CN101463758A - 大功率低阻尼无振噪柱形发动机 - Google Patents

Abstract

大功率低阻尼无振噪柱形发动机，是具有如星形发动机功率密集的特点，同时又突破曲轴连杆式发动机的技术瓶颈，活塞又具有一定自由性的活塞式内燃动力机械，简称为柱形发动机。以凸轮滑杆机构来代替曲轴连杆机构作为主功率构件，以提升活塞式发动机的单缸功率极限，消除活塞与缸壁间的侧压力，二者间的磨擦大大减小，改变压缩费力的状况，节省压缩功率消耗。采用柱形布缸技术，以及缸联，杆联和单缸倍增等技术来获得多缸功率密集输出，极大的提升活塞式发动机的功重比，以满足大功率的需求。采用对置和方位消振技术，成功解决消除运动振动的问题，使得柱形发动机的振动指标可与电动马达相媲美，实现静噪功率输出。拓展了活塞式发动机的应用范围，可为航空，特别是直升机，大型柴电，船舶，舰艇，机车等提供大功率动力，为工程机械，汽车提供优质动力，为摩托车等提供动力。

Description

大功率低阻尼无振噪柱形发动机

技术领域  大功率低阻尼无振噪柱形发动机，简称为柱形发动机，是具有如星形发动机功率密集的特点，同时又突破曲轴连杆机构式发动机技术瓶颈，活塞具有一定自由性的活塞式内燃发动机。一种高性能高效率的动力机械.

背景技术  内燃机发展到星形发动机，解决了多缸功率密集输出的问题，对曲轴连杆机构的缸陷仍然沿袭，以曲轴连杆机构作为主功率输出构件，活塞过于死捆绑，要承受侧压力来完成所有动作，容易磨损，在压缩过程，连杆始终以一个斜角来顶起活塞完成压缩动作，是个费力过程，要消耗较多的压缩功率，这种压缩功率消耗，在一定程度上形成一种制约，影响更大功率的制造，影响加速性能，引起启动困难，表现为柴油机的加速性能明显逊色于汽油机，同时，这种机构作功运动时的振动始终难以完全消除，不仅有活塞的往复振动，还存在连杆大头端的左右摆动振动，振动问题突出.

发明内容  柱形发动机，是采用与曲轴连杆机构不同的，一种称作凸轮滑杆机构的构件来作为主功率输出构件，同时采用活塞的柱形分布，对置和方位消振，活塞的缸联，活塞的杆联，单缸倍增等新技术。

1 凸轮滑杆机构：凸轮，即通常所说的圆柱凸轮，滑杆，也就是通常说的滑块。滑块一端以连接杆连接活塞，滑块凸出拨叉轴，嵌在圆柱凸轮轴的螺纹滑槽中，圆柱凸轮轴旋转，带动拨轴滑块活塞作往复运动，同时，活塞又可通过拨叉轴推动圆柱凸轮轴作旋转运动。这样的结构，使活塞具有一定的自由性，在圆柱凸轮轴上安排一上一下两段螺纹，两端作圆滑连接，形成一个闭合，四冲程在两周内完成，还可以在不改变活塞行程的情况下，加大凸轮轴的半径一倍，安排上下四段螺纹，对应四个冲程动作，四冲程在一周内完成。有趣的是，无论是两周，还是一周来完成四冲程，把下行段斜率定为1，则上升段斜率为0.5，上升段对应压缩动作，可省下一半的压缩力。即使上升段斜率也为1，既不省力也不象曲轴连杆式那样费力，相对来说也是省了力。活塞在运动中不受侧压力，不发生受力磨擦，效益提高而使用寿命加长。能节省一半以上的压缩功率消耗，加速性能提高，硬性节能。这对增大缸径，增大主轴扭径，来提高功率输出，大有好处.

2 柱形布缸：凸轮滑杆机构还一个大的好处就是多缸可以沿凸轮轴外围圆柱布置，凸轮轴在加大半径一倍后，可在其外围八个方位，每位一缸，单节凸轮轴可置八缸。这样一来，使柱形发动机具有星形发动机的功率密度，满足大功率输出需要，两节凸轮轴就有十六缸，三节二十四缸...虽然缸数如此之多，但压缩阻碍小，较容易起动。

3 对置和方位消振：由于没有了连杆的摆动，只有活塞滑杆的往复运动，柱形发动机采用对置活塞，在两节凸轮连轴上的十六缸，使同一方位每两缸活塞呈对置状，运动方向相反，使其振动互为抵消，从而实现真正意义上的静振，这就是对置消振。另外，如果，上下滑槽斜率值都为1，则采取分布消振，利用四个方位上的往返运动相抵性，实现整体消振，只须一节凸轮轴，使发动机的长度变短，这就是方位消振.

4 缸联：对置消振后，解决了振噪问题，可实现静噪，但每个缸单独配置，略显繁冗，为了简化，把每两个互为靠近的对置缸的缸体连接起来，做成连体气缸，侧置气门配气，即两活塞共一连缸，这样，两节凸轮轴上的十六个气缸，合并为八缸十六个活塞，省了十六个气缸盖和六套配气机构，使结构简化，减轻了发动机的重量。

5 杆联：为了增加气缸的密度，适应大的功率需求，在上述两节凸轮轴上的八缸十六塞的基础上，每个活塞的另一端可增置一缸，增缸的活塞与滑块另一端连接，这就是活塞的杆联，原来十六缸增至三十二缸，功率增大一倍输出，而仅增加极少的重量。

6 单缸倍增：为了进一步提升柱形发动机的功重比，增大功率输出，使实现杆联技术以后的柱形发动机的功率增加一倍，把原三十二个气缸的滑杆端也密闭成缸，让滑杆密封穿过缸盖，这样每个活塞的两端都是气缸，原单缸变为两个缸，三十二缸变成了六十四缸输出，这就是单缸倍增。两节凸轮轴，六十四缸的功率输出，这就是柱形发动机实现单缸倍增技术后惊人的功率密度。

具体实施方式：

11/2/20082:40:10 PM

1 拨叉的构成和润滑：拨叉作为主功率传递的载体，其工作情况的好坏直接影响到机器的正常使用。在工作过程中，往返过程都必须与滑槽保持紧密接触，否则易发生碰撞，产生噪声，影响工作。为此，采取往返工作分工的形势，在滑块的两端凸出两个拨叉，分别靠紧凸轮轴滑槽的两边，以保证往返过程两者之间接触的紧密性。另外，两者之间的磨擦也是个不容忽视的问题，为了减小磨损，以滚动来代替滑动，在拨叉上套一滚圈，由滚圈紧贴滑槽两边滚动，中间有油路相通，注油保持润滑。

2 排气止点前移：凸轮滑杆机构呈现的自由性，还可使活塞的止点根据需要来调整，在上下四段螺纹的凸轮轴上，把对应排气动作的那段螺纹适当延伸，即可使排气止点前移，使废气排放更加彻底.这对低的压缩比时，效果尤其突出，特别适用于汽油机.

3 单缸倍增后活塞与缸体的润滑：实行单缸倍增后，气缸体的润滑形式就不能采用飞溅润滑了，要实现气缸体的润滑，就必须在滑块连接杆，再到活塞中段之间开通一条油路，由滑块定点定时接通油路供油，以实现气缸体的润滑。

4 杆联缸压缩段滑槽的斜率问题：在实行杆连以后，往返都有作功动作，活塞推挽作功，这样就必须安排杆连缸的压缩动作落在原缸的作功过程中，一缸的压缩由另一缸的作功段来完成，单缸倍增的情形也与这类似，也不失为一种高效益的压缩形式.

Claims (7)

1 大功率低阻尼无振噪柱形经发动机，以其灵巧的结构形势，具备如星形发动机功率密集的特点，同时，又突破曲轴连杆式发动机技术瓶颈，还兼备自由活塞式发动机四冲程的灵活性。具有高功率输出，高功重比，高振噪抑制，高效节能，启动阻碍小，加速性能好的特点，其特征包括以凸轮滑杆机构来作为发动机的主功率构件，活塞呈柱形分布，采用对置方位消振来抑制振动，以活塞的缸联，杆联，以及单缸倍增等技术极大限度的提高利用有效空间布缸的利用率。

2 圆柱凸轮滑杆机构作为主功率输出构件在内燃机的应用。

3 多缸机的柱形布置。

4 对置方位消振技术。

5 活塞的缸联技术。

6 活塞的杆联技术。

7 单缸倍增技术。