專利名稱：無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的活塞往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)，都是通過(guò)曲軸連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換。由于曲軸連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有偏心載荷，它在工作時(shí)不可避免地要產(chǎn)生振動(dòng)。為了平衡離心慣性力、往復(fù)慣性力、缸內(nèi)氣體壓力及它們產(chǎn)生的干擾力矩，需在曲軸上設(shè)置平衡塊。在軸系中增設(shè)平衡軸及扭振消減裝置等。這使整機(jī)結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜、體積和重量較大。德國(guó)工程師汪克爾發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，與曲軸連桿傳動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，振動(dòng)較小、比功率較大，但其制造工藝較復(fù)雜。因缸體和活塞間的密封未過(guò)關(guān)，汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)至今尚未廣泛應(yīng)用。我國(guó)工程師張玉順發(fā)明的‘發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的無(wú)連桿傳動(dòng)裝置’(中國(guó)專利號(hào)85200243)，其傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)是活塞通過(guò)‘園滑塊’推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仍具有偏心載荷。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到比功率大、振動(dòng)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低等目的。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的用一套槽輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，取代現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)的曲軸連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該套槽輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，至少由一個(gè)帶有封閉曲線槽的主軸和數(shù)個(gè)與活塞連接在一起的撥指組成。主軸上的封閉曲線槽的中心曲線，具有固定的周期和幅值。其周期與活塞往復(fù)一次的周期相同，或者是它的整數(shù)倍。其幅值等于活塞的沖程。該曲線可以是橢園線、正弦曲線或其它曲線。該曲線首尾相連，形成封閉曲線。撥指是園柱形的，其直徑略小于主軸上曲線槽的寬度。撥指插在主軸上的曲線槽中。撥指可在撥指座的套筒中轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒也可在撥指座中轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒中裝有彈簧，使撥指壓緊在主軸的曲線槽中。撥指座與兩個(gè)相互對(duì)置的活塞連接在一起。撥指座在運(yùn)動(dòng)時(shí)受兩條導(dǎo)向槽的約束。活塞和導(dǎo)向槽的中心線均與主軸中心線平行。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，撥指座由活塞帶動(dòng)，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。撥指在主軸的曲線槽中滑動(dòng)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，分電器可直接裝在主軸的一端。該分電器的觸點(diǎn)數(shù)等于氣缸總數(shù)的一半。分電器的每一個(gè)觸點(diǎn)都與一組氣缸的一個(gè)火花塞相連接，同時(shí)也與另一組氣缸中與前者相差某一相位的一個(gè)火花塞相連接。主軸每轉(zhuǎn)一周，兩組氣缸的每一個(gè)火花塞都發(fā)火一次。其點(diǎn)火順序是沿主軸旋轉(zhuǎn)方向依次點(diǎn)火。兩組氣缸的進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀?？諝鉃V清器、汽化器、起動(dòng)裝置、潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)等均與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的相同或類似。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型提出的實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)和工作情況。
圖1.是無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向剖視圖。
圖2.是圖1.在A處的橫向剖視圖。
圖3.是圖1.在B處的橫向剖視圖。
圖4.是分電器與兩組氣缸的火花塞接線的示意圖。
圖1.所示的裝置中，主軸①上帶有封閉曲線槽②。該曲線槽的中心曲線是在主軸園柱面上的一條首尾相接的空間曲線。該曲線展開(kāi)在平面內(nèi)，是一條具有兩個(gè)周期長(zhǎng)的正弦曲線。該曲線兩個(gè)相鄰拐點(diǎn)間的幅值等于活塞⑥的沖程。兩個(gè)對(duì)置的活塞通過(guò)活塞桿⑦及帶螺紋的銷釘⑧，與撥指座⑨連接在一起形成一個(gè)整體。這個(gè)整體的活塞組件在兩個(gè)同心的氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)程大于3倍沖程。這使活塞環(huán) 與氣缸套 之間受力和磨損較勻。撥指③可在套筒⑤中轉(zhuǎn)動(dòng)，其露出端插在主軸的曲線槽中，其頂端呈鈍園錐狀，或裝一鋼珠。彈簧 由頂絲⑩固定在套筒中。該彈簧將撥指壓靠在曲線槽中。套筒可在撥指座⑨中轉(zhuǎn)動(dòng)，并與導(dǎo)向槽 接觸。撥指座與導(dǎo)向槽 接觸。導(dǎo)向槽 、 的中心線與主軸中心線平行。缸體④是園桶形的。主軸安在缸體的中心。兩組氣缸(每組8個(gè)氣缸)均勻而對(duì)稱地分布在與主軸同心的園周上。在導(dǎo)向槽兩端的缸體上，裝有用軟金屬或其他材料做成的緩沖墊 。當(dāng)撥指處于主軸上曲線槽的拐點(diǎn)時(shí)，撥指座剛好與緩沖墊相接觸。
圖1和圖3所示的缸蓋 是園餅形的，中心有一個(gè)孔，可使主軸穿過(guò)。在缸蓋上與氣缸對(duì)應(yīng)的位置，開(kāi)設(shè)有燃燒室坑 。其中裝設(shè)有排氣門 和氣門座 、進(jìn)氣門 和氣門座 及火花塞 。在主軸兩端各裝有一個(gè)凸輪盤 。在凸輪盤上有兩組環(huán)狀凸輪，分別與進(jìn)氣門桿和排氣門桿端部的鋼珠相接觸。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪盤依次開(kāi)啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)氣門和排氣門。兩組氣缸的進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀。在壓縮機(jī)中，缸蓋上不開(kāi)設(shè)燃燒室坑，只在適當(dāng)位置上裝進(jìn)、排氣閥。
在發(fā)動(dòng)機(jī)中，分電器 可直接裝在主軸的一端。分電器有8個(gè)觸點(diǎn)。每個(gè)觸點(diǎn)都與一組氣缸的一個(gè)火花塞相連接，同時(shí)也與另一組氣缸中與前者相差 (π)/2 相位的一個(gè)火花塞相連接。斷電器 與分電器同軸。主軸每轉(zhuǎn)一周，斷電器觸點(diǎn)斷開(kāi)8次。
分電器、斷電器、點(diǎn)火線圈 、蓄電池 、點(diǎn)火開(kāi)關(guān) 、火花塞等均與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相同。活塞環(huán)、缸套、氣門、氣門座等另部件均可采用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件。缸體和活塞等另部件所用材料，均與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相同或類似。
該發(fā)動(dòng)機(jī)的工作程序是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)——主軸上的曲線槽帶動(dòng)撥指及撥指座往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞也隨之往復(fù)運(yùn)動(dòng)——與此同時(shí)，主軸也帶動(dòng)凸輪盤和分電器的分電頭及斷電器的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使進(jìn)排氣門按程序動(dòng)作，火花塞接順序點(diǎn)火——發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，啟動(dòng)電機(jī)停止工作。發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，主軸每轉(zhuǎn) (π)/4 弧度，兩組氣缸中各有一個(gè)氣缸處于爆發(fā)狀態(tài)，主軸每轉(zhuǎn)一周，全部氣缸均完成一次四沖程循環(huán)。怠速運(yùn)行、停機(jī)等工作程序與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)相同。
對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)，主軸曲線槽段的直徑應(yīng)大致等于活塞沖程的1.5倍。
該發(fā)動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是1.該機(jī)沒(méi)有偏心載荷，活塞行程與主軸平行，主軸不受徑向力，它在工作時(shí)幾乎沒(méi)有振動(dòng)。
2.該機(jī)兩組氣缸相對(duì)設(shè)置，在工作時(shí)一組中每一個(gè)氣缸的工作狀態(tài)都與另一組中相應(yīng)氣缸的工作狀態(tài)相同，活塞通過(guò)撥指作用在主軸上的軸向力相互抵消，主軸幾乎不受軸向力。
3.該機(jī)氣缸數(shù)多，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)死點(diǎn)。每一組活塞都在相互對(duì)置的兩個(gè)氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它們相互起到緩沖作用，使活塞運(yùn)行平穩(wěn)，主軸輸出扭矩均勻、穩(wěn)定。
4.活塞導(dǎo)程大于3倍沖程，活塞運(yùn)行時(shí)不易擺動(dòng)。活塞環(huán)和氣缸套磨損均勻，氣缸密封可靠，密封件使用壽命長(zhǎng)。
5.凸輪盤和分電器直接裝在主軸上，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，比功率大。
6.缸體和主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、不需專用設(shè)備?？諝鉃V清器、汽化器、分電器、斷電器、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、火花塞、活塞環(huán)、缸套、氣門、氣門座、起動(dòng)裝置、潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)等另部件，可采用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件。易損件(例如撥指)更換容易。該機(jī)制造和維修成本低。
該機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)，適合作直升飛機(jī)、輕型飛機(jī)、賽車、賽艇、游艇、高級(jí)轎車、各種機(jī)動(dòng)車及小型發(fā)電機(jī)的動(dòng)力。
上述的無(wú)曲軸連桿機(jī)構(gòu)，同樣適合于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)和壓縮機(jī)。
權(quán)利要求1.一種無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是該發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，至少由一個(gè)帶有封閉曲線槽的主軸，和數(shù)個(gè)與活塞連接在一起的撥指組成，主軸上的封閉曲線槽的中心曲線，具有固定的周期和幅值，其周期與活塞往復(fù)一次的周期相同，或者是它的整數(shù)倍，其幅值等于活塞的沖程，該曲線是正弦曲線，撥指是園柱形的，插在主軸的曲線槽中，撥指可在撥指座的套筒中轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒也可在撥指座中轉(zhuǎn)動(dòng)，撥指座與兩個(gè)相互對(duì)置的活塞連接在一起，撥指座在運(yùn)動(dòng)時(shí)受兩條導(dǎo)向槽的約束，活塞和導(dǎo)向槽的中心線均與主軸中心線平行，撥指座由活塞帶動(dòng)，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，撥指在主軸的曲線槽中滑動(dòng)，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，凸輪盤和分電器直接裝在主軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是在主軸的兩端各裝有一個(gè)凸輪盤。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，該凸輪盤使各氣缸的進(jìn)、排氣門按一定的程序開(kāi)啟和關(guān)閉，進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是分電器直接裝在主軸的一端，該分電器的觸點(diǎn)數(shù)等于氣缸總數(shù)的一半，分電器的每一個(gè)觸點(diǎn)都與一組氣缸的一個(gè)火花塞相連接，同時(shí)也與另一組氣缸中與前者相差某一相位的一個(gè)火花塞相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是主軸上的封閉曲線槽的中心線可以是橢園線、或其他曲線。
專利摘要本實(shí)用新型是一種無(wú)曲軸連桿發(fā)動(dòng)機(jī)。
該發(fā)動(dòng)機(jī)至少由一個(gè)帶有封閉曲線槽的主軸和數(shù)個(gè)與活塞連接在一起的撥指組成。撥指在活塞推動(dòng)下，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。撥指在主軸的曲線槽中滑動(dòng)，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。反之，主軸旋轉(zhuǎn)可通過(guò)撥指帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。裝在主軸上的凸輪盤直接控制進(jìn)、排氣門的動(dòng)作。該機(jī)具有比功率大、振動(dòng)小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B75/32GK2193431SQ94202320
公開(kāi)日1995年3月29日 申請(qǐng)日期1994年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月29日
發(fā)明者左學(xué)禹 申請(qǐng)人:左學(xué)禹