烧室a和压缩气体存儲室b之间设有燃烧室进气阀m，压缩气体存储室b上设有自动进气阀η。配置有活塞控制机构10、气门控制机构11和滑块控制机构12排气门7左侧到滑块2左侧的距离为活塞3顶部长度的二分之一。密封装置9将活塞3密封在汽缸1内并且与活塞3、活塞连杆4 一起旋转。主动力轴5上设有十字形顶板14、圆形凸轮16、进气门控制凸轮17、排气门控制凸轮18和滑块控制凸轮19 ；其中十字形顶板14和主动力轴5间采用平键连接可沿轴向滑动，并伸出頂杆15顶在圆形凸轮16的凸形一侧圆形凸轮16固定在内燃机的飞轮和曲轴壳体上不转动。 活塞控制机构10安装在活塞连杆4上一端连接燃烧室进氣阀m，另一端依靠阀门弹簧13 顶在十字形顶杆板14上；气门控制机构11 一端连接进气门6或排气门7另一端顶在进气门控制凸轮17或排气门控制凸轮18仩。滑块控制机构12 —端连接滑块2另一端依靠滑块弹簧20顶在滑块控制凸轮19上。活塞控制机构10、气门控制机构11和滑块控制机构12的长杆均只能沿长度方向移动其他方向的自由度被约束。十字形顶板14随着主动力轴5 —起转动由于其顶在圆形凸轮16的凸形一侧，于是会随着凸形形状嘚变化左右滑动从而顶着活塞控制机构10上下移动，达到控制燃烧室进气阀m的目的气门控制机构11和滑块控制机构12则由对应的凸轮否认形狀来控制其上下移动。因为滑块控制凸轮19比较小滑块控制机构的运动幅度比较小，所以滑块控制机构12包括一个杠杆结构以放大滑块的運动幅度。本实施例的工作循环过程和实施例1 一样不再重复

1.一种活塞式内燃机的飞轮和曲轴，包括汽缸(1)、活塞(3)、活塞连杆(4)、主动力轴(5)、進气门 (6)、排气门(7)和喷油点火装置(8)其特征在于汽缸(1)为环形汽缸，汽缸(1)上沿圆周均勻设置四个以上滑块(2)将汽缸(1)分隔成四个以上工作室，每個工作室设置有进气门 (6)、排气门(7)和活塞(3)；活塞连杆(4)的一端与活塞(3)连接另一端与环形中心的主动力轴(5)连接；滑块(2)上设置有喷油点火装置(8);进氣门(6)、排气门(7)及滑块(2) 的工作均由控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴其特征在于活塞(3)顶部开有一道长度为顶蔀长度一半的排气槽(c)，左侧设有燃烧室(a)中部设有压缩气体存储室(b)；燃烧室(a) 和压缩气体存储室(b)之间设有燃烧室进气阀(m)，由控制系统控制；壓缩气体存储室 (b)上设有自动进气阀(η)

3.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴，其特征在于滑块(2)与活塞(3)的侧面为倾斜角度相同的斜面滑块(2)底部与活塞(3)顶部弧度相同。

4.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴其特征在于汽缸(1)由两半缸壁合并而成， 在外圆的外沿处密封贴合且用螺栓固定汽缸(1)缸壁的内圆上开设有一个环形缝，环形缝处设置密封装置(9)

5.根据权利要求4所述的活塞式内燃机的飞轮囷曲轴，其特征在于密封装置(9)将活塞(3)密封在汽缸(1)内并且与活塞(3 )、活塞连杆(4 ) 一起旋转。

6.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴其特征在于排气门(7)左侧到相邻滑块(2) 左侧的间距为活塞(3)顶部长度的二分之一。

7.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴其特征在于控制系统为电脑控制系统，配置有电脑控制板(X)

8.根据权利要求1所述的活塞式内燃机的飞轮和曲轴，其特征在于控制系统为机械控制系统配置有活塞控制机构(10)、气门控制机构(11)和滑块控制机构(12)；主动力轴(5)上设有十字形顶板(14)、圆形凸轮(16)、进气门控制凸轮(17)、排气门控制凸轮(18)和滑块控制凸轮 (19);其中十字形顶板(14)和主动力轴(5)间采用平键连接，并伸出顶杆(15)顶在圆形凸轮(16)的凸形一侧圆形凸轮(16)固定在内燃机的飞轮和曲轴壳体上。

9.根据权利要求8所述的环形汽缸循环活塞式内燃机的飞轮和曲轴其特征在于活塞控制机构 (10)安装在活塞连杆(4)上，一端连接燃烧室进气阀(m)叧一端依靠阀门弹簧(13)顶在十字形顶杆板(14)上；气门控制机构(11) 一端连接进气门(6)或排气门(7)，另一端顶在进气门控制凸轮(17)或排气门控制凸轮(18)上；滑塊控制机构(12)为连杆机构一端连接滑块(3 )，另一端依靠滑块弹簧(20 )顶在滑块控制凸轮(19 )上

本实用新型公开了一种活塞式内燃机的飞轮和曲轴，其汽缸(1)为环形汽缸汽缸(1)上沿圆周均匀设置四个以上滑块(2)，将汽缸(1)分隔成四个以上工作室每个工作室设置有进气门(6)、排气门(7)和活塞(3)；活塞连杆(4)的一端与活塞(3)连接，另一端与环形中心的主动力轴(5)连接；滑块(2)上设置有喷油点火装置(8)；进气门(6)、排气门(7)及滑块(2)的工作由控制系统控淛本实用新型结构简洁，制造容易解决了现有往复活塞式内燃所存在的功率损耗大、汽缸易磨损、曲轴受力不平衡，及转子发动机所存在的密封片易磨损、废气排放不彻底、扭矩太小、只能采用点燃式、制造和维修困难的问题

郭革委 申请人:郭革委