[发明专利]双相激波摆杆式高速内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气动力领域，更具体地说，是一种双相激波摆杆式高速内燃机。

背景技术

目前，常见的内燃机多为四冲程曲轴连杆型内燃机，这种内燃机的传动结构都采用曲柄连杆机构，通过连杆带动曲轴，从而将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。由于这种内燃机是靠活塞的直线运动和连杆的平面运动来压迫驱使曲轴作旋转运动，从而造成各运动副之间存在着较大的摩擦，导致内燃机传动效率低。曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺点：体积大；连杆、曲轴上的不平衡离心力较大；冲击大，振动大；并由此引起较大的机械磨损，使内燃机寿命缩短；结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难。

此外，一般内燃机与变速装置是两个独立的机器，通常内燃机需另外安装变速器用于后续变速，造成体积庞大。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有曲轴连杆型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、效率高的高速四冲程内燃机——双相激波摆杆式高速内燃机。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种双相激波摆杆式高速内燃机，主要由进气门(1)、气缸盖(2)、气缸(3)、排气门(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、滚轮(9)、输出轴(10)、活齿销轴(11)、摆杆销轴(12)、外凸内中心轮(13)、活齿(14)、摆杆(15)、活齿架(16)、双相激波轮(17)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统等组成。其特征在于：八个气缸(3)环形对称均布在外凸内中心轮(13)的周围，外凸轮内双相激波摆杆传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动——气缸活塞(7)通过推杆(6)直接作用于外凸内中心轮(13)上，推动外凸内中心轮(13)旋转，外凸内中心轮的内部齿形面推动活齿(14)运动，活齿在活齿架和摆杆的约束作用下绕活齿销轴(11)转动，同时又随摆杆(12)摆动，迫使活齿(14)与双相激波轮(17)啮合，驱动双相激波轮(17)转动，并由与双相激波轮(17)键联接的输出轴(10)输出动力。

在上述技术方案中，外凸轮内双相激波摆杆传动机构由凸轮机构和双相激波摆杆活齿传动机构组合而成。其中，凸轮机构由推杆(6)、滚轮(9)、外凸内中心轮(13)、缸体(5)、弹簧(8)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端装有滚轮(9)，滚轮(9)使推杆(6)与外凸内中心轮(13)的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦，弹簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在气缸下部的凸台上，弹簧(8)使推杆上的滚轮(9)始终与外凸内中心轮(13)接触，每个气缸都配有活塞、带滚轮的推杆及弹簧。

双相激波摆杆活齿传动机构由外凸内中心轮(13)、活齿(14)、活齿销轴(11)、摆杆(15)、摆杆销轴(12)、活齿架(16)、双相激波轮(17)和与其键联接的输出轴(10)组成。外凸内中心轮(13)的外表面是四相凸轮轮廓，内部是中心轮齿形面，故外凸内中心轮(13)既是凸轮机构中的凸轮，又是双相激波摆杆活齿传动机构中的中心轮，外凸内中心轮(13)将内燃机和双相激波摆杆活齿传动有机地合二为一，整个双相激波摆杆活齿传动机构内置于外凸内中心轮(13)的内部。双相激波轮(17)自身形状呈180°中心对称，自身质量完全平衡，其轮廓曲线为标准椭圆曲线，或为双相余弦曲线，或为双偏心圆弧曲线。

外凸内中心轮(13)的外表面凸轮轮廓曲线可以根据实际设计需要选定，以获得最佳的动力学性能，提高内燃机的能量转换效率。输出轴(10)、外凸内中心轮(13)、活齿架(16)和双相激波轮(17)等零件的轴心线重合并由机架轴承支承。活齿数Z_G和外凸内中心轮的波数Z_K相差为2，活齿架(16)与机架固联，双相激波轮(17)与输出轴(10)键联接，活齿(14)与外凸内中心轮(13)、双相激波轮(17)分别相啮合均形成高副，活齿(14)与摆杆(5)通过活齿销轴(11)组成转动副，摆杆(15)与活齿架(16)通过摆杆销轴(12)组成转动副。

在上述技术方案中，外凸内中心轮(13)的外部为具有四个互成90°夹角凸出部分的四相凸轮，八个气缸(3)环形对称均布在外凸内中心轮的周围，其中任意两个相隔180°对称布置的气缸活塞(7)工作状态同步，将工作状态同步的两个气缸活塞作为一组，四组气缸活塞依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组气缸的活塞冲程进程对应于外凸内中心轮(13)转角的相位差为45°。

与已有技术相比本发明的主要发明点在于：