[发明专利]无侧压推杆凸轮式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及往复式内燃机技术，特别是涉及将内燃机气缸活塞往复运动转换为动力输出主轴回转运动的内燃机技术。

背景技术

现有的往复式四冲程内燃机是利用曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出运动和动力。这种结构型式的内燃机存在以下几方面的缺陷：

第一：由于连杆的运动是周期性的平面运动，使活塞与气缸壁间产生很大的周期性交变侧压力，从而加剧气缸壁、活塞(活塞环)的磨损，缩短内燃机的寿命，加剧磨损比正常磨损消耗的功率更多，使内燃机的传动效率较低。

第二：由于曲轴等零件质量的偏心、连杆组的平面运动以及零件受力的不平衡等原因，导致较大的压轴力、振动和噪声。

第三：为了增大内燃机的功率，通常采用沿同一轴线排列的多缸内燃机，这种内燃机的轴向尺寸大。此外，为了使进气门、排气门适时启闭，通常要采用配气正时机构，使得内燃机零件数目多、机构复杂、体积大而笨重。

第四：曲轴的结构复杂，制造难度大。

发明内容

针对现有技术往复式内燃机存在的不足，本发明的目的旨在提供一种无侧压推杆凸轮式内燃机，以克服现有技术往复式内燃机存在的上述缺陷。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，无侧压推杆凸轮式内燃机主要包括机架，安装在机架上的气缸系统，供油系统，配气系统和将气缸系统的活塞往复运动转化为动力输出主轴回转运动的运动方式转换系统，所说的转换系统为凸轮转换系统，主要由在主凸轮上设计加工出的凸轮形槽、固定设置在机架上的导槽和推杆构成，推杆的一端通过活塞销与活塞铰链联接，另一端通过推杆销安装有推杆滚轮和凸轮滚轮，推杆滚轮位于导槽内，导槽的对称线与气缸系统的活塞运动轴心线重合，凸轮滚轮位于主凸轮形槽内，主凸轮固定安装在动力输出主轴上，每一个气缸系统对应配置一个固定设置在机架上的导槽和一个安装有推杆滚轮及凸轮滚轮的推杆。本发明的这种结构设计，其动力输出由推杆将气缸内的活塞驱动力传递给主凸轮和主轴，并将活塞的往复直线运动转换为动力输出主轴的回转运动。通过推杆销在推杆上安装有推杆滚轮和凸轮滚轮，其凸轮滚轮在主凸轮形槽中可沿形槽滚动，推杆滚轮可沿导槽滚动，推杆上的凸轮滚轮与凸轮形槽之间的这种联接结构，使推杆与主凸轮之间的运动传递联接关系为滚动摩擦关系，改变了现有往复式内燃机中连杆与曲轴之间的铰链运动联接关系，从而使气缸可沿主凸轮周边布置；推杆滚轮和导槽之间的这种联接结构，使主凸轮对推杆的作用力或反作用力在垂直于活塞运动方向上的分力(即周向分力)由导槽承受，推杆与导槽之间为滚动摩擦，使推杆成了只能沿气缸轴心线作往复直线运动的二力杆，所以活塞与气缸壁之间的侧压力为零。与凸轮滚轮相配的凸轮形槽，其理论轮廓曲线根据确定的活塞加速度运动规律设计而成以增强内燃机的动力学特性，提高内燃机的能量转换效率。导槽和气缸系统的缸体都可以单独制造后用螺栓及销固定到机架上，也可以将导槽、缸体和机架制造成一个整体。

在上述技术方案中，所说的控制气缸进排气的配气系统可设计为凸轮配气系统，主要由固定在动力输出主轴上大小不同的两个内凸轮构成，分别控制气缸进气门与排气门的启闭。分别控制气缸进气门与排气门启闭的两个内凸轮最好为双联内凸轮。优先考虑采用的技术方案是，气缸进气门的启闭由双联内凸轮中较小的内凸轮控制，气缸排气门的启闭由双联内凸轮中较大的内凸轮控制。为了减少配气凸轮与操纵气缸进排气门启闭的作用杆之间的摩擦磨损，操纵作用杆与配气内凸轮接触联接的一端安装有滚轮。