CN1093143A

CN1093143A - 直轴发动机

Info

Publication number: CN1093143A
Application number: CN 93115092
Authority: CN
Inventors: 谢昌兴; 赵文兴; 谢昌陵
Original assignee: 谢昌龙
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1994-10-05

Abstract

本发明涉及活塞式内燃机，尤指一种气轴线与主轴轴线平行的活塞式发动机。主要解决曲轴式发动机机械效率不高，结构不够紧凑的问题。连杆为曲尺形连杆；其后端设两个滚针轴承；于缸体后部固设有轨导筒，在轨导筒壁上设有轨道槽；主轴上设有飞轮筒，在飞轮筒壁上设有和上述曲尺形连杆后端设有的滚针轴承甲相配合斜槽形曲坑；可用作动力机被用于交通等部门。

Description

本发明属于活塞式内燃机，尤为涉及活塞式内燃机中的汽缸轴线与主轴轴线同轴或平行的发动机领域。更是指一种汽缸通过转盘作用于同一主轴上，只用连杆将活塞往复运动转换为旋转运动的发动机。

这里所说的直轴发动机是相对于活塞式内燃机中的曲轴发动机而言。采用连杆曲轴的活塞式内燃机现已广为应用于交通运输及移动式发电机组等。这种采用连杆曲轴把往复运动转换为旋转运动的发动机，虽然已有数百年的历史，技术比较成熟，但是其仍然在技术上有不可克服的问题存在着：1、主要是汽缸里的工质，到压缩终点点火起始时所雪崩地暴发出的最高温度和最高压力，推动连杆，被曲轴上止点所顶死，致最大功率不能当即输出，一定要等飞轮的惯性带动曲轴转过30～40°角时，才缓慢地由低到高输出功率，到90°最高输出功率后则又由高到低，遵守正弦曲线的规率作功，但汽缸里的工质在活塞移过30～40°角时，高温高压的好景已急极下降，所以得到利用于工作的压力平均只得6～12kg/cm²，动能已构成很大的损失，另方面在爆发后不能马上把活塞推下去，高温高压的工质，势必迅速把缸套和活塞加热，不但造成热损失大，还增加降温难度;2、曲轴式的发动机，压缩冲程，活塞由下至上，曲轴旋转半周，为一工作冲程，活塞由上至下，曲轴也是同样转半周，以柴油机来讲，压缩冲程时，气缸压力40～60kg/cm²，工作冲程气缸压力90～130kg/cm²，就拿压缩冲程来讲，曲轴就要对每平方公分活塞面积负担40～60kg/cm²的功耗。爆发冲程中每平方公分活塞面积最多“反馈”6-12kg/cm²力给曲轴，实在有研究改进的必要。

本发明的目的就是有鉴于现有曲轴型活塞式内燃机存在上述缺陷，经多年研究试验，努力克服这些缺点，以提高效率，现已试制出样机，而提供一种新的将活塞往复运动作用到主轴上变换为旋转运动的直轴发动机。

本发明的目的是这样实现的：直轴发动机，包括机壳体、气缸组件、活塞、连杆、发动机旋转主轴、燃料供给设置、排气设置、冷却设置、润滑设置、调速器、密封件及轴承、连结固定件等，其特征是连杆为曲尺形连杆;其前端直接与活塞联结，其后端设有甲、乙两个滚针轴承;于缸体后部固设有轨导筒，在轨导筒壁上设有和上述曲尺形连杆后端设有的滚针轴承乙相配合的中心线与气缸轴线平行的轨道槽;于轨导筒外侧后部设有飞轮筒，在飞轮筒壁上设有和上述曲尺形连杆后端设有的滚针轴承甲相配合的斜槽形曲坑;主轴固定连结于飞轮筒体上，并主轴中心线与飞轮筒中心线处于同一轴线位置。

上述技术方案，所说的曲尺形连杆，其前部实即是活塞杆，于是连杆随着活塞的往复运动并藉轨道槽而作往复运动，由于曲尺形连杆后端安装的滚针轴承甲配合窝设于飞轮筒的斜槽形曲坑内，使本身作直线往复运动的连杆端头，沿着斜槽形曲坑对飞轮筒产生一径向分力，即该力为主轴线圆周的切线方向，形成力矩，推动飞轮筒旋转，于是固定连结于飞轮筒上的主轴随着飞轮筒的旋转而转动，向外输出动力，实现发动机的任务。

下面通过附图和实施例对本发明再作详述。

图1为本发明实施例一，即二冲程内燃机结构示意图;

图2为图1A-A剖视示意图;

图3为本发明实施例一飞轮筒结构示意图;

图4为图3侧视示意图;

图5为图3曲坑部份纵剖展开示意图。（就是说不包括图3中的点火凸块12及飞轮筒9的端头）;

图6为图5侧视示意图;

图7为本发明缺体和轨导筒纵部示意图;

图8为图7侧视示意图;

图9为本发明曲尺形连杆主视结构示意图;

图10为图9俯视示意图;

图11为图9侧视示意图;

图12为本发明实施例一的连杆推动飞轮筒原理示意图;

图13为图12侧视示意图;

图14为本发明实施例二即四冲程内燃机连杆推动飞轮筒原理示意图;

图15为图14侧视示意图;

图16为本发明实施例二即四冲程内燃机结构示意图;

图17为图16侧视示意图;

图18为本发明实施例二曲坑部份纵剖展开示意图;

图19为图18侧视示意图;

图20为本发明实施例三即多缸内燃机结构示意图;

图21为图20侧视示意图;

图22为本发明实施例三轨导筒结构示意图;

图23为图22侧视示意图;

图24为本发明实施例三时规盘结构示意图;

图25为图24侧视示意图;

图26为图24中排气凸块示意图;

图27为图26侧视示意图;

图28为本发明实施例四结构示意图;

图中标记：

1、缸盖，2缸体，3活塞，4进气门，5排气门，6换气通道，7密封件，8调速器，9飞轮筒，10滚针轴承甲，11曲坑，12点火凸块，13曲尺形连杆，14轨导筒，15主轴，16飞轮，17机脚，18机壳体，19滚针轴承乙，20轨道槽，21连接孔端，22时规盘，23滚锤轴承，24进气凸块25，排气凸块。

图1～13为本发明实施例一，即二冲程内燃机示意图，包括其总体结构、外形、主要关健零件即飞轮筒、轨导筒及曲尺形连杆的形状、构造示意图，还有工作原理，即连杆推动飞轮筒旋转原理示意图。图14～19为本实用新型实施例二，即四冲程内燃机示意图。由图可见本发明的二冲程机和四冲程机，其主要结构和工作原理相同，其气缸结构也分别与现有曲轴发动机的活塞式内燃机相同，这里，所不同的仅仅只是飞轮筒壁上设置的斜槽形曲坑。对二冲程机来说，其飞轮筒壁上设有二道互相衔接的斜槽形曲坑;而四冲程机的飞轮筒壁上则设有四道互相衔接的斜槽形曲坑。这样的飞轮筒每旋转一周，分别都完成一个工作循环。图20～27为本发明实施例三即多缸内燃机排列示意图。由图可见实施例一、二作为单缸内燃机，其气缸的设置为气缸轴线与主轴轴线为同轴;而多缸机其气缸的设置为气缸轴线与主轴轴线相平行，并且沿主轴轴线的圆周均等分对称排列。本发明对于多缸机，包括二冲程机和四冲程机，除设有时轨盘、点火凸块、进气凸块、排气凸块外，除设有沿主轴轴线的圆周等分对称排列的气缸，且汽缸轴线与主轴平行外，且对应气缸数目，相应设有与汽缸相同排列的轨导筒，即轨导筒亦为沿主轴轴线圆周等分对称排列，轨导筒轴线亦与主轴轴线平行，且每缸有一套气缸组件、活塞、曲尺形连杆，每缸发出的推力，共同作用于带曲坑的飞轮筒，即共同作用于主轴，使主轴随着飞轮筒的旋转而转动。如图28所示，汽缸的设置还可沿主轴轴线的一个以上的圆周处等分对称排列成更多缸数，使飞轮筒获得更大的扭矩，即可制造出大马力直轴发动机。据计算，该机在采用与曲轴发动机相同的主气缸工作压力，如40～60kg/cm²时，内耗只曲轴发动机的1/2～1/8，即20～7kg/cm²。本发明更进一步，还可制成可调压缩比发动机，实现同机可用柴油或汽油。

本发明可组成系列直轴发动机，仍采用曲轴发动机的气缸、活塞，活塞依然是在汽缸里作直线的往复运动，以飞轮筒设置曲坑代替曲轴，活塞通过曲尺形的连杆连接起来工作，一台机不管多少个汽缸，二冲程机飞轮筒设置二个斜坡的曲坑，四冲程机的飞轮筒设置四个斜坡的曲坑，飞轮筒旋转一周都分别完成二、四冲程的一个循环工作，并且还可做到飞轮筒转一周每个汽缸可完成二、三次或多次爆发膨胀作功，只要曲坑的斜坡数配合即可。它不象曲轴机那样每个缸要占曲轴的一个曲颈，汽缸排列，除单缸机外，所有多缸机都一律为沿主轴轴线圆周排列，多少缸都只有一个进气门凸块一个排气凸块，点火次序不象曲轴机的1-2-7-3-4-5-6-8那么麻烦难记，它是1-2-3-N很容易记。如图20，也就是六缸直轴发动机上面安有带曲坑的飞轮筒，有个凸块为时规盘22，24是进气凸块，25是排气凸块，12是点火凸块，可见直轴发动机，除单缸机可见一般的气缸头、气缸体、化油器（或高压油泵）、空气过滤器和排气管外，则和一般马达一样，发动机的外观只多一个空气过滤器、排气管、消声器、冷却水箱而已。直轴发动机的制造非常容易，汽缸、活塞、汽门、油泵可外购，只有曲尺形连杆和带曲坑的飞轮筒特殊。但连杆只要有普通车床就可造出来。带曲坑的飞轮筒则要仿样铣床加工，可能也可用精密压铸机一次成型，或可用工程塑料热压成型，单缸机和多缸机的高压油泵，都用单泵不用排泵，总之直轴发动机是在原有曲轴发动机的基础上经研究改进才发朝了这种系列直轴发动机的，该系列机比曲轴机更科学，结构更简单，制造更容易，造价成本低。技术性能好，耗油低，用途广，这一系列发动机实实在在是一种高功低耗的直轴发动机。

Claims

1、直轴发动机，包括机壳体、气缸组件、活塞、连杆、发动机旋转主轴、燃料供给设置、排气设置、冷却设置、润滑设置、调速器、密封件及轴承、结固定件等，其特征是：连杆为曲尺形连杆；其前端直接与活塞联结，其后端设有甲、乙两个滚针轴承；于缸体后部固设有轨导筒，在轨导筒壁上设有和上述曲尺形连杆后端设有的滚针轴承乙相配合的的中心线与气缸轴线平行的轨道槽；于轨导筒外侧后部设有飞轮筒，在飞轮筒壁上设有和上述曲尺形连杆后端设有的滚针轴承甲相配合的斜槽形曲坑；主轴固定连结于飞轮筒体上，并主轴中心线与飞轮筒中心线处于同一轴线位置。

2、如权利要求1所述的直轴发动机，其特征是气缸轴线与主轴轴线为同轴，并在气缸后部固设有轨导筒，该轨导同轴线亦与主轴轴线同轴。

3、如权利要求1所述的直轴发动机，其特征是气缸的设置为气缸轴线与主轴轴线平行并且沿着主轴轴线的圆周等分对称排列，并在每个气缸后部相应设有轨导筒，该轨导同亦为沿主轴轴线的圆周等分对称排列，其轴线亦与主轴轴线相平行。

4、如权利要求2或3所述的直轴发动机，其特征是飞轮筒壁上设有二道斜槽形曲坑。

5、如权利要求2或3所述的直轴发动机，其特征是飞轮筒上设有四道斜槽形曲坑。

6、如权利要求4或5所述的直轴发动机，其特征是在主轴上设有两套以致六套飞轮筒。