專利名稱：凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其屬于往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和燃燒領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)有的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)是以曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)的，其特點(diǎn)是活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律是曲軸轉(zhuǎn)角的函數(shù)。這種由曲柄連桿機(jī)構(gòu)決定的活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律在一定程度上制約了內(nèi)燃機(jī)的性能。因?yàn)榛钊谏?、下止點(diǎn)附近的單位曲柄轉(zhuǎn)角的位移量很小，這就是造成燃燒初期內(nèi)燃機(jī)工作粗暴的因素之一；在燃燒后期活塞下降又相對(duì)較快，使燃燒室的容積迅速增大，造成燃燒的溫度和壓力迅速降低，容易使燃燒不充分。從而制約了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)的進(jìn)一步完善。因此內(nèi)燃機(jī)科研工作者一直在研究組織缸內(nèi)燃燒的新途徑。

發(fā)明內(nèi)容
為了使往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律可控，為組織缸內(nèi)燃燒提供一個(gè)新途徑，本發(fā)明提供一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)采用一個(gè)非對(duì)稱凸輪把活塞所作的功傳遞到輸出軸上，活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全由非對(duì)稱凸輪的型線來(lái)決定，只要改變非對(duì)稱凸輪的型線就能改變發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣的形成和燃燒過(guò)程，可以對(duì)柴油機(jī)組織熱預(yù)混合燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括固定件、運(yùn)動(dòng)件、配氣機(jī)構(gòu)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)和正時(shí)機(jī)構(gòu)。固定件由機(jī)座、機(jī)體、氣缸蓋和氣缸套組成；運(yùn)動(dòng)件主要包括一個(gè)活塞和活塞桿，活塞和活塞桿用緊固螺栓連接成一體。上述的運(yùn)動(dòng)件還包括一個(gè)非對(duì)稱凸輪和一個(gè)主軸，非對(duì)稱凸輪固定在主軸上，非對(duì)稱凸輪上設(shè)有一個(gè)非對(duì)稱凸輪形槽，非對(duì)稱凸輪形槽的外邊是一個(gè)非對(duì)稱內(nèi)凸輪，非對(duì)稱凸輪形槽的內(nèi)邊是一個(gè)非對(duì)稱外凸輪，一個(gè)固定在活塞桿下部的銷柱插在非對(duì)稱凸輪形槽中。上述的正時(shí)機(jī)構(gòu)從主軸到配氣機(jī)構(gòu)和噴油泵的傳動(dòng)比為1。缸數(shù)為n的發(fā)動(dòng)機(jī)，各缸非對(duì)稱凸輪的位置應(yīng)按發(fā)火順序互相錯(cuò)開360/n度。在非對(duì)稱凸輪上有排氣沖程上止點(diǎn)位置d和壓縮沖程上止點(diǎn)位置f，abcd弧對(duì)應(yīng)實(shí)際進(jìn)氣階段，def對(duì)應(yīng)實(shí)際壓縮階段，fghi弧對(duì)應(yīng)實(shí)際作功階段，iabc弧對(duì)應(yīng)實(shí)際排氣階段。上述的正時(shí)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，在主軸上的齒輪與配氣正時(shí)齒輪和供油正時(shí)齒輪的齒數(shù)相同。
上述技術(shù)方案的指導(dǎo)思想是為了組織完全的熱預(yù)混合燃燒，在壓縮沖程上止點(diǎn)前，采用較大的噴油提前角，此時(shí)控制活塞以比較緩慢的速度上行，在缸內(nèi)氣流的作用下，油、氣混合時(shí)間較長(zhǎng)，故可形成均質(zhì)的混合氣；當(dāng)混合氣被壓縮到接近上止點(diǎn)時(shí)，控制活塞以較快的速度上行到達(dá)上止點(diǎn)；然后活塞在較小的凸輪轉(zhuǎn)角內(nèi)快速下降，形成一個(gè)較相對(duì)應(yīng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)大的燃燒空間，在此階段大量均質(zhì)混合氣參與燃燒產(chǎn)生的壓力和溫度相對(duì)比較低；隨后控制活塞以比較慢的速度下降，使混合氣在較相對(duì)應(yīng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)小的空間內(nèi)充分燃燒。
本發(fā)明的有益效果是這種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)采用一個(gè)非對(duì)稱凸輪把活塞所作的功傳遞到主軸上，主軸每轉(zhuǎn)一圈活塞就作一次功，活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全由非對(duì)稱凸輪的型線來(lái)決定，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒過(guò)程易于控制。這種凸輪傳動(dòng)式結(jié)構(gòu)不僅適用于柴油機(jī)和汽油機(jī)，而且還適用于使用多種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。尤其對(duì)柴油機(jī)效果更為顯著，由于容易組織熱預(yù)混合燃燒，使燃燒更為充分、完善，燃料熱能利用率高，缸內(nèi)最高壓力降低，與同樣轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)相比功率增加一倍，因此使采用這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是活塞桿與非對(duì)稱凸輪連接的結(jié)構(gòu)放大圖。
圖3是配氣相位原理圖。
圖4是正時(shí)齒輪傳動(dòng)原理圖。
圖中1、活塞，2、活塞桿，3、銷柱，4、非對(duì)稱凸輪，4a、非對(duì)稱內(nèi)凸輪，4b、非對(duì)稱外凸輪，4c、非對(duì)稱凸輪形槽，5、主軸，6、7、滾針軸承，8、9、10、11、12、13、14、齒輪，α、進(jìn)氣提前角，β、進(jìn)氣遲后角，γ、排氣提前角，δ、排氣遲后角，b、排氣沖程上止點(diǎn)，f、壓縮沖程上止點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
在圖1、2所示的實(shí)施例中，凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的固定件、配氣機(jī)構(gòu)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)與傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同。固定件由機(jī)座、機(jī)體、氣缸蓋和氣缸套組成，構(gòu)成了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架。運(yùn)動(dòng)件主要包括一個(gè)活塞1、活塞桿2、非對(duì)稱凸輪4和主軸5，活塞1和活塞桿2用緊固螺栓連接成一體，非對(duì)稱凸輪4固定在主軸5上。非對(duì)稱凸輪4上設(shè)有一個(gè)非對(duì)稱凸輪形槽4c，非對(duì)稱凸輪形槽4c的外邊是一個(gè)非對(duì)稱內(nèi)凸輪4a，內(nèi)邊是一個(gè)非對(duì)稱外凸輪4b；一個(gè)固定在活塞桿2下部的銷柱3插在非對(duì)稱凸輪形槽4c中；銷柱3上裝有滾針軸承6、7，滾針軸承6與非對(duì)稱內(nèi)凸輪4a接觸，滾針軸承7與非對(duì)稱內(nèi)凸輪4b接觸。對(duì)于發(fā)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4的一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，各缸主軸5上的凸輪4應(yīng)按發(fā)火順序相互錯(cuò)開60度角。在圖3中可見，理論上發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)沖程占有90度主軸轉(zhuǎn)角，實(shí)際上為了使排氣干凈、進(jìn)氣充分，進(jìn)氣閥設(shè)有進(jìn)氣提前角α和進(jìn)氣遲后角β，排氣閥設(shè)有排氣提前角γ和排氣遲后角δ。在非對(duì)稱凸輪4上有排氣沖程上止點(diǎn)d和壓縮沖程上止點(diǎn)f，abcd弧對(duì)應(yīng)實(shí)際進(jìn)氣階段，def對(duì)應(yīng)實(shí)際壓縮階段，fghi弧對(duì)應(yīng)實(shí)際作功階段，iabc弧對(duì)應(yīng)實(shí)際排氣階段。在非對(duì)稱凸輪4上defghi弧的型線十分重要，efgi弧的型線最為關(guān)鍵，它直接控制著發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣的形成和燃燒過(guò)程。在圖4中，發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)機(jī)構(gòu)以齒輪傳動(dòng)為例主動(dòng)齒輪8安裝在主軸5上，齒輪14驅(qū)動(dòng)滑油泵，齒輪9、12、13是中間齒輪，必須保證齒輪8與配氣正時(shí)齒輪10和供油正時(shí)齒輪11的齒數(shù)相同。
權(quán)利要求
1.一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，它包括固定件、運(yùn)動(dòng)件、配氣機(jī)構(gòu)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)和正時(shí)機(jī)構(gòu)，固定件由機(jī)座、機(jī)體、氣缸蓋和氣缸套組成，運(yùn)動(dòng)件主要包括一個(gè)活塞(1)和活塞桿(2)，活塞(1)和活塞桿(2)用緊固螺栓連接成一體，其特征在于上述的運(yùn)動(dòng)件還包括一個(gè)非對(duì)稱凸輪(4)和主軸(5)，非對(duì)稱凸輪(4)固定在主軸(5)上，非對(duì)稱凸輪(4)上設(shè)有一個(gè)非對(duì)稱凸輪形槽(4c)，非對(duì)稱凸輪形槽(4c)的外邊是一個(gè)非對(duì)稱內(nèi)凸輪(4a)，非對(duì)稱凸輪形槽(4c)的內(nèi)邊是一個(gè)非對(duì)稱外凸輪(4b)，一個(gè)固定在活塞桿(2)下部的銷柱(3)插在非對(duì)稱凸輪形槽(4c)中，上述的正時(shí)機(jī)構(gòu)從主軸(5)到配氣機(jī)構(gòu)和噴油泵的傳動(dòng)比為1。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于缸數(shù)為n的發(fā)動(dòng)機(jī)，各缸非對(duì)稱凸輪(4)的位置應(yīng)按發(fā)火順序互相錯(cuò)開360/n度。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在非對(duì)稱凸輪(4)上有排氣沖程上止點(diǎn)位置d和壓縮沖程上止點(diǎn)位置f，abcd弧對(duì)應(yīng)實(shí)際進(jìn)氣階段，def對(duì)應(yīng)實(shí)際壓縮階段，fghi弧對(duì)應(yīng)實(shí)際作功階段，iabc弧對(duì)應(yīng)實(shí)際排氣階段。
4.據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于上述的正時(shí)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，在主軸(5)上的齒輪(8)與配氣正時(shí)齒輪(10)和供油正時(shí)齒輪(11)的齒數(shù)相同。
全文摘要
一種凸輪傳動(dòng)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其屬于往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造和燃燒領(lǐng)域。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用一個(gè)非對(duì)稱凸輪把活塞所作的功傳遞到主軸上，主軸每轉(zhuǎn)一圈活塞就作一次功，活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全由非對(duì)稱凸輪的型線來(lái)決定，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒過(guò)程易于控制。這種凸輪傳動(dòng)式結(jié)構(gòu)不僅適用于柴油機(jī)和汽油機(jī)，而且還適用于多種燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。尤其對(duì)柴油機(jī)效果更為顯著，由于容易組織熱預(yù)混合燃燒，使燃燒更為充分、完善，燃料熱能利用率高，缸內(nèi)最高壓力降低，與同樣轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)相比功率增加一倍，因此采用這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。
文檔編號(hào)F02B75/32GK1651733SQ20051004588
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者隆武強(qiáng), 冷先銀, 馮立巖, 杜寶國(guó), 田江平, 陳雷 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)