專利名稱:無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
本發(fā)明是一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)。
傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，無論是單缸或多缸，也無論缸徑尺寸如何，其工作傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不外乎為曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)，即為人們通常所說的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。這種活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)連桿和活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于連桿的擺動(dòng)，極易使活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏移，產(chǎn)生側(cè)向力，導(dǎo)致活塞與缸體間摩擦阻力增大，機(jī)械傳動(dòng)效率降低，振動(dòng)頻繁，促使活塞和缸體磨損，大大減少了內(nèi)燃機(jī)的實(shí)用壽命。此外，連桿與活塞作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)具有一定的空間，這樣就不可避免地要加大內(nèi)燃機(jī)的體積，消耗過多的金屬材料，使整機(jī)重量也隨之增加。同時(shí)，活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的零、部件組成較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，象曲軸、連桿、活塞、缸體等主要零、部件設(shè)計(jì)精度要求高，機(jī)加工工藝復(fù)雜也給設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修帶來了不同程度的影響。
本發(fā)明的目的是要克服傳統(tǒng)活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的不利因素，設(shè)計(jì)出一種突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型，且結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修的新型內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)是由擺動(dòng)活塞、滑塊、曲軸、飛輪、缸體、前缸蓋、后缸蓋、正時(shí)齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。象諸如排氣系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，回油系統(tǒng)都巧妙地設(shè)計(jì)在這些主要零、部件之中。其它外圍系統(tǒng)都是國際、國內(nèi)所通用亦可靈活的配置在本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)上。本發(fā)明的主傳動(dòng)系統(tǒng)主要是利用了曲柄搖桿原理而設(shè)計(jì)的。象特殊形狀的擺動(dòng)式活塞，它的外輪廓線很象橄欖形，其兩外側(cè)輪廓線是由曲率半徑相等但不同心的園弧線組成，下側(cè)外輪廓線是由一段小園弧組成。這種擺動(dòng)式活塞具有兩種功能。第一它通過活塞軸使其固定在前、后缸蓋上，可以在缸體內(nèi)左、右來回定軸擺動(dòng)，使安裝在活塞導(dǎo)槽內(nèi)的滑塊能沿一定軌跡來回滑動(dòng)，從而帶動(dòng)曲軸沿某一方向旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到輸出功率;第二擺動(dòng)式活塞可以起到密封氣體作用。這是因?yàn)樵诨钊膬蓚€(gè)側(cè)面上同時(shí)嵌有數(shù)根內(nèi)外密封條，在兩側(cè)面的上端處設(shè)置有兩密封柱。其兩側(cè)面的下端活塞軸孔處裝有兩密封圈以便于內(nèi)外密封條很好的銜接，使兩側(cè)面達(dá)到密封嚴(yán)實(shí)。同時(shí)在活塞的上下端面處還嵌有上、下密封片，從而使缸體與活塞的上、下端面間隙達(dá)到密封。所有這些密封處都還裝有各自用途和尺寸不同的彈簧，使這些密封條、密封柱、密封圈、密封片始終和缸體或缸蓋的端面接觸，以達(dá)到良好的密封效果。
本發(fā)明的缸體，它的外形很象市場(chǎng)上通用電動(dòng)機(jī)的外形，其缸內(nèi)輪廓線是由四段園弧線組成。左、右兩輪廓線和底部小園弧線與擺動(dòng)活塞的三段外輪廓線曲率半徑相近，它的上端且主要用來使擺動(dòng)活塞擺動(dòng)的有效園弧線與底部的園弧處于同一園心。缸體的內(nèi)壁左、右對(duì)稱處設(shè)置有凹進(jìn)去的燃燒室，也可只設(shè)置單側(cè)面的燃燒室。當(dāng)使用不同的燃料時(shí)，其燃燒室的容積應(yīng)隨之而定，即燃燒室容積應(yīng)與除擺動(dòng)活塞所占用的體積外的有效空間成一定比例，以實(shí)現(xiàn)一定的壓縮比。缸體的上端留有一定空間的進(jìn)氣通道，最上端為進(jìn)氣孔，根據(jù)使用燃料的不同，進(jìn)氣孔上可安裝柴油機(jī)即空氣慮清氣，汽油機(jī)則化油器與空氣慮清器。燃燒室設(shè)有的進(jìn)排氣門通孔和安裝噴油嘴或火花塞的位置。缸體的較中部兩側(cè)端設(shè)置有排氣通道。缸體下端與支撐架中間設(shè)計(jì)有密閉的潤滑油油箱。在缸體的一周布置有數(shù)個(gè)供冷卻水循環(huán)的通道和用于安裝固定的螺栓通孔。為便于機(jī)加工和使前、后缸蓋定位準(zhǔn)確，其缸體還設(shè)置數(shù)個(gè)定位銷孔。
本發(fā)明的前、后缸蓋的外形是非園狀。左、右兩側(cè)上端對(duì)稱處留有耳朵狀的凸臺(tái)，是專供用來安裝配氣系統(tǒng)的。該凸臺(tái)上加工有凸輪軸孔和搖臂軸孔。前、后缸蓋的較中部為曲軸通孔，其下為回油通孔，再其下即為用于固定擺動(dòng)活塞的活塞軸通孔，前、后缸蓋的四周布置有與缸體螺栓孔相對(duì)應(yīng)的通孔和便于定位準(zhǔn)確的定位銷孔，并有與缸體冷卻水循環(huán)通道相對(duì)應(yīng)的封閉通道。所不同的是，前缸蓋上端還設(shè)置有出水口，潤滑油進(jìn)口，下端面為冷卻水進(jìn)口，而后缸蓋只在下端面設(shè)有潤滑油出口。此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的專用活塞軸，其較中部設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽上鉆有回油孔，并且沿活塞軸的軸向方向一端加工有回油內(nèi)孔。這個(gè)內(nèi)孔與軸環(huán)槽處的回油孔連溝通。從本發(fā)明的結(jié)構(gòu)來看，本發(fā)明不單單只有一個(gè)缸體，而且還可根據(jù)其它要求將同規(guī)格的缸體疊加數(shù)個(gè)各自配備有可互換的擺動(dòng)活塞和配氣系統(tǒng)，以達(dá)到更大的輸出功率。當(dāng)然也可制造單缸，使它具備有以上所說的功能。但無論采用以上兩種方法的任一種，其相鄰擺動(dòng)活塞的左右兩腔必須是各自密閉的。其兩端還必須依本發(fā)明的前、后缸蓋固定之。
根據(jù)本發(fā)明所制成的無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)，具有如下特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈巧、體積小、重量輕，可節(jié)省較多的金屬材料。
2、設(shè)計(jì)制造精度要求不高，工藝簡(jiǎn)單，成本低，安裝、維修方便。
3、由單缸工作原理可以制成多缸無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)。
4、在每一個(gè)單獨(dú)的缸體中配備有一個(gè)活塞，形成左、右二個(gè)工作缸，可使機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)穩(wěn)定，輸出功率大。也可以根據(jù)需要只在單側(cè)設(shè)置一個(gè)工作缸。
5、燃燒室可以根據(jù)不同的燃料和壓縮比要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的形狀和容積。
6、無論使用何種燃料，均可實(shí)現(xiàn)二沖程或四沖程的循環(huán)原理。
7、本發(fā)明消除了活塞的側(cè)向力，提高了熱效率和機(jī)械效率，降低了燥音。
8、如果從缸數(shù)上來講，本發(fā)明的單缸無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)相當(dāng)于活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的雙缸。
9、由于空氣壓縮機(jī)的工作原理與內(nèi)燃機(jī)的工作原理相似，所以本發(fā)明稍加改動(dòng)配氣系統(tǒng)就可以作為無連桿活塞擺動(dòng)式空氣壓縮機(jī)。
附圖1、附圖2是本發(fā)明用來實(shí)現(xiàn)四沖程動(dòng)作循環(huán)時(shí)的一種實(shí)施例。
在附圖1中缸體(1)、小回油孔(2)、左燃燒室(3)、火花塞(或噴油嘴)(4)、搖臂軸(5)、搖臂軸襯套(6)、進(jìn)氣門(7)、擺動(dòng)活塞(8)、上密封片(9)、密封柱(10)、進(jìn)氣道(11)、內(nèi)密封條(12)、外密封條(13)、右燃燒室(14)、凸輪(15)、搖臂(16)、氣門彈簧(17)、排氣門(18)、排氣道(19)、緊固螺栓孔(20)、下密封片(21)、循環(huán)水通道(22)、潤滑油油箱(23)。
在附圖2中后缸蓋回油孔(24)、飛輪(25)、密封圈彈簧(26)、密封圈(27)、曲軸(28)、軸承蓋(29)、軸承(30)、滑塊瓦片(31)、滑塊(32)、后缸蓋(33)、上密封片彈簧(34)、密封柱彈簧(35)、前缸蓋(36)、潤滑油進(jìn)油孔(37)、正時(shí)齒輪(38)、滑動(dòng)軸承(39)、活塞軸襯套(40)、擋圈(41)、活塞軸(42)、回油孔(43)、下密封片彈簧(44)。
現(xiàn)結(jié)合附圖1、附圖2，就本發(fā)明所舉的這種實(shí)施例，就其實(shí)現(xiàn)四沖程循環(huán)時(shí)的動(dòng)作順序敘述如下當(dāng)擺動(dòng)活塞(8)處于左腔極限位置時(shí)，此時(shí)火花塞(或噴油嘴)(4)點(diǎn)火(或噴油)，左端燃燒室(3)燃燒，氣體膨脹作功，推動(dòng)活塞(8)開始向右方向擺動(dòng)，同時(shí)壓縮右腔內(nèi)氣體，當(dāng)活塞(8)到達(dá)右腔極限位置時(shí)，右側(cè)燃燒室(14)點(diǎn)火膨脹作功，又推動(dòng)活塞(8)向左腔擺動(dòng)，左側(cè)排氣門(18)打開，排出左缸內(nèi)廢氣;當(dāng)活塞(8)到達(dá)左側(cè)極限位置時(shí)，在飛輪(25)的帶動(dòng)下，活塞(8)又向右側(cè)擺動(dòng)，右側(cè)排氣門(18)打開，排出右缸內(nèi)廢氣，同時(shí)左側(cè)進(jìn)氣門(7)打開，左缸內(nèi)吸氣，當(dāng)活塞(8)再次達(dá)到右側(cè)極限位置時(shí)，左缸內(nèi)吸氣完畢，進(jìn)氣門(7)關(guān)閉，右腔內(nèi)廢氣排出完畢。此時(shí)，活塞(8)仍由飛輪(25)帶動(dòng)向左腔擺動(dòng)，壓縮左側(cè)腔內(nèi)氣體，同時(shí)右腔吸氣，當(dāng)又達(dá)到左側(cè)極限位置時(shí)，右腔吸氣完畢，左腔壓氣完畢，完成一次工作循環(huán)。在此循環(huán)過程中，擺動(dòng)活塞(8)導(dǎo)槽內(nèi)安裝的滑塊(32)就產(chǎn)生來回移動(dòng)，帶動(dòng)曲軸(28)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。每完成一次工作循環(huán)，使曲軸(28)就旋轉(zhuǎn)兩周。如此時(shí)左燃燒室(3)又點(diǎn)火膨脹作功，活塞(8)將按上述動(dòng)作順序重新進(jìn)行擺動(dòng)，如此循環(huán)，即可使曲軸(28)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到一定的輸出功率。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)還可用來實(shí)現(xiàn)二沖程動(dòng)作順序，此時(shí)只需改動(dòng)某一部位即可，而其它各零、部件功能不變?，F(xiàn)舉一種改動(dòng)例子，即將缸體(1)上的進(jìn)氣道(11)封閉，與排氣道(19)連通，且在缸體(1)的恰當(dāng)部位上設(shè)置兩個(gè)以上的掃氣孔。
現(xiàn)仍結(jié)合附圖1、附圖2及改動(dòng)后缸體敘述本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)在實(shí)現(xiàn)其二沖程動(dòng)作順序如下當(dāng)擺動(dòng)活塞(8)處于左腔極限位置時(shí)，此時(shí)火花塞(或噴油嘴)(4)點(diǎn)火(或噴油)，左端燃燒室(3)燃燒，氣體膨脹作功，推動(dòng)活塞(8)開始向右側(cè)方向擺動(dòng)，同時(shí)壓縮右腔內(nèi)氣體，當(dāng)活塞(8)擺動(dòng)到某一位置時(shí)，左側(cè)排氣門(18)打開，使左腔內(nèi)氣體排出，隨之進(jìn)行掃氣，活塞(8)由飛輪(25)帶動(dòng)繼續(xù)向右腔擺動(dòng)，當(dāng)擺動(dòng)到右腔極限位置時(shí)右腔內(nèi)氣體壓縮完畢。此時(shí)右燃燒室(14)點(diǎn)火，膨脹作功，又推動(dòng)活塞(8)向左側(cè)方向擺動(dòng)，同時(shí)左腔掃氣完畢，又壓縮左腔內(nèi)氣體，當(dāng)活塞(8)擺動(dòng)到左側(cè)某一位置時(shí)，右腔排氣門(18)打開使右腔內(nèi)氣體排出，并隨之進(jìn)行掃氣，活塞(8)仍由飛輪(25)帶動(dòng)繼續(xù)向左腔擺動(dòng)，當(dāng)再次達(dá)到左側(cè)極限位置時(shí)，左腔氣體壓縮完畢，完成一次工作循環(huán)。同理，在完成此次擺動(dòng)活塞(8)的工作循環(huán)后，曲軸(28)將旋轉(zhuǎn)一周。若此時(shí)左燃燒室(3)又點(diǎn)火膨脹作功，擺動(dòng)活塞(8)將按上述動(dòng)作過程重新擺動(dòng)，如此周而復(fù)始，可使曲軸(28)有一個(gè)穩(wěn)定的輸出功率。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)不局限于上述所講的二種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于該內(nèi)燃機(jī)主要是由擺動(dòng)活塞、滑塊、曲軸、飛輪、缸體、前缸蓋、后缸蓋、正時(shí)齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。其特征還在于具有特殊形狀的擺動(dòng)活塞由其活塞軸固定在前、后缸蓋上，并且使擺動(dòng)活塞在缸體內(nèi)左、右來回?cái)[動(dòng)，使其滑塊在擺動(dòng)活塞導(dǎo)槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以帶動(dòng)曲軸沿某一方向作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于擺動(dòng)活塞的外輪廓線呈橄欖形，其兩個(gè)側(cè)面鑲嵌有用于密封的內(nèi)、外密封條數(shù)根，其上、下兩個(gè)端面分別鑲嵌有用于密封的上、下密封片，且上、下端面分別配裝有密封柱和密封圈，并且在擺動(dòng)活塞的中部設(shè)有可供滑塊上、下移動(dòng)的導(dǎo)槽。并設(shè)有回油小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于缸體的外型類似于電動(dòng)機(jī)，其內(nèi)輪廓線分別由四段園弧組成，且在缸體內(nèi)壁的對(duì)稱面處有兩個(gè)相等的燃燒室，或是單側(cè)面的燃燒室，并且在缸體的不同位置上分別設(shè)有互不干涉的進(jìn)氣道、排氣道、冷卻水循環(huán)通道、潤滑油油箱和進(jìn)、排氣門孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于前缸蓋上，進(jìn)、排氣門座對(duì)應(yīng)處，設(shè)有凸輪軸孔和搖臂軸孔，缸蓋上端有出水口、潤滑油進(jìn)口，下端有進(jìn)水口，缸蓋較中部為曲軸通孔，其下是回油通孔，較下部為活塞軸通孔，端面設(shè)置循環(huán)水通道，并有分布不均的螺栓通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于后缸蓋上，進(jìn)、排氣門座對(duì)應(yīng)處，設(shè)有凸輪軸孔和搖臂軸孔，其下端有潤滑油出口，缸蓋較中部為曲軸通孔，下部為活塞軸通孔，處于二者之間為回油通道，端面設(shè)有循環(huán)水通道，并有分布不均的螺栓通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于活塞軸的中部設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽上鉆有回油孔，且活塞軸的一端沿軸向預(yù)留有回油內(nèi)孔，并與回油孔相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-6的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于相同的缸體可以疊加數(shù)個(gè)，且各缸體之間可以是互相獨(dú)立的分離體，也可以是一整體，每一缸體內(nèi)部都配置有各自獨(dú)立且可以互換的擺動(dòng)活塞，然后由前、后缸蓋固定之。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1-7的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于按本發(fā)明結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)可制成無連桿活塞擺動(dòng)式空氣壓縮機(jī)。
專利摘要
無連桿活塞擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)是一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)。傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)體積大、重量重。特別是當(dāng)連桿、活塞在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大的側(cè)向力，使活塞與缸套間摩擦力增大，降低機(jī)械效率，影響使用壽命。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)，主要是由擺動(dòng)活塞、滑塊、曲軸、缸體、前、后缸蓋，正時(shí)齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。且擺動(dòng)活塞由活塞軸固定在前、后缸蓋上，使活塞可在缸體內(nèi)左、右來回?cái)[動(dòng)，以帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明體積小、重量輕、易于制造和維修、消除了側(cè)向力?？墒褂酶鞣N燃料，實(shí)現(xiàn)二沖程或四沖程循環(huán)、還可單缸或多缸，輸出功率大。
文檔編號(hào)F02B75/32GK86107800SQ86107800
公開日1988年7月6日 申請(qǐng)日期1986年11月13日
發(fā)明者張小毛, 張御臣, 趙歸來 申請(qǐng)人:張小毛, 張御臣, 趙歸來導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan