專利名稱：內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，特別涉及一種內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機。
背景技術：
傳統(tǒng)的曲軸連桿型往復活塞式內(nèi)燃機自發(fā)明以來一直是熱能動力機械的主導結(jié)構(gòu)形式， 目前得以廣泛應用的是四沖程曲軸連桿型往復活塞式內(nèi)燃機，它是通過曲柄連桿機構(gòu)將活塞 的往復直線運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動而輸出動力。這種結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)燃機存在的主要缺點 是體積大；活塞與氣缸壁間有較大的周期性交變側(cè)壓力，并由此引起較大的摩擦功耗，加 劇了氣缸壁、活塞(活塞環(huán))的磨損，使內(nèi)燃機的壽命縮短；機械工作效率低；曲軸上的不 平衡離心力較大、沖擊大、振動大；為使內(nèi)燃機工作平穩(wěn)，通常采用多缸內(nèi)燃機，而內(nèi)燃機 的氣缸數(shù)愈多，曲軸就愈長，摩擦損失也愈大；配氣機構(gòu)復雜，零件數(shù)目多。
中國專利申請?zhí)枮?00710048219.9,公幵日為2007年8月1日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為《一 種無曲軸內(nèi)燃機》的內(nèi)燃機，是將性能優(yōu)越的活齒傳動技術與技術成熟的活塞式內(nèi)燃機技術 相結(jié)合而提出的。該內(nèi)燃機與傳統(tǒng)曲軸連桿型內(nèi)燃機相比，省去了曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲 軸和連桿、結(jié)構(gòu)較為緊湊且較簡單、體積較小、沖擊小、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但是，該內(nèi)燃 機有如下一些不足由于需要用同步帶傳動機構(gòu)作為配氣正時傳動機構(gòu)，使內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)相 對復雜且不夠緊湊、零件數(shù)目較多、軸向尺寸較大、體積較大；活塞與氣缸壁間的較大的周 期性交變側(cè)壓力并沒有消除，由此引起的摩擦功耗較大，內(nèi)燃機壽命縮短，機械工作效率較 低；由于配氣凸輪軸和輸出凸輪的懸臂布置，對輸出凸輪、滾子、活塞、氣缸及配氣凸輪軸 等零件的強度、剛度、制造和安裝精度等都提出了更高的要求，因而加工裝配較困難，制造 成本較高；氣缸由一大一小兩個氣缸串連組成、活塞由一大一小兩個活塞及活塞桿組成，該 氣缸和活塞的結(jié)構(gòu)都較復雜、加工較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有內(nèi)燃機技術的不足之處，以中國專利申請?zhí)枮?200710048219.9名稱為《一種無曲軸內(nèi)燃機》的技術方案為基礎，提供一種改進的內(nèi)燃機一 內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，它不僅去除了曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲軸和連桿、沖擊振動小、運轉(zhuǎn) 平穩(wěn)，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、消除了活塞與氣缸壁間的周期性交變側(cè)壓力、磨損小、 噪聲小、機械工作效率高、壽命長、零件數(shù)目少、制造安裝簡單、成本低。本發(fā)明為解決其技術問題所采取的技術方案是 一種內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，主要包括有 機座(5)、機體(6)、活塞(11)、氣缸(9)、內(nèi)波輪(4)、輸出軸(15)、凸輪滾輪(2)、 推桿滾輪(1)、雙聯(lián)配氣凸輪(16)、進氣門(17)、排氣門(12)、推桿(8)、導槽(7)、起 動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，其特征在于內(nèi)波輪(4)和雙聯(lián)配氣凸輪(16) 都與輸出軸(15)固定連接，輸出軸(15)由左右兩個軸承支承，機座(5)與機體(6)用 螺栓連接成一個整體，十二個氣缸(9)在內(nèi)波輪(4)中軸心對稱地環(huán)形均布在雙聯(lián)配氣凸 輪(16)的周邊，并用螺栓固定到機體(6)上，雙聯(lián)配氣凸輪(16)隨輸出軸(15) —起轉(zhuǎn) 動而統(tǒng)一控制所有氣缸進排氣門(17、 12)的啟閉，省去了配氣正時用的傳動機構(gòu)(如，配 氣正時同步帶傳動機構(gòu)，或正時齒輪機構(gòu)等)，內(nèi)波輪(4)上設置有一個凸輪形槽，推桿(8) 的一端通過活塞銷(10)與活塞(U)鉸鏈連接，另一端通過推桿銷(3)安裝有凸輪滾輪(2) 和推桿滾輪(1)，凸輪滾輪(2)插入內(nèi)波輪(4)的形槽中，推桿滾輪(1)裝在固定設置在 機體(6)上的導槽(7)中，導槽(7)的對稱線與氣缸(9)的軸心線重合，每個氣缸活塞 (11)都對應配置一個固定設置在機體(6)上的導槽(7)和一個裝有推桿滾輪(1)及凸輪 滾輪(2)的推桿(8)。本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，是通過推桿(8)將氣缸(9)內(nèi)活塞(11)的驅(qū) 動力傳遞給內(nèi)波輪(4)和輸出軸(15)而輸出動力，并將活塞(11)的往復直線運動轉(zhuǎn)換為 輸出軸(15)的回轉(zhuǎn)運動，因此省去了曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲軸和連桿。安裝在推桿(8) 上的凸輪滾輪(2)在內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽中可沿形槽滾動，安裝在推桿(8)上的推桿滾 輪(1)可沿導槽(7)滾動，凸輪滾輪(2)與內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽之間的這種聯(lián)接結(jié)構(gòu)， 使推桿(8)與內(nèi)波輪(4)之間的運動傳遞聯(lián)接關系為滾動摩擦關系，改變了現(xiàn)有往復式內(nèi) 燃機中連桿與曲軸之間的鉸鏈運動聯(lián)接關系，提高了機械傳動效率；推桿滾輪(1)和導槽(7) 之間的這種聯(lián)接結(jié)構(gòu)，使內(nèi)波輪(4)對推桿(8)的作用力或反作用力在垂直于活塞(11) 運動方向上的分力(即周向分力)由導槽(7)承受，推桿(8)與導槽(7)之間為滾動摩擦， 使推桿(8)成了只能沿氣缸(9)軸心線作往復直線運動的二力桿，所以活塞與氣缸壁之間 的側(cè)壓力為零。與凸輪滾輪(2)相配的內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽，其理論輪廓曲線根據(jù)確定 的活塞加速度運動規(guī)律設計而成以增強內(nèi)燃機的動力學特性，提高內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)換效率。 導槽(7)和氣缸(9)都可以單獨制造后用螺栓及銷固定到機體(6)上，也可以將導槽(7) 和機體(6)制造成一個整體。
在上述技術方案中，所說的雙聯(lián)配氣凸輪(16)由固定在輸出軸(15)上的兩個外凸輪 構(gòu)成，該兩外凸輪分別用于控制氣缸進氣門(17)與排氣門(12)的啟閉，該兩外凸輪可以 分別單獨制造，也可以制造成雙聯(lián)凸輪，最好為雙聯(lián)凸輪。為了減少雙聯(lián)配氣凸輪與操縱氣 缸進排氣門啟閉的作用桿之間的摩擦磨損，操縱作用桿與雙聯(lián)配氣凸輪接觸聯(lián)接的一端安裝 有滾輪(14、 13)。
在上述技術方案中，固定在輸出軸(15)上的內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽由六個軸心對稱 且環(huán)形均布的波峰構(gòu)成，將內(nèi)波輪(4)中的十二個氣缸(9)中相隔120°對稱布置的三個 氣缸作為一組，同組的三個氣缸的工作狀態(tài)同步，四組氣缸依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的沖程進程對應于內(nèi)波輪(4)轉(zhuǎn)角的相位差為 30° 。
本發(fā)明還采取了其他一些技術措施。
本發(fā)明的主要發(fā)明點在于①提出了一種新型內(nèi)燃機，由于該內(nèi)燃機將內(nèi)波輪和雙聯(lián)配 氣凸輪都與輸出軸固定連接，雙聯(lián)配氣凸輪隨輸出軸一起轉(zhuǎn)動而直接控制內(nèi)燃機所有氣缸的 進氣門和排氣門，省去了復雜的配氣正時傳動機構(gòu)(如，配氣用的同步帶傳動機構(gòu)，或正時 齒輪機構(gòu))、配氣凸輪軸等眾多的零部件，使內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)大大簡化且緊湊，軸向尺寸和體積 都大大縮小。②由于本發(fā)明中，將推桿的一端與活塞鉸鏈連接，另一端通過推桿銷裝有凸輪 滾輪和推桿滾輪，使推桿在與內(nèi)波輪滾動摩擦連接的同時又與設置在機體上的導槽滾動摩擦 連接，這些連接方式使內(nèi)波輪對推桿的作用力或反作用力在垂直于活塞運動方向上的分力(即 周向分力)由導槽承受，使推桿成了只能沿氣缸軸線方向作往復直線運動的二力桿，所以活 塞與氣缸壁之間的側(cè)壓力為零，消除了活塞與氣缸壁之間的周期性交變側(cè)壓力。③輸出軸為 簡支承結(jié)構(gòu)，而非懸臂布置，所以剛性好，結(jié)構(gòu)簡單。④用推桿內(nèi)波輪傳動機構(gòu)取代傳統(tǒng)往 復式內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構(gòu)，所有氣缸都設置在內(nèi)波輪中，并在雙聯(lián)配氣凸輪的外側(cè)周邊 軸心對稱地環(huán)形均布，省去了曲軸，并且活塞的通過推桿傳給內(nèi)波輪的驅(qū)動力與內(nèi)波輪回轉(zhuǎn) 中心的距離較大，因而內(nèi)波輪可獲得大的輸出扭矩。⑤內(nèi)波輪的凸輪形槽由軸心對稱、環(huán)形 均布的六個波峰組成，每兩個相鄰波峰之間互成60。夾角。⑥配氣凸輪是一個雙聯(lián)凸輪，其
中的每個凸輪都是具有三個互成120°夾角的凸出部分的外凸輪。⑦根據(jù)內(nèi)波輪的結(jié)構(gòu)對稱
性，在內(nèi)波輪中，將十二個氣缸軸心對稱地環(huán)形均布在雙聯(lián)配氣凸輪的周邊，并設定相隔
120°對稱布置的三個氣缸為一組，同組的三個氣缸的工作狀態(tài)同步，四組氣缸依次進行吸氣 沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的沖程進程對應于內(nèi)波輪轉(zhuǎn) 角的相位差為30° ，所以，輸出軸只受扭矩作用，而合力為零，內(nèi)燃機能平穩(wěn)地連續(xù)運轉(zhuǎn)，
沖擊振動小o
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益的技術效果
1、 結(jié)構(gòu)簡單緊湊、零件數(shù)目少、軸向尺寸小、體積小。由于該內(nèi)燃機的內(nèi)波輪和雙聯(lián)配 氣凸輪都與輸出軸固定連接，十二個氣缸、雙聯(lián)配氣凸輪都在內(nèi)波輪中，布置在同一平面內(nèi) 的十二個氣缸、雙聯(lián)配氣凸輪及內(nèi)波輪三者的對稱中心線重合，并且雙聯(lián)配氣凸輪隨輸出軸 一起轉(zhuǎn)動而直接控制內(nèi)燃機所有氣缸的進氣門和排氣門，省去了復雜的配氣正時傳動機構(gòu)
(如，配氣用的同步帶傳動機構(gòu)，或正時齒輪機構(gòu))、配氣凸輪軸等眾多的零部件，所以內(nèi)燃 機的結(jié)構(gòu)大大簡化且緊湊，軸向尺寸和體積都大大縮小。
2、 無側(cè)壓力、磨損小、機器壽命長、工作效率高。由于本發(fā)明中，推桿的一端與活塞鉸 鏈連接，另一端裝有可沿導槽滾動的推桿滾輪，使內(nèi)波輪給推桿的作用力或反作用力沿垂直 于活塞軸線方向的分力通過推桿滾輪作用于導槽上，使推桿成了只受沿活塞軸線方向的作用 力并沿活塞軸線方向作往復運動的二力桿，所以活塞無側(cè)壓力，消除了活塞與氣缸壁之間的 周期性交變側(cè)壓力，消除了由此側(cè)壓力引起的摩擦磨損和摩擦功耗，延長了機器的壽命，大大提高了內(nèi)燃機的工作效率。本發(fā)明中，在雙聯(lián)配氣凸輪和氣門操縱作用桿之間、推桿和導 槽之間、推桿和內(nèi)波輪之間都是滾動摩擦接觸，使內(nèi)燃機中機械傳動部分的機械效率大大提 高，可達到99%以上。
3、 沖擊小、振動小、噪聲小、運動平穩(wěn)。由于氣缸在內(nèi)波輪中、雙聯(lián)配氣凸輪的周邊軸 心對稱地環(huán)形均布在同一平面上，所以輸出軸無扭轉(zhuǎn)振動。又由于每組氣缸中的各個活塞同 步進行同樣的沖程過程，即工作狀況相同，因而每組氣缸中相隔120°對稱布置的三個活塞 的作用力通過推桿對稱地作用在內(nèi)波輪上，使內(nèi)波輪和輸出軸只受扭矩作用，而合力為零， 消除了因集中力引起的沖擊振動。巧妙安排各個氣缸的工作順序既可以使輸出軸的合力為零， 又可以使輸出軸受到的扭矩波動小，使輸出軸運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、沖擊小、振動小、噪聲小。由于本 發(fā)明中，推桿作往復直線運動，內(nèi)波輪及配氣凸輪均為軸對稱零件，取消了曲軸和連桿，不 僅使內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)簡化，而且消除了因曲軸質(zhì)量偏心、連桿作平面運動引起的慣性力和傾覆力 矩以及由此產(chǎn)生的振動和噪聲，消除了連桿偏擺導致活塞拍擊氣缸造成的振動和噪聲。本發(fā) 明用一個雙聯(lián)配氣外凸輪直接控制所有氣缸的進、排氣門，省去了配氣正時傳動機構(gòu)(如， 配氣用的同步帶傳動機構(gòu)，或正時齒輪機構(gòu))、配氣凸輪軸等零部件，使配氣機構(gòu)運動鏈大大 縮短，所以也大大減小了內(nèi)燃機的振動和噪聲。
4、 工藝性好、易于制造安裝、成本低。由于本發(fā)明取消了結(jié)構(gòu)復雜、加工困難的曲軸和 連桿，省去了配氣正時傳動機構(gòu)；并且本發(fā)明中的輸出軸為直軸，導槽為徑向直槽，推桿為 直桿，活塞和氣缸是圓柱形或圓筒形，結(jié)構(gòu)非常簡單，輸出軸為簡支承結(jié)構(gòu)，這些零件和結(jié) 構(gòu)都容易加工、制造和安裝，所以本發(fā)明的內(nèi)燃機工藝性好，制造、安裝成本低。該內(nèi)燃機 由于缸數(shù)多，單個氣缸和活塞以及推桿等零件受力較小，有利于采用小缸徑，使活塞、推桿、 氣缸等零部件容易制造，工作時熱負荷小。
5、 輸出扭矩大。由于用推桿內(nèi)波輪傳動機構(gòu)取代傳統(tǒng)往復式內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構(gòu)， 所有氣缸都在內(nèi)波輪中，活塞的通過推桿傳給內(nèi)波輪的驅(qū)動力與內(nèi)波輪回轉(zhuǎn)中心的距離較大， 因而內(nèi)波輪可獲得大的輸出扭矩。
6、 可省去飛輪機構(gòu)。由于內(nèi)波輪、雙聯(lián)配氣凸輪有較大的轉(zhuǎn)動慣量并與輸出軸固定連接， 所以可用它們?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)曲軸連桿型內(nèi)燃機中的飛輪，而省去飛輪機構(gòu)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。但要特別指出的是，本發(fā)明的具體實施 方式不限于下面實施例所描述的形式，所屬領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下， 還可很容易地設計出其他的具體實施方式
，因此不應將下面給出的具體實施方式
的實施例理 解為本發(fā)明的保護范圍，將本發(fā)明的保護范圍限制在所給出的實施例。
圖1是具有十二個氣缸的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)示意主視圖； 圖2是圖1的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖3是推桿與內(nèi)波輪及導槽的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的示意放大圖；圖4是圖3的B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖5是具有十二個氣缸的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機的雙聯(lián)配氣凸輪結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖5中進氣凸輪的D-D向剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖5中排氣凸輪的E-E向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
上述各附圖中圖識標號的標識對象是l推桿滾輪；2凸輪滾輪；3推桿銷；4內(nèi)波輪； 5機座；6機體；7導槽；8推桿；9氣缸；IO活塞銷；11活塞；12排氣門；13排氣門滾輪; 14進氣門滾輪；15輸出軸；16雙聯(lián)配氣凸輪、17進氣門。
具體實施方法
在圖1 圖7所示的十二缸內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機中，內(nèi)波輪(4)固定在輸出軸(15)上， 輸出軸(15)由左右兩個軸承分別支承在機座(5)和機體(6)中，輸出軸(15)為簡支承 結(jié)構(gòu)，機座(5)與機體(6)用螺栓連接成一個整體，十二個氣缸(9)在內(nèi)波輪(4)中軸 心對稱地環(huán)形均布在雙聯(lián)配氣凸輪(16)的周邊，并用螺栓固定到機體(6)上，相鄰兩個氣 缸的夾角為30° ，活塞(11)和氣缸(9)是圓柱形或圓筒形，與現(xiàn)有往復式內(nèi)燃機中的活 塞和氣缸的結(jié)構(gòu)類似，雙聯(lián)配氣凸輪(16)與輸出軸(15)固定連接并隨輸出軸(15) —起 轉(zhuǎn)動而統(tǒng)一控制所有氣缸進排氣門(17、 12)的啟閉，布置在問一平面內(nèi)的十二個氣缸(9)、 雙聯(lián)配氣凸輪(16)及內(nèi)波輪(4)三者的對稱中心線重合，使內(nèi)然機的軸向尺寸大大減小， 推桿(8)的一端與活塞(11)通過活塞銷(10)構(gòu)成鉸鏈聯(lián)接，另一端固定有推桿銷(3)， 在推桿銷(3)上裝有推桿滾輪(1)和凸輪滾輪(2)。在機體(6)上制造出的十二個導槽(7) 也以輸出軸(15)為中心軸對稱地環(huán)形均布，并且導槽(7)的對稱線與氣缸(9)的軸心線 重合。導槽(7)與機體(6)作成一個整體，導槽(7)也可單獨制造后固連到機體(6)上。 內(nèi)波輪(4)上設置有一個凸輪形槽，該凸輪形槽具有軸心對稱、環(huán)形均布的六個波峰，每兩 ^ffil"波峰之間互成60°夾角。凸輪滾輪(2)裝在內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽中，使推桿(8) 和內(nèi)波輪(4)之間始終以滾動接觸的形式聯(lián)接。推桿滾輪(1)可沿導槽(7)滾動，使推桿
(8)只能沿氣缸(9)的軸線方向運動，并且使內(nèi)波輪(4)對推桿(8)的作用力或反作用 力在垂直于活塞(11)軸線方向的分力由導槽(7)來承受，而推桿(8)只受沿活塞(11) 運動方向的力，因而活塞與氣缸壁間的側(cè)壓力為零?？紤]到各構(gòu)件的相對運動關系，并降低 制造誤差的影響，將推桿(8)與活塞(11)的聯(lián)接采用鉸鏈聯(lián)接，以使推桿(8)為二力桿。 內(nèi)波輪(4)上凸輪形槽的輪廓曲線可按需要選取不同的曲線，如正弦曲線、多項式曲線、樣 條曲線、或幾種曲線的組合等。本發(fā)明所述內(nèi)燃機的工作原理是當內(nèi)燃機工作時，輸出軸
(15)和內(nèi)波輪(4)轉(zhuǎn)動，若活塞(11)遠離輸出軸(15)中心，則是吸氣或燃燒做功；若 活塞(11)靠近輸出軸(15)中心，則是壓縮或排氣。氣缸(9)中的氣體燃燒做功時，活塞
(11)通過推桿(8)推動內(nèi)波輪(4)和輸出軸(15)逆時針轉(zhuǎn)動而輸出運動和動力。在圖 l中，氣缸a、 c、 e、 g、 i、 k中的活塞處于離軸心最近位置，即上止點位置，氣缸b、 d、 f、 h、 j、 l中的活塞處于離軸心最遠位置，即下止點位置。若將氣缸a、 e和i，氣缸b、 f和j，氣缸c、 g和k，氣缸d、 h和1各作為一組，則共有四組氣缸。設定氣缸a、 e和i中的活塞處 于吸氣沖程的開始位置時，氣缸b、 f和j中的活塞處于壓縮沖程的開始位置，氣缸c、 g和k 中的活塞處于氣體燃燒做功沖程的開始位置，氣缸d、 h和l中的活塞處于排氣沖程的開始位 置，相鄰兩組氣缸的沖程進程相差一個沖程，對應于內(nèi)波輪(4)轉(zhuǎn)角的相位差為30° 。則 當內(nèi)波輪轉(zhuǎn)過3(T以后，氣缸b、 f和j又開始燃燒做功，內(nèi)波輪再轉(zhuǎn)過30°之后，氣缸a、 e和i又開始燃燒做功，氣缸a、 e和i燃燒做功完成以后接著是氣缸d、 h和l開始燃燒做功， 之后又輪到氣缸c、 g和k燃燒做功，如此不斷循環(huán)，使輸出軸(15)連續(xù)平穩(wěn)地輸出動力。 可見，在任意時刻，十二個氣缸中有三個氣缸處于吸氣沖程、三個氣缸處于壓縮沖程、三個 氣缸處于氣體燃燒做功沖程、三個氣缸處于排氣沖程。因每組氣缸中的三個活塞互成120° 夾角軸心對稱地布置，并且工作狀態(tài)完全相同，故所有活塞(11)對內(nèi)波輪(4)的綜合作用 效果是內(nèi)波輪(4)只受力偶作用，合力為零，故內(nèi)燃機的沖擊振動小，噪聲小、運轉(zhuǎn)很平 穩(wěn)。
由圖l分析可知，內(nèi)波輪(4)每轉(zhuǎn)過12(T ，每個氣缸都正好完成吸氣、壓縮、燃燒做 功和排氣一個工作循環(huán)，而且相隔120°對稱布置的三個氣缸隨時都進行同樣的沖程，如同 時吸氣，同時排氣等；另一方面，相鄰兩組氣缸的夾角為30° ，而相鄰兩組氣缸的沖程進程 相差一個沖程，且內(nèi)波輪每轉(zhuǎn)過3(T正好使活塞完成一個沖程，所以可用一個具有三個互成 120°夾角的凸出部分的外凸輪來控制所有氣缸的十二個進氣門(17),另用一個具有三個互 成12(T夾角的凸出部分的外凸輪來控制所有氣缸的十二個排氣門(12)。用于控制所有氣缸 進氣門啟閉的外凸輪和用于控制所有氣缸排氣門啟閉的外凸輪兩者的形狀完全相同，兩者的 相位差為3(T 。為了使內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)簡化，將這兩個外凸輪作成一個雙聯(lián)凸輪，稱為雙聯(lián)配 氣凸輪(16)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5 圖7所示。由于內(nèi)波輪(4)每轉(zhuǎn)過12(T ，各個氣缸正 好完成吸氣、壓縮、燃燒做功、排氣一個工作循環(huán)，而雙聯(lián)配氣凸輪(16)上打開進氣門(或 排氣門)的相鄰兩個凸出部分的相位差也是120° ，所以雙聯(lián)配氣凸輪(16)與內(nèi)波輪(4) 應有相同的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，故將雙聯(lián)配氣凸輪(16)固定在輸出軸(15)上，從而可省去配氣 正時傳動機構(gòu)(如，配氣用的同步帶傳動機構(gòu)，或正時齒輪機構(gòu))、配氣凸輪軸等零部件，使 內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)大大簡化。為了減少雙聯(lián)配氣凸輪(16)與操縱氣缸進氣門(17)和排氣門(12) 的作用桿之間的摩擦，在氣門操縱作用桿上與雙聯(lián)配氣凸輪(16)接觸聯(lián)接的一端裝了進氣 門滾輪(14)和排氣門滾輪(13)。
由于內(nèi)波輪(4)、雙聯(lián)配氣凸輪(16)有較大的轉(zhuǎn)動慣量并與輸出軸(15)固定連接， 所以可用它們?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)曲軸連桿型內(nèi)燃機中的飛輪，而省去飛輪機構(gòu)。
本實施例的內(nèi)燃機，由于氣缸數(shù)目多，單個氣缸和活塞以及推桿等零件受力小，故可以 采用小缸徑氣缸。
本實施例的內(nèi)燃機還設置有起動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等。
權利要求
1、一種內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，主要包括有機座(5)、機體(6)、活塞(11)、氣缸(9)、內(nèi)波輪(4)、輸出軸(15)、凸輪滾輪(2)、推桿滾輪(1)、雙聯(lián)配氣凸輪(16)、進氣門(17)、排氣門(12)、推桿(8)、導槽(7)、起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等，其特征在于內(nèi)波輪(4)和雙聯(lián)配氣凸輪(16)都與輸出軸(15)固定連接，輸出軸(15)由左右兩個軸承支承，機座(5)與機體(6)用螺栓連接成一個整體，十二個氣缸(9)在內(nèi)波輪(4)中軸心對稱地環(huán)形均布在雙聯(lián)配氣凸輪(16)的周邊，并用螺栓固定到機體(6)上，雙聯(lián)配氣凸輪(16)隨輸出軸(15)一起轉(zhuǎn)動而統(tǒng)一控制所有氣缸的進氣門(17)、排氣門(12)的啟閉，內(nèi)波輪(4)上設置有一個凸輪形槽，推桿(8)的一端通過活塞銷(10)與活塞(11)鉸鏈連接，另一端通過推桿銷(3)安裝有凸輪滾輪(2)和推桿滾輪(1)，凸輪滾輪(2)插入內(nèi)波輪(4)的凸輪形槽中并可沿凸輪形槽滾動，推桿滾輪(1)裝在固定設置在機體(6)上的導槽(7)中并可沿導槽(7)滾動，導槽(7)的對稱線與氣缸(9)的軸心線重合，導槽(7)承受內(nèi)波輪(4)給推桿(8)的作用力在周向的分力，使活塞與氣缸壁間的側(cè)壓力為零，每個氣缸活塞(11)都對應配置一個固定設置在機體(6)上的導槽(7)和一個裝有推桿滾輪(1)及凸輪滾輪(2)的推桿(8)，本發(fā)明的這種結(jié)構(gòu)，氣缸(9)內(nèi)活塞(11)的驅(qū)動力通過推桿(8)傳遞給內(nèi)波輪(4)和輸出軸(15)而輸出。
2、 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于導槽(7)和氣缸(9)都 可以單獨制造后用螺栓及銷固定到機體(6)上，也可以將導槽(7)和機體(6)制造成一個 整體。
3、 根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于所說的內(nèi)波輪(4)的凸 輪形槽由六個軸心對稱且環(huán)形均布的波峰構(gòu)成。
4、 根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于所說的雙聯(lián)配氣凸輪(16) 由固定在輸出軸(15)上的兩個外凸輪構(gòu)成，該兩外凸輪分別用于控制所有氣缸的進氣門(17) 和所有氣缸的排氣門(12)的啟閉，該兩外凸輪可以分別單獨制造，也可以制造成雙聯(lián)凸輪， 最好為雙聯(lián)凸輪。
5、 根據(jù)權利要求4所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于所說的雙聯(lián)配氣凸輪(16) 中用于控制所有氣缸的十二個進氣門(17)啟閉的外凸輪是一個具有三個互成120°夾角的 凸出部分的外凸輪，用于控制所有氣缸的十二個排氣門(12)啟閉的外凸輪是一個具有三個 互成120°夾角的凸出部分的外凸輪，用于控制所有氣缸進氣門啟閉的外凸輪和用于控制所 有氣缸排氣門啟閉的外凸輪兩者的形狀完全相同，兩者的相位差為30。。
6、 根據(jù)權利要求l所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于操縱氣缸進排氣門啟閉的 作用桿，其與雙聯(lián)配氣凸輪接觸聯(lián)接的一端安裝有滾輪(14、 13)。
7、 根據(jù)權利要求1至6中任一項權利要求所述的內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其特征在于所說的內(nèi)燃機為具有十二個氣缸的內(nèi)燃機，將十二個氣缸(9)中相隔12(T對稱布置的三個氣 缸作為一組，同組的三個氣缸的工作狀態(tài)同步，四組氣缸依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣 體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的沖程進程對應于內(nèi)波輪(4)轉(zhuǎn)角的相位差為 30° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)波式無曲軸內(nèi)燃機，其內(nèi)波輪和雙聯(lián)配氣凸輪都固定在輸出軸上，十二個氣缸在內(nèi)波輪中軸心對稱地環(huán)形均布在雙聯(lián)配氣凸輪的周邊，推桿一端與活塞鉸鏈聯(lián)接，另一端裝有一個凸輪滾輪和一個推桿滾輪，凸輪滾輪插入內(nèi)波輪的形槽中，推桿滾輪裝在導槽中?；钊尿?qū)動力由推桿傳給內(nèi)波輪和輸出軸輸出，省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機中的曲軸和連桿。導槽承受內(nèi)波輪給推桿的作用力在周向的分力，使活塞與氣缸壁間的側(cè)壓力為零。所有活塞對內(nèi)波輪的作用力完全平衡。一個雙聯(lián)配氣凸輪控制了所有氣缸的進排氣門，無需配氣正時傳動機構(gòu)。這種內(nèi)燃機具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、無側(cè)壓、軸向尺寸小、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出扭矩和功率大、效率高、壽命長等特點。
文檔編號F01L1/26GK101435363SQ20081014784
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月12日 優(yōu)先權日2008年12月12日
發(fā)明者梁尚明, 莫春華, 馬詠梅, 黃宇鋒 申請人:四川大學