[00070478]曲面导槽发动机

技术投资分析： 一、发明介绍 本发明是源于对发动机燃料消耗、整体热效率两大主要问题及输出动力、废气排放、燃料、体积重量、使用寿命等多项指标进行研究，发现现有发动机主要采用的变往复直线运动为连续转动的机构——采用韧性金属材料制成的曲轴曲柄连杆机构，因其运动转换方式带来的固有的不可克服的缺点，带来的一系列问题，使产品的功能受到限制，使用用途受到限制，而且无论怎样加强对外围设备改进，改进材料等，除了徒增成本之外，其主要指标的提升比率很小，形成无法逾越的瓶颈。所以，依靠创造新型运动转换原理，应用形成新型运动机构，从根本上解决燃料消耗、整体热效率以及输出功率、废气排放等节能降耗问题，就是本发明的基本思想。新思想创造革命性的创新发明，新型核心机构。 本发明的特征是：园柱曲面导槽，力偶矩连杆和力偶矩滑块腔三者组成园柱曲面导槽连杆机构。活塞的往复直线运动通过“干”字型连杆头部上的滚子与圆柱曲面导槽相配合，成线接触在槽中滚动，成为力偶矩的一端，“干”字型连杆中部滑块与滑块腔配合，形成力偶矩的另一端。固定任意一端的转动（滑块腔或曲面导槽），则另一端输出旋转力偶矩。实现了直线动力被转化为旋转动力，由于设计力偶矩就选定不变，运转中力偶矩无峰谷变化，运动的转换则在低损耗的状态下完成了。 从根本意义上来说，曲柄连杆机构中，燃料燃烧导致气体膨胀推动活塞做的功，较大部分消耗在曲柄连杆机构不平衡带来的机动振动和力矩交变上，使整体热效率无法提高。而曲面导槽连杆机构的设计力偶矩衡定不变，几乎无损失，整体热效率非常高，自然节省燃油。 曲面导槽在园柱面上制成，展开后是二个周期的曲线。力偶矩滑块腔具有轴向滑动平面。连杆可以左右延伸，作支撑端和输出端。园柱曲面导槽连杆机构输出放大的力偶矩。广泛用于内燃机、外燃机、压气机、蒸汽机、螺旋桨游船、海浪发电设备、磁电的机械转换机、自行车、轮椅以及需要将往复直线运动变成连续转动的机械工程领域。 本发明的一个目的是为了提高内燃机的有效热效率，降低单位马力重量，缩小外型尺寸。通过这种新型发动机，消耗较少的燃料为人类提供更大的动力。 本发明的第二个目的，在汽缸内实现（CO、HC等）废气的燃烧处理，减少大气污染。 本发明的第三个目的，除了用石油产品作燃料外，将甲醇、乙醇、氢、煤气、液态甲烷作为这种启动轻便的发动机的燃料。 本发明的第四个目的，将一冲程发动机内的园柱曲面导槽连杆机构应用于蒸汽机，以提高蒸汽机的热效率，使热能转换成机械能的机器性能更加完善。 本发明的第五个目的，让高效率的园柱曲面导槽机构应用于电能和磁能的机械 转换以及推广应用于其他往复直线运动与连续旋转运动互相转换的地方。 综上所述，本发明的目的归纳为六个字：“节能、降耗、环保”。 《往复式内燃机》85102435.1获得国家专利以来，进行了大量艰苦卓绝的实验与研究，终于找到并解决了园柱曲面导槽高速运转的理想曲面的数学模式和加工方法，于2004.12.29申请了《旋转体表面有曲面导槽的活塞杆机构》，即曲面导槽连杆机构，200410081620专利的申请，为工程机械领域的教科书《机构和机械原理》增添了一个全新的机构。 本申请的批准授权，将从根本上确保该机构受到法律的保护，所构筑的法律城墙不可逾越。 若发动机均采用本发明——曲面导槽机构替代传统的曲柄连杆机构，则上述的缺陷迎刃而解了。 设计力偶矩衡定不变，热量在作功冲程中对曲面导槽有劈力的作用，发动机热效率显著提高，意味着在同样多的燃料消耗情况下，采用曲面导槽机构，热量作的功可达1.9倍以上，或者说，若要作同样的功，采用曲面导槽机构，可节省45%以上的燃料； 设计力偶矩选定后，机件承受的是恒定力，而不是变力破坏，振动减少，噪音减少，磨损少，泄漏少，寿命长； 因机件承受的是恒定力，可依据应力计算减少机件尺寸，降低发动机体积和重量； 汽缸可双端利用， 曲轴行程可以扩大。 对于发动机来说，大功率输出，节省燃油是核心的竞争力。采用曲面导槽机构作为核心运动转换机构，发动机则可突破目前的技术瓶颈，大幅度的节省燃油，或增大输出功率，降低废气排放，减少重量和体积，减少震动和噪音。目前，全球石油能源紧张，国内燃油价格飞涨， 据有关媒体报道，按目前的开采速度，我国的石油资源只能再开采14年，2005年，我国原油需求的对外依存度已经超过38%，原油消费量接近3亿吨，相比2000年增长了34.9%。 能节省50%的燃油的运动转换机构将引爆发动机的变革，单就发动机市场来说，其商业价值就不可估量。 结合目前国内发动机的产量，可以对本发明的直接商业价值进行估量。 发动机的研发需在短时期内完成实测性实验，然后完成多缸、多冲程发动机的研发，并结合市场形成重点产品组合。 发动机必需通过研发具备以下功能指标： 1、百公里低油耗（同排量、同燃料比）； 2、输出马力大（相同油耗和单位马力重量下比较） 3、达到欧Ⅲ排放标准 4、重量轻、体积小 5、节省制造成本 技术的应用领域前景分析： 应用与展望: 园柱曲面导槽连杆机构适用于把往复直线运动变成连续转动的机械工程领域。可以作成各种大小功率的原动机： 1、 陆地上各种运输车辆（汽车、拖拉机、内燃机等）发电站、农业机械、林业机械、矿山、石油、建筑、及工程机械等。水上运输可作内河及海上船舶的主机和辅机。为小型游船提供动力，为摩托车提供动力。在航空方面，可以为一些中小型飞机提供动力。 2、由于他的单位马力的重量比现代的内燃机小，功率大，高度低，使它在国防中的地位十分重要。可以广泛运用于部队运输、火炮牵引、各种战斗车辆（坦克、装甲车、步兵战车、自行火炮、导弹发射车、雷达车等）各种水面舰艇及水下潜艇，工程机械与施工等方面。 3、由于起动方便，可用氢、煤气、甲醇、乙醇、液态甲烷等作燃料创造了有利条件。 4、园柱曲面导槽连杆机构可以应用于蒸汽机，提高现有蒸汽机的热效率，在石油资源紧缺的情况下，用丰富的煤炭资源作燃料和利用地热发电。 5、园柱曲面导槽连杆机构适用于电能和磁能的机械转换机。 6、园柱曲面导槽连杆机构可以设计成螺旋桨游艇，用手足推动驱动螺旋桨旋转。 技术来源及前景: 随着世界各国内燃机产量的逐步增多，汽油、柴油的消耗量越来越大。地球上有限的石油资源越来越成为人们担忧的问题。面临燃油的日趋紧张，各国对内燃机性能指标提出了更高的要求。不仅要求更高的升功率，低燃油消耗率，而且要求低污染，低噪音。内燃机正在向增压技术，电脑辅助设计，控制废气污染物和噪音方面发展。 本发明来源于对发动机的研究，所以分析本发明前景也需要从发动机着手。 内燃机从诞生到现在经历了一百二十多年历史。其中，汽油发动机的有效热效率达到了28%，压燃式笛塞尔柴油机的有效热效率达到了45% 。 近年来，内燃机又出现了几种新机型： 1、绝热发动机：国外开始研制和发展绝热柴油机，这种发动机是将活塞、汽缸盖、气阀、汽缸套和排气道等零件用耐高温的陶瓷材料制成，以控制发动机燃烧室内的热交换。这样，发动机在接近绝热的状态下工作，减少热量损失，从而达到提高发动机功率和经济性的目的。这种发动机的热能转换成机械能用的仍然是曲柄连杆机构。 2、斯特林发动机：斯特林发动机（或称热气发动机），是一种带回热器的外燃机，采用闭式循环，工质不更换，只要随着加热与放热而改变汽缸的容积，从而驱动双层活塞相对往复运动。它的旋转输出仍然是两个曲柄连杆机构。而且结构复杂造价高，重量和尺寸也不如普通发动机。 3、燃气轮机：燃气轮机也属于内燃机一类的动力机，是一种旋转叶片式发动机，热效率可达60%，它没有曲柄连杆机构。燃气轮机的燃油消耗率高，制动困难。 4、旋转活塞发动机：旋转活塞发动机也称转子发动机，发动机的活塞是三角形的，是一个作旋转运动的转子，它没有曲柄连杆机构，旋转活塞发动机的转子的 圆周速度不能太高，燃烧室形状很难理想，低速时，扭矩低，燃油消耗率高。 到了二十世纪，内燃机的热效率提高很慢。传统的曲柄连杆内燃机热能转换成机械能是通过活塞，曲柄连杆机构来实现的。曲柄连杆机构成了这种发动机中的关键部件。1780年，曲轴装置由詹姆士.比吉特取得专利权到今天，已经有200多年历史了，曲柄装置始终在内燃机中占据着重要的位置。它从下述几方面限制了发动机的主要性能： 1）、限制了发动机的热效率的提高。汽缸产生最大爆发压力时，曲柄连杆机构正处于死点附近，而输出的力矩最小，压力通过活塞作用在连杆机构上，对机构起到破坏作用。为了承受冲击力，所以不得不加大机件尺寸。处于死点附近时，压力不但直接传给机构本身而且起止转作用。 2）、作用在曲轴上力的矩是变化的。曲轴连杆机构将活塞的往复直线运动转变为旋转运动的过程中，作用在曲轴上力的矩由上死点的零增大到曲轴偏心距又减少到下死点的零，在180度曲轴转角内，力矩又损失41%~51%。 3）、活塞受旋转力矩的交变作用，使汽缸壁在一个固定的对径方向上磨损加剧，汽缸密封变坏，加大漏气，使功率下降，燃气废气漏入齿轮箱，增大大气污染。 4）、往复活塞式内燃机，将活塞的往复运动转变为旋转运动，采用曲柄连杆机构时，在高爆发压力作用下，运转时产生不平衡的力和力矩，振动大，噪音高。 5）、发动机的单位马力的重量大，体积大。 行业及市场分析: 近年我国汽车市场发展迅速,在整车市场的带动下,发动机产量从1998年的156万台增长到2005年的 471万台。 汽车整车产量和发动机产量的差距进一步拉大,已从1998年的8万台扩大到2005年的近100万台,这个缺口的加大主要是由于合资品牌轿车大多使用进口发动机。随着我国汽车市场消费潜力的日益显现,到中国投资生产轿车整车的厂家越来越多,但是发动机等关键部件仍是从国外进口。 在发动机产销方面,近几年无论是汽油发动机还是柴油发动机,都基本保持产销平衡,呈良性发展状态。2005年全年共生产汽车发动机4710661台,比2004年增长8.65%；2006年汽车发动机市场产量达535万台，根据中国汽车工业协会《中国汽车工业产销快讯》的最新统计，2007年1~3月，纳入统计范围的52家国内汽车发动机企业，累计生产发动机195.83万台，累计销售发动机192.23万台，与2006年同期相比分别增长22.51%和22.80%。带动发动机产销增长的主要动力来自于基本型乘用车、SUV、MPV和商用车中的柴油机车型。 截至2007年3月底，总计52家车用发动机企业中，柳州五菱、广西玉柴、长安集团、一汽-大众、奇瑞汽车、上海大众、广汽丰田发动机、哈尔滨东安汽车动力、北京现代、一汽集团、昆明云内、东风本田发动机、上海通用、哈尔滨东安汽车发动机和神龙汽车，位居累计生产量排序的前15位。以往，年产量超过10万台就已经进入到较高水平的阵营中；从前3个月的生产情况看，以这一标准简单衡量，单季产量超过2.5万台的企业已达24家，产量超过5万台的企业则达16家，而一个季度产量即上10万台的企业有4家，这组数字已经创造了一项历史新高。 以上数据来自于市场情况的收集，而且还只是国内发动机市场状况。500多万台的年产销量就600——700亿的巨大市场商机。以本发明的研究应用为基础，建立一种优异的发展模式，即可快速迅猛的突破传统市场，获得超额回报。 效益分析： 经营计划: 第一年: 寻找风险投资伙伴，建立研究所，组建研发团队； 展开机构主体的样机制作，得出实验数据； 按照既定的产品研发主要方向——发动机（汽油机、柴油机）展开研发工作，结合目前发动机最新外围技术，设计新型发动机，并展开实验。 （注：这里的外围技术是指目前各类发动机上采用的先进的废气回用技术、电子点火技术、化油器技术、增压技术、润滑技术等。） 第二年: 完成新型发动机的产品研发，完成实验，得出准确的实验数据； 形成核心的产品组合，初步确定初期研发产品为单缸、双缸、三缸、四缸发动机，重点打造新技术高端系列发动机； 组织营销队伍，展开宣传工作； 展开授权许可工作；展开合作生产的投资者的寻找工作。 第三年、第四年: 实现10万台发动机的授权许可生产规模； 通过合资，实现5万台的生产销售规模； 展开其他发动机产品的研发，力争完成2~3个新系列产品的研发，并展开授权生产； 风险投资可以转让股权实现获利退出。 第五年~第七年 授权生产规模达30万台； 合资生产销售10万台； 展开新系列的产品研发； 整合社会资源，筹备上市。 投资与回报: 按第四年产生收益计算： 人员薪资：77万元/年（3年，241万） 管理者2人，技术人员5人，财务、行政4名，共11人编制，平均年薪7万元/年。 产品研发费用：90万元/年（3年，270万） 机构主体实验、外围技术实验、发动机真机实验、行驶实验、优化实验 市场推广费用：150万元 总投资额：661万元（可按年分阶段支付） 按预定经营计划， 第三年与第四年实现10万台发动机的授权许可生产规模；并且通过合资，实现5万台的生产销售规模来计算风险投资的回报。 其中合资生产销售产生的收益只能用于建厂初期运营费用，所以不能成为可计算收益。则能计算入收益的只能是授权许可生产的授权收益。 初步预计授权费用为600元/台（占发动机销售价格13000元/台的4.6%），则第三年收益为：10万台*600元/台*（1-15%）*（1-5%）=4845万元。 注：15%为招商引资优惠政策的所得税比例。 5%为国家征收的营业税比例。 则平均年回报率为： （4845万元-661万元）/3年=1395万元 1395万元/661万元*100%=210% 第五年~第七年之间，授权生产规模增大3倍，合资生产开始盈利，投资前景看好。此时，风险投资可选择转让股权和收益权的方式退出。 厂房条件建议： 无 备注： 无