專利名稱：一種立式單缸內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及內(nèi)燃機，具體涉及一種采用曲柄圓滑塊機構的立式單缸內(nèi)燃機。
背景技術：
單缸內(nèi)燃機，特別是單缸柴油機在我國有著巨大的需求量以及保有量。僅單缸農(nóng)用柴油機的年產(chǎn)量就在數(shù)百萬臺以上。然而，傳統(tǒng)的單缸內(nèi)燃機中，其運動轉(zhuǎn)換機構采用的均為曲柄連桿機構。通過曲柄連桿機構將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，進而由該曲軸對外輸出扭矩，帶動從動設備。由于了連桿的擺動，傳統(tǒng)的曲柄連桿機構的單缸內(nèi)燃機，體積龐大、笨重、平衡性能較差。特別是采用傳統(tǒng)曲柄連桿機構的臥式單缸柴油機，不但具有上述的缺點，而且經(jīng)濟性差，排放也難以達到國家新的排放標準，不適合現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機械對動力的需求，迫切需要研發(fā)新的立式單缸內(nèi)燃機產(chǎn)品。在審定公告日為1988年1月13日、公告號為CN85200358B的中國專利公開了一種“曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”；授權公告日為2001年6月27日、授權公告號為 CN1067741C的中國專利公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”;授權公告日為2001 年6月27日、授權公告號為CN1067742C的中國專利公開了一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”。上述中國專利文獻中公開的內(nèi)燃機中，其中的往復運動與旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換機構中，用圓滑塊取代了連桿，用曲柄圓滑塊機構取代了曲柄連桿機構。在所述圓滑塊上設置有偏心圓孔，在活塞的活塞座上設置有圓滑塊容置孔，裝配時，將圓滑塊可旋轉(zhuǎn)置于所述的圓滑塊容置孔中，曲軸的曲柄銷可旋轉(zhuǎn)的裝配于所述的圓滑塊的偏心圓孔中。工作時，燃燒室中的燃燒氣體膨脹推動活塞運動，通過活塞帶動設置于其中的圓滑塊做往復運動，而圓滑塊在所述活塞中同時做旋轉(zhuǎn)運動，所述往復運動與旋轉(zhuǎn)運動的合成使得圓滑塊上的偏心圓孔的中心軸線繞曲軸的中心軸線做旋轉(zhuǎn)運動；而所述偏心圓孔的中心軸線與曲軸的曲柄銷的軸線重合，從而可實現(xiàn)活塞的往復運動到曲軸的旋轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)換。有關曲柄圓滑塊機構及其內(nèi)燃機的詳細結(jié)構可參考上述的中國專利文獻。由于取消了連桿，采用曲柄圓滑塊機構的內(nèi)燃機不僅體積重量有所減小，而且平衡性能有很大的改善，從而使得震動和噪音有所減小。特別是上述的采用雙圓滑塊和三圓滑塊機構的內(nèi)燃機，通過相互垂直的往復運動件，不但可以相互克服“活點”的問題，而且將往復運動件的往復慣性力轉(zhuǎn)化為離心慣性力，從而便于對其進行平衡。應用上述的曲柄圓滑塊機構，可以對現(xiàn)有的曲柄連桿機構的單缸內(nèi)燃機進行改造。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種立式單缸內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機使用曲柄圓滑塊結(jié)構，結(jié)構緊湊、 振動減小、平衡性能好而且油耗降低、排放水平提高。本實用新型提供的一種立式單缸內(nèi)燃機，包括機體以及設置于機體中的曲柄圓滑塊機構；其中，所述曲柄圓滑塊機構為雙圓滑塊機構，包括曲軸、兩個相位呈180度設置并固為一體的圓滑塊、豎直方向設置的單作用活塞和水平方向設置的動平衡滑塊；兩圓滑塊分別可旋轉(zhuǎn)設置于所述活塞和動平衡滑塊的圓滑塊容置孔中；曲軸的曲柄銷穿過兩圓滑塊上的偏心圓孔；所述機體為一腔體，其內(nèi)部腔體構成曲軸旋轉(zhuǎn)空間；在機體的前后側(cè)壁設置主軸承座，通過設置于主軸承座上的軸承對曲軸兩端提供可旋轉(zhuǎn)支撐；在所述機體的上側(cè)設置氣缸和缸套，所述的單作用活塞的冠部設置于所述缸套中，二者之間構成滑動摩擦副，所述單作用活塞的活塞座穿過機體的曲軸旋轉(zhuǎn)空間，其下端在該活塞向下運動時可容置于所述機體下側(cè)的導向滑道中；在所述機體的左右兩側(cè)設置有跑道支撐座；兩跑道壁穿過所述機體的腔體內(nèi)部，上下相對設置于所述跑道支撐座上，動平衡滑塊設置于所述兩跑道壁構成的跑道之間，并與兩跑道壁構成滑動摩擦副；在所述機體的氣缸上側(cè)設置氣缸蓋，在所述機體的下側(cè)設置有油底殼。優(yōu)選的，所述單作用活塞的活塞座下端的徑向尺寸大于活塞冠部的尺寸，構成階梯活塞。可選的，所述曲軸為組合曲軸，其一端部的曲柄與曲柄銷之間通過緊固件固定裝配為一體；該曲柄與該單缸內(nèi)燃機的前軸一體成型，構成曲柄軸?？蛇x的，在所述兩跑道座周邊的機體的外側(cè)壁上，還設置有網(wǎng)狀柵格結(jié)構。可選的，設置于所述機體左右兩側(cè)的跑道支撐座與機體本體之間為分體式結(jié)構， 通過緊固件將跑道支撐座固定裝配與所述機體本體上。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的其中一個方面具有如下優(yōu)點本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機采用了雙圓滑塊的曲柄圓滑塊機構，一個立式的活塞輔以一個水平的動平衡滑塊，不但不再需要單獨解決活點的機構以及平衡往復慣性力的蘭徹斯特機構，只需要在飛輪和皮帶輪上適當?shù)呐渲?，即可達到所需要的平衡；而且，本實用新型的實施例的除曲柄圓滑塊機構以及機體之外，最大限度的采用了傳統(tǒng)曲柄連桿機構的零部件，對傳統(tǒng)的內(nèi)燃機具有很好的繼承性。此外，本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構用曲柄圓滑塊機構進行代替，對機體做了相應的設計，機體之外的其它零件和附配套件可采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機構的內(nèi)燃機的相應部件；同傳統(tǒng)的曲柄連桿機構的立式單缸內(nèi)燃機相比，本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機體積、質(zhì)量有很大的減少，振動水平大幅下降(可下降15%或以上)， 可達到C級標準(傳統(tǒng)的立式單缸內(nèi)燃機僅僅是E級)，油耗也有大幅下降(可降低6%或以上)。在本實用新型的優(yōu)選技術方案中，活塞采用了階梯活塞，即容納圓滑塊的活塞座和冠部具有不同的尺寸，從而在對傳統(tǒng)立式單缸機改造時，使得冠部與傳統(tǒng)活塞頭部具有同樣的尺寸，與原缸套相配，原缸套不用做任何改變。機體則可以采用如下設置，缸套設置于機體后，活塞冠部與缸套配合，而容納圓滑塊的活塞座正好與設置于機體上的導向跑道配合，使得加工簡化；而且，可以通過改變缸套的厚度來改變機器的缸徑，易于形成不同缸徑的系列產(chǎn)品。

[0018]圖1為本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機的實施例的結(jié)構示意圖之一；圖2為本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機的實施例的結(jié)構示意圖之二。
具體實施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施的限制。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的機體進行詳細介紹。圖1為本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機的實施例的結(jié)構示意圖之一；圖2為本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機的實施例的結(jié)構示意圖之二。請參考圖1和圖2，本實施例中，立式單缸內(nèi)燃機包括機體1以及設置于機體中的曲柄圓滑塊結(jié)構以及設置于機體之外輔助零部件，例如缸蓋、進排氣部件、供油、冷卻零部件、油底殼等。本實施例中，主要對所述的機體1以及設置于機體中的曲柄圓滑塊結(jié)構以及二者之間的配合進行詳細說明。本實施例中，所述機體1為一腔體，包括腔體中的空腔構成曲軸的旋轉(zhuǎn)空間。由于曲柄圓滑塊機構與傳統(tǒng)的曲柄連桿結(jié)構不同，因而，機體1的內(nèi)部的曲軸旋轉(zhuǎn)空間不必像傳統(tǒng)的內(nèi)燃機機體那樣龐大。在機體1中設置有兩個相互垂直且中心線分開一定距離的通道，所述兩通道分別構成活塞2-1的往復運動空間1-1和動平衡滑塊2-2的往復運動空間 1-2。設置于機體上側(cè)的活塞2-1冠部運動空間1-1部分即為機體的氣缸部分，其內(nèi)部空間形狀為圓筒狀，其以中心線豎直方式設置與機體1中。該部分可以直接設置于機體本體上，也可以為分立部件，通過螺栓等連接件與機體本體固為一體。在氣缸中還可以設置缸套。如圖1中在機體1的氣缸中設置有缸套1-3。所述缸套1-3為薄壁筒體，可以與傳統(tǒng)的氣缸套1-3 —樣，這里不再詳細描述其結(jié)構。所述動平衡滑塊2-2的往復運動空間1-2也稱為跑道1-2。其以中心線水平的方式設置，用于對動平衡滑塊2-2提供導向。本實施例中，設置跑道1-2與機體為一體式結(jié)構， 即在機體1加工制造時一體成型；也可以通過分立部件而形成，例如在機體相對的兩側(cè)(例如左右兩側(cè))設置跑道座孔，在跑道座孔上設置跑道座，將條狀跑道壁穿過所述機體1的腔體內(nèi)部，上下相對裝配于跑道座上。往復運動空間1-2即跑道1-2的形狀與動平衡滑塊2-2 的形狀相適應，例如本實施例中，動平衡滑塊2-2設置為扁長方體，則往復運動空間1-2也相應的為該結(jié)構，以便容納動平衡滑塊2-2并對其導向。其中，所述氣缸1-1與動平衡滑塊往復運動空間1-2之間分開一定的距離，從而對相互垂直方向運動的活塞和動平衡滑塊的提供避讓，該距離即為活塞2-1和動平衡滑塊 2-2中心線之間的距離。在機體1前后側(cè)壁上還設置有主軸承座安裝結(jié)構(圖未示出)，例如軸承座孔，如圖 1和圖2中所示，曲軸通過其主軸頸4-1和曲柄軸4-2被機體1的軸承座孔中的軸承可旋轉(zhuǎn)支撐。在曲軸的主軸頸4-1的上設置有飛輪5。在機體1的下側(cè)還設置有導向滑道，用于在所述單作用活塞2-1向下運動至曲軸旋轉(zhuǎn)空間以下時提供導向。[0029]在機體1上還設置有其它結(jié)構，例如加強結(jié)構(例如，在跑道座周邊的機體的外側(cè)壁，設置有網(wǎng)狀柵格結(jié)構，不但加強剛度而且具有降噪作用)、氣缸蓋結(jié)合結(jié)構、水泵安裝結(jié)構、油泵安裝結(jié)構以一些必要的供油(潤滑油)通路等等，這些結(jié)構可以與傳統(tǒng)的曲柄連桿結(jié)構的內(nèi)燃機的機體相同或者相似，這里不再進行詳細描述。本實施例的曲柄圓滑塊機構為雙圓滑塊機構，包括曲軸(由主軸頸4-1和曲柄軸 4-2構成、兩個相位呈180度設置并固定為一體的圓滑塊3-1和圓滑塊3-2、豎直方向設置的單作用活塞2-1以及水平方向設置的動平衡滑塊2-2。其中，本實施例中，所述曲軸為組合曲軸，包括主軸頸4-1和曲柄軸4-2，曲柄銷由主軸頸4-1的一端面伸出，其中心線與主軸頸中心線平行并離開一段距離。曲柄與前軸一體成型，構成曲柄軸4-2 ；曲柄與曲柄銷之間通過緊固件固定裝配為一體。當然，也可以不采用曲柄軸4-2，而是使用任何的可以應用于曲柄圓滑塊機構的曲軸，曲柄與前軸為分立結(jié)構，通過連接件固為一體。但是，本實施例的曲柄圓滑塊機構并非必須要使用上述的組合曲軸，其也可以用一體式曲軸，但是為便于裝配，需要使用分體式圓滑塊，這里不再詳細描述。所述單作用活塞2-1可以具有現(xiàn)有的應用于曲柄圓滑塊機構的活塞的基本結(jié)構， 即包括冠部和與冠部一體的活塞座，在活塞座上設置圓滑塊容置孔。所不同的是，冠部的具體尺寸，應用于柴油機時，冠部頂部的燃燒室形狀以及活塞座的具體形狀以及其中的其上的圓滑塊容置孔的尺寸，上述的結(jié)構根據(jù)與之相配的機體的具體結(jié)構以及構成的內(nèi)燃機的排量、行程等參數(shù)而確定。本實施例中就采用了階梯式活塞，即活塞冠部與活塞座尺寸不同 (冠部小于活塞座尺寸)。所述的單作用活塞2-1的冠部設置于所述缸套1-3中，二者構成滑動摩擦副。其活塞座穿過機體1的曲軸旋轉(zhuǎn)空間，其下端在該活塞向下運動時可容置于所述機體1下側(cè)的導向滑道中。動平衡滑塊2-2在本實施例中為扁長方體，在其上也設置圓滑塊容置孔。所述動平衡滑塊可容置于所述機體1的跑道中，并與跑道壁構成滑動摩擦副。兩圓滑塊3-1和3-2的結(jié)構可以具有現(xiàn)有的應用于曲柄圓滑塊機構的活塞的基本結(jié)構，在其上設置偏心圓孔，用于穿過曲軸的曲柄銷。兩圓滑塊相位呈180度設置，并固為一體。例如，可以通過同時貫穿該兩圓滑塊的銷子將二者固定為一體。也可以在加工制造時兩圓滑塊一體成型。當然，固定兩圓滑塊的方式并不限于此，任何可以將兩圓滑塊固為一體的方式和結(jié)構均可應用于此。圓滑塊3-1和圓滑塊3-2分別容置于活塞單作用2-1和動平衡滑塊2_2的圓滑塊容置孔中，并與之構成轉(zhuǎn)動摩擦副。曲軸的曲柄銷穿過兩圓滑塊的偏心圓孔，將兩圓滑塊套在曲軸的曲柄銷中。在上述的機體1與曲柄圓滑塊機構構成的立式單缸內(nèi)燃機上，還可以具有諸如缸蓋、油底殼、機油泵、配氣機構等結(jié)構，這里不再一一進行贅述。本實用新型的實施例的立式單缸內(nèi)燃機中僅其曲柄連桿機構用曲柄圓滑塊機構進行代替，對機體做了相應的設計，機體之外的其它零件和附配套件可采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機構的內(nèi)燃機的相應部件。同傳統(tǒng)的曲柄連桿機構的立式單缸內(nèi)燃機相比，本實施例的立式單缸內(nèi)燃機體積、質(zhì)量有很大的減少，振動水平大幅下降(可下降15%或以上)，可達到 C級標準(傳統(tǒng)的立式單缸內(nèi)燃機僅僅是E級)，油耗也有大幅下降(可降低6%或以上)。
6[0039]本實用新型的實施例的立式單缸內(nèi)燃機采用了雙圓滑塊的曲柄圓滑塊機構，一個立式的活塞輔以一個水平的動平衡滑塊，不但不再需要單獨解決活點的機構以及平衡往復慣性力的蘭徹斯特機構，只需要在飛輪和皮帶輪上適當?shù)呐渲?，即可達到所需要的平衡。而且，本實用新型的實施例的除曲柄圓滑塊機構以及機體之外，最大限度的采用了傳統(tǒng)曲柄連桿機構的零部件，對傳統(tǒng)的內(nèi)燃機具有很好的繼承性。此外，本實施例中采用了階梯活塞，即容納圓滑塊的活塞座和冠部具有不同的尺寸，從而在對傳統(tǒng)立式單缸機改造時，使得冠部與傳統(tǒng)活塞頭部具有同樣的尺寸，與原缸套相配，原缸套不用做任何改變。機體則可以采用如下設置，缸套設置于機體后，活塞冠部與缸套配合，而容納圓滑塊的活塞座正好與設置于機體上的導向跑道配合，使得加工簡化；而且，可以通過改變缸套的厚度來改變機器的缸徑，易于形成不同缸徑的系列產(chǎn)品。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求1.一種立式單缸內(nèi)燃機，其特征在于，包括機體以及設置于機體中的曲柄圓滑塊機構；其中，所述曲柄圓滑塊機構為雙圓滑塊機構，包括曲軸、兩個相位呈180度設置并固為一體的圓滑塊、豎直方向設置的單作用活塞和水平方向設置的動平衡滑塊；兩圓滑塊分別可旋轉(zhuǎn)設置于所述活塞和動平衡滑塊的圓滑塊容置孔中；曲軸的曲柄銷穿過兩圓滑塊上的偏心圓孔；所述機體為一腔體，其內(nèi)部腔體構成曲軸旋轉(zhuǎn)空間；在機體的前后側(cè)壁設置主軸承座， 通過設置于主軸承座上的軸承對曲軸兩端提供可旋轉(zhuǎn)支撐；在所述機體的上側(cè)設置氣缸和缸套，所述的單作用活塞的冠部設置于所述缸套中，二者之間構成滑動摩擦副，所述單作用活塞的活塞座穿過機體的曲軸旋轉(zhuǎn)空間，其下端在該活塞向下運動時可容置于所述機體下側(cè)的導向滑道中；在所述機體的左右兩側(cè)設置有跑道支撐座；兩跑道壁穿過所述機體的腔體內(nèi)部，上下相對設置于所述跑道支撐座上，動平衡滑塊設置于所述兩跑道壁構成的跑道之間，并與兩跑道壁構成滑動摩擦副；在所述機體的氣缸上側(cè)設置氣缸蓋，在所述機體的下側(cè)設置有油底殼。
2.根據(jù)權利要求1所述的立式單缸內(nèi)燃機，其特征在于，所述單作用活塞的活塞座下端的徑向尺寸大于活塞冠部的尺寸，構成階梯活塞。
3.根據(jù)權利要求1所述的立式單缸內(nèi)燃機，其特征在于，所述曲軸為組合曲軸，其一端部的曲柄與曲柄銷之間通過緊固件固定裝配為一體；該曲柄與該單缸內(nèi)燃機的前軸一體成型，構成曲柄軸。
4.根據(jù)權利要求1所述的立式單缸內(nèi)燃機，其特征在于，在所述兩跑道座周邊的機體的外側(cè)壁上，還設置有網(wǎng)狀柵格結(jié)構。
5.根據(jù)權利要求1所述的立式單缸內(nèi)燃機，其特征在于，設置于所述機體左右兩側(cè)的跑道支撐座與機體本體之間為分體式結(jié)構，通過緊固件將跑道支撐座固定裝配與所述機體本體上。
專利摘要本實用新型的立式單缸內(nèi)燃機，包括機體以及曲柄圓滑塊機構；所述曲柄圓滑塊機構包括曲軸、兩個相位呈180度設置并固為一體的圓滑塊、豎直方向設置的單作用活塞和水平方向設置的動平衡滑塊；兩圓滑塊分別可旋轉(zhuǎn)設置于所述活塞和動平衡滑塊的圓滑塊容置孔中；曲軸的曲柄銷穿過兩圓滑塊上的偏心圓孔；所述機體為一腔體，在機體的前后側(cè)壁設置主軸承座，通過設置于主軸承座上的軸承對曲軸兩端提供可旋轉(zhuǎn)支撐；在所述機體的上側(cè)設置氣缸和缸套，所述的單作用活塞的冠部設置于所述缸套中；在所述機體的左右兩側(cè)設置有跑道支撐座；兩跑道壁穿過所述機體的腔體內(nèi)部，上下相對設置于所述跑道支撐座上，動平衡滑塊設置于所述兩跑道壁構成的跑道之間；該內(nèi)燃機體積小、重量輕，振動性能好，油耗低。
文檔編號F02F1/00GK202007707SQ201120043919
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權日2011年2月22日
發(fā)明者王清旭, 黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術有限公司