專利名稱：一種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的配件，特別是涉及一種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，專 用于具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
自德國工程師狄塞爾發(fā)明曲柄連桿式內(nèi)燃機， 一百多年以來，這種結(jié)構(gòu)的 內(nèi)燃機一直作為汽車、拖拉機及其他工程機械的配套動力。在長期的使用過
程中，曲柄連桿式內(nèi)燃機的一些缺點和不足逐步被認識
1. 曲柄連桿式內(nèi)燃機在工作過程中，當活塞通過連桿把力傳遞給曲柄時， 也產(chǎn)生了一個對缸壁的側(cè)壓力，造成了缸筒和活塞的偏磨，使內(nèi)燃機的工作 狀況變壞，縮短了整機的使用壽命。
2. 曲柄連桿式內(nèi)燃機決定了其活塞的往復慣性力和連桿的擺動慣性力不 能完全平衡，在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生振動。
3. 曲柄連桿式內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)復雜,主要部件加工工藝難度大，精度要求高， 整機相對比重量較大，因而制造費用高。
4. 曲柄連桿式內(nèi)燃機活塞運動規(guī)律，不適應內(nèi)燃機爆發(fā)時可燃氣體燃燒 規(guī)律和散熱規(guī)律，因而熱效率相對較低。
在內(nèi)燃機的發(fā)展過程中，國內(nèi)外也曾出現(xiàn)過一些新型內(nèi)燃機，如三角轉(zhuǎn)子 式內(nèi)燃機，凸盤內(nèi)燃機，擺盤內(nèi)燃機，斯特林式內(nèi)燃機,對頂活塞式內(nèi)燃機等， 上述內(nèi)燃機雖然先后問世，但存在種種缺點和不足， 一直沒有得到實際應用， 其中(1) .三角轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機
該機結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕，平衡性好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，但這種內(nèi)燃機致命弱 點是密封問題得不到解決，該機在工作時，三角活塞的密封條和汽缸的工作 面不能長期有效的密封，造成工作過程中的高壓氣體泄露，不能長期有效，可 靠的運轉(zhuǎn)，因而沒有得到應用。
(2) .凸盤,擺盤內(nèi)燃機
這兩種內(nèi)燃機在《柴油機設計手冊》中曾介紹過，但由于其結(jié)構(gòu)及其他原 因，加工工藝復雜,不能在汽車上應用。
(3) .斯特林式內(nèi)燃機
這種內(nèi)燃機由于其配氣系統(tǒng)體積過大，笨重，不能作為機動車輛的動力。
(4) .對頂活塞式內(nèi)燃機
這種內(nèi)燃機曾是國外新出現(xiàn)的一種內(nèi)燃機,該機兩活塞相對運動，故平衡 性好，但這種結(jié)構(gòu)僅限于二沖程內(nèi)燃機，且掃氣過程復雜，體積過大，沒有得 到應用和推廣。
本發(fā)明人針對現(xiàn)有內(nèi)燃機的缺點，曾研究出了一種具有四缸、四行程、往 復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機并已申請了中國發(fā)明專利，然而，現(xiàn)有技術(shù)中的 內(nèi)燃機的配氣機構(gòu),因其結(jié)構(gòu)及加工工藝復雜，不適合于在具有四缸、四行 程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機上應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，針對具有四缸、四行 程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機的特點，經(jīng)過研究改進，給出了一種新型 的內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)。這種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)系通過中心主軸直接驅(qū)動配氣盤，配氣盤旋轉(zhuǎn)時通過鑲在配氣盤上的凸環(huán)驅(qū)動挺柱座中的配氣挺柱，挺柱 直接驅(qū)動氣門，完成進排氣過程，同廣泛使用的曲柄連桿內(nèi)燃機相比，本發(fā)明 的配氣結(jié)構(gòu)高度簡化，體積重量減少，采用本發(fā)明的相同功率的具有四缸、 四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機的制造費用僅為同功率曲柄連桿內(nèi)燃
機制造費用的50%。
本發(fā)明人給出的具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機，包 括有凸盤滾子機構(gòu)、配氣機構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、起動 裝置和機體缸蓋，其中
凸盤滾子機構(gòu)主要由主軸、凸盤、組合活塞、驅(qū)動滾輪、滾輪軸、回位 滾輪、回位滾輪銷軸、回位擺桿、擺桿支撐軸、擺桿銷軸構(gòu)成，其中
主軸設在機體缸蓋的中央，前后貫通，分為前主軸與后主軸，中間由聯(lián)接 套連接，后主軸上裝有凸盤,輸出動力，后主軸前端裝有傘形齒輪，與兩個同 主軸軸線相垂直的相同的傘形齒輪相嚙合，驅(qū)動機油泵和分電器，而與后主
軸相連的前主軸用來驅(qū)動缸蓋前端的配氣盤，皮帶輪；
組合活塞分為頂部和桿部，頂部與活塞桿鑄為一體，活塞頂部的外圓設 有環(huán)槽三道，內(nèi)裝氣環(huán)兩道、油環(huán)一道，活塞桿中部和下部分別設有回位銷軸
孔和驅(qū)動銷軸孔，兩銷軸孔呈45。夾角并與活塞桿垂直，圓柱軸孔內(nèi)裝有回
位銷軸，軸的兩端裝有驅(qū)動滾輪，活塞桿為空心圓柱體，活塞桿下部鉆有油道 孔，當活塞達上止點時與機體油道相通，潤滑油便通過道孔進入活塞桿內(nèi)，當 活塞下行時進入活塞桿內(nèi)的潤滑油在慣性的作用下到達活塞頂部對活塞進 行冷卻，同時一部分油經(jīng)活塞頂部油環(huán)下的小孔到達環(huán)岸部，對缸筒和活塞 進行強制潤滑，多余的油在油環(huán)的刮壓下又通過油環(huán)下的小孔被擠壓回到活塞桿內(nèi)，通過增減油環(huán)下油孔的數(shù)量和改變油孔直徑可調(diào)整這部分油的壓力 和流量，以保持這里的最佳潤滑狀態(tài)，不使?jié)櫥蜕细Z進入燃燒室。
凸盤為由兩個峰點和兩個谷點及內(nèi)外滾道組成的雙峰雙滾道凸盤，其中 凸盤的內(nèi)、外滾道同軸，凸盤的兩峰點、兩谷點把封閉的滾道工作面分為四 個區(qū)間，每個區(qū)間為90° ,相鄰兩區(qū)間的工作曲面應符合如下條件 h升二l一h降l ， a升二l一a降l 式中h^為凸盤任意角活塞升程
-h降為凸盤h J司隔90。角處活塞的升程 a f為h ^所在角度活塞的加速度 -a^為a^間隔9(r角處活塞的加速度。 本發(fā)明給出的技術(shù)方案是:這種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)主要由配氣盤、挺柱 座、挺柱、氣缸蓋、氣門導管、進氣門、排氣門構(gòu)成，其中配氣盤設置在前 主軸的前部并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤上鑲有弧形凸塊,挺柱座固定在氣缸 蓋上，挺柱座內(nèi)設有挺柱，氣缸蓋內(nèi)設有氣門導管,氣門導管內(nèi)設有可滑動 的氣門桿，氣門桿的下端與氣門相接，氣門桿的上端與挺柱的下端之間有一 間隙，當配氣盤同主軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤上的凸塊轉(zhuǎn)到某一特定角度時會壓 迫挺柱座內(nèi)的挺柱回縮，挺柱的回縮力大于套在氣門桿上的氣門彈簧的彈 力，挺柱下端將驅(qū)動氣門桿的上端回縮并打開氣門；當配氣盤轉(zhuǎn)到另一特定 角度時，配氣盤上的凸塊會脫離挺柱座內(nèi)的挺柱，在套在氣門桿上的氣門彈 簧的彈力作用下，挺柱與氣門桿復位，氣門關(guān)閉，此時，挺柱與配氣盤、氣門桿 的上端均保持一定的間隙，從而實現(xiàn)進氣和排氣。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:配氣機構(gòu)通過配氣盤上的弧形凸塊直接驅(qū)動配氣座上的挺柱，挺柱驅(qū)動氣門，無挺桿搖臂運動，使配氣更加可 靠，而且配氣結(jié)構(gòu)髙度簡化，由于結(jié)構(gòu)的簡化先進，體積重量減少，采用本發(fā) 明的相同功率的具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機的制造費
用僅為同功率曲柄連桿內(nèi)燃機制造費用的50%。


圖1為采用本發(fā)明的具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機 的45°角的剖面圖2為具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機的工作原理展 開圖3為圖1的A--A視圖； 圖4為圖1的B--B視圖； 圖5為圖1的凸盤的主視圖； 圖6為圖5的C—C視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明給出的圖1 圖6，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的闡述。 附圖中的標記是l.后主軸，2.后殼體，3.推力軸承，4.凸盤，5.滾 輪，6.滾輪軸，7.機體，8.組合活塞，9.回位滾輪，IO.回位擺桿，ll.擺 桿支撐軸，12.傘形齒輪，13.排氣門，14.進氣門，15.氣缸蓋，16.挺 柱，17.挺柱座，18.配氣盤，19.前主軸，20.皮帶輪，21.缸套，22.分電 器座，23.機油泵座，24.油底殼，25.峰點，26.谷點，27.內(nèi)滾道，28.外 滾道，29.氣門桿，字母a' 、 b'代表相鄰的兩個氣缸。
如圖1所示，為采用本發(fā)明的內(nèi)燃機45°角的剖面圖，該圖展現(xiàn)了對角
的兩缸的工作過程，這兩缸在雙峰凸盤頂升下， 一缸處于排氣上止點， 一缸處于壓縮上止點，同時通過活塞桿上一對回位滾輪9推動回位擺桿10，把另兩 缸推向下止點。
這種具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機，包括有凸盤滾 子機構(gòu)、配氣機構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、起動裝置和機體 缸蓋,其中的潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、起動裝置屬于現(xiàn)有技術(shù)。
凸盤滾子機構(gòu)為采用本發(fā)明的內(nèi)燃機已申請專利的主要發(fā)明點，包括有 設在機體7中央的主軸,該主軸分為前主軸19與后主軸1，中間由聯(lián)接套連 接，后主軸1上裝有凸盤4,后主軸1前端裝有傘形齒輪，與兩個同主軸軸線 相垂直的相同的傘形齒輪12相嚙合，驅(qū)動機油泵和分電器，而與后主軸1相 連的前主軸19用來驅(qū)動機體缸蓋前端的配氣盤18，皮帶輪20;凸盤滾子機構(gòu) 中還有組合活塞8，驅(qū)動滾輪5，滾輪軸6，回位滾輪9，回位滾輪銷軸，回 位擺桿10，擺桿支撐軸ll，擺桿銷軸等部件，其中組合活塞8分為頂部和桿 部，頂部由鋁合金鑄造，與空心鋼制活塞桿鑄為一體，活塞頂部外圓車有環(huán)槽 三道，內(nèi)裝氣環(huán)兩道，油環(huán)一道，圓柱形活塞桿中部和下部分別設有回位銷軸 孔和驅(qū)動銷軸孔，兩銷軸孔呈45。夾角并與活塞桿垂直。圓柱軸孔內(nèi)裝有回 位銷軸，軸的兩端裝有回位滾輪9，活塞桿為空心圓柱體，由優(yōu)質(zhì)合金鋼，熱 處理后鑄入活塞頂部。下鉆有油道孔，當活塞達上止點時與機體油道相通， 潤滑油便通過道孔進入活塞桿內(nèi)，當活塞下行時進入活塞桿內(nèi)的潤滑油在慣 性的作用下到達活塞頂部對活塞進行冷卻，同時一部分油經(jīng)活塞頂部油環(huán)下 的小孔到達環(huán)岸部，對缸筒和活塞進行強制潤滑，多余的油在油環(huán)的刮壓下 又通過油環(huán)下的小孔被擠壓回到活塞桿內(nèi)，通過增減油環(huán)下油孔的數(shù)量和改 變油孔直徑可調(diào)整這部分油的壓力和流量，以保持這里的最佳潤滑狀態(tài)，不使?jié)櫥蜕细Z進入燃燒室。
配氣機構(gòu)為本發(fā)明人此次申請專利的發(fā)明點，主要由配氣盤18、挺柱 座17、挺柱16、氣缸蓋15、氣門導管、進氣門14、排氣門13構(gòu)成，其中配 氣盤18設置在前主軸19的前部并與主軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤18上鑲有兩條弧 形凸塊，挺柱座17固定在氣缸蓋15上，挺柱座17內(nèi)設有挺柱16,氣缸蓋15 內(nèi)設有氣門導管，氣門導管內(nèi)設有可滑動的氣門桿29，氣門桿29的下端與氣 門相接，氣門桿29的上端與挺柱16的下端之間有一間隙，當配氣盤18同主 軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤18上的凸塊轉(zhuǎn)到某一特定角度時會壓迫挺柱座17內(nèi)的 挺柱16回縮，挺柱16的回縮力大于套在氣門桿29上的氣門彈簧的彈力， 挺柱16下端將驅(qū)動氣門桿29的上端回縮并打開氣門；當配氣盤18轉(zhuǎn)到另一 特定角度時，配氣盤18上的凸塊會脫離挺柱座17內(nèi)的挺柱16,在套在氣門 桿29上的氣門彈簧的彈力作用下，挺柱16與氣門桿29復位，氣門關(guān)閉，此時， 挺柱16與配氣盤18、氣門桿29的上端均保持一定的間隙，從而實現(xiàn)進氣和 排氣。
圖2為采用本發(fā)明的內(nèi)燃機的工作原理圖，凸盤4以主軸為中心旋轉(zhuǎn)360 °即可完成吸氣、壓縮、爆發(fā)、排氣四行程循環(huán)。圖中的標記a表示吸氣，b 表示壓縮，c表示爆發(fā)，d表示排氣。
圖3為圖1的A—A視圖，顯示四對滾輪5分別推動凸盤4的內(nèi)、外滾 道、組合活塞8在機體的位置。
圖4為圖1的B—B視圖，兩對回位擺桿10分別壓在活塞桿下端的滾輪， 帶動活塞沿著雙峰凸盤的曲面運動，兩對回位擺桿10同相臨兩缸活塞聯(lián)動， 擺桿支撐軸ll支撐。圖5為凸盤4的主視圖，圖6為圖5的C一C視圖，凸盤4由兩個峰點和 兩個谷點，及內(nèi)、外滾道組成，即雙峰、雙滾道凸盤，凸盤4的內(nèi)、外滾道 同軸，鑄成一體。凸盤4的兩峰點、兩谷點把封閉的滾道工作面分為四個區(qū) 間，每個區(qū)間為90。，相鄰兩區(qū)間的工作曲面，應符合如下條件 h升二l一h降l ， a升二l一a降l
式中
h^為凸盤任意角活塞升程-"為凸盤hJ司隔9(T角處活塞的升程； a升為h^所在角度活塞的加速度；-&^為￡^間隔90°角處活塞的加速度。
采用本發(fā)明的內(nèi)燃機的工作過程是把活塞的往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾?轉(zhuǎn)運動并實現(xiàn)吸氣，壓縮，爆發(fā)，排氣連續(xù)工作，以輸出動力，詳情如下
當凸盤4順時針旋轉(zhuǎn)時，b，缸活塞右移，桿上的回位滾輪9驅(qū)動回位擺 桿10,推動a'缸活塞沿凸盤4的工作曲線左移至下止點，此時a'缸進氣門 14打開、排氣門13關(guān)閉，凸盤4旋轉(zhuǎn)90度,完成了吸氣；由凸盤4的工作 曲線決定a'缸與b'缸在活塞到達上、下止點之前，單位凸盤轉(zhuǎn)角活塞的左 移距離和右移距離處處相等，而加速度大小相等，方向相反，每行程凸盤4旋 轉(zhuǎn)90° 。 a'缸活塞到達下止點后在凸盤4的驅(qū)動下由左向右移動，此時進、 排氣門關(guān)閉，吸進的可燃氣體被壓縮。當a'缸活塞到達上止點前可燃氣體 被點燃，在慣性的作用下a'缸活塞越過上止點爆發(fā),爆發(fā)后的高溫高壓氣體 產(chǎn)生的力作用于活塞頂部，通過活塞桿傳遞到滾輪，滾輪又將該力作用到凸 盤4的曲面上，由此而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力通過和凸盤4相連的后主軸l輸出。爆 發(fā)后a'缸活塞到達下止點，排氣門13打開，凸盤4驅(qū)動a'缸活塞右移，活塞到達上止點進行排氣。
四個活塞8的往復直線運動是在凸盤4工作曲面和相鄰兩活塞桿上的回 位滾輪9驅(qū)動回位擺桿10的聯(lián)動完成的，兩對回位擺桿10由擺桿支撐軸 ll支撐。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，其特征在于所述的配氣機構(gòu)主要由配氣盤、挺柱座、挺柱、氣缸蓋、氣門導管、進氣門、排氣門構(gòu)成，其中配氣盤設置在前主軸的前部并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤上鑲有弧形凸塊，挺柱座固定在氣缸蓋上，挺柱座內(nèi)設有挺柱，氣缸蓋內(nèi)設有氣門導管，氣門導管內(nèi)設有可滑動的氣門桿，氣門桿的下端與氣門相接，氣門桿的上端與挺柱的下端之間有一間隙。
全文摘要
一種內(nèi)燃機的配氣機構(gòu)，其特點是配氣機構(gòu)主要由配氣盤、挺柱座、挺柱、氣缸蓋、氣門導管、進氣門、排氣門構(gòu)成，其中配氣盤設在前主軸的前部并與主軸一起旋轉(zhuǎn)，配氣盤上鑲有弧形凸塊，挺柱座固定在氣缸蓋上，挺柱座內(nèi)設有挺柱，氣缸蓋內(nèi)設有氣門導管，氣門導管內(nèi)設有可滑動的氣門桿，氣門桿的下端與氣門相接，氣門桿的上端與挺柱的下端之間有間隙。本發(fā)明通過配氣盤上的凸塊直接驅(qū)動配氣座上的挺柱，挺柱驅(qū)動氣門，無挺桿搖臂運動，使配氣更加可靠，而且配氣結(jié)構(gòu)高度簡化，體積重量減少，采用本發(fā)明的相同功率的具有四缸、四行程、往復活塞及雙峰凸盤的內(nèi)燃機的制造費用僅為同功率曲柄連桿內(nèi)燃機制造費用的50％。
文檔編號F01L1/04GK101408117SQ200710157399
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者劉英津 申請人:沈陽金鷹凸盤發(fā)動機研究所