一种无曲轴的多缸发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机装置领域，特别是一种无曲轴的多缸发动机。


背景技术：

2.目前的发动机多为四冲程发动机，即发动机的工作循环由四个活塞行程组成，分别是进气行程、压缩行程、做功行程和排气行程。
3.进气行程具体为：进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，雾化的气油与空气混合形成可燃混合气，由进气道和进气门吸入气缸内；压缩行程具体为：进排气门全部关闭，活塞由下止点向上止点移动，压缩缸内可燃混合气；做功行程具体为：在压缩行程接近上止点时，装在气缸盖上方的火花塞发出电火花，点燃所压缩的可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热量，高温高压燃气推动活塞快速向下止点移动，通过曲轴连杆机构对外做功；排气行程具体为：做功行程接近终了时，排气门开启，高温废气迅速排出气缸，这一阶段属于自由排气阶段，随排气过程进行进入强制排气阶段，活塞越过下止点向上止点移动，强制将缸内废气排出，活塞到达上止点附近时，排气过程结束。
4.现有的四冲程发动机至少存在以下缺陷：在做功行程中，活塞在高温高压燃气的推动下下移，并通过曲轴连杆机构对外做功，一般曲轴与连杆的角度为25
°
左右，连杆与曲轴的中心较近，力臂较短，导致做功效率较低，损耗较大，能源得不到充分利用。


技术实现要素：

5.为此，需要提供一种无曲轴的多缸发动机，解决现有四/二冲程发动机做功效率低，损耗大的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种无曲轴的多缸发动机，包括2n个气缸和输出架，所述气缸包括缸体和活塞，所述缸体上设有进气门、点火装置和出气门，所述气缸具有吸气、压缩、做功、排气四种工作行程，所述活塞在缸体内往复直线运动以使得气缸依次完成吸气、压缩、做功、排气四种工作行程，2n个气缸的活塞均与输出架相连接，2n个气缸的驱动与输出架进行往复运动，2n个气缸分成至少两组四组，不同组之间的气缸差程工作。n为正整数。
7.进一步，还包括机座，所述机座内设置有2n个固定腔，所述气缸固定在固定腔内。
8.进一步，所述机座内设有冷却通道，所述缸体的外侧面设有散热水套，所述冷却通道与散热水套相连通。
9.进一步，所述机座内还设有与输出架位置相对应的活动腔，所述活动腔的内壁上安装固定有发电线圈，所述输出架上固定有磁铁，所述磁铁与输出架固定作往复运动，发电线圈切割往复运动的磁铁的磁场线。安装上发电线圈，将发动机变为发电机，对输出架的动力进行转化，可以适用于多种情景。
10.进一步，所述输出架包括竖直杆和两个水平杆，竖直杆和两个水平杆组成“工”字
形，所述气缸的数量为四个，分列于竖直杆两侧且两两相对设置，四个气缸分别与两个水平杆的两端连接。结构简单，制造成本低，工重比重大，故障少。
11.进一步，所述气缸的数量为八个，输出架相对两侧中的每一侧设置阵列设置四个气缸，位于输出架同一侧的四个气缸中，八个气缸分成四组，每组两个气缸，同组的两个气缸呈对角线交叉设置。四个气缸的输出架受力不平衡，振动幅度大，采用八个气缸的交叉对称设置，使得发动机温度运行。
12.进一步，所述输出架包括支撑杆和两个“十”字交叉的连接架，两个连接架的中央位置分别与支撑杆的两端固定连接，两个连接架的四个端部分别八个气缸的输出轴相固定。
13.进一步，所述气缸的数量为四个，四个气缸位于同一轴线上且两两相对设置。四缸并列式发动机受力不平衡，八缸并列式发动机结构复杂，体积大，串列式的气缸可以避免上述问题。
14.进一步，所述输出架包括活动框和两个连接杆，相对的两个气缸分别通过一个连接杆相连接，所述活动框相对的两侧边分别与两个连接杆的中部固定连接。
15.进一步，所述气缸的重量和数量包括以下两种方案：
16.所述气缸为四冲程气缸，n为大于零的偶数；
17.所述气缸为二冲程气缸，n为正整数。
18.上述技术方案具有以下有益效果：
19.本实用新型中，使用输出架替换了曲轴连杆机构，力臂长，2n个气缸的差程工作使得输出架的推动力大，能够显著提升做功功率，且发动机的动力输出连贯性，运行平稳。
附图说明
20.图1为实施例1所述发动机的剖面图。
21.图2为实施例1所述发动机加装发电线圈和磁铁后的结构图。
22.图3为实施例1所述气缸的剖面图。
23.图4为实施例2所述输出架的结构图。
24.图5为实施例2所述发动机一侧的结构图。
25.图6为实施例3所述发动机的剖面图。
26.图7为实施例4所述发动机的剖面图。
27.附图标记说明：
28.1、第一气缸；2、第二气缸；3、第三气缸；4、第四气缸；5、输出架；51、竖直杆；52、水平杆；53、支撑杆；54、连接架；55、连接杆；56、活动框；6、机座；61、固定腔；62、活动腔；63、冷却通道；64、散热水套；7、发电线圈；8、磁铁；9、缸体；10、活塞；11、进气门；12、点火装置；13、出气门，14、a缸；15、b缸；16、汽室；17、第一进汽口；18、第二进汽口；19、排汽口。
具体实施方式
29.为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
30.实施例1
31.请参阅图1、3，本实施例一种无曲轴的四缸四冲程发动机，包括4个气缸、输出架5和机座6，所述气缸包括缸体9和活塞10，所述缸体9上设有进气门11、点火装置12和出气门，所述气缸具有吸气、压缩、做功、排气四种工作行程，所述活塞10在缸体9内往复直线运动以使得气缸依次完成吸气、压缩、做功、排气四种工作行程，四个气缸的活塞10均与输出架5相连接，4个气缸的驱动与输出架5进行往复运动，4个气缸差程工作，所述输出架5包括竖直杆51和两个水平杆52，竖直杆51和两个水平杆52组成“工”字形，四个气缸分别与两个水平杆52的两端连接。所述的数量为四个气缸分列于竖直杆51两侧且两两相对设置。
32.所述机座6内设置有4个固定腔61和活动腔62，气缸固定在固定腔61内，所述固定腔61与气缸配合，。机座6内设有冷却通道63，缸体的外侧面设有散热水套64，冷却通道63与散热水套64相连通，气缸通过水冷的方式进行冷却。
33.本实施例中，气缸为四冲程气缸，另一种实施方式的气缸也可以为二冲程气缸。四个气缸分成四组，每组一个气缸，四个气缸分别为第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3和第四气缸4，工作过程如下：
34.第一气缸1做功，四个活塞10和输出架5左移，第二气缸2压缩，第三气缸3吸气，第四气缸4排气；
35.第二气缸2做功，四个活塞10和输出架5右移，第一气缸1排汽，第三气缸3压缩，第四气缸4吸气；
36.第三气缸3做功，四个活塞10和输出架5左移，第一气缸1吸气，第二气缸2排气，第四气缸4压缩；
37.第四气缸4做功，四个活塞10和输出架5右移，第一气缸1压缩，第二气缸2吸气，第三气缸3排汽；
38.第一气缸1再次做功如此循环。
39.输出架5对外做功时，相应的在输出架5设置一个对外输出的活动轴(附图未显示)，活动轴穿过活动机座对外做功。
40.如图2所示，另一种实施方式的，机座6内还设有与输出架5位置相对应的活动腔62，所述活动腔62的内壁上安装固定有发电线圈7，所述输出架5的竖直杆51上固定有磁铁8，所述磁铁8与输出架5固定作往复运动，发电线圈7切割往复运动的磁铁8的磁场线。安装上发电线圈7，将发动机变为发电机，对输出架5的动力进行转化，可以适用于多种情景。
41.实施例2
42.请参阅图4-5，本实施例一种无曲轴的并列式八缸四冲程发动机，与实施例1不同的点是，气缸数量为八个，八个气缸分成四组，每组两个气缸，，第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3和第四气缸4均为两个，且相同组的气缸对角交叉设置，输出架5包括支撑杆53和两个十字形的个连接架54，两个连接架54的中央位置分别与支撑杆53的两端固定连接，两个连接架54的四个端部分别八个气缸的输出轴相固定。
43.实施例3
44.请参阅图6，本实施例一种无曲轴的串列式四缸四冲程发动机，与实施例1不同的点是，第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3和第四气缸4位于同一轴线上且两两相对设置，输出架5包括活动框56和两个连接杆55，相对的两个气缸分别通过一个连接杆55相连接，所述活动框56相对的两侧边分别与两个连接杆55的中部固定连接，四缸并列式发动机受力不平
衡，八缸并列式发动机结构复杂，体积大，串列式的气缸可以有效避免上述问题。
45.改装成发电机时，磁铁8固定在活动框56上，发电线圈7固定在活动腔62内壁。
46.实施例4
47.请参阅图7，本实施例一种无曲轴的二缸二冲程发动机，包括2个气缸、输出架5和机座6，气缸为二冲程气缸，如图7中，两个气缸，左边的气缸称为a缸14，右边的气缸称为b缸15，机座6内设置有两个固定腔，气缸固定在固定腔内，气缸内设置活塞10，2个气缸相对设置并活塞10通过输出架连接，2个气缸相对的端面开放设置，气缸与固定腔之间形成汽室16，两个气缸的汽室16相隔开，气缸上的侧面上设有第一进汽口14、第二进汽口18和排汽口19，第一进汽口17连通外部与气缸内部，第二进汽口18连通汽室16和气缸内部。
48.做功过程如下：
49.a缸14完成汽室16充汽，b缸15压缩行程终止将要进入做功行程(图7)；
50.a缸14做功，活塞10向右运动，活塞10封住进第一进汽口17后，汽室16停止充气，并对汽室16气体进行加压，为a缸14进气创造条件，b缸15做压缩行程；
51.a缸14活塞10运动过排汽口19时，a缸14中废汽排出；
52.a缸14活塞10运动过第二进汽口18时，汽室16中的气体进入a缸14，完成进气，同时b缸15完成压缩，将要做功；
53.b缸15做功，b缸15活塞10向左运动，a缸14压缩气体，当b缸15活塞10过b缸15排汽口19时，b缸15中废汽排出；
54.当b缸15活塞10向左运动到b缸15第二进汽口18时，b缸15汽室16中气体进入b缸15，完成进气，同时a缸14活塞10过第一进汽口17，a缸14完成汽室16充汽，压缩行程终止将要进入做功行程。又进入到图7的状态，如此循环。
55.本实用新型中，使用输出架5替换了曲轴连杆机构，力臂长，四个气缸差程工作，即第一气缸1处于做功行程时，第二气缸2处于压缩行程，第三气缸3处于吸气行程，第四气缸4处于排气行程，通过四个气缸一次完成四个行程，推动力大，能够显著提升做功功率，且发动机的动力输出连贯性，运行平稳。
56.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
57.尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。