[发明专利]直线运动导轨发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种往复式活塞发动机，尤其是将直线运动导轨应用于发动机之中，固定活塞往复直线运动，增大活塞行程，增加力矩来增加功率的直线运动导轨发动机。

背景技术

原有汽、柴油发动机一般由一机体(机体组)、两个机构(曲柄连杆机构、配气机构)、五大系统(燃油供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和启动系统)组成。曲柄连杆机构由活塞连杆组、曲轴飞轮组组成，是往复式活塞发动机将热能转换为机械能的主要机构。在工作过程中，燃烧气体压力直接作用在活塞上，推动活塞往复直线运动，经活塞销、连杆和曲轴，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。摘自化学工业出版社出版，吴文琳主编的《图解汽车发动机构造手册》。从公式可知，发动机功率(P)的大小取决于转矩(Me)和转速(n)的大小，根据转矩、扭矩、力矩定义，增加10％的力矩就是增加10％的功率，增加20％的力矩，就是增加20％的功率。从力对轴之矩M(F)＝Fxyxd公式和力对轴的合力矩定理可知，发动机力矩的大小取决于曲轴臂的长度尺寸和作用在曲轴臂上(Fxy)的大小。保持(Fxy)不变，曲轴臂长度尺寸在原发动机曲轴臂的基础上增加20％，就是增加20％的力矩，增加20％的功率。原有发动机技术研究的重点都放在如何提高燃烧气体压力上了。但没有单方面只增加曲轴臂长度尺寸，增大活塞行程来增加力矩、增加功率的研究成果。而这一方面又是能充分利用原有发动机技术成果最直接、最有效地改善发动机动力性能、经济性能、排放性能的一条最佳途径。一旦突破就是发动机技术领域的重大创新。然而原有发动机技术从结构上限制和制约了只单方面增加曲轴臂长度尺寸、增加力矩、增加功率的研究开发，主要存在以下问题：

1、汽缸直径的限制：原有发动机结构增大活塞行程就必须同时增大汽缸直径。因为增加曲轴臂长度尺寸就是增大活塞行程。增大了活塞行程，汽缸高度随之增加，如果不同时增大汽缸直径来增宽连杆摆幅空间，连杆一运动就会卡缸。

2、活塞、活塞环因侧压力与汽缸壁之间摩擦损失的制约。由国防工业出版社出版，闫大建主编的《汽车发动机原理与汽车理论》一书指出：“摩擦损失占所有机械损失的60％-75％，而活塞、活塞环与汽缸壁之间的摩擦损失占总摩擦损失的70％-80％，因此，在通过提高转速来强化发动机动力性时，尽量减小活塞的动行速度，以减少活塞、活塞环与汽缸之间的摩擦损失，对提高机械效率有重要意义。要提高发动机转速，又不使活塞运行速度过高，则应尽量减少活塞行程。”这说明原有发动机活塞、活塞环与汽缸壁之间的摩擦损失制约了只单方面增加曲轴臂长度尺寸、增大活塞行程、增加力矩、增加功率的研究开发。而摩擦损失产生的原因是：原活塞裙部在汽缸中起导向作用，活塞环在汽缸中起密封和刮油作用，工作中必定与汽缸壁接触产生滑动摩擦，如果只是这种滑动摩擦损失，不可能占总摩擦损失的70-80％。主要原因是活塞直径小于汽缸直径，活塞销座孔中心偏置活塞中心线，且与连杆小头铰链成转动副，所以承受燃烧气体压力时必定产生侧压力，连杆的摆幅运动同样产生侧压力，就是这些侧压力增加了活塞、活塞环与汽缸壁之间的摩擦损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽缸直径小，固定活塞往复直线运动，可较大幅度增加曲轴臂长度尺寸，增大活塞行程，增加力矩来增加发动机功率的直线运动导轨发动机。

是在保留原发动机机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统整体结构形式的基础上，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在汽缸体曲轴箱一侧内壁上装配有导轨，滑块与导轨配合并沿导轨做直线运动，活塞槽板支架的一端与滑块固定，活塞槽板支架的另一端为活塞头部，由此固定了活塞头部在汽缸中做往复直线运动，取消原活塞裙部结构，从而降低原活塞裙部在汽缸中所占汽缸高度，相应地增加曲轴臂长度尺寸，增大活塞行程来实现上述目的。

本发明汽缸高度结构尺寸由活塞头部结构高度尺寸和活塞行程尺寸组成，降低了汽缸高度、增大了连杆摆幅宽度和汽缸体曲轴箱的高度空间尺寸结构。