軸向?qū)_活塞筒狀凸輪驅(qū)動式五沖程發(fā)動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)的改進(jìn)，具體地說是一種軸向?qū)_活塞筒狀凸輪驅(qū)動式五沖程發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)(Engine)是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，包括如內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動機(jī)等)、外燃機(jī)(斯特林發(fā)動機(jī)、蒸汽機(jī)等)等。目前內(nèi)燃機(jī)的主要結(jié)構(gòu)形式，為往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)，包括四沖程和二沖程，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)使活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；其機(jī)體為長方體，氣缸成行列式排列，上端設(shè)有缸蓋，在缸蓋內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣孔和排氣孔。這種發(fā)動機(jī)雖然應(yīng)用廣泛，但在運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)以下不足:一是效率低，汽油機(jī)效率一般在25%~35%，柴油機(jī)效率一般在350/『45% ;二是都是往復(fù)活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)器振動大，需要平衡機(jī)構(gòu)，四沖程發(fā)動機(jī)都設(shè)復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)，二沖程發(fā)動機(jī)缺點是排氣有殘留，費油；三是不論是四沖程還是二沖程排氣溫度都較高，發(fā)動機(jī)功率損失約35%由排出的廢氣帶走，內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)中效率最高的發(fā)動機(jī)，但進(jìn)入發(fā)動機(jī)的燃料燃燒后產(chǎn)生的熱量，只有一小部分變?yōu)橛杏霉Γ溆啻蟛糠钟捎诟鞣N原因而損失掉了 ；四是四沖程循環(huán)，氣缸內(nèi)只有一個活塞，即下行吸氣、上行壓縮、點火爆發(fā)使活塞下行做功、上行排氣，這樣四個沖程要曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，僅做功一次；曲柄連桿結(jié)構(gòu)，每個沖程的行程都是一致的，固定不變的，在做功沖程末端，廢氣開始排出，排出溫度高，帶走一大部分熱量，約占燃料燃燒總熱量的35%;五是四沖程發(fā)動機(jī)都有復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)。
[0003]為了改進(jìn)目前發(fā)動機(jī)所存在的不足，通過檢索可知，已有多種報道，如中國專利201310068195.9公開了 “一種對置活塞式發(fā)動機(jī)”包括兩個旋轉(zhuǎn)氣缸、第一活塞和第二活塞，兩個旋轉(zhuǎn)氣缸對頂設(shè)置，第一活塞和第二活塞分別設(shè)在兩個旋轉(zhuǎn)氣缸內(nèi)，方向相反，活塞連桿向兩側(cè)伸出，通過兩端的曲軸帶動連桿實現(xiàn)第一活塞和第二活塞的往復(fù)運(yùn)動；中國專利201220201255.0公開了 “一種五沖程三連桿可變壓縮比對置發(fā)動機(jī)”，采用單氣缸、三連桿、曲軸機(jī)構(gòu)，曲軸每轉(zhuǎn)一周完成壓縮、排氣、掃氣、吸氣和壓縮五個沖程；中國專利02828207.8公開了一種“使用對置活塞的內(nèi)燃機(jī)”，包括圓柱狀外殼體，沿周向設(shè)置柱狀氣缸，氣缸內(nèi)設(shè)置兩個活塞，并連接動力凸輪輸出動力，動力凸輪為雙層結(jié)構(gòu)，改進(jìn)的是二沖程結(jié)構(gòu)內(nèi)燃機(jī)；這種“使用對置活塞的內(nèi)燃機(jī)”的不足在于:由于內(nèi)燃機(jī)為二沖程結(jié)構(gòu)，活塞組件各自運(yùn)動范圍固定，活塞不會越過上止點，做功末端排氣，壓氣室氣體通過進(jìn)氣口進(jìn)氣，并把壓縮室廢氣掃出氣缸，新進(jìn)空氣和廢氣會有混和，存在排氣殘留，燃油效率低，這是二沖程發(fā)動機(jī)通??；而且所用的動力凸輪和支撐組件四連桿裝置、活塞桿、活塞的連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不容易實施；活塞采用的氣浮軸承原理降低摩擦，活塞末端動力軸承和復(fù)位軸承安裝結(jié)構(gòu)均為懸臂結(jié)構(gòu)，尤其是動力軸承需要承受氣缸內(nèi)燃料爆發(fā)時的強(qiáng)大作用力，不利于取得有益效果；每個氣缸被進(jìn)氣活塞、排氣活塞、兩端密封端蓋分成三個腔室，三處進(jìn)氣通道一處排氣通道，密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性變差。
[0004]以上這些改進(jìn)，雖然在提高發(fā)動機(jī)功率方面有一定效果，但因結(jié)構(gòu)的不盡合理，而使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以取得有效提高功率的理想效果。目前，尚未見氣缸為圓筒狀且沿圓周排列、對置活塞分別通過筒狀凸輪直接驅(qū)動，通過活塞本身控制進(jìn)、排氣口不同時開閉，且含有回程、吸氣、壓縮、做功、排氣五個沖程的發(fā)動機(jī)的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種不僅采用圓筒狀機(jī)體，而且氣缸也為圓筒狀，且沿圓周排列，對置活塞分別通過筒狀凸輪直接驅(qū)動，并通過活塞本身控制進(jìn)、排氣口不同時開閉，通過筒狀凸輪的軌跡曲線口沿實現(xiàn)回程、吸氣、壓縮、做功、排氣五個沖程，通過加長做功沖程提高發(fā)動機(jī)循環(huán)熱效率，降低排氣溫度，提高燃油效率，提高升功率，使結(jié)構(gòu)簡單、便于實施的軸向?qū)_活塞筒狀凸輪驅(qū)動式五沖程發(fā)動機(jī)。
[0006]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:該軸向?qū)_活塞筒狀凸輪驅(qū)動式五沖程發(fā)動機(jī)，包括圓筒狀機(jī)體、氣缸、活塞和底座，活塞設(shè)左、右兩個，對置式設(shè)置在氣缸內(nèi)，圓筒狀機(jī)體固定在底座上，其特征在于:所述的圓筒狀機(jī)體內(nèi)的一周設(shè)有等距離排列的、兩端均開口的氣缸；在每個氣缸內(nèi)均設(shè)有對置的左、右兩個活塞，左、右兩個活塞之間的氣缸內(nèi)為工作室，在工作室一端對應(yīng)的氣缸的壁上設(shè)有進(jìn)氣口，在工作室另一端對應(yīng)的氣缸的壁上設(shè)有排氣口，在工作室中部對應(yīng)的氣缸的壁上設(shè)有噴油口和火花塞點火口 ；所述的每個活塞均為筒狀活塞，相對的內(nèi)端封口，相反的外端為“ L”形臺階口，在“ L”形臺階口內(nèi)的內(nèi)、外壁之間通過內(nèi)固定軸固定內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥，在“ L”形臺階口的外壁端部通過單端固定銷軸固定上外側(cè)轉(zhuǎn)動輥，內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥和外側(cè)轉(zhuǎn)動輥的軸線平行，且指向圓筒狀機(jī)體的軸心；所述的圓筒狀機(jī)體內(nèi)的兩端設(shè)有中心筒套，在中心筒套的軸孔內(nèi)安裝轉(zhuǎn)動主軸，在轉(zhuǎn)動主軸的兩端處在中心筒套內(nèi)的位置上均固定設(shè)有筒狀凸輪，筒狀凸輪的內(nèi)口沿為軌跡曲線口沿，左、右筒狀凸輪的軌跡曲線口沿分別卡入左、右活塞的“L”形臺階口的內(nèi)偵囀動輥和外側(cè)轉(zhuǎn)動輥之間；通過軌跡曲線口沿的不同，完成不同的沖程，當(dāng)兩端的筒狀凸輪轉(zhuǎn)動一圈，則使每個活塞均完成回程、吸氣、壓縮、做功、排氣五個沖程；通過可設(shè)計的軌跡曲線口沿，實現(xiàn)活塞動作的精確控制。
[0007]本發(fā)明還通過如下措施實施:所述的氣缸設(shè)有2 — 16個，氣缸兩端的缸口分別處在一個垂直平面內(nèi)，使缸口平齊；氣缸內(nèi)活塞的長度、直徑和“L”形臺階口的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥、外側(cè)轉(zhuǎn)動輥的結(jié)構(gòu)一致，每個活塞的內(nèi)端外壁均套嵌活塞環(huán)，通過活塞環(huán)使與氣缸的內(nèi)壁之間滑動密封；活塞的外壁上設(shè)有對稱排列的軸向滾道槽，在軸向滾道槽內(nèi)設(shè)有滾體，滾體通過導(dǎo)向支架卡在氣缸的內(nèi)壁和活塞的外壁之間。
[0008]所述的滾體為耐磨鋼球或梭型滾體。
[0009]所述的每個活塞上的軸向滾道槽設(shè)有3— 8個，等距離排列，用以分擔(dān)筒狀凸輪產(chǎn)生的徑向作用力；所述的每個活塞內(nèi)壁的外側(cè)和內(nèi)側(cè)均加厚為平面，通過加厚增加活塞的強(qiáng)度，可以承受活塞做功時的強(qiáng)烈沖擊。
[0010]所述的進(jìn)氣口與環(huán)狀進(jìn)氣氣道相連通，環(huán)狀進(jìn)氣氣道設(shè)在圓筒狀機(jī)體外壁上，其位置與進(jìn)氣口的所在位置對應(yīng)；所述的排氣口與環(huán)狀排氣氣道相連通，環(huán)狀排氣氣道設(shè)在圓筒狀機(jī)體外壁上，其位置與排氣口的所在位置對應(yīng)；所述的噴油口安裝噴油嘴，與供油機(jī)構(gòu)相連通；環(huán)狀進(jìn)氣氣道和環(huán)狀排氣氣道相互獨立。
[0011]所述的圓筒狀機(jī)體外壁中部設(shè)有環(huán)形散熱翅片，用于風(fēng)冷散熱，或設(shè)置通道，通過水冷散熱；在圓筒狀機(jī)體的兩端設(shè)有筒狀封蓋，筒狀封蓋的口沿扣接在圓筒狀機(jī)體的端部，對活塞的驅(qū)動部位進(jìn)行封閉。
[0012]所述的轉(zhuǎn)動主軸的一端設(shè)有潤滑油泵，潤滑油泵的輸油管伸入圓筒狀機(jī)體的底部儲油殼內(nèi)，從儲油殼內(nèi)吸潤滑油，并通過相應(yīng)的輸油管路與轉(zhuǎn)動主軸的軸承、活塞的軸向滾道以及筒狀凸輪的油孔連通，對轉(zhuǎn)動部位起潤滑作用，此為公知技術(shù)；在活塞上靠近內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥的軸部位設(shè)有刮油槽，將潤滑油刮入氣缸和活塞之間對滾體潤滑，同時，被活塞上的刮油槽刮進(jìn)內(nèi)部，對內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥進(jìn)行潤滑。
[0013]所述的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動輥和外側(cè)轉(zhuǎn)動輥均為滾輪滾針軸承。
[0014]所述的轉(zhuǎn)動主軸伸出筒狀封蓋端部的部位設(shè)有油封，轉(zhuǎn)動主軸伸出端為做功輸出端。
[0015]所述的筒狀凸輪包括軸套、圓筒底、圓筒壁和軌跡曲線口沿，軸套設(shè)在圓筒底的中心，軸套的內(nèi)直徑與轉(zhuǎn)動主軸的套接部位直徑相適配，軸套套裝在轉(zhuǎn)動主軸的套接部位；圓筒壁的外直徑與圓筒底的外直徑一致，且圓筒壁的外口與圓筒底固定為一體，圓筒壁的內(nèi)直徑與圓筒