[发明专利]摆动活塞内燃机

说明书

本发明属机械技术领域，是一种活塞摆动式内燃机。

活塞摆动式内燃机作为对活塞往复式内燃机的改进而被人们广泛研究，但由于结构设计和材料加工等方面的困难，未见成熟的方案付诸实施。中国专利CN85105436采用顶置对称的凸轮气门机构，使得每个气缸体单元只能作一个工作气缸。所以其比体积和比重量均非最小。其摆动活塞偏置在中心摇杆上，摆动时产生的惯性力和矩几乎是任何支承结构也不能承受的。所以很难付诸实施。

本发明的目的在于提供一种比重量小，比体积小，效率高、平衡性好、结构简单的摆动活塞内燃机。

本发明结构包括工作气缸、配气机构、冷却系统、动力输出机构几个部分。工作气缸包括气缸体、摆动活塞、摇杆、分隔块、前后缸盖等，如图1和图2所示，气缸体8是个大园筒，摇杆5定位在其中心线上，分隔块21固定在气缸体上，与摆动活塞10及前后缸盖一起将气缸体隔成若干个容积可变的空腔，每个空腔形成单个工作气缸。分隔块21可以是2块，则将气缸体分隔成4个空腔。根据不同的功率要求，分隔块也可以是4块、8块等，将气缸体分成8个、16个空腔等。配气机构见附图4和5，由气缸后端盖11、配气盘盖12、配气盘13和传动轮系19组成，后端盖11固定在气缸体后端，在每个工作气缸燃烧室的部位对应开有一个进、排气口26。两种气口可以重合。配气盘盖12上开有进、排气口27和28。进、排气口的个数与气缸被分隔的个数一致。配气盘13的外沿是齿轮，盘面上开有相应于配气盘盖上的进、排气口的弧形进、排气配气口。例如，当分隔块21为2块时，气缸体分隔成4个空腔，则配气盘盖12上分4个方向对称地开进、排气口，在配气盘面上相错地开两道展角约90°的弧形进、排配气口。当分隔块为4块时，气缸体被分隔成8个空腔，配气盘盖12上分8个方面对称地开进、排气口，在配盘上相错地开4道展角约45°的弧形进、排配气口。配气盘安装在摇杆上，可在摇杆5上转动，两侧面分别与后端盖11、配气盘盖12紧贴着。外沿的齿轮与传动轮系19的驱动轮啮合，并被其驱动后相对后端盖旋转。当配气盘相对曲轴以一定速比转动时，配气口每缸按工作要求顺序地接通和断开后端盖和配气盘盖上的进、排气口，达到配气的目的。由于后端盖上进、排气口每缸只有一个，因而可以开得很大，使充气性能良好。对于小功率机或对空间利用要求高的内燃机，后端盖11上的进、排气口可以分开开，见附图6，这种形式，结构紧凑，加工方便，但最大通气面积受限，而且燃气对配气盘13的侧压力较大。

气缸体内各缸的工作顺序如下：设第一冲程内第一气缸在进气，按配气盘旋向数过去，第二缸在排气，第三缸在作功，第四缸在压缩。第二冲程内，原来进气的开始压缩，排气的进气，……每个缸的工作过程和活塞往复式的四冲程内燃机完全相同。左右两边的气缸体内的工作情况基本相同，但配气盘的旋向相反。

本发明的动力传输机构可以设计成如图1所示形式。由一套曲柄、滑块、摇杆机构、传动轮轮系、连杆等组成。主曲轴16和付曲轴2平行设置在两个气缸体之间。两曲轴的半径相等，与连杆3组合在一起构成双曲柄机构，活塞10对称地安装于摇杆5上，摇杆5的动力输出端装有曲拐7，拐轴上安装有方形滑块4。滑块4嵌在连杆3的滑槽内。传动轮系19是用来驱动配气机构的。

上述机构的工作原理如下：高压燃气压着活塞10摆动，带动摇杆5和滑块4，滑块4摆动时，相对于连杆3作水平滑动，并带动连杆作平移的回旋运动，连杆再驱动两个曲轴转动。配气轮系19的工作原理是：主曲轴16带动主动轮19Ⅰ，通过中间轮19Ⅱ改变转向后过渡到19Ⅲ，齿轮19Ⅲ再带动驱动轮19Ⅳ和19Ⅴ去拨动配气盘13。其间通过了两级变速。就实施例而言，要求传动比为2，这些齿轮的基本参数可取如下数值：19Ⅰ、19Ⅱ、19Ⅲ的模数都是3，齿数分别是24、26、16，19Ⅳ和19Ⅴ模数为5，齿数都为25，配气盘13上的齿轮的模数是5，齿数是75。

这套机构的特点是：结构紧凑，刚性好，加工要求较常规，运动可以完全平衡，摆动件的惯性在较宽的工作转速范围内补偿了燃气动力的不均匀性。见附图9、10、11中的力矩变化曲线。