CN114072568A - 具有滑块-曲柄机构的发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有滑块‑曲柄机构的发动机，所述发动机包括：外壳(1)和具有活塞(6)的至少两个汽缸(4、5)，所述外壳(1)包括具有曲柄(3)的轴(2)，所述活塞(6)安装于杆(7)上，所述杆(7)的端部从所述活塞(6)延伸通过所述汽缸(4、5)的引导轴套(8)并且通过轭组件彼此连接。所述轭组件的外壳(11)以框架形式进行配置，所述框架的内部具有呈矩形截面的引导表面(12)以用于滑块(13)，所述滑块(13)以移动自由度安装于所述表面之间并且以转动自由度安装于所述轴(2)的所述曲柄(3)上。所述滑块(13)包括两个连接半部，所述连接半部具有凹槽(14)以用于润滑外部滑动表面(15)。所述轭组件的所述外壳(11)安装成使得其带有润滑凹槽(17)的侧表面(16)设置于所述发动机外壳(1)内侧的引导表面(18)之间并且具有沿着带活塞(6)的所述汽缸(4、5)的轴线移动的自由度，并且所述滑块(13)上的所述润滑凹槽(14)未延伸超出所述轭组件的所述框架中的所述外部滑动表面(15)。

Description

具有滑块-曲柄机构的发动机
技术领域
本发明涉及活塞机器，特别地涉及具有滑块-曲柄机构的无杆发动机，该滑块-曲柄机构将活塞的往复运动转换成工作轴的旋转运动，并且可用于发动机(例如，内燃机和外燃机、蒸汽机、气动机和其它发动机)和各种类型的泵以及技术机构。
背景技术
带滑块-曲柄机构的已知发动机，包括有：外壳，具有曲柄的轴放置于该外壳内侧，和具有杆上的活塞的至少两个汽缸，该杆的端部从活塞穿过外壳中的引导轴套并且通过轭(夹具)组件彼此连接；并且该轭组件包括框架形式的外壳，该框架的内部具有呈矩形截面的引导表面以用于滑块，该滑块位于它们之间并且以移动自由度安装于引导表面之间并且在轴的曲柄上旋转；该滑块由具有润滑凹槽的两个连接半部来制成[公布于1977年3月22日的美国专利No.4013048、IPC F01B1/08、F01B9/02、F02B75/24]，该滑块选择为原型。
已知发动机具有易于制造设计，以用于将活塞在杆上的往复运动转换成轴的旋转移动。
在已知发动机中，活塞力通过杆传递至轭单元框架的外壳，并且通过框架引导件中的滑块传递至轴曲柄。在这种情况下，来自轭框架外壳内轴曲柄上滑块的垂直于轴的轴线的侧向力被发动机外壳和汽缸中的杆轴套从高温区域中活塞的侧表面来承担，该高温区域具有少量的润滑剂。结果是，汽缸与杆的侧向冲击导致活塞和轴套的侧表面发生磨损，该磨损导致发动机中的压缩损失，并且因此导致故障。
滑块上的润滑凹槽延伸超出轭框架外壳中的滑动平面，这引起发动机润滑系统中油压力的损失。
发明内容
本发明的目的是通过改变轭组件的设计部分而改善具有滑块-曲柄机构的发动机，以确保汽缸中的活塞和发动机的轴套中的杆以及轭组件的滑块能够高质量地无磨损操作，同时增加了公升容量和单位输出并且减少了发动机的内部机械损失。
本任务解决如下：在具有滑块-曲柄机构的发动机中，包括：外壳，具有曲柄的轴放置于该外壳内侧；和具有杆上的活塞的至少两个汽缸，该杆的端部从活塞穿过引导轴套并且通过轭组件彼此连接，并且该轭组件包括框架形式的外壳，该框架的内部具有呈矩形截面的滑动表面以用于滑块，该滑块位于它们之间并且以移动自由度安装于滑动引导表面之间并在轴的曲柄上旋转；该滑块由具有润滑凹槽的两个连接半部来制成；根据本发明，引导轴套布置于汽缸头部中；侧表面具有用于润滑剂的凹槽的轭组件外壳框架沿着汽缸的轴线以移动自由度安装于发动机外壳的引导表面之间，该汽缸具有双作用活塞，并且滑块上的润滑凹槽未延伸超出轭组件的框架中的内部滑动引导表面的平面。
其中轴可具有一个或一个以上的曲柄。发动机以两冲程或四冲程操作模式来制成，并且具有双作用活塞的汽缸逐个地或串联地安装于外壳的端部处。
在所要求保护的发明中，活塞的力通过杆传递至轭组件的框架外壳，该框架外壳通过滑动表面在发动机外壳的引导表面之间移动。发动机外壳的引导表面承担了曲柄上的滑块在轭框架的外壳上造成的侧向冲击。用以将汽缸中活塞的往复运动转换成轴的旋转运动并且将轴的旋转运动转换成滑块-曲柄机构中的杆上活塞的往复运动的所有力通过轭框架外壳的侧表面，从框架的内部引导件中的滑块传递至发动机外壳的引导表面。在杆和活塞上不存在由于转换机构的移动而导致的垂直于轴的轴线的侧向负载。其减少了杆在汽缸头部中与引导轴套配对的表面磨损以及在汽缸中与活塞配对的表面磨损。汽缸头部中杆的引导轴套设计成密封气体交换过程，和处于发动机汽缸的中心的具有活塞的杆单元。
双作用活塞(替代单作用活塞)在发动机汽缸中的使用增加了相同尺寸下的升容量，并且允许利用四冲程发动机操作模式。由于汽油发动机中燃料混合物或柴油发动机中空气进料的升压，汽缸的表面上的活塞的侧向负载的缺乏允许增加压缩比，从而有助于较高比输出，而无需减少发动机的资源。
滑块上的润滑槽(未延伸超出轭组件的框架中的内部滑动引导表面的平面)提供了润滑系统中的油压力稳定性(无任何损失)和发动机可靠性。
附图说明
所要求保护的本发明的实质通过附图来示出：
图1示出了具有汽缸的发动机的示意图，该汽缸逐个地安装于外壳的端部处；
图2示出了具有汽缸的发动机的示意图，该汽缸串联地安装于外壳的端部处；
图3为轭组件框架的等距示意图；
图4示出了滑块的等距示意图。
具体实施方式
具有滑块-曲柄机构的所要求保护发动机，包括：外壳1，带有曲柄3的轴2放置于该外壳1内侧；和具有杆7上的活塞6的至少两个汽缸4和5，杆7的端部从活塞6穿过汽缸4和5的头部9(图1)和10(图2)中的引导轴套8并且通过轭组件彼此连接。轭组件包括框架形式的外壳11，该框架的内部具有呈矩形截面的引导表面12以用于滑块13，滑块13位于它们之间并且以移动自由度安装于引导表面12之间并且在轴2的曲柄3上旋转。滑块13由两个连接半部制成，该连接半部具有凹槽14以用于外部滑动平面15的润滑。轭组件框架的外壳11通过具有用于润滑剂的凹槽17的侧表面16沿着具有双作用活塞6的汽缸4和5的轴线以移动自由度安装于发动机的外壳1的引导表面18之间。滑块13上的润滑凹槽14未延伸超过轭组件的框架中的外部平面15。
就设计而言，可能的是将双作用的汽缸4逐个地安装于外壳的端部上(图1)或串联地安装于汽缸4和5的端部上(图2)。由于这种设计，在四冲程发动机的两个汽缸中，在头部和双作用活塞之间存在四个容积以用于四个工作周期的同时执行。关于图1的设计：А1和А4为汽缸4的外部头部19和活塞6之间的容积；A2和A3为活塞6和汽缸的头部9之间的容积。关于图2的设计：А1为汽缸4的外部头部19和活塞6之间的容积；A2为活塞6和汽缸5的头部10之间的容积；A3为汽缸4的头部10和活塞6之间的容积；A4为活塞6和汽缸5的头部9之间的容积。
当燃料混合物在容积A1中燃烧时，气体压力的能量用于容积A2中的新鲜进料吸收，废气从容积A3的排出。容积A4中新鲜进料的压缩有助于停止活塞6和杆7的质量与轭框架11的惯性往复运动，而无需使用轴2旋转的能量。从活塞6通过杆7至轭框架11的气体压力的剩余能量用于将轭框架11的往复运动以及滑块12在曲柄3上的使用转换成在发动机的轴2上的旋转运动。在这种情况下，轴2旋转的惯性经历最小交替负载，并且未参与新鲜填进料的吸收，废气的排出，以及活塞6和杆7的质量与轭托架11的惯性往复运动的停止。在原型中，来自轭框架的外壳11中的轴2的曲柄3上的滑块13的垂直于轴2的轴线的侧向力由发动机的外壳1和汽缸4中的杆7的轴套8从高温区域中活塞6的侧表面来承担，该高温区域具有少量的润滑剂。在所要求保护发动机中，来自轭框架的外壳11中的轴2的曲柄3上的滑块13的垂直于轴2的轴线的侧向力由发动机的外壳1的引导表面18中的轭框架的外壳11的侧表面16以低温和所需量的润滑剂来承担。其导致机械损失的急剧减少，并且因此，导致用于获得所需发动机功率而消耗的燃料显著减少并且增加其资源。利用一升的发动机容量，可以得到超过150马力的输出。

Claims (4)

1.一种具有滑块-曲柄机构的发动机，所述发动机包括：发动机外壳，具有曲柄的轴放置于所述发动机外壳内侧；和具有杆上的活塞的至少两个汽缸，所述杆的端部从所述活塞延伸通过所述外壳中的引导轴套并且通过轭组件彼此连接；并且所述轭组件包括框架形式的外壳，所述框架的内部具有呈矩形截面的引导表面以用于所述滑块，所述滑块位于它们之间并且以移动自由度安装于所述引导表面之间并在所述轴的曲柄上旋转；所述滑块由具有润滑凹槽的两个连接半部制成，其中所述引导轴套位于所述汽缸的头部中，侧表面具有用于润滑剂的所述轭组件外壳框架沿着汽缸的轴线以移动自由度安装于所述发动机外壳的所述引导表面之间，所述汽缸具有双作用活塞，并且所述滑块上的所述润滑凹槽未延伸超出所述轭组件的所述框架中的内部滑动引导表面的平面。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中所述轴具有一个或一个以上的曲柄。
3.根据权利要求1所述的发动机，其中所述发动机以两冲程或四冲程操作模式来制成。
4.根据权利要求1所述的发动机，其中具有双作用活塞的所述汽缸逐个地或串联地安装于所述外壳的所述端部处。
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