[其他]一种新型四杆机构摆动活塞式发动机

说明书

本发明涉及一种摆动活塞式发动机。

这方面的已有技术中公布了一种摆动活塞式发 动机(US4106441)，其活塞为平板形双作用式活塞， 密封系统中一部分密封条安装在活塞上，随活塞而运 动，另一部分密封条是静止的。这种活塞的两面受到 不同的压力、温度交变载荷，运动和静止的密封条之 间的交接处存在相对运动，活塞与密封系统工作的可 靠性及密封效果均不够理想。

本发明的任务是设计一种新型的四杆机构摆动 活塞式发动机，其结构简单、密封性好、工作可靠。

本发明任务的解决方案是：摆动活塞采用扇形活 塞，为了保持平衡，活塞上加有平衡配重；密封系统由 至少一道封闭的矩形密封条和至少一个圆环形密封 环组成，密封条安装在汽缸壁上的槽内，由槽内的波 形弹簧压紧于扇形活塞的表面上，密封环套在活塞轴 上，由汽缸端盖压紧于摆动活塞的端面上，密封条与 密封环互不连接。这种方案的发动机密封性好、工作 可靠、结构简单。

下面借助附图详细描述本发明的一个实施例。

图1发动机结构示意图

图2发动机原理示意图

图3密封系统示意图

图4密封条接头示意图

这种摆动活塞式发动机主要由汽缸〔22〕、摆动 塞〔2〕、曲轴〔7〕、凸轮轴〔10〕、气门〔14〕、密封系 〔19，20〕和火花塞〔21〕等组成，图1中画出了对称 安装在曲轴〔7〕两侧的一对汽缸〔22〕缸数也可为 缸、六缸、八缸或更多的偶数缸。摆动活塞采用扇 活塞〔2〕，作为一种悬臂梁式构件，其断面系数远大 板式结构活塞，同时本发明的扇形活塞是单作用 的，只是一面承受汽缸内气体压力的载荷，而板式 塞则是两面受到不同压力温度交变的反复载荷，所 本发明扇形活塞的润滑、冷却工作条件及可靠性都 显优于板式活塞。为了保持平衡，活塞上加有平衡 重〔24〕。本发动机的工作过程与普通活塞式发动 一样，可以是汽油机、柴油机或其他燃料内燃机，按 行程循环，其点火次序及平衡情况相当于普通水平 置双缸或同样缸数的发动机。本发明亦采用的四 机构传动，曲轴〔7〕完全位于两汽缸之间的相对空 内、摆动活塞〔2〕绕活塞轴〔1〕往复旋转摆动，活塞 〔3〕、连杆小头轴套〔4〕、连杆大头轴承〔6〕的轨迹都 圆弧，因而所形成的是惯性力偶而不是惯性力，加 配重后，第一、二级惯性力偶及离心惯性力的矢量和 均等于零，连杆〔5〕摆动惯性力偶因方向相反、大小 等，也等于零，平衡良好。同时，四杆机构只由转动 组成，结构简单，工作可靠。

本发明只用一根凸轮轴〔10〕驱动两侧气门，凸轴 轴〔10〕位于曲轴〔7〕的上方，二者互相平行；两列气 〔14〕对称地布置在凸轮轴〔10〕的两侧，每对汽缸的 排气门〔14〕水平对置，共用一对凸轮〔10a〕，其轴线 凸轮中心位于同一直线上；曲轴〔7〕通过曲轴齿轴 〔13〕、中间齿轮〔12〕和正时齿轮〔11〕传动，按一定的 相位角度和次序推动两侧的气门〔14〕。

由于采用扇形活塞，对称布置发动机机构与配气 机构，充分地利用了空间，所以本发明的发动机结构 特别紧凑，尺寸小、重量轻，外形体积只相当同类型、 同汽缸总容积普通发动机的二分之一，重量相当于普 通发动机的五分之三左右。这一点对于直升飞机、坦 克、车辆等有着特别重要的意义。

本发明的汽缸体〔18〕分为两部分，汽缸〔22〕与两 端的端盖〔27〕用螺栓连接；用贯穿连接螺栓〔23〕将以 上两部件连成一体。汽缸体〔18〕上方有气门机构检 查盖〔17〕，下方有油底壳〔25〕，传动装置与曲轴输出 端分别位于发动机前后两端。

密封问题，对旋转活塞发动机(例如NSU- Wanker发动机)迄今尚未完满解决。本发明的密封 系统由至少一个密封环〔19〕和至少一道封闭的矩形 密封条〔20〕两部分组成。密封条〔1〕上，位于汽缸端 面〔27〕相应的圆环槽内，密封环〔19〕的截面亦为矩 形。图3为密封系统示意图，每道密封由两端面密封 条、两柱面封条相应互成直角搭接(见图4)组成封闭 矩形，由汽缸壁槽内的波形弹簧〔26〕压紧包围在摆动 活塞〔2〕四周表面上。如图3所示，本实施例采用四 道密封，其中靠摆动活塞轴的一道为油密封条，其它 三道为气密封条；活塞轴〔1a〕上的为密封油环，本实 施例采用一个密封环。

本发明的密封元件是静止的，没有离心惯性力的 作用，由于受到水套的冷却，改善了工作条件；波形弹 簧〔26〕亦因工作温度低而始终保持一定弹力。摆动 活塞〔2〕与汽缸〔22〕之间，由于密封条〔20〕、密封环 〔19〕的存在，即使在热状态下也有细微的间隙，并不 直接接触，因此互相没有摩擦，也没有普通发动机那 样对汽缸的侧压力，汽缸壁不会磨损，相应地提高了 发动机的机械效率与耐久性。本发明也可以采用四 道以上的密封来依次加强密封效果。