專利名稱:無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機的制作方法
本發(fā)明是一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機。
傳統(tǒng)的活塞往復式內(nèi)燃機，無論是單缸或多缸，也無論缸徑尺寸如何，其工作傳動結(jié)構(gòu)不外乎為曲軸-連桿-活塞系統(tǒng)，即為人們通常所說的曲柄連桿機構(gòu)。這種活塞往復式內(nèi)燃機，當連桿和活塞在運動時，由于連桿的擺動，極易使活塞在運動時發(fā)生偏移，產(chǎn)生側(cè)向力，導致活塞與缸體間摩擦阻力增大，機械傳動效率降低，振動頻繁，促使活塞和缸體磨損，大大減少了內(nèi)燃機的實用壽命。此外，連桿與活塞作相對運動時應(yīng)具有一定的空間，這樣就不可避免地要加大內(nèi)燃機的體積，消耗過多的金屬材料，使整機重量也隨之增加。同時，活塞往復式內(nèi)燃機的零、部件組成較多，結(jié)構(gòu)比較復雜，象曲軸、連桿、活塞、缸體等主要零、部件設(shè)計精度要求高，機加工工藝復雜也給設(shè)計、制造、安裝、維修帶來了不同程度的影響。
本發(fā)明的目的是要克服傳統(tǒng)活塞往復式內(nèi)燃機的不利因素，設(shè)計出一種突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型，且結(jié)構(gòu)合理、簡單，易于設(shè)計、制造、安裝、維修的新型內(nèi)燃機。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機，其主要結(jié)構(gòu)是由擺動活塞、滑塊、曲軸、飛輪、缸體、前缸蓋、后缸蓋、正時齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。象諸如排氣系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)，回油系統(tǒng)都巧妙地設(shè)計在這些主要零、部件之中。其它外圍系統(tǒng)都是國際、國內(nèi)所通用亦可靈活的配置在本發(fā)明的內(nèi)燃機上。本發(fā)明的主傳動系統(tǒng)主要是利用了曲柄搖桿原理而設(shè)計的。象特殊形狀的擺動式活塞，它的外輪廓線很象橄欖形，其兩外側(cè)輪廓線是由曲率半徑相等但不同心的園弧線組成，下側(cè)外輪廓線是由一段小園弧組成。這種擺動式活塞具有兩種功能。第一它通過活塞軸使其固定在前、后缸蓋上，可以在缸體內(nèi)左、右來回定軸擺動，使安裝在活塞導槽內(nèi)的滑塊能沿一定軌跡來回滑動，從而帶動曲軸沿某一方向旋轉(zhuǎn)，以達到輸出功率;第二擺動式活塞可以起到密封氣體作用。這是因為在活塞的兩個側(cè)面上同時嵌有數(shù)根內(nèi)外密封條，在兩側(cè)面的上端處設(shè)置有兩密封柱。其兩側(cè)面的下端活塞軸孔處裝有兩密封圈以便于內(nèi)外密封條很好的銜接，使兩側(cè)面達到密封嚴實。同時在活塞的上下端面處還嵌有上、下密封片，從而使缸體與活塞的上、下端面間隙達到密封。所有這些密封處都還裝有各自用途和尺寸不同的彈簧，使這些密封條、密封柱、密封圈、密封片始終和缸體或缸蓋的端面接觸，以達到良好的密封效果。
本發(fā)明的缸體，它的外形很象市場上通用電動機的外形，其缸內(nèi)輪廓線是由四段園弧線組成。左、右兩輪廓線和底部小園弧線與擺動活塞的三段外輪廓線曲率半徑相近，它的上端且主要用來使擺動活塞擺動的有效園弧線與底部的園弧處于同一園心。缸體的內(nèi)壁左、右對稱處設(shè)置有凹進去的燃燒室，也可只設(shè)置單側(cè)面的燃燒室。當使用不同的燃料時，其燃燒室的容積應(yīng)隨之而定，即燃燒室容積應(yīng)與除擺動活塞所占用的體積外的有效空間成一定比例，以實現(xiàn)一定的壓縮比。缸體的上端留有一定空間的進氣通道，最上端為進氣孔，根據(jù)使用燃料的不同，進氣孔上可安裝柴油機即空氣慮清氣，汽油機則化油器與空氣慮清器。燃燒室設(shè)有的進排氣門通孔和安裝噴油嘴或火花塞的位置。缸體的較中部兩側(cè)端設(shè)置有排氣通道。缸體下端與支撐架中間設(shè)計有密閉的潤滑油油箱。在缸體的一周布置有數(shù)個供冷卻水循環(huán)的通道和用于安裝固定的螺栓通孔。為便于機加工和使前、后缸蓋定位準確，其缸體還設(shè)置數(shù)個定位銷孔。
本發(fā)明的前、后缸蓋的外形是非園狀。左、右兩側(cè)上端對稱處留有耳朵狀的凸臺，是專供用來安裝配氣系統(tǒng)的。該凸臺上加工有凸輪軸孔和搖臂軸孔。前、后缸蓋的較中部為曲軸通孔，其下為回油通孔，再其下即為用于固定擺動活塞的活塞軸通孔，前、后缸蓋的四周布置有與缸體螺栓孔相對應(yīng)的通孔和便于定位準確的定位銷孔，并有與缸體冷卻水循環(huán)通道相對應(yīng)的封閉通道。所不同的是，前缸蓋上端還設(shè)置有出水口，潤滑油進口，下端面為冷卻水進口，而后缸蓋只在下端面設(shè)有潤滑油出口。此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的專用活塞軸，其較中部設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽上鉆有回油孔，并且沿活塞軸的軸向方向一端加工有回油內(nèi)孔。這個內(nèi)孔與軸環(huán)槽處的回油孔連溝通。從本發(fā)明的結(jié)構(gòu)來看，本發(fā)明不單單只有一個缸體，而且還可根據(jù)其它要求將同規(guī)格的缸體疊加數(shù)個各自配備有可互換的擺動活塞和配氣系統(tǒng)，以達到更大的輸出功率。當然也可制造單缸，使它具備有以上所說的功能。但無論采用以上兩種方法的任一種，其相鄰擺動活塞的左右兩腔必須是各自密閉的。其兩端還必須依本發(fā)明的前、后缸蓋固定之。
根據(jù)本發(fā)明所制成的無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機，具有如下特點1、結(jié)構(gòu)簡單、靈巧、體積小、重量輕，可節(jié)省較多的金屬材料。
2、設(shè)計制造精度要求不高，工藝簡單，成本低，安裝、維修方便。
3、由單缸工作原理可以制成多缸無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機。
4、在每一個單獨的缸體中配備有一個活塞，形成左、右二個工作缸，可使機械系統(tǒng)傳動穩(wěn)定，輸出功率大。也可以根據(jù)需要只在單側(cè)設(shè)置一個工作缸。
5、燃燒室可以根據(jù)不同的燃料和壓縮比要求設(shè)計出相應(yīng)的形狀和容積。
6、無論使用何種燃料，均可實現(xiàn)二沖程或四沖程的循環(huán)原理。
7、本發(fā)明消除了活塞的側(cè)向力，提高了熱效率和機械效率，降低了燥音。
8、如果從缸數(shù)上來講，本發(fā)明的單缸無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機相當于活塞往復式內(nèi)燃機的雙缸。
9、由于空氣壓縮機的工作原理與內(nèi)燃機的工作原理相似，所以本發(fā)明稍加改動配氣系統(tǒng)就可以作為無連桿活塞擺動式空氣壓縮機。
附圖1、附圖2是本發(fā)明用來實現(xiàn)四沖程動作循環(huán)時的一種實施例。
在附圖1中缸體(1)、小回油孔(2)、左燃燒室(3)、火花塞(或噴油嘴)(4)、搖臂軸(5)、搖臂軸襯套(6)、進氣門(7)、擺動活塞(8)、上密封片(9)、密封柱(10)、進氣道(11)、內(nèi)密封條(12)、外密封條(13)、右燃燒室(14)、凸輪(15)、搖臂(16)、氣門彈簧(17)、排氣門(18)、排氣道(19)、緊固螺栓孔(20)、下密封片(21)、循環(huán)水通道(22)、潤滑油油箱(23)。
在附圖2中后缸蓋回油孔(24)、飛輪(25)、密封圈彈簧(26)、密封圈(27)、曲軸(28)、軸承蓋(29)、軸承(30)、滑塊瓦片(31)、滑塊(32)、后缸蓋(33)、上密封片彈簧(34)、密封柱彈簧(35)、前缸蓋(36)、潤滑油進油孔(37)、正時齒輪(38)、滑動軸承(39)、活塞軸襯套(40)、擋圈(41)、活塞軸(42)、回油孔(43)、下密封片彈簧(44)。
現(xiàn)結(jié)合附圖1、附圖2，就本發(fā)明所舉的這種實施例，就其實現(xiàn)四沖程循環(huán)時的動作順序敘述如下當擺動活塞(8)處于左腔極限位置時，此時火花塞(或噴油嘴)(4)點火(或噴油)，左端燃燒室(3)燃燒，氣體膨脹作功，推動活塞(8)開始向右方向擺動，同時壓縮右腔內(nèi)氣體，當活塞(8)到達右腔極限位置時，右側(cè)燃燒室(14)點火膨脹作功，又推動活塞(8)向左腔擺動，左側(cè)排氣門(18)打開，排出左缸內(nèi)廢氣;當活塞(8)到達左側(cè)極限位置時，在飛輪(25)的帶動下，活塞(8)又向右側(cè)擺動，右側(cè)排氣門(18)打開，排出右缸內(nèi)廢氣，同時左側(cè)進氣門(7)打開，左缸內(nèi)吸氣，當活塞(8)再次達到右側(cè)極限位置時，左缸內(nèi)吸氣完畢，進氣門(7)關(guān)閉，右腔內(nèi)廢氣排出完畢。此時，活塞(8)仍由飛輪(25)帶動向左腔擺動，壓縮左側(cè)腔內(nèi)氣體，同時右腔吸氣，當又達到左側(cè)極限位置時，右腔吸氣完畢，左腔壓氣完畢，完成一次工作循環(huán)。在此循環(huán)過程中，擺動活塞(8)導槽內(nèi)安裝的滑塊(32)就產(chǎn)生來回移動，帶動曲軸(28)進行旋轉(zhuǎn)。每完成一次工作循環(huán)，使曲軸(28)就旋轉(zhuǎn)兩周。如此時左燃燒室(3)又點火膨脹作功，活塞(8)將按上述動作順序重新進行擺動，如此循環(huán)，即可使曲軸(28)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以達到一定的輸出功率。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機還可用來實現(xiàn)二沖程動作順序，此時只需改動某一部位即可，而其它各零、部件功能不變?，F(xiàn)舉一種改動例子，即將缸體(1)上的進氣道(11)封閉，與排氣道(19)連通，且在缸體(1)的恰當部位上設(shè)置兩個以上的掃氣孔。
現(xiàn)仍結(jié)合附圖1、附圖2及改動后缸體敘述本發(fā)明的內(nèi)燃機在實現(xiàn)其二沖程動作順序如下當擺動活塞(8)處于左腔極限位置時，此時火花塞(或噴油嘴)(4)點火(或噴油)，左端燃燒室(3)燃燒，氣體膨脹作功，推動活塞(8)開始向右側(cè)方向擺動，同時壓縮右腔內(nèi)氣體，當活塞(8)擺動到某一位置時，左側(cè)排氣門(18)打開，使左腔內(nèi)氣體排出，隨之進行掃氣，活塞(8)由飛輪(25)帶動繼續(xù)向右腔擺動，當擺動到右腔極限位置時右腔內(nèi)氣體壓縮完畢。此時右燃燒室(14)點火，膨脹作功，又推動活塞(8)向左側(cè)方向擺動，同時左腔掃氣完畢，又壓縮左腔內(nèi)氣體，當活塞(8)擺動到左側(cè)某一位置時，右腔排氣門(18)打開使右腔內(nèi)氣體排出，并隨之進行掃氣，活塞(8)仍由飛輪(25)帶動繼續(xù)向左腔擺動，當再次達到左側(cè)極限位置時，左腔氣體壓縮完畢，完成一次工作循環(huán)。同理，在完成此次擺動活塞(8)的工作循環(huán)后，曲軸(28)將旋轉(zhuǎn)一周。若此時左燃燒室(3)又點火膨脹作功，擺動活塞(8)將按上述動作過程重新擺動，如此周而復始，可使曲軸(28)有一個穩(wěn)定的輸出功率。
本發(fā)明的無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機不局限于上述所講的二種實施例。
權(quán)利要求
1.無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機，其特征在于該內(nèi)燃機主要是由擺動活塞、滑塊、曲軸、飛輪、缸體、前缸蓋、后缸蓋、正時齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。其特征還在于具有特殊形狀的擺動活塞由其活塞軸固定在前、后缸蓋上，并且使擺動活塞在缸體內(nèi)左、右來回擺動，使其滑塊在擺動活塞導槽內(nèi)往復運動，以帶動曲軸沿某一方向作旋轉(zhuǎn)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機，其特征在于擺動活塞的外輪廓線呈橄欖形，其兩個側(cè)面鑲嵌有用于密封的內(nèi)、外密封條數(shù)根，其上、下兩個端面分別鑲嵌有用于密封的上、下密封片，且上、下端面分別配裝有密封柱和密封圈，并且在擺動活塞的中部設(shè)有可供滑塊上、下移動的導槽。并設(shè)有回油小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機，其特征在于缸體的外型類似于電動機，其內(nèi)輪廓線分別由四段園弧組成，且在缸體內(nèi)壁的對稱面處有兩個相等的燃燒室，或是單側(cè)面的燃燒室，并且在缸體的不同位置上分別設(shè)有互不干涉的進氣道、排氣道、冷卻水循環(huán)通道、潤滑油油箱和進、排氣門孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機，其特征在于前缸蓋上，進、排氣門座對應(yīng)處，設(shè)有凸輪軸孔和搖臂軸孔，缸蓋上端有出水口、潤滑油進口，下端有進水口，缸蓋較中部為曲軸通孔，其下是回油通孔，較下部為活塞軸通孔，端面設(shè)置循環(huán)水通道，并有分布不均的螺栓通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機，其特征在于后缸蓋上，進、排氣門座對應(yīng)處，設(shè)有凸輪軸孔和搖臂軸孔，其下端有潤滑油出口，缸蓋較中部為曲軸通孔，下部為活塞軸通孔，處于二者之間為回油通道，端面設(shè)有循環(huán)水通道，并有分布不均的螺栓通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的內(nèi)燃機，其特征在于活塞軸的中部設(shè)有環(huán)槽，環(huán)槽上鉆有回油孔，且活塞軸的一端沿軸向預留有回油內(nèi)孔，并與回油孔相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-6的內(nèi)燃機，其特征在于相同的缸體可以疊加數(shù)個，且各缸體之間可以是互相獨立的分離體，也可以是一整體，每一缸體內(nèi)部都配置有各自獨立且可以互換的擺動活塞，然后由前、后缸蓋固定之。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1-7的內(nèi)燃機，其特征在于按本發(fā)明結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機可制成無連桿活塞擺動式空氣壓縮機。
專利摘要
無連桿活塞擺動式內(nèi)燃機是一種新型結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機。傳統(tǒng)的活塞往復式內(nèi)燃機體積大、重量重。特別是當連桿、活塞在作相對運動時，產(chǎn)生較大的側(cè)向力，使活塞與缸套間摩擦力增大，降低機械效率，影響使用壽命。本發(fā)明的內(nèi)燃機，主要是由擺動活塞、滑塊、曲軸、缸體、前、后缸蓋，正時齒輪室、配氣系統(tǒng)組成。且擺動活塞由活塞軸固定在前、后缸蓋上，使活塞可在缸體內(nèi)左、右來回擺動，以帶動曲軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明體積小、重量輕、易于制造和維修、消除了側(cè)向力?？墒褂酶鞣N燃料，實現(xiàn)二沖程或四沖程循環(huán)、還可單缸或多缸，輸出功率大。
文檔編號F02B75/32GK86107800SQ86107800
公開日1988年7月6日 申請日期1986年11月13日
發(fā)明者張小毛, 張御臣, 趙歸來 申請人:張小毛, 張御臣, 趙歸來導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan