CN85100358B

CN85100358B - 曲柄圆滑块往复活塞式内燃机

Info

Publication number: CN85100358B
Application number: CN85100358A
Authority: CN
Inventors: 黎正中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1988-01-13
Also published as: CN85100358A

Abstract

一种曲柄圆滑块往复活塞式内燃机。通过曲柄半径为ｅ的曲轴和一个偏心半径亦为ｅ的圆滑块将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。为了保证活塞的往复运动可靠地转变为曲轴的旋转运动，在曲柄圆滑块机构上配有一对内齿轮副。该机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、振动小等优点。可用于单缸或多缸的二行程以及四行程汽油机或柴油机。当行程与缸径比小于０．８时效果尤佳。

Description

曲柄园滑块往复活塞式内燃机

本发明涉及无连杆往复活塞式内燃机。

传统的内燃机都是采用曲柄连杆机构，由于这种机构运动学的不合理，导致巨大的往复惯性力，结构上的不合理使得机器庞大而复杂。为了寻求更为合理的结构，人们发明了许多种无连杆结构形式，其中曲柄滑块机构亦称正弦机构较为简单。用于这种机构的滑块外形大都是矩形，由于为平面摩擦件，润滑不易保证，机械效率较低，不宜用于高速、高负荷的情况。另外，平面件加工和装配也很困难，制造成本高，实用性受到局限。《内燃机关》1981年第8期上报导了日本工业大学研制的无连杆内燃机，采用圆滑块机构，但必须是双滑块组合使用，气缸是“+”型布置，无法作成单缸或多缸直列式机器。这样，必有一缸或几缸斜置，润滑油容易窜入活塞顶部，引起重大事故（如活塞杆弯曲，缸盖螺丝拉断，缸盖或活塞损坏）。而且起动前必须排油，操作复杂。

本发明的目的在于将活塞的往复运动可靠地转变为曲轴的旋转运动，从而在单缸或直列多缸机上采用圆滑块机构;在此基础上本发明的另一目的就是取消传统的配给式润滑油泵，简化结构并减轻整机重量。

本发明的内燃机，其活塞上有一导向部分，机体上也有一导向部分与活塞导向部分相配。在该活塞导向部分中装有一个圆滑块，所述圆滑块上有一偏心半径等于曲柄半径e的偏心圆孔，与曲柄销相配合。另外，活塞导向部分还配有一内齿轮圈与曲柄销上的外齿轮相啮合组成一对齿轮副，其齿数比为2∶1。当活塞作往复运动时，圆滑块在活塞导向部分中旋转，其转速与曲轴相同，转向与曲轴相反。由于圆滑块的外圆中心与曲轴主轴心线，在活塞行程的中点（１/２行程处）相重合，在活塞压缩行程中，将出现曲轴旋转而活塞不动的“活点”，齿轮副则能克服该“活点”，并能将活塞对气缸壁的侧压力转化为侧压力偶以减轻活塞与气缸壁的摩擦，从而可靠地将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，实现本发明的第一个目的。

本发明的另一个突出特征是在前述内燃机的基础上，活塞尾端有一圆柱形柱塞与油底壳上的柱塞套相配，组成自配式润滑油泵，活塞每完成一次往复运动自动泵油一次，从而实现本发明的第二个目的。

下面结合附图对发明作详细说明：

图1为内燃机结构示意图;

图2为圆滑块视图;

图3为图2的I-I剖视图;

图4为导向部分尺寸等于活塞直径的活塞的立体图;

图5为导向部分尺寸大于活塞直径的活塞的立体图;

图6为活塞总成装配图;

图7为导向部分尺寸等于活塞直径的活塞与机体配副的剖视图;

图8为导向部分尺寸大于活塞直径的活塞与机体配副的剖视图;

图9为表示在活塞上开润滑油孔的剖视图;

图10为表示曲轴与齿轮装配关系的视图;

图11为曲轴总成的装配图;

图12为实施例一的剖视图;

图13为实施例二的剖视图。

如图1所示，本发明的内燃机主要由带有气缸的机体（1）、缸盖（2）、油底壳（3）、活塞（4）、圆滑块（5）、曲轴（6）、飞轮（7）以及配气机构、润滑系统、供给与点火系统、冷却系统等组成。它通过曲柄圆滑块机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。为了保证两种运动可靠地转变，在曲柄圆滑块机构上配置有由内齿圈（22）与齿轮（21）组成的内齿轮副，其齿数比为2∶1。

本发明的圆滑块上开有偏心半径为e的偏心圆孔（8），它与曲轴颈相配，可采取装滚针形成滚动副或装轴瓦形成滑动副的形式。圆滑块上还开有起平衡作用的扇形槽（10）和去重孔（11），以及润滑油孔（12）和端面润滑的十字槽（13），润滑油孔（12）是开在偏心圆孔中心与外圆中心连线上的径向通孔（如图2、3）。活塞有一个导向部分（14）其中心线上开有直径大于圆滑块的圆孔（15）如图4、5所示，圆滑块（5）装于此孔中，可采用镶衬套（16）后装滚针（9）形成滚动副或装轴瓦形成滑动副的方式，如图6所示。活塞导向部分有两种结构形式，当行程与缸径之比（简称行径比）小于0.8时，导向部分的尺寸与活塞直径相等，如图4、7所示，当行径比大于0.8时，导向部分尺寸大于活塞直径，如图5、8所示。这种结构的活塞尾部有一柱塞（17）与油底壳中的柱塞套（18）配副形成润滑油泵，如图8、9所示。油底壳中油面浸没柱塞套，柱塞随活塞上下往复运动而压油。并经润滑油路送到活塞孔与圆滑块、圆滑块偏心孔与曲轴颈的接触表面进行润滑。油路有两种开设方法：一是在活塞中心线上开一条从尾部柱塞端点起通往活塞圆孔的小孔（19），如图9所示。二是在油底壳、机体、曲轴上开一条从柱塞套通往圆滑块与曲轴颈接触面的油道（20），如图1所示。根据活塞的两种不同结构形式，机体也有两种相应的结构，一种结构是机体为一个由两垂直圆柱孔相贯的整体。其中一孔为安装主轴颈的轴承孔，另一孔一部分为活塞在其中运动的气缸，另一部分为活塞导向部分在其中运动的导向段，如图7所示。另一种结构是机体为一个由互相垂直的圆柱孔和阶梯圆柱孔相贯的整体。圆柱孔为安装曲轴主轴颈的轴承孔，阶梯圆柱孔的小圆柱孔为活塞在其中运动的气缸，大圆柱孔为活塞导向部分在其中运动的导向部如图1和8所示。机体也可作成两截式。前述的内齿轮副由固接在活塞导向部分上的内齿圈（21）和曲轴上的齿轮（22）啮合组成。内齿圈与活塞导向部分的固接方式可采取铆接或胶接等其他方式。齿轮与圆滑块之间装有档片（23），如图11所示。

本发明的内燃机由于省去了连杆，可不用专门的曲轴箱，降低了机体高度，结构简化，容易制成体积小、重量轻的机器。特别是作二冲程曲轴箱扫气的内燃机时，由于本机的曲轴箱容积不到常规机的1/4，故可获得所需要的扫气压力，使其换气达到最佳效果，可提高内燃机的功率和效率;由于活塞按余弦规律运动，相对常规机而言，等容度增加，填充效率和热效率提高。本发明的内燃机无需另加润滑油泵，即可达到理想的压力润滑效果，既减少了附件又简化了结构。所以，本发明的内燃机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、振动小等优点。根据本发明可制造出各种型号的单缸或多缸的二行程及四行程的汽油机或柴油机。

实施例一

根据本发明制造3PS二冲程风冷汽油机。用铝合金铸造出活塞，结构如附图4，用铝合金或铸铁铸造造出机体，内齿轮副、曲轴和其他另件分别用普通结构钢、碳素结构钢、铸铁通过车、铣、磨等加工方法制得。把有关另件组装成图6所示的活塞总成和如图11所示的曲轴总成，将活塞总成装入气缸体内，曲轴总成通过轴承孔插入缸体，并使圆滑块进入活塞孔，拧紧有关螺栓，装上点火装置、火花塞等。便得图12所示的汽油机。该机重量仅2.5kg，转速5000γpm，经初步实验：油耗率为350g/hp·h。

实施例二

根据本发明制造四行程柴油机。另件的制造，组装方法，使用材料与实施例一同。活塞为附图5所示结构，其尾部有一柱塞，与油底壳上的柱塞套相配形成柱塞泵，润滑油路如图9所示，圆滑块采用图2所示结构。装上配气机构和供给系统后得到图13所示的柴油机。该机重量20kg，功率3hp，油耗率210g/hp·h。

Claims

1、一种曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其中包括带气缸的机体，缸盖，油底壳，曲轴，活塞，圆滑块，飞轮，配气机构，供给系统，润滑系统，冷却系统，所述的圆滑块上有一偏心半径等于曲柄半径e的偏心圆孔，与曲柄销配合，其特征在于活塞上有一导向部分，圆滑块装在活塞的导向部分之中，活塞导向部分还配有一内齿轮圈与曲柄销上的外齿轮啮合组成一对齿轮副，其齿数比为2∶1，机体有一与活塞导向部分相配的导向部分，从而可靠地将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

2、如权利要求1所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于活塞导向部分的横向尺寸与活塞直径相等，与机体上的导向部分相配合。

3、如权利要求1所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于活塞导向部分的横向尺寸比活塞直径大，与机体上的导向部分相配合。

4、一种曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其中包括带有气缸的机体，缸盖，油底壳，曲轴，活塞，圆滑块，飞轮，配气机构，供给系统，冷却系统，润滑系统，所述圆滑块上有一偏心半径等于曲柄半径e的偏心圆孔与曲柄销相配，其特征在于活塞有一导向部分，圆滑块装在活塞导向部分之中，活塞导向部分上还配有一内齿轮圈与曲柄销上的外齿轮啮合组成一对齿轮副，齿数比为2∶1，机体有一与活塞导向部分相配的导向部分，活塞尾端有一圆柱形柱塞与油底壳上的柱塞套相配，组成自配式润滑油泵。

5、如权利要求4所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于从柱塞下端起沿活塞中心线有一条通向圆滑块的润滑油道。

6、如权利要求4所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于油底壳柱塞套上开有一条通向机体及曲轴的润滑油道。

7、如权利要求5、6所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于圆滑块的偏心圆孔的中心与外圆中心连线上开有作为润滑油道的径向通孔。

8、如权利要求7所述的曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于圆滑块上开有去重孔和扇形槽，以及端面润滑的十字槽。

9、如权利要求1-6中之一所述的曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于圆滑块上的偏心圆孔内装有形成滚动轴承的滚针或形成滑动轴承的轴瓦。

10、如权利要求9所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于活塞导向部分的圆孔内装有形成滚动轴承的滚针或形成滑动轴承的轴瓦。

11、如权利要求10所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于形成内齿轮副的内齿圈铆接或胶接在活塞导向部分上。

12、如权利要求11所述曲柄圆滑块往复活塞式内燃机，其特征在于小齿轮固接在曲柄销上并与前述内齿圈相啮合。