单凸轮组无曲轴发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型发动机，是一种仅用一组凸轮实现各缸配气，利用圆柱凸轮代替传统发动机曲轴，从而实现动力输出的新型四冲程发动机。
【背景技术】
[0002]目前，市场上的发动机主要有曲轴连杆式，转子发动机以及其他形式的发动机，应用最多的还是曲轴连杆内燃式发动机，传统的曲轴连杆式发动机需要复杂的凸轮轴和凸轮轴等机构，对配气定时要求相当严格，并且传统发动机利用曲轴将活塞的往复运动转化为旋转运动进行动力输出，而曲轴的制造工艺复杂，加工相对困难，这两点不仅影响了传动发动机的制造成本，也对发动机的体积微量化设计有所影响。
【发明内容】
[0003]为了克服传统发动机针对配气机构和曲轴的上述问题，本发明提出了一种新型发动机，该发动机简化了传统的配气机构，改变了传统的动力输出形式，缩小了发动机体积，并且合理设计输出凸轮和配气凸轮后，可实现加倍提高做功频率。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:其一，气缸环置，利用圆柱凸轮代替传统曲轴，由于圆柱凸轮具有限位作用，可以实现活塞的往复运动和圆柱凸轮旋转运动的相互转化，只要合理设置圆柱凸轮的轮廓线，便可实现各种工况的活塞运动；其二，将凸轮轴转换为面凸轮，并且仅设置一组(两个)配气凸轮组便可实现各缸的规律配气，具体可描述为:气门组环置在气缸盖顶部，两个配气面凸轮同心设计，并设计有一定的相位角度，其一凸轮作为进气凸轮，另一为排气凸轮，从而实现四缸的规律配气，并且省去正时齿轮组，简化配气机构。其三，根据需要可以设计多缸环置，设计为4缸环置时，圆柱凸轮轮廓采用四个周期时，圆柱凸轮转180°做功一循环，此时对角活塞同时做功；设计为8缸环置时，圆柱凸轮轮廓采用两个(四个)周期时，圆柱凸轮转360° (180° )做功一循环，对角活塞均能同时做功，圆柱凸轮可实现自平衡作用。
[0005]本发明的有益效果是，用圆柱凸轮代替曲轴，同时，圆柱凸轮可充当飞轮作用，简化输出机构；用一组凸轮实现四缸的配气；省去正时齿轮和复杂的凸轮轴，结构更紧凑；合理设计三个凸轮轮廓，可实现360°或180°做功一循环，做功频率提高。合理设计缸数和凸轮轮廓，可实现圆柱凸轮自平衡。
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0007]图1是本发明的主要零部件结构图。
[0008]图2是四缸配气结构图。
[0009]图3是同缸不同时刻冲程情况(360° —循环)。
[0010]图4是同缸不同时刻冲程情况(180° —循环)。
[0011]图中，1.气门推杆，2.气门摇臂组，3.整体式缸盖，4.气门组，5.机体，6.活塞连杆组，7.配气凸轮组，8.输出凸轮，9.进气凸轮，10.排气门，11.进气门，12.排气凸轮。
【具体实施方式】
[0012]输出凸轮(又称圆柱凸轮)作用原理:起动机带动输出凸轮(8)转动，连杆下端滑销轴承在输出凸轮(8)的作用下带动活塞(6)沿气缸往复运动。正常运动时(以一个活塞运动为例说明)，活塞的吸气，压缩，排气过程均在输出凸轮(8)的惯性力下完成，做功过程中，活塞对圆柱凸轮施加力输出。
[0013]配气机构实施方式:配气凸轮组(7)在输出凸轮(8)的带动下，驱动驱动气门推杆⑴动作，进而作用气门摇摇臂组⑵转动，间接驱动气门组⑷的开启与关闭。如图2所示，进气凸轮(9)控制进气门(10)动作，排气凸轮(12)控制排气门(11)动作，进气凸轮
(9)与排气凸轮(12)轮廓线之间设置一角度，实现配气相位的控制(如图3、图4所示)。
[0014]凸轮轮廓线的设计:每缸完成四个冲程对应气门动作一次，因此输出凸轮(8)轮廓两个周期对应进气凸轮(9)和排气凸轮(12) —个周期，并且三者之间呈固定角度排列，以实现气门组(4)正确动作和配气相位的合理性。如图3设计轮廓线，可实现输出凸轮转360°时，单缸完成一个做功循环，如图4设计轮廓线，可实现输出凸轮转180°时，单缸完成一个做功循环。
【主权项】
1.一种发动机，由输出凸轮组，环置气缸，一组配气凸轮组，气门组等组成。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征是:圆柱凸轮代替传统曲轴，圆柱凸轮轮廓线采用两个周期曲线时，圆柱凸轮转360°实现一个工作循环；采用四个周期曲线时，圆柱凸轮转180°实现一个工作循环。
3.根据权利要求1所述的发动机，其特征是:只用一组配气凸轮组实现各缸规律配气，两个配气凸轮同心设计，并设计一定的相位角度。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征是:气门组环置在气缸盖顶部。
【专利摘要】本发明提供了一种新型发动机，该发明利用圆柱凸轮代替曲轴，气缸和气门组环置，并且用一组配气凸轮组实现各缸缸的顺序配气。有益效果是，用圆柱凸轮代替曲轴，同时，圆柱凸轮可充当飞轮作用，简化输出机构；用一组凸轮实现四缸的配气；省去正时齿轮和复杂的凸轮轴，结构更紧凑；合理设计三个凸轮轮廓，可实现360°或180°做功一循环，做功频率提高。合理设计缸数和凸轮轮廓，可实现圆柱凸轮自平衡。
【IPC分类】F02B71-00, F01L1-26, F01L1-06, F02B75-18, F02B75-26, F01L1-08
【公开号】CN104791095
【申请号】CN201510141858
【发明人】冯向波, 石永军, 喻高远, 裴正富
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月30日