一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機制造技術

本專利公開一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機裝置，屬于內燃機領域。針對傳統(tǒng)內燃機的曲柄結構復雜，對材料要求高，加工難度高等弊端，本專利設計了一個用2周期無保持架曲溝球軸承代替曲柄連桿機構的內燃機，由氣缸、活塞、2周期無保持架曲溝球軸承、配氣機構和傳動機構等組成的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機。與傳統(tǒng)曲柄連桿機構組成的內燃機相比較，本專利有以下優(yōu)點：1.運動部件全部為軸對稱的回轉型零件，結構簡單；2.運動形式簡單，只有回轉運動和往復運動，產生的噪音小；3.零件加工要求低，容易制造。

A reciprocating piston internal combustion engine without crank and connecting rod mechanism

【技術實現步驟摘要】
一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機
本技術涉及一種內燃機裝置，屬于動力機械領域。具體來說涉及一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機裝置。
技術介紹
內燃機是通過使液體或氣體燃料在氣缸內燃燒，并將其放出的熱能直接轉換為機械動力的動力機械。常見的往復活塞式內燃機主要由氣缸、活塞、曲柄和連桿等組成。氣缸是一個實現工作循環(huán)、產生動力的空間；活塞可在氣缸套內往復運動，燃料在氣缸內燃燒，產生的動力推動活塞往復運動，經過連桿推動曲軸作旋轉運動，再從飛輪端將動力輸出。工作時，連桿小頭端隨活塞作往復運動，連桿大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉運動，連桿大小頭間的桿身作復雜的搖擺運動。曲軸的作用是將活塞的往復運動轉換為旋轉運動，并將膨脹行程所作的功傳遞出去驅動車輛或機械設備。基于曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機自被技術以來，推動了工業(yè)革命和交通運輸技術的發(fā)展，也給人們帶來了舒適快捷的出行方便，對人們生活質量的提高具有重要影響。但是，曲柄結構復雜，對材料要求高，加工難度高是繞不開弊端，同時連桿同樣受力和運動狀態(tài)復雜，由此帶來的復雜慣性效應和噪音，是發(fā)動機行業(yè)需要不斷改進歷史命題。為了克服基于曲柄連桿機構往復活塞式內燃機的上述弊端，本技術公開一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機。基于無保持架曲溝球軸承（專利申請?zhí)枺篊N201910024162.1）結構的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，由活塞、無保持架曲溝球軸承、飛輪和進排氣系統(tǒng)等組成。本技術公開的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機的運動部件全部為軸對稱型回轉零件，能夠克服曲柄連桿機構的諸多弊端。
技術實現思路
實現上述技術目的的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，利用無保持架曲溝球軸承能夠以較大擺幅實現往復運動的功能。本技術設計了一個內外圈每回轉一周有兩個完整循環(huán)、四個往返行程的無保持架曲溝球軸承，將其兩個推程分別用作壓縮和排氣行程，兩個返程分別用作燃燒做功和進氣行程。其中，推程是利用曲溝球軸承的上升斜面推動活塞向上運動；返程的燃燒做功行程利用燃氣膨脹推動活塞向下運動；返程的吸氣行程缺少原動力；因此，在活塞內設置一柱塞缸，利用推程時的向上運動，在柱塞缸內行成負壓，該負壓可以用作吸氣行程活塞向下運動的原動力，實現返程使活塞向下運動；為了消除柱塞缸內的氣體泄漏，使負壓減弱，在柱塞缸下部設置一單向排氣閥，利用做功行程的燃氣膨脹推動活塞和柱塞向下運動，排出泄漏氣體，保證吸氣行程所需的負壓動力。實現上述技術目的的技術方案是：一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，由主軸1、軸承2、飛輪3、排氣推桿4、進氣推桿5、外圈6、內圈7、柱塞8、活塞9、氣缸10、氣缸蓋11、進氣杠桿12、排氣杠桿13、進氣閥14、排氣閥15、火花塞或噴油嘴16、氣孔17、鋼珠18、緩沖彈簧19、單向閥20、機座21、泄漏孔22和齒輪23構成，其特征是：所述的外圈6和內圈7有兩個峰和兩個谷；所述的外圈6與活塞9固連，且外圈6和活塞9及氣缸10的軸線不同心，設置一偏心距；外圈6的中心軸線上固連柱塞8，上部位開設氣孔17；所述的內圈7下部與飛輪3固連，并在中心軸線上設置一柱塞缸，柱塞缸的底部設置一緩沖彈簧19、單向閥20和泄漏孔22；所述的飛輪3與主軸1固連，飛輪3上面的固定相位設置點火或噴油、排氣和進氣圓弧凸起，并隨主軸1和內圈7一起經過動平衡；所述的氣缸10鑲嵌在機座21上，氣缸10外設置排氣推桿4和進氣推桿5的導向套，頂部密封用氣缸蓋11；所述的氣缸蓋11上設置有與進氣閥14、排氣閥15和火花塞或噴油嘴16密封配合的安裝孔；所述的主軸1上安裝一個齒輪23，用齒輪23和一個中心齒輪可以將4個無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機連接成一個機組，機組的做功行程相互錯開90°相位；也可以用齒輪23和一個中心齒輪將2個無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機連接成一個機組，機組的做功行程相互錯開180°相位；或者將1個無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機作為動力源獨立使用；所述的外圈6和內圈7的曲溝的循環(huán)周期相同；所述的外圈6和內圈7的曲線形狀有2種形式：其一是二者曲線形狀相同；其二是二者曲線形狀不同；所述的外圈6和內圈7的曲溝的循環(huán)周期為2個或者2個以上；所述的活塞9和氣缸10的斷面形狀有兩種形式，一種形狀是圓形，另一種形狀是非圓形；活塞9和氣缸10為圓形斷面時，外圈6和內圈7及柱塞8的軸線與活塞9和氣缸10的軸線位置不同心，偏心距不為0；活塞9和氣缸10是非圓形斷面時，外圈6和內圈7及柱塞8的軸線位置與活塞9和氣缸10的軸線位置有兩種情形：其一種不同心，偏心距不為0；其二是同心，偏心距為0。與傳統(tǒng)曲柄連桿機構組成的內燃機相比較，本技術公開的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機具有以下優(yōu)點：1.運動部件全部為軸對稱的回轉型零件，結構簡單；2.運動形式簡單，只有回轉運動和往復運動，產生的噪音小；3.零件加工要求低，容易制造。附圖說明圖1為無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機結構示意圖；圖2為外圈和柱塞結構示意圖；圖3為外圈N向展開示意圖；圖4（a）為外圈N向展開在A-A處的向視圖；圖4（b）為外圈N向展開在B-B處的向視圖；圖4（c）為外圈N向展開在C-C處的向視圖；圖5為內圈和柱塞缸結構示意圖；圖6為內圈W向展開示意圖；圖7（a）為內圈W向展開在A-A處的向視圖；圖7（b）為內圈W向展開在B-B處的向視圖；圖7（c）為內圈W向展開在C-C處的向視圖；圖8為飛輪和主軸結構正視圖；圖9為飛輪和主軸結構俯視圖；圖中各圖例標記分別表示的意義如下：1-主軸，2-軸承，3-飛輪，4-排氣推桿，5-進氣推桿，6-外圈，7-內圈，8-柱塞，9-活塞，10-氣缸，11-氣缸蓋，12-進氣杠桿，13-排氣杠桿，14-進氣閥，15-排氣閥，16-火花塞或噴油嘴，17-氣孔，18-鋼珠，19-緩沖彈簧，20-單向閥，21-機座，22-泄漏孔，23-齒輪。具體實施方式下面結合附圖對本技術作進一步詳細說明。如圖1，本技術的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，由無保持架曲溝球軸承的內圈7、鋼珠18和外圈6滾道形成每回轉一周有兩個循環(huán)、四個行程的機構，將其兩個推程分別用作壓縮和排氣，兩個返程分別用作燃燒做功和進氣；其中，推程是利用曲溝的上升斜面推動活塞9向上運動；返程的燃燒做功行程利用燃氣膨脹推動活塞9向下運動；返程的吸氣行程缺少動力；因此，在活塞內設置一柱塞缸，利用推程時的向上運動，在柱塞缸內行成負壓，該負壓可以用作吸氣行程活塞9向下運動的動力，實現返程使活塞9向下運動的動力；為了消除柱塞缸內的氣體泄漏，使負壓減弱，在柱塞缸下部設置一單向閥20，利用做功行程的燃氣膨脹推動活塞9和柱塞向下運動，排出泄漏氣體，保證吸氣行程所需的負壓動力；外圈6和活塞9及氣缸10的軸線不同心，設置一偏心距；外圈6的中心軸線上固連柱塞本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，由主軸（1）、軸承（2）、飛輪（3）、排氣推桿（4）、進氣推桿（5）、外圈（6）、內圈（7）、柱塞（8）、活塞（9）、氣缸（10）、氣缸蓋（11）、進氣杠桿（12）、排氣杠桿（13）、進氣閥（14）、排氣閥（15）、火花塞或噴油嘴（16）、氣孔（17）、鋼珠（18）、緩沖彈簧（19）、單向閥（20）、機座（21）、泄漏孔（22）和齒輪（23）構成，其特征是：所述的外圈（6）和內圈（7）有兩個峰和兩個谷；所述的外圈（6）與活塞（9）固連，且外圈（6）和活塞（9）及氣缸（10）的軸線不同心，設置一偏心距；所述的外圈（6）的中心軸線上固連柱塞（8），上部位開設氣孔（17）；所述的內圈（7）下部與飛輪（3）固連，并在中心軸線上設置一柱塞缸，柱塞缸的底部設置一緩沖彈簧（19）、單向閥（20）和泄漏孔（22）；所述的飛輪（3）與主軸（1）固連，上面設置排氣和進氣圓弧凸起，并隨主軸（1）和內圈（7）一起經過動平衡；所述的氣缸（10）鑲嵌在機座（21）上，外部設置排氣推桿（4）和進氣推桿（5）的導向套，頂部密封氣缸蓋（11）；所述的氣缸蓋（11）上設置有與進氣閥（14）、排氣閥（15）和火花塞或噴油嘴（16）密封配合的安裝孔。/n...

【技術特征摘要】
1.一種無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，由主軸（1）、軸承（2）、飛輪（3）、排氣推桿（4）、進氣推桿（5）、外圈（6）、內圈（7）、柱塞（8）、活塞（9）、氣缸（10）、氣缸蓋（11）、進氣杠桿（12）、排氣杠桿（13）、進氣閥（14）、排氣閥（15）、火花塞或噴油嘴（16）、氣孔（17）、鋼珠（18）、緩沖彈簧（19）、單向閥（20）、機座（21）、泄漏孔（22）和齒輪（23）構成，其特征是：所述的外圈（6）和內圈（7）有兩個峰和兩個谷；所述的外圈（6）與活塞（9）固連，且外圈（6）和活塞（9）及氣缸（10）的軸線不同心，設置一偏心距；所述的外圈（6）的中心軸線上固連柱塞（8），上部位開設氣孔（17）；所述的內圈（7）下部與飛輪（3）固連，并在中心軸線上設置一柱塞缸，柱塞缸的底部設置一緩沖彈簧（19）、單向閥（20）和泄漏孔（22）；所述的飛輪（3）與主軸（1）固連，上面設置排氣和進氣圓弧凸起，并隨主軸（1）和內圈（7）一起經過動平衡；所述的氣缸（10）鑲嵌在機座（21）上，外部設置排氣推桿（4）和進氣推桿（5）的導向套，頂部密封氣缸蓋（11）；所述的氣缸蓋（11）上設置有與進氣閥（14）、排氣閥（15）和火花塞或噴油嘴（16）密封配合的安裝孔。


2.根據權利要求1所述的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，其特征是：柱塞缸的底部設置的緩沖彈簧（19）的長度正好保證柱塞（8）在到達曲溝的谷底之前與緩沖彈簧（19）接觸，緩解活塞（9）和外圈（6）向下運動的沖擊力。


3.根據權利要求1所述的無曲柄連桿機構的往復活塞式內燃機，其...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：郭康權，周福陽，陳軍，胡耀華，
申請(專利權)人：西北農林科技大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61