專利名稱：無曲軸無連桿往復活塞式發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無曲軸無連桿往復活塞式發(fā)動機。
傳統(tǒng)的往復活塞式發(fā)動機都是采用曲軸連桿機構(gòu)，由于這種機構(gòu)運動學的不合理，在活塞的直線運動，轉(zhuǎn)換曲軸旋轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生的巨大往復慣性力，使機件受到很大的破壞作用。為了承受這樣惡劣的沖擊力，只能加大機件的尺寸，另外這種結(jié)構(gòu)上的不合理，也使機器龐大復雜。
四川環(huán)球技術開發(fā)公司黎正中發(fā)明的曲柄園滑塊往復活塞式內(nèi)燃機，也沒有脫離曲軸裝置，所以也免不了有曲軸連桿機構(gòu)的某些缺點。
燃汽輪機是沒有曲軸連桿機構(gòu)的內(nèi)燃機，它的燃油消耗率高，制動困難。
旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機也是無曲軸無連桿的內(nèi)燃機，它的致命缺點是轉(zhuǎn)子園周速度不能太高，燃燒室形狀不夠理想，燃料消耗率較高，低速時扭矩低。
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、重量輕、效率高、扭矩大、制動性好、震動小、噪音低的無曲軸無連桿往復活塞式發(fā)動機。
該機的結(jié)構(gòu)如圖一，除了有傳統(tǒng)往復活塞式發(fā)動機的進排氣系統(tǒng)10，燃油供給系統(tǒng)11，潤滑系統(tǒng)12，冷卻系統(tǒng)13組成外，還有園周平面多個布缸的機體9，汽缸套2，活塞1'1”，滾輪3、滾針4、滾輪銷5、曲線輪6、主軸7、活塞連動機構(gòu)8等組成。
各主要另部件分述如下(1)曲線輪6，其主要作用相當于曲軸的曲頸，由20Cr鋼等優(yōu)質(zhì)低碳鋼制成，曲線輪的曲線經(jīng)成型銑削加工后經(jīng)滲淬火處理，再經(jīng)成型磨削加工。圖一中的曲線輪為余弦加速律曲線，曲線的形狀可制成，園弧型、余弦加速律曲線、正弦加速律曲線(擺線導軌曲線)，拋物線導軌曲線，隨著加工技術的發(fā)展，也可加工成最理想的無脈動導軌曲線，它可制成4等分以上的奇數(shù)或偶數(shù)等分的曲線。
(2)滾輪副有滾輪3、滾針4、滾輪銷5組成，其作用相當于曲軸連桿機構(gòu)中的連桿部分的作用，有滾珠軸承鋼制成。
(3)活塞1'1”，其作用同傳統(tǒng)活塞一樣，結(jié)構(gòu)上的不同處是活塞的裙部未端開有滾輪銷孔，19，并有二只長方孔，20、21，按裝滾輪和連接桿，如圖三。
(4)連動機構(gòu)8見原理圖二，其功能是保證兩只活塞的連動，否則，該機就不能工作;另外也起到了限止活塞在汽缸中轉(zhuǎn)動，防止?jié)L輪和曲線輪頂死，它有兩只活塞1'1”，兩根連接桿14'14”，滾輪銷5'5”，滑塊15，滑塊銷16、滑道17組成。
(5)主軸7，其作用是輸出扭矩，它同曲線輪采用鍵聯(lián)接。
該機工作原理簡述如下如圖一所示，以園周8等分布缸為例，活塞1'處在壓縮終點，活塞1”處在排氣終點，假設活塞繞主軸旋轉(zhuǎn)(實際主軸旋轉(zhuǎn))。
(1)活塞1'從0°-22°30'完成作功行程;活塞1”從45°-67°30'在連動機構(gòu)的帶動下向心移動，完成進氣行程。
(2)在慣性力的作用下，曲線輪推動滾輪，帶動活塞離心移動，活塞1'從22°30'-45°完成排氣行程，活塞1”從67°30'-90°完成壓縮行程。在此過程中，由于聯(lián)動機構(gòu)的制約限止了活塞1'的行程，防止沖頂汽缸頭。
(3)活塞1”在90°-112°30'完成作功行程，同樣活塞1'在連動機構(gòu)的帶動下從45°-67°30'向心移動，完成進氣行程。
(4)同樣在慣性力的作用下，曲線輪推動滾輪，帶動活塞離心方向移動，活塞1'從67°30'-90°完成壓縮行程，活塞1”從112°30'-135°完成排氣行程。這樣，周而復始，該發(fā)動機就正常運轉(zhuǎn)工作。
為了起動方便，該機設計了兩種起動方法(1)用壓縮空氣(柴油機)或壓縮燃汽(汽油機)起動。
(2)在滑道17內(nèi)增設彈簧，使滑塊15得到了一個向心力，利用外力打開各進汽伐門，活塞在彈簧的作用下向心移動，完成進汽，停止外力作用，關閉進汽伐門，該發(fā)動機就起動運轉(zhuǎn)。
該發(fā)動機同傳統(tǒng)往復活塞式發(fā)動機比較有如下優(yōu)點(1)該機采用在曲線輪同一園周平面多個布置汽缸結(jié)構(gòu)，因此同一只曲線輪上受到多個活塞對其作功，這是一般曲軸連桿機構(gòu)不能做到的，這樣使結(jié)構(gòu)更為簡單緊湊。
(2)在曲線升程不增加，活塞的行程不變的情況下，加大曲線輪直徑，發(fā)動機的外型尺寸稍加大，輸出扭矩可得到曲線輪直徑增大倍數(shù)的同比例增大。所以該機更適合制成中低速大扭矩發(fā)動機。
(3)該發(fā)動機主軸每旋轉(zhuǎn)一周，各活塞的作功次數(shù)是曲線輪等分數(shù)的二分之一，以8等分曲線輪結(jié)構(gòu)為例，它的作功次數(shù)是傳統(tǒng)四沖程發(fā)動機的8倍，因此輸出扭矩更趨平穩(wěn)。
(4)園周等分布置汽缸結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，除驅(qū)動曲線輪旋轉(zhuǎn)作功的力以外，所有的力互相平衡，從理論上可以說是無振動發(fā)動機。另外主軸承的受力情況極佳，提高了軸承的壽命。
(5)該機變傳統(tǒng)曲軸連桿機構(gòu)的滑動摩擦，為滾輪和曲線輪的滾動摩擦，減少了摩擦損失，提高了機械效率。
(6)這種發(fā)動機若安裝在汽車上，在平坦的道路上行駛，可以關掉對稱的兩組汽缸，以節(jié)約燃料減少空氣污染。運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性也不會受到影響。這是傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機是不能做到的。
(7)多排汽缸排列結(jié)構(gòu)或錯位園周布缸結(jié)構(gòu)可以省去飛輪裝置。曲線輪本身也起到了飛輪作用。
(8)制動性能好。
下面介紹幾種汽缸排列型式(1)如圖一，曲線輪是雙數(shù)等分曲線，汽缸的布置可同曲線等分數(shù)一樣等分布置，也可以雙曲線輪雙排汽缸結(jié)構(gòu)，為了使輸出扭矩更為平穩(wěn)，二只曲線輪同主軸錯位一個升程角聯(lián)接。
(2)如圖四，是8等分曲線輪結(jié)構(gòu)的單排不等分汽缸布置示意圖，也是為了使輸出扭矩更平穩(wěn)而設計的。
(3)如圖五，像傳統(tǒng)直列式V型二缸發(fā)動機，兩汽缸的夾角為曲線輪的曲線等分夾角。(9)為機體，滑道17設計在機體上，(18)為油底殼，該結(jié)構(gòu)也可制成直列式多缸V型發(fā)動機，各曲線輪同主軸錯位聯(lián)接。
權利要求
1.一種由滾輪副、曲線輪、主軸、活塞連動機構(gòu)組成的發(fā)動機，其特征在于(1)滾輪副有滾輪、滾針、滾輪銷組成，也可由滾柱軸承和滾輪銷組成，(2)曲線輪可加工成園弧型曲線、余弦加速律曲線、正弦加速律曲線、拋物線加速律曲線、無脈動道軌曲線。(3)活塞連動機構(gòu)由兩只活塞、兩根連接桿、兩根滾輪銷、一個滑塊及滑塊銷和設計在端蓋或機體上的滑道組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于曲線輪可加工成四等分以上奇數(shù)或偶數(shù)等分曲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于曲線輪在雙數(shù)等分時，汽缸按曲線輪的等分數(shù)，在曲線輪的同一園周平面內(nèi)等分布置。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于汽缸在曲線輪同一園周平面內(nèi)不等分排列，每對汽缸的夾角和曲線輪的等分夾角相等。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于汽缸制成多排結(jié)構(gòu)，各排都配一個曲線輪，各曲線輪同主軸成錯位聯(lián)接。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于活塞的裙部未端開有滾輪銷孔，并有按裝滾輪和連接桿的兩只長方孔。
全文摘要
無曲軸無連桿往復活塞式發(fā)動機，徹底改變了傳統(tǒng)往復活塞式發(fā)動機的曲軸—連桿機構(gòu)，用曲線輪和滾輪代替了曲軸和連桿，從而使往復活塞式發(fā)動機的結(jié)構(gòu)更簡單緊湊。該機有體積小、重量輕、效率高、扭矩大、制動性好、震動小、噪音低等優(yōu)點?？蛇m用于汽車、飛機、輪船和其它方面作動力。
文檔編號F01B9/06GK1043769SQ8910484
公開日1990年7月11日 申請日期1989年7月12日 優(yōu)先權日1989年7月12日
發(fā)明者陳非常, 奚志庚 申請人:陳非常