[发明专利]内波式无曲轴内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，特别涉及一种内波式无曲轴内燃机。

背景技术

传统的曲轴连杆型往复活塞式内燃机自发明以来一直是热能动力机械的主导结构形式，目前得以广泛应用的是四冲程曲轴连杆型往复活塞式内燃机，它是通过曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动转换成曲轴的旋转运动而输出动力。这种结构形式的内燃机存在的主要缺点是：体积大；活塞与气缸壁间有较大的周期性交变侧压力，并由此引起较大的摩擦功耗，加剧了气缸壁、活塞(活塞环)的磨损，使内燃机的寿命缩短；机械工作效率低；曲轴上的不平衡离心力较大、冲击大、振动大；为使内燃机工作平稳，通常采用多缸内燃机，而内燃机的气缸数愈多，曲轴就愈长，摩擦损失也愈大；配气机构复杂，零件数目多。

中国专利申请号为200710048219.9，公开日为2007年8月1日，发明创造的名称为《一种无曲轴内燃机》的内燃机，是将性能优越的活齿传动技术与技术成熟的活塞式内燃机技术相结合而提出的。该内燃机与传统曲轴连杆型内燃机相比，省去了曲轴连杆型内燃机中的曲轴和连杆、结构较为紧凑且较简单、体积较小、冲击小、振动小、运转平稳。但是，该内燃机有如下一些不足：由于需要用同步带传动机构作为配气正时传动机构，使内燃机的结构相对复杂且不够紧凑、零件数目较多、轴向尺寸较大、体积较大；活塞与气缸壁间的较大的周期性交变侧压力并没有消除，由此引起的摩擦功耗较大，内燃机寿命缩短，机械工作效率较低；由于配气凸轮轴和输出凸轮的悬臂布置，对输出凸轮、滚子、活塞、气缸及配气凸轮轴等零件的强度、刚度、制造和安装精度等都提出了更高的要求，因而加工装配较困难，制造成本较高；气缸由一大一小两个气缸串连组成、活塞由一大一小两个活塞及活塞杆组成，该气缸和活塞的结构都较复杂、加工较困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有内燃机技术的不足之处，以中国专利申请号为200710048219.9名称为《一种无曲轴内燃机》的技术方案为基础，提供一种改进的内燃机—内波式无曲轴内燃机，它不仅去除了曲轴连杆型内燃机中的曲轴和连杆、冲击振动小、运转平稳，而且结构简单紧凑、体积小、消除了活塞与气缸壁间的周期性交变侧压力、磨损小、噪声小、机械工作效率高、寿命长、零件数目少、制造安装简单、成本低。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种内波式无曲轴内燃机，主要包括有机座(5)、机体(6)、活塞(11)、气缸(9)、内波轮(4)、输出轴(15)、凸轮滚轮(2)、推杆滚轮(1)、双联配气凸轮(16)、进气门(17)、排气门(12)、推杆(8)、导槽(7)、起动系统、冷却系统、燃油系统、润滑系统等，其特征在于：内波轮(4)和双联配气凸轮(16)都与输出轴(15)固定连接，输出轴(15)由左右两个轴承支承，机座(5)与机体(6)用螺栓连接成一个整体，十二个气缸(9)在内波轮(4)中轴心对称地环形均布在双联配气凸轮(16)的周边，并用螺栓固定到机体(6)上，双联配气凸轮(16)随输出轴(15)一起转动而统一控制所有气缸进排气门(17、12)的启闭，省去了配气正时用的传动机构(如，配气正时同步带传动机构，或正时齿轮机构等)，内波轮(4)上设置有一个凸轮形槽，推杆(8)的一端通过活塞销(10)与活塞(11)铰链连接，另一端通过推杆销(3)安装有凸轮滚轮(2)和推杆滚轮(1)，凸轮滚轮(2)插入内波轮(4)的形槽中，推杆滚轮(1)装在固定设置在机体(6)上的导槽(7)中，导槽(7)的对称线与气缸(9)的轴心线重合，每个气缸活塞(11)都对应配置一个固定设置在机体(6)上的导槽(7)和一个装有推杆滚轮(1)及凸轮滚轮(2)的推杆(8)。本发明的这种结构，是通过推杆(8)将气缸(9)内活塞(11)的驱动力传递给内波轮(4)和输出轴(15)而输出动力，并将活塞(11)的往复直线运动转换为输出轴(15)的回转运动，因此省去了曲轴连杆型内燃机中的曲轴和连杆。安装在推杆(8)上的凸轮滚轮(2)在内波轮(4)的凸轮形槽中可沿形槽滚动，安装在推杆(8)上的推杆滚轮(1)可沿导槽(7)滚动，凸轮滚轮(2)与内波轮(4)的凸轮形槽之间的这种联接结构，使推杆(8)与内波轮(4)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，提高了机械传动效率；推杆滚轮(1)和导槽(7)之间的这种联接结构，使内波轮(4)对推杆(8)的作用力或反作用力在垂直于活塞(11)运动方向上的分力(即周向分力)由导槽(7)承受，推杆(8)与导槽(7)之间为滚动摩擦，使推杆(8)成了只能沿气缸(9)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(2)相配的内波轮(4)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(7)和气缸(9)都可以单独制造后用螺栓及销固定到机体(6)上，也可以将导槽(7)和机体(6)制造成一个整体。