[发明专利]一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机

说明书

本发明公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机装置，属于内燃机领域。针对传统内燃机的曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高，同时连杆同样受力和运动状态复杂，带来的复杂惯性效应和噪音等弊端，本发明利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能，设计了一个每回转一周有两个循环、四个往返行程的无保持架曲沟球轴承，将其两个推程分别用作压缩和排气，两个返程分别用作燃烧做功和进气行程。与传统曲柄连杆机构组成的内燃机相比较，本发明公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.运动形式简单，只有回转运动和往复运动，产生的噪音小；3.零件加工要求低，容易制造。

技术领域

本发明涉及一种内燃机装置，属于动力机械领域。具体来说涉及一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机装置。

背景技术

内燃机是通过使液体或气体燃料在气缸内燃烧，并将其放出的热能直接转换为机械动力的动力机械。常见的往复活塞式内燃机主要由气缸、活塞、曲柄和连杆等组成。气缸是一个实现工作循环、产生动力的空间；活塞可在气缸套内往复运动，燃料在气缸内燃烧，产生的动力推动活塞往复运动，经过连杆推动曲轴作旋转运动，再从飞轮端将动力输出。工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功传递出去驱动车辆或机械设备。

基于曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机自被发明以来，推动了工业革命和交通运输技术的发展，也给人们带来了舒适快捷的出行方便，对人们生活质量的提高具有重要影响。但是，曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高是绕不开弊端，同时连杆同样受力和运动状态复杂，由此带来的复杂惯性效应和噪音，是发动机行业需要不断改进历史命题。

为了克服基于曲柄连杆机构往复活塞式内燃机的上述弊端，本发明公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机。基于无保持架曲沟球轴承（专利申请号：CN201910024162.1）结构的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由活塞、无保持架曲沟球轴承、飞轮和进排气系统等组成。本发明公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机的运动部件全部为轴对称型回转零件，能够克服曲柄连杆机构的诸多弊端。

发明内容

实现上述发明目的的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能。本发明设计了一个内外圈每回转一周有两个完整循环、四个往返行程的无保持架曲沟球轴承，将其两个推程分别用作压缩和排气行程，两个返程分别用作燃烧做功和进气行程。其中，推程是利用曲沟球轴承的上升斜面推动活塞向上运动；返程的燃烧做功行程利用燃气膨胀推动活塞向下运动；返程的吸气行程缺少原动力；因此，在活塞内设置一柱塞缸，利用推程时的向上运动，在柱塞缸内行成负压，该负压可以用作吸气行程活塞向下运动的原动力，实现返程使活塞向下运动；为了消除柱塞缸内的气体泄漏，使负压减弱，在柱塞缸下部设置一单向排气阀，利用做功行程的燃气膨胀推动活塞和柱塞向下运动，排出泄漏气体，保证吸气行程所需的负压动力。实现上述发明目的的技术方案是：