CN1015017B - 往复连动活塞式发动机 - Google Patents

Abstract

往复连动活塞式发动机，利用活塞连动机构的两活塞连动，带动安装在活塞裙部的滚轮的表面紧贴曲线轮的曲面，把活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，另外，该机可在加大主轴力矩的情况下，不增加活塞的行程，所以它具有输出扭矩大，结构简单紧凑等优点。该机可替代传统往复活塞式发动机，适作各种场合的动力。

Description

本发明涉及无曲轴无连杆往复连动活塞式发动机。

传统的往复活塞式发动机都是采用曲轴连杆机构，由于这种机构运动学的不合理，在活塞直线运动转换成曲轴旋转运动时产生的巨大往复惯性力，使机件受到很大的破坏作用，为了承受这样恶劣的冲击力，只能加大机件的尺寸。另外这种结构上的不合理，也使机器庞大复杂。

美国BCDS公司的卫特。威廉马丁在84年发明的“紧凑型内燃机”它在保留了往复型园柱活塞密封性好的前提下，去掉了曲轴连杆，但它要用内外2只曲线轮，二组滚轮副来代替。另外，由于它的结构关系，活塞不能加工成通常作导向用的裙部结构，所以每只活塞要增设两组导向。由于以上原因，就造成了它的加工、装配困难等缺点，所以大面积推广就困难。它也只能用在小功率的场合。

本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、效率高、扭矩大、制动性好、震动小的能取消曲轴连杆的往复活塞式发动机。

本发明的发动机包括两组或两组以上的活塞连动机构、安装在活塞裙部下端的滚轮副和一个安装在主轴上的曲线轮，每组活塞连动机构由两只活塞、两根连接杆、两根滚轮销、一个滑块及滑块销和滑道组成，两活塞在曲线轮同一平面内与其等分夹角相同布置的两汽缸内往复运动，每根连接杆的两头开有轴线平行的孔，它的一端由滚轮销同活塞裙部的滚轮销孔 连接，另一端同安装在滑块上的滑块销连接，滑块在同机体联在一起的滑道内滑动，曲线轮的圆周面加工成等于或大于四等分的无突变点的光滑等分曲面，滚轮副由滚轮、滚针、滚轮销组成，滚轮和滚针安装在活塞裙部的长方孔内，由滚轮销同滚轮销孔连接，滚轮圆周表面紧贴曲线轮的曲面，成线接触，之间为滚动摩擦。

本发明的发动机还可以是：曲线轮加工成双数等分时，汽缸按曲线轮的等分数、在曲线轮的同一圆周平面内等分布置。也可以在曲线轮圆周平面内不等分排列，每对汽缸的夹角和曲线轮的等分夹角相等。另外还可以制成多排汽缸结构，各排都配一个曲线轮，各曲线轮同主轴成错位联接。

本发明的图1是八等分，圆周布缸发动机示意图。

图2是活塞连动机构示意图。

图3是表示活塞裙部结构的剖视图。

图4是汽缸不等分排列的示意图。

图5是像传统直列式V型二缸发动机的示意图。

现结合附图详细说明本发明：

看图1，该机除了有传统往复活塞式发动机的进排气系统10，燃油供给系统11，润滑系统12、冷却系统13组成外，还有圆周平面多个汽缸布置的机体9，汽缸套2，在其内往复的活塞1′、1″和在活塞裙部未端长方孔20内（看图3）安装的滚轮3、滚针4和安装在活塞滚轮销孔19内的滚轮销5组成的滚轮副，主轴7，同其联接的曲线轮 6，活塞连动机构8的组成要结合图2来看，它有两个活塞1′、1″，两个滚轮销5′、5″，两根连接杆14′、14″，滑块15，滑块销16和联在机体上的滑道17。连接杆的两头各开有轴线平行的圆孔，一头安装在活塞裙部长方孔21内，由滚轮销5′、5″分别同活塞1′、1″的滚轮销孔19连接，另一头由滑块销16同安装在滑道17内的滑块15一起连接。

曲线轮6，其主要作用相当于曲轴的曲颈，它的曲面是无突变点的，图1中的曲线轮为圆周8等分的余弦加速律曲线。曲线的形状还可制成圆弧型曲线、正弦加速律曲线（摆线导轨曲线）、抛物线导轨曲线、随着机加工技术的发展，可以加工成最理想的无脉动导轨曲线。它制成四等分或四等分以上的曲线，是为了避免连接杆同滑道成垂直状态发生，造成撑死的情况。

滚轮副的作用，相当于曲轴连杆机构的连杆的部分作用，活塞的作功通过滚轮3的表面紧贴推动曲线轮的降程段曲面，产生一个力偶，使主轴旋转，反之，在曲线轮的升程段曲线轮的曲面紧贴推动滚轮的表面，使活塞完成压缩或排气行程。

活塞连动机构8，其功能是保证活塞1′和1″交叉作功时，使不作功的活塞产生连动，使之完成进气行程，而在交叉压缩时，使在排气状态的活塞上的滚轮不脱离曲线轮的曲面，防止了活塞的冲顶。

下面结合图1中的分度，简述该机完成一个工作循环，活塞及曲线轮 的工况：

图示活塞1′处在压缩终点，活塞1″处在排气终点，假设活塞绕曲线轮旋转。

（一）、活塞1′从0°-22°30完成作功行程，活塞1″从45°-67°30在连动机构的带动下向心移动，完成进气行程。曲线轮逆时针转动22°30，此时的活塞连动机构起到了紧凑型内燃机的内曲线轮作用。

（二）、在惯性力的作用下，曲线轮又旋转22°30，推动滚轮，带动活塞离心移动，活塞1′从22°30-45°完成排气行程，活塞1″从67°30-90°完成压缩行程。在此过程中，由于活塞连动机构的制约，限止了活塞1′的行程，防止了活塞冲顶，在这一点上，活塞连动机构又起到紧凑型内燃机的内曲线轮的作用。

（三）、活塞1″在90°-112°30完成作功行程，同样活塞1′在活塞连动机构的带动下从45°-67°30向心移动，完成进行行程，曲线轮又旋转22°30。

（四）、同样在惯性力的作用下，曲线轮又旋转22°30，推动滚轮，带动活塞离心移动，活塞1′从67°30-90°完成压缩行程，活塞1″从112°30-135°完成排气行程。同样活塞连动机构限止了活塞1″的冲顶。这样该发动机就完成了一个工作循环，曲线轮旋转了90°为了起动方便，该机设计了两种起动方法

（一）用压缩空气（柴油机）或压缩燃汽（汽油机）起动

（二）、在滑道17内增设弹簧，使滑块15得到一个向心力，利用外力打开进气阀门，活塞在弹簧的间接作用下向心移动，完成进气行程，停止外力作用，关闭进气阀门，该发动机就起动运转。

本发明的往复连动活塞式发动机同紧凑型内燃机比较有如下主要优点：

（一）、本发明的发动机结构简单、合理，加工和装配方便，而紧凑型内燃机采用了内外二只曲线轮的结构，不但增加了加工难度，而且在装配时要使两曲线轮的最高或最低点完全一致比较困难。另外，它的一只活塞上要多装二只滚轮，增加了重量，加大活塞的往复惯性。

（二）、本发明的发动机，在各主要设计参数不变的情况下，可据输出功率的需要，制成多排汽缸排列结构，而紧凑型内燃机（有的译成轻巧型内燃机）根据欧洲专利文件EP177214A2介绍的情况，

由于结构关系，难以制成多排汽缸结构，只是制成垂直的四缸发动机较为合适，如要制成文件中图16和17的多缸结构，各活塞相互间要出现碰撞现象，所以很难制成4缸以上的结构，适应大功率的场合需要。

（三）、本发明的发动机可以制成图5所示V型排列的传统往复活塞式内燃机的直列型结构，也可制成四缸单排或多排的直列型结构，可以不改变同其相配机械的传动方式，所以通用互换性好，而紧凑型内燃机不宜制成直列式结构，如它是对置两缸结构，制成直立式，汽缸就成平卧布置，如制成四缸结构，一个汽缸就要倒置，所以它只有制成卧式（主轴直列）输出轴在下端较为合理。

Claims (4)

1、一种包括两组或两组以上的活塞连动机构、安装在活塞裙部下端的滚轮副和一个安装在主轴上的曲线轮的往复连动活塞式发动机，其特征在于：

(1)、每组活塞连动机构由两只活塞、两根连接杆、两根滚轮销、一个滑块及滑块销和滑道组成，两活塞在曲线轮同一平面内与其等分夹角相同布置的两汽缸内往复运动，每根连接杆的两头开有轴线平行的孔，它的一端由滚轮销同活塞裙部的滚轮销孔连接，另一端同安装在滑块上的滑块销连接，滑块在同机体联在一起的滑道内滑动；

(2)、曲线轮的圆周面为等于或大于四等分的无突变点的等分曲面；

(3)、滚轮副由滚轮、滚针、滚轮销组成，滚轮和滚针安装在活塞裙部的长方孔内，由滚轮销同滚轮销孔连接，滚轮表面紧贴曲线轮的曲面。

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于曲线轮在双数等分时，汽缸按曲线轮的等分数、在曲线轮的同一圆周平面内等分布置。

3、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于汽缸在曲线轮同一圆周平面内不等分排列，每对汽缸的夹角和曲线轮的等分夹角相等。

4、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于汽缸制成多排结构，各排都配一个曲线轮，各曲线轮同主轴成错位联接。

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