專利名稱：無曲軸連桿發(fā)動機和壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型發(fā)動機和壓縮機。
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的發(fā)動機和壓縮機，都是通過曲軸連桿傳動機構(gòu)，實現(xiàn)往復(fù)直線運動與旋轉(zhuǎn)運動的相互轉(zhuǎn)換。由于曲軸連桿傳動機構(gòu)具有偏心載荷，它在工作時不可避免地要產(chǎn)生振動。為了平衡離心慣性力、往復(fù)慣性力、缸內(nèi)氣體壓力及它們產(chǎn)生的干擾力矩，需在曲軸上設(shè)置平衡塊。在軸系中增設(shè)平衡軸及扭振消減裝置等。這使整機結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜、體積和重量較大。德國工程師汪克爾發(fā)明的旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機，與曲軸連桿傳動的發(fā)動機相比，振動較小、比功率較大，但其制造工藝較復(fù)雜。因缸體和活塞間的密封未過關(guān)，汪克爾發(fā)動機至今尚未廣泛應(yīng)用。我國工程師張玉順發(fā)明的‘發(fā)動機和壓縮機的無連桿傳動裝置’(中國專利號85200243)，其傳動裝置的特點是活塞通過‘園滑塊’推動曲軸旋轉(zhuǎn)。這種傳動機構(gòu)仍具有偏心載荷。
本發(fā)明的目的是提供一種新型發(fā)動機和壓縮機。其特點是比功率大、振動小、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。
發(fā)明是這樣實現(xiàn)的它用一套槽輪傳動機構(gòu)，取代了現(xiàn)有發(fā)動機和壓縮機的曲軸連桿傳動機構(gòu)。該套槽輪傳動機構(gòu)，至少由一個帶有封閉曲線槽的主軸和數(shù)個與活塞連接在一起的撥指組成。主軸上的封閉曲線槽的中心曲線，具有固定的周期和幅值。其周期與活塞往復(fù)一次的周期相同，或者是它的整數(shù)倍。其幅值等于活塞的沖程。該曲線可以是橢園線、正弦曲線或其它曲線。該曲線首尾相連，形成封閉曲線。撥指是園柱形的，其直徑略小于主軸上曲線槽的寬度。撥指插在主軸上的曲線槽中。撥指可在撥指座的套筒中轉(zhuǎn)動，套筒也可在撥指座中轉(zhuǎn)動。套筒中裝有彈簧，使撥指壓緊在主軸的曲線槽中。撥指座與兩個相互對置的活塞連接在一起。撥指座在運動時受兩條導(dǎo)向槽的約束?；钊蛯?dǎo)向槽的中心線均與主軸中心線平行。在發(fā)動機中，撥指座由活塞帶動，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運動。撥指在主軸的曲線槽中滑動，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。在壓縮機中，主軸旋轉(zhuǎn)，通過撥指帶動活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)抽氣和壓縮。在主軸的兩端各裝有一個凸輪盤。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，該凸輪盤使各氣缸的進(jìn)氣門和排氣門按一定的程序開啟的和關(guān)閉。在發(fā)動機中，分電器可直接裝在主軸的一端。該分電器的觸點數(shù)等于氣缸總數(shù)的一半。分電器的每一個觸點都與一組氣缸的一個火花塞相連接，同時也與另一組氣缸中與前者相差某一相位的一個火花塞相連接。主軸每轉(zhuǎn)一周，兩組氣缸的每一個火花塞都發(fā)火一次。其點火順序是沿主軸旋轉(zhuǎn)方向依次點火。兩組氣缸的進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀?？諝鉃V清器、汽化器、起動裝置、潤滑和冷卻系統(tǒng)等均與現(xiàn)有發(fā)動機的相同或類似。
下面結(jié)合


依據(jù)本發(fā)明提出的實施例的具體結(jié)構(gòu)和工作情況。
圖1.是無曲軸連桿發(fā)動機或壓縮機的縱向剖視圖。
圖2.是圖1.在A處的橫向剖視圖。
圖3.是圖1.在B處的橫向剖視圖。(對于壓縮機，圖中將沒有火花塞(24))圖4.是分電器與兩組氣缸的火花塞接線的示意圖。
圖1.所示的裝置中，主軸①上帶有封閉曲線槽②。該曲線槽的中心曲線是在主軸園柱面上的一條首尾相接的空間曲線。該曲線展開在平面內(nèi)，是一條具有兩個周期長的正弦曲線。該曲線兩個相鄰拐點間的幅值等于活塞⑥的沖程。兩個對置的活塞通過活塞桿⑦及帶螺紋的銷釘⑧，與撥指座⑨連接在一起形成一個整體。這個整體的活塞組件在兩個同心的氣缸中往復(fù)運動，其導(dǎo)程大于3倍沖程。這使活塞環(huán)(13)與氣缸套(14)之間受力和磨損較勻。撥指③可在套筒⑤中轉(zhuǎn)動，其露出端插在主軸的曲線槽中，其頂端呈鈍園錐狀，或裝一鋼珠。彈簧(11)由頂絲⑩固定在套筒中。該彈簧將撥指壓靠在曲線槽中。套筒可在撥指座⑨中轉(zhuǎn)動，并與導(dǎo)向槽(22)接觸。撥指座與導(dǎo)向槽(12)接觸。導(dǎo)向槽(12)、(22)的中心線與主軸中心線平行。缸體④是園桶形的。主軸安在缸體的中心。兩組氣缸(每組8個氣缸)均勻而對稱地分布在與主軸同心的園周上。在導(dǎo)向槽兩端的缸體上，裝有用軟金屬或其他材料做成的緩沖墊(23)。當(dāng)撥指處于主軸上曲線槽的拐點時，撥指座剛好與緩沖墊相接觸。
圖1和圖3所示的缸蓋(17)是園餅形的，中心有一個孔，可使主軸穿過。在缸蓋上與氣缸對應(yīng)的位置，開設(shè)有燃燒室坑(19)。其中裝設(shè)有排氣門(15)和氣門座(16)、進(jìn)氣門(20)和氣門座(21)及火花塞(24)。在主軸兩端各裝有一個凸輪盤(18)。在凸輪盤上有兩組環(huán)狀凸輪，分別與進(jìn)氣門桿和排氣門桿端部的鋼珠相接觸。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，凸輪盤依次開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)氣門和排氣門。兩組氣缸的進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀。在壓縮機中，缸蓋上不開設(shè)燃燒室坑，只在適當(dāng)位置上裝進(jìn)、排氣閥。
在發(fā)動機中，分電器(25)可直接裝在主軸的一端。分電器有8個觸點。每個觸點都與一組氣缸的一個火花塞相連接，同時也與另一組氣缸中與前者相差 (π)/2 相位的一個火花塞相連接。斷電器(26)與分電器同軸。主軸每轉(zhuǎn)一周，斷電器觸點斷開8次。
分電器、斷電器、點火線圈(27)、蓄電池(28)、點火開關(guān)(29)、火花塞等均與現(xiàn)有發(fā)動機相同。活塞環(huán)、缸套、氣門、氣門座等另部件均可采用現(xiàn)有發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件。缸體和活塞等另部件所用材料，均與現(xiàn)有發(fā)動機相同或類似。
圖1.裝置的工作程序是對于發(fā)動機，啟動時啟動電機帶動主軸轉(zhuǎn)動-主軸上的曲線槽帶動撥指及撥指座往復(fù)運動，活塞也隨之往復(fù)運動-與此同時，主軸也帶動凸輪盤和分電器的分電頭及斷電器的凸輪轉(zhuǎn)動，使進(jìn)排氣門按程序動作，火花塞接順序點火-發(fā)動機啟動運行，啟動電機停止工作。發(fā)動機正常運行時，主軸每轉(zhuǎn) (π)/4 弧度，兩組氣缸中各有一個氣缸處于爆發(fā)狀態(tài)，主軸每轉(zhuǎn)一周，全部氣缸均完成一次四沖程循環(huán)。怠速運行、停機等工作程序與現(xiàn)有發(fā)動機相同。
在壓縮機中，電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸上的曲線槽通過撥指及撥指座帶動活塞往復(fù)運動。主軸每轉(zhuǎn)一周，每個氣缸均完成2個抽氣-壓縮工作循環(huán)。
對于發(fā)動機，主軸曲線槽段的直徑應(yīng)大致等于活塞沖程的1.5倍。
對于壓縮機，主軸曲線槽段的直徑應(yīng)大于活塞沖程的1.5倍。
圖1裝置的主要優(yōu)點是1.該機沒有偏心載荷，活塞行程與主軸平行，主軸不受徑向力，它在工作時幾乎沒有振動。
2.該機兩組氣缸相對設(shè)置，在工作時一組中每一個氣缸的工作狀態(tài)都與另一組中相應(yīng)氣缸的工作狀態(tài)相同，活塞通過撥指作用在主軸上的軸向力相互抵消，主軸幾乎不受軸向力。
3.該機氣缸數(shù)多，主軸轉(zhuǎn)動無死點。每一組活塞都在相互對置的兩個氣缸中往復(fù)運動，它們相互起到緩沖作用，使活塞運行平衡，主軸輸出扭矩均勻、穩(wěn)定。
4.活塞導(dǎo)程大于3倍沖程，活塞運行時不易擺動?；钊h(huán)和氣缸套磨損均勻，氣缸密封可靠，密封件使用壽命長。
5.凸輪盤和分電器直接裝在主軸上，使傳動機構(gòu)大為簡化。該機結(jié)構(gòu)緊湊，比功率大。
6.缸體和主軸結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、不需專用設(shè)備?？諝鉃V清器、汽化器、分電器、斷電器、點火開關(guān)、火花塞、活塞環(huán)、缸套、氣門、氣門座、起動裝置、潤滑和冷卻系統(tǒng)等另部件，可采用現(xiàn)有發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)件或通用件。易損件(例如撥指)更換容易。該機制造和維修成本低。
該機作為發(fā)動機，適合作直升飛機、輕型飛機、賽車、賽艇、游艇、高級轎車、各種機動車及小型發(fā)電機的動力。
圖1.裝置的特點和優(yōu)點，同樣適合于汽油發(fā)動機、柴油機、煤氣機和壓縮機。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種新型發(fā)動機和壓縮機?，F(xiàn)有發(fā)動機和壓縮機都是通過曲軸連桿傳動機構(gòu)，實現(xiàn)往復(fù)直線運動與旋轉(zhuǎn)運動的相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的特征是用一套槽輪傳動機構(gòu)取代上述的曲軸連桿傳動機構(gòu)。該套槽輪傳動機構(gòu)，至少由一個帶有封閉曲線槽的主軸，和數(shù)個與活塞連接在一起的撥指組成。主軸上的封閉曲線槽的中心曲線，具有固定的周期和幅值。其周期與活塞往復(fù)一次的周期相同，或者是它的整數(shù)倍。其幅值等于活塞的沖程。該曲線可以是橢園線、正弦曲線或其他曲線。該曲線首尾相連，形成封閉曲線。撥指是園柱形的，插在主軸的曲線槽中。撥指可在撥指座的套筒中轉(zhuǎn)動，套筒也可在撥指座中轉(zhuǎn)動。撥指座與兩個相互對置的活塞連接在一起。撥指座在運動時受兩條導(dǎo)向槽的約束?；钊蛯?dǎo)向槽的中心線均與主軸中心線平行。在發(fā)動機中，撥指座由活塞帶動，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運動。撥指在主軸的曲線槽中滑動，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。在壓縮機中，主軸旋轉(zhuǎn)，通過撥指帶動活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)抽氣和壓縮。
2.權(quán)利要求1.所述的裝置，其特征是在主軸的兩端各裝有一個凸輪盤。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，該凸輪盤使各氣缸的進(jìn)、排氣門按一定的程序開啟和關(guān)閉。進(jìn)、排氣總管均可做成蝸殼形狀。
3.權(quán)利要求1.所述的裝置，其特征是在發(fā)動機中，分電器可直接裝在主軸的一端。該分電器的觸點數(shù)等于氣缸總數(shù)的一半。分電器的每一個觸點都與一組氣缸的一個火花塞相連接，同時也與另一組氣缸中與前者相差某一相位的一個火花塞相連接。主軸每轉(zhuǎn)一周，兩組氣缸的每一個火花塞都發(fā)火一次。其點火順序是沿主軸旋轉(zhuǎn)方向依次點火。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不用曲軸和連桿作傳動機構(gòu)的新型發(fā)動機和壓縮機。該機至少由一個帶有封閉曲線槽的主軸和數(shù)個與活塞連接在一起的撥指組成。撥指在活塞推動下，沿與主軸中心線平行的直線往復(fù)運動。撥指在主軸的曲線槽中滑動，產(chǎn)生使主軸旋轉(zhuǎn)的力矩驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。反之。主軸旋轉(zhuǎn)可通過撥指帶動活塞往復(fù)運動。裝在主軸上的凸輪盤直接控制進(jìn)、排氣門的動作。該機具有比功率大、振動小、結(jié)構(gòu)簡單等特點。
文檔編號F02B75/32GK1075774SQ9210125
公開日1993年9月1日 申請日期1992年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年2月28日
發(fā)明者左學(xué)禹 申請人:左學(xué)禹