[发明专利]圆筒双面凸轮轴向活塞式无曲轴内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆筒双面凸轮轴向活塞式无曲轴内燃机，属于内燃机技术领域。

背景技术

目前，国内、外使用的往复式内燃机多为四冲程曲轴连杆型内燃机，它是通过曲柄连杆 机构将活塞的往复移动转变为曲轴的转动而输出动力。这种内燃机的主要缺点是：体积大； 活塞对气缸壁有较大的侧压力，并由此引起较大的机械磨损，使内燃机寿命缩短；曲轴上的 不平衡离心力较大；冲击大，振动大；通常，内燃机的进、排气系统除了有进气门、排气门 外，还包含一根长凸轮轴和其上的多个配气凸轮以及传动机构(气门挺柱、气门推杆、正时 齿轮等)，使得曲轴连杆型内燃机的零件数目多、结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有技术往复式内燃机存在的上述缺点，本发明提供一种结构 简单紧凑、体积小、冲击振动小、运转平稳、功率大、寿命长的内燃机——圆筒双面凸轮轴 向活塞式无曲轴内燃机。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种圆筒双面凸轮轴向活塞式无曲轴内 燃机，主要包括有主轴(23)、双面凸轮(13)、滚子(15)、轴销(17)、活塞(7)、活塞回 位弹簧(20)、气缸(8)、进气门(5)、排气门(6)、配气凸轮(2)、左缸体(9)、右缸体(21)、 起动系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统等，其特征在于：左缸体(9)和右缸体(21)用 螺栓(12)联接成一个整体，在主轴(23)上固定有一个波峰对波峰、波谷对波谷、轴向对 称、周向对称的圆筒形双面凸轮(13)，双面凸轮(13)的每个端面上的凸轮轮廓都由四个形 状相同的凸出部分组成，每个凸出部分对应的圆心角为90°，主轴(23)通过左右两个轴承(22) 支承在左缸体(9)和右缸体(21)中，在左缸体(9)和右缸体(21)上设置了同样数目的 偶数个气缸(8)，所有气缸(8)的轴心线都平行于主轴(23)轴线，并与主轴(23)轴线等距地 环形均布，左缸体(9)和右缸体(21)上的气缸(8)关于双面凸轮(13)对称并一一对应地 同轴心线，两组数目相等的活塞(7)分别放入左缸体(9)和右缸体(21)的气缸(8)中，并 在双面凸轮(13)的两端对称布置，各个活塞(7)的底部都安装有滚子(15)，各滚子(15) 在活塞回位弹簧(20)的作用下始终与双面凸轮(13)的轮廓曲面(25、26)接触，滚子(15) 与双面凸轮之间的这种联接结构，使活塞(7)与双面凸轮(13)之间的运动和动力传递联接关系 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，从而可 大大提高功率传递效率，双面凸轮(13)的轮廓曲面(25、26)是滚子(15)做往复运动时， 滚子(15)外圆柱面在一系列位置的包络线，因此，双面凸轮(13)的轮廓曲线(面)的形 状取决于滚子(15)中心的运动轨迹，可通过选取恰当的活塞(7)运动规律来确定，以使内燃 机得到最佳的动力性、经济性和排放指标，活塞(7)底部的与活塞(7)轴线垂直的滑杆(10)插 入设置在气缸(8)下面缸体上的两个相对条形导槽(11)中，这种联接结构对活塞(7)的运动起 导向作用，并使导槽(11)承受双面凸轮(13)给活塞(7)的侧向作用力，使活塞对气缸壁的 侧压力为零，同时还可防止活塞的偏转，每个气缸(8)下面都有设置在缸体上的对置导槽(11)。 在本发明的内燃机中，气缸盖和气缸体制造成一个整体。当活塞(7)带动安装在其底部的滚子 (15)做往复直线运动时，滚子(15)推动固定在主轴(23)上的双面凸轮(13)的轮廓斜 面(25、26)使双面凸轮(13)旋转，活塞(7)的驱动力由双面凸轮(13)通过主轴(23)输 出。双面凸轮(13)和主轴(23)的转动方向与活塞(7)往复运动方向垂直。

在上述技术方案中，在主轴(23)的两端用键联接各安装一个配气凸轮(2)，分别用于 控制左缸体(9)上所有气缸(8)和右缸体(21)上所有气缸(8)的进排气门(5、6)的启闭。 气缸(8)进气门(5)的启闭由配气凸轮(2)中直径较小的凸轮控制，气缸(8)排气门(6)的 启闭由配气凸轮(2)中直径较大的凸轮控制。为了减少配气凸轮(2)与操纵气缸进排气门 (5、6)启闭的作用杆之间的摩擦磨损，在操纵气缸进排气门启闭的作用杆上与配气凸轮(2) 接触联接的一端安装有进、排气门滚轮(3、4)。