专利名称：无侧压推杆凸轮式内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及往复式内燃机技术，特别是涉及将内燃机气缸活塞往复运动转换为动 力输出主轴回转运动的内燃机技术。
背景技术：
现有的往复式四冲程内燃机是利用曲柄连杆机构将活塞的往复直线运动转变为曲 轴的旋转运动而输出运动和动力。这种结构型式的内燃机存在以下几方面的缺陷
第一由于连杆的运动是周期性的平面运动，使活塞与气缸壁间产生很大的周期 性交变侧压力，从而加剧气缸壁、活塞(活塞环)的磨损，縮短内燃机的寿命，加剧 磨损比正常磨损消耗的功率更多，使内燃机的传动效率较低。
第二由于曲轴等零件质量的偏心、连杆组的平面运动以及零件受力的不平衡等 原因，导致较大的压轴力、振动和噪声。
第三为了增大内燃机的功率，通常采用沿同一轴线排列的多缸内燃机，这种内 燃机的轴向尺寸大。此外，为了使进气门、排气门适时启闭，通常要采用配气正时机 构，使得内燃机零件数目多、机构复杂、体积大而笨重。
第四曲轴的结构复杂，制造难度大。
发明内容
针对现有技术往复式内燃机存在的不足，本发明的目的旨在提供一种无侧压推杆 凸轮式内燃机，以克服现有技术往复式内燃机存在的上述缺陷。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，无侧压推杆凸轮式内燃机主要包 括机架，安装在机架上的气缸系统，供油系统，配气系统和将气缸系统的活塞往复运 动转化为动力输出主轴回转运动的运动方式转换系统，所说的转换系统为凸轮转换系 统，主要由在主凸轮上设计加工出的凸轮形槽、固定设置在机架上的导槽和推杆构成， 推杆的一端通过活塞销与活塞铰链联接，另一端通过推杆销安装有推杆滚轮和凸轮滚
轮，推杆滚轮位于导槽内，导槽的对称线与气缸系统的活塞运动轴心线重合，凸轮滚 轮位于主凸轮形槽内，主凸轮固定安装在动力输出主轴上，每一个气缸系统对应配置 一个固定设置在机架上的导槽和一个安装有推杆滚轮及凸轮滚轮的推杆。本发明的这 种结构设计，其动力输出由推杆将气缸内的活塞驱动力传递给主凸轮和主轴，并将活 塞的往复直线运动转换为动力输出主轴的回转运动。通过推杆销在推杆上安装有推杆 滚轮和凸轮滚轮，其凸轮滚轮在主凸轮形槽中可沿形槽滚动，推杆滚轮可沿导槽滚动， 推杆上的凸轮滚轮与凸轮形槽之间的这种联接结构，使推杆与主凸轮之间的运动传递 联接关系为滚动摩擦关系，改变了现有往复式内燃机中连杆与曲轴之间的铰链运动联 接关系，从而使气缸可沿主凸轮周边布置；推杆滚轮和导槽之间的这种联接结构，使 主凸轮对推杆的作用力或反作用力在垂直于活塞运动方向上的分力(即周向分力)由 导槽承受，推杆与导槽之间为滚动摩擦，使推杆成了只能沿气缸轴心线作往复直线运 动的二力杆，所以活塞与气缸壁之间的侧压力为零。与凸轮滚轮相配的凸轮形槽，其 理论轮廓曲线根据确定的活塞加速度运动规律设计而成以增强内燃机的动力学特性， 提高内燃机的能量转换效率。导槽和气缸系统的缸体都可以单独制造后用螺栓及销固 定到机架上，也可以将导槽、缸体和机架制造成一个整体。
在上述技术方案中，所说的控制气缸进排气的配气系统可设计为凸轮配气系统， 主要由固定在动力输出主轴上大小不同的两个内凸轮构成，分别控制气缸进气门与排 气门的启闭。分别控制气缸进气门与排气门启闭的两个内凸轮最好为双联内凸轮。优 先考虑采用的技术方案是，气缸进气门的启闭由双联内凸轮中较小的内凸轮控制，气 缸排气门的启闭由双联内凸轮中较大的内凸轮控制。为了减少配气凸轮与操纵气缸进 排气门启闭的作用杆之间的摩擦磨损，操纵作用杆与配气内凸轮接触联接的一端安装 有滚轮。
在上述技术方案中，当内燃机为四相凸轮四缸内燃机时，其固定在主轴上的主凸 轮为具有四个互成9(T夹角凸出部分的四相凸轮，在四相凸轮的周边轴心对称地均匀 布置四个气缸，相隔180°对称布置的两个气缸作为一组，同组的两个气缸的工作状 态同步，两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为90。；当内燃机为四相凸 轮八缸内燃机时，其固定在主轴上的主凸轮为具有四个互成卯。夹角凸出部分的四相 凸轮，在四相凸轮的周边轴心对称地均布八个气缸，将相隔180°对称布置的两个气 缸作为一组，同组的两个气缸的工作状态同步，四组活塞缸依次进行吸气冲程、压縮 冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组活塞缸的冲程进程对应于主凸轮转角
的相位差为45° ;当内燃机为六相凸轮六缸内燃机时，其固定在主轴上的主凸轮为具 有六个互成60。夹角凸出部分的六相凸轮，在六相凸轮的周边轴心对称地均布六个气 缸，将相隔120°对称布置的三个气缸作为一组，同组的三个气缸的工作状态同步， 两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为60。；当内燃机为六相凸轮十二缸 内燃机时，其固定在主轴上的主凸轮为具有六个互成60。夹角凸出部分的六相凸轮， 在六相凸轮的周边轴心对称地均布十二个气缸，将相隔120°对称布置的三个气缸作 为一组，同组的三个气缸的工作状态同步，四组气缸依次进行吸气冲程、压縮冲程、 气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差 为30° 。
本发明还采取了其他一些技术措施。
本发明的主要发明点在于①将连杆改为推杆，并为推杆设置导槽，用无侧压推 杆凸轮传动机构取代传统的往复式内燃机中的曲柄连杆机构；②取消了曲轴，将各个 气缸布置在主凸轮的周边，而非沿轴线排列；③针对主凸轮的相数及其结构的对称性， 在主凸轮的周边轴心对称地均匀设置适当的气缸数，并巧妙地安排各缸的工作顺序， 使主轴只受扭矩作用且合力为零，故内燃机工作平稳，同时可大大简化配气机构； 用一个双联内凸轮控制内燃机的所有进气门和排气门，省去了配气正时机构、配气凸 轮轴以及挺柱等众多零件。
本发明与传统的往复式四冲程内燃机相比，具有以下有益的技术效果 1.无侧压力、磨损小、机器寿命长、工作效率高。由于本发明中，推杆的一端与 活塞铰链连接，另一端装有可沿导槽滚动的推杆滚轮，主凸轮给推杆的作用力或反作 用力沿垂直于活塞轴线方向的分力通过推杆滚轮作用于导槽上，使推杆成了只受沿活 塞轴线方向的作用力并沿活塞轴线方向作往复运动的二力杆，所以活塞无侧压力，完 全消除了传统的曲柄连杆机构内燃机中，活塞与气缸壁之间周期性的交变侧压力，消 除了由此侧压力引起的摩擦磨损和摩擦功耗，延长了机器的寿命，提高了机器工作效 率。本发明中，在控制气门的双联内凸轮和气门之间、推杆和导槽之间、推杆和主凸 轮之间都是滚动摩擦接触，使内燃机中机械传动部分的机械效率大大提高，可达到99% 以上。
2.振动小、噪声小、运动平稳。由于气缸在主凸轮周边轴心对称地均匀布置在同 一平面上，所以主轴无扭转振动。又由于每组气缸中的各个活塞同步进行同样的冲程 过程，即工作状况相同，因而每组气缸中各个活塞的作用力通过推杆对称地作用在主
凸轮上，使主凸轮和主轴只受扭矩作用，而合力为零，消除了因集中力引起的冲击振 动。巧妙安排各个气缸的工作顺序既可以使主轴的合力为零，又可以使主轴受到的扭 矩波动小，使主轴运转平稳。由于本发明中，推杆作往复直线运动，主凸轮为轴对称 凸轮，取消了曲轴和连杆，从而消除了因曲轴质量偏心、连杆作平面运动引起的惯性 力和倾覆力矩以及由此产生的振动和噪声，消除了连杆偏摆导致活塞拍击气缸造成的 振动和噪声。本发明用一个双联内凸轮直接控制所有气缸的进、排气门，省去了配气 凸轮轴、挺杆等零件和配气正时机构，使配气机构运动链大大縮短，所以也大大减小 了内燃机的振动和噪声。
3. 轴向尺寸小、体积小、重量轻。由于取消了笨重复杂的曲轴，将气缸沿主凸轮 周边轴心对称地均匀布置，与传统的直列式往复活塞内燃机相比，轴向尺寸可以减小 1/2以上。由于仅用一个双联内凸轮就能控制所有气缸的进、排气门，省去了配气正时 齿轮机构，配气凸轮轴，挺杆等。气门、气缸盖等零部件也沿周向布置，所以机器的 体积和重量都大大减小。
4. 主凸轮上形槽的轮廓曲线可按需要确定。本发明中，活塞所做的功通过推杆和 主凸轮传到主轴上输出，主凸轮形槽的轮廓曲线可通过选取活塞的加速度运动规律， 以获得最好的动力学特性来确定。
5. 结构简单、工艺性好、制造成本低。由于本发明取消了结构复杂、加工困难的 曲轴和连杆，省去了配气正时齿轮机构等零部件；并且本发明中的主轴为直轴，主凸 轮为轴对称结构，导槽为径向直槽，推杆为直杆，这些零件都容易加工制造，所以本 发明的内燃机结构简单，工艺性好，制造成本低。对于缸数较多的内燃机，如六相凸 轮十二缸内燃机，由于缸数多，单个气缸和活塞以及推杆等零件受力较小，有利于采 用小缸径，使活塞、推杆、气缸以及气缸盖等零部件容易制造，工作时热负荷小。
6. 输出功率大。以六相凸轮六缸内燃机为例，主轴每转360。，每个活塞做功三 次，而传统的四冲程内燃机主轴转过720°活塞才做功一次，本发明的输出功率在理 论上为传统内燃机的六倍。
图1是四相凸轮四缸内燃机的结构示意主视图； 图2是图1或图7的A-A向剖视结构示意图； 图3是推杆与主凸轮联接结构示意放大图4是图3的B-B向剖视结构示意图5是四相凸轮四缸内燃机或四相凸轮八缸内燃机的配气凸轮结构示意图6是图5的C-C向剖视结构示意图7是四相凸轮八缸内燃机的结构示意主视图8是六相凸轮六缸内燃机的结构示意主视图9是图8或图12的A-A向剖视结构示意图IO是六相凸轮六缸内燃机或六相凸轮十二缸内燃机的配气凸轮结构示意图11是图10的D-D向剖视结构示意图12是六相凸轮十二缸内燃机的结构示意主视上述各附图中图识标号的标识对象是l机座；2配气凸轮；3气缸盖；4气缸；5 活塞；6活塞销；7推杆；8推杆滚轮；9推杆销；10凸轮滚轮；ll导槽；12主轴； 13主凸轮；14进气门；15排气门；16进气门滚轮；17排气门滚轮；18机架。
具体实施方法
下面结合
给出本发明的实施例，并通过实施例对本发明作进一步的说明， 以便于更加容易地理解本发明。但需要特别指出的是，本发明的具体实施方式
不限于 下面实施例所描述的形式，所属领域的技术人员在不付出创造性劳动的情况下，还可 很容易地设计出其他的具体实施方式
，因此不应将下面给出的具体实施方式
的实施例 理解为本发明的保护范围，将本发明的保护范围限制在所给出的实施例。
实施例l:四相凸轮四缸内燃机
参照附图1 图6:在图1 图4所示的四相凸轮四缸内燃机中，主轴(12)由左右 两个轴承支承，四个气缸(4)轴心对称地均布在主轴(12)的周边，相邻两气缸的夹 角为90° ，并且各个气缸与机架(18)作成一体(气缸也可以单独制造，然后用销和 螺栓将其固定于机架上)。机架上设置有通气孔，机架与机座(1)用螺栓固联在一起。 推杆(7)的一端与活塞(5)通过活塞销(6)组成铰链联接，另一端固定有推杆销(9)， 在推杆销(9)上装有推杆滚轮(8)和凸轮滚轮(10)。在机架(18)上制造出的4个 导槽(11)也轴心对称地均布在主轴的周边，并且导槽的对称线与气缸(4)的轴心线 重合。在主轴(12)上固定有一个主凸轮(13)，主凸轮具有轴心对称的四个凸出部分， 每两个凸出部分之间互成90°夹角；主凸轮上还有一个凸轮形槽。凸轮滚轮(10)装 在主凸轮的形槽中，使推杆(7)和主凸轮(13)之间以滚动接触的形式联接。推杆滚轮(8)沿导槽(11)滚动，使推杆(7)只能沿气缸(4)的轴线方向运动，并且使主 凸轮(13)对推杆(7)的作用力或反作用力在垂直于活塞(5)轴线方向的分力由导 槽(11)来承受，而推杆(7)只受沿活塞(5)运动方向的力，因而活塞与气缸壁间 的侧压力为零。考虑到各构件的相对运动关系，并降低制造误差的影响，将推杆(7) 与活塞(5)的联接采用铰链联接，以使推杆为二力杆。主凸轮上凸轮形槽的轮廓曲线 可按需要选取不同的曲线。本实施例按活塞作余弦加速度运动规律来确定凸轮形槽的 轮廓曲线，即当主轴匀速转动时，活塞按余弦加速度运动规律作往复直线运动，其运 动周期为主轴旋转周期的1/4。本发明所述内燃机的工作原理是当内燃机工作时，主 轴(12)和主凸轮(13)转动，若活塞靠近主轴中心，则是吸气或燃烧做功；若活塞 远离主轴中心，则是压縮或排气。气缸中的气体燃烧做功时，活塞(5)通过推杆(7) 推动主凸轮(13)和主轴(12)逆时针转动而输出运动和动力。在图1中，所有气缸 中的活塞都离轴心最远，即都处于上止点位置，当这些活塞处于离轴心最近位置时， 即为下止点位置。将气缸a和气缸c作为一组、气缸b和气缸d作为另一组，并设定 当气缸a和气缸c刚开始吸气冲程时，气缸b和气缸d刚开始燃烧做功冲程，两组气 缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为卯。。由于每组气缸中相隔180°对称布 置的两个活塞工作状态随时完全相同，故所有活塞对主凸轮的综合作用效果为主凸 轮只受纯力偶的作用，而合力为零，故机器冲击振动小，运转很平稳。
由图1分析可知，主凸轮每转过180° ，每个气缸都正好完成吸气、压縮、燃烧 和排气一个工作循环，而且对称布置的两个气缸随时都进行同样的冲程，如同时吸气， 同时排气；另一方面，两组气缸的夹角为90。，而气缸燃烧开始和吸气开始之间对应 的主凸轮转角的相位差也正好是9(T ，所以可以用一个具有两个互成180°夹角的凸 出部分的凸轮来控制所有气缸的四个进气门，另用一个具有两个互成180°夹角的凸 出部分的凸轮来控制所有气缸的四个排气门。为了使内燃机的结构简化，将这两个凸 轮做成一个圆柱形双联内凸轮，称为配气凸轮(2),其结构示意图如图5和图6所示。 在图5和图6中，曲线I是用于控制所有气缸的进气门启闭的内凸轮轮廓曲线；曲线 II是用于控制所有气缸排气门启闭的内凸轮轮廓曲线，两曲线的凸出部分的相位差为 45° 。又由于主凸轮每转过180° ，各个气缸正好完成一个工作循环，而配气凸轮上 打开进气门或打开排气门的两个凸出部分也正好相隔180°对称布置，所以配气凸轮 与主凸轮应当有相同的转速，故将配气凸轮(2)固定在主轴(12)上与主轴一同旋转， 从而可省去配气正时机构、挺杆和配气凸轮轴等零部件。为了减少配气凸轮(2)与进
气门(14)、排气门(15)之间的摩擦，在气门操纵杆上分别装了进气门滚轮(16)和 排气门滚轮(17)。本实施例的内燃机还设置有起动系统、润滑系统、燃油系统和冷却 系统等。
实施例2:四相凸轮八缸内燃机
参照图7和图2 图6:在图7和图2 图4所示的四相凸轮八缸内燃机中，八个气 缸(4)和八个导槽(11)轴心对称地均布在主轴(12)的周边，相邻两个气缸的夹角 为45° ，导槽(11)的对称线与气缸(4)的轴心线重合，各个零部件的形状、构造 和连接关系以及工作原理都与四相凸轮四缸内燃机的类似，因此活塞与气缸壁之间的 侧压力为零。在图7中，气缸a、 c、 e、 g中的活塞处于离轴心最远的位置，即上止点 位置，而气缸b、 d、 f、 h中的活塞处于离轴心最近的位置，即下止点位置。若将气缸 a和e、 b和f、 c和g、 d和h各作为一组，则共有四组气缸。设定气缸a和e中的活 塞处于吸气冲程的开始位置时，气缸b和f中的活塞处于压縮冲程的开始位置，气缸c 和g中的活塞处于气体燃烧做功冲程的开始位置，气缸d和h中的活塞处于排气冲程 的开始位置，相邻两组气缸的冲程进程相差一个冲程，对应于主凸轮转角的相位差为 45° 。则当主凸轮转过45。以后，气缸b和f又开始燃烧做功，主凸轮再转过45。之 后，气缸a和e又开始燃烧做功，气缸a和e燃烧做功完成以后接着是气缸d和h开 始燃烧做功，之后又轮到气缸c和g燃烧做功，如此不断循环，使主轴连续平稳地输 出动力。由于每组中的两个气缸相隔180°对称布置，并且工作状态随时相同，故所 有活塞对主凸轮的综合作用效果为主凸轮只受纯力偶的作用，而合力为零。所以内 燃机冲击振动小，运转很平稳。
由图7分析可知，主凸轮每转过180° ，每个气缸都正好完成吸气、压縮、燃烧 和排气一个工作循环，而且对称布置的两个气缸随时都进行同样的冲程，如同时吸气， 同时排气；另一方面，相邻两个气缸的夹角为45° ，而主凸轮每转过45°正好使活塞 完成一个冲程，因此可用一个与实施例1中的配气凸轮完全相似的凸轮作为四相凸轮 八缸内燃机的配气凸轮(2)，用以控制所有气缸的进气门和排气门，该配气凸轮的结 构示意图也如图5和图6所示。在图5、 6中，曲线I、 II的含义不变，两条曲线的凸 出部分的相位差也为45° 。由于主凸轮每转过180° ，各个气缸正好完成一个工作循 环，而配气凸轮上打开进气门或打开排气门的两个凸出部分也正好相隔180°对称布 置，所以配气凸轮与主凸轮应当有相同的转速，故将配气凸轮(2)固定在主轴(12) 上，故而可以省去配气正时机构、配气凸轮轴、挺杆等零部件，同样在气门操纵作用
杆上装有滚轮(16)、 (17)。本实施例的内燃机还设置有起动系统、润滑系统、燃油系 统和冷却系统等。
实施例3:六相凸轮六缸内燃机
参照图8~图11和图3~图4:在图8~图11和图3~图4所示的六相凸轮六缸内燃 机中，六个气缸(4)和六个导槽(11)轴心对称地均布在主轴(12)的周边，相邻两 个气缸的夹角为60。，导槽(11)的对称线与气缸(4)的轴心线重合，气缸(5)和 导槽(11)与机架(18)做成一体，也可单独制造后固连到机架上。主凸轮(13)具 有轴心对称的六个凸出部分，每两个凸出部分之间互成60。夹角；主凸轮上还有一个 凸轮形槽。主凸轮上凸轮形槽的轮廓曲线可按需要选取不同的曲线。本实施例按活塞 作余弦加速度运动规律确定凸轮形槽的轮廓曲线，活塞按余弦加速度运动规律作往复 直线运动的周期为主轴旋转周期的1/6。与实施例1相比，本实施例中，机架(18)上 多了两个气缸(4)和两个导槽(11)，主凸轮(13)和配气凸轮(2)的形状有些变化， 除此之外，其余各零部件的形状、构造以及所有零部件的连接关系都没有变化，所以 活塞与气缸壁间的侧压力为零。在图8中，所有气缸中的活塞都处于离轴心最远的位 置，即都处于上止点位置，当活塞处于离轴心最近位置时，即为下止点位置。将气缸 a、 c、 e作为一组，其余三个气缸为另一组，并设定当气缸a、 c、 e刚开始吸气冲程时， 气缸b、 d、 f刚开始燃烧做功冲程，也就是使两组气缸的冲程进程对应于凸轮转角的 相位差为60。。在图8中，当气缸b、 d、 f燃烧做功时，活塞(5)通过推杆(7)推 动主凸轮(13)逆时针转动。由于每组气缸中的三个活塞互成120°夹角轴心对称布 置，并且工作状态随时完全相同，故所有活塞对主凸轮的综合作用效果为主凸轮只 受纯力偶的作用，而合力为零，所以内燃机冲击振动小，运转平稳。
由图8分析可知，可用一个具有三个互成120°夹角的凸出部分的凸轮来控制所 有气缸的六个进气门，另用一个具有三个互成120°夹角的凸出部分的凸轮来控制所 有气缸的六个排气门。为了使内燃机的结构简化，将这两个凸轮作成一个圆柱形双联 内凸轮，称为配气凸轮(2)，其结构示意图如图IO和图ll所示。在图IO和图11中， 曲线I是用于控制所有气缸进气门启闭的内凸轮轮廓曲线，曲线II是用于控制所有气 缸排气门启闭的内凸轮轮廓曲线，两曲线相邻两凸出部分的相位差为3(T 。由于主凸 轮每转过120° ，各个气缸正好完成吸气、压縮、燃烧做功、排气一个工作循环，而 配气凸轮上打开进气门(或排气门)的相邻两个凸出部分的相位差也是120° ，所以 配气凸轮与主凸轮应有相同转速，故将配气凸轮(2)固定在主轴(12)上，从而可省
去配气正时机构，挺杆和配气凸轮轴等零部件。为了减少配气凸轮(2)与进气门(14)、 排气门(15)之间的摩擦，在气门操纵作用杆上装了进气门滚轮(16)和排气门滚轮 (17)。本实施例的内燃机还设置有起动系统、润滑系统、燃油系统和冷却系统等。 实施例4:六相凸轮十二缸内燃机
参照图12、图9~图11及图3~图4:在图12、图9、及图3~图4所示的六相凸轮 十二缸内燃机中，十二个气缸(4)和十二个导槽(11)轴心对称地均布在主轴(12) 的周边，相邻两个气缸的夹角为30° ，导槽(11)的对称线与气缸(4)的轴心线重 合，各个零件的形状、构造和连接关系都与六相凸轮六缸内燃机的类似，因此活塞与 气缸壁之间的侧压力为零。在图12中，气缸a、 c、 e、 g、 i、 k中的活塞处于离轴心 最远位置，即上止点位置，气缸b、 d、 f、 h、 j、 1中的活塞处于离轴心最近位置，即 下止点位置。设气缸a、 e、 i为第一组，刚开始吸气冲程；气缸b、 f、 j为第二组，刚 开始压缩冲程；气缸C、 g、 k为第三组，刚开始燃烧做功冲程；气缸d、 h、 l为第四 组，刚开始排气冲程，相邻两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为30。。 则当主凸轮转过30。以后，第二组又开始做功，然后又是第一组、第四组、第三组…… 依次循环燃烧做功，从而使主轴连续旋转输出动力和运动。由于每组气缸中的三个活 塞互成120°夹角轴心对称地布置，并且工作状态随时相同，故所有活塞对主凸轮的
综合作用效果是主凸轮只受力偶作用，合力为零，故内燃机的冲击振动小，运转很平稳。
根据各个气缸的布局、主凸轮的结构以及各组气缸工作顺序的安排，分析可知，
可以用图10~图11所示的配气凸轮(2)来控制本实施例内燃机的所有进气门的启闭 和所有排气门的启闭。此时，图10 图11中的曲线I是用于控制所有气缸十二个进气 门启闭的内凸轮轮廓曲线，曲线II是用于控制所有气缸十二个排气门启闭的内凸轮轮 廓曲线。并且该配气凸轮(2)与主轴(12)也有相同的转速，故将配气凸轮(2)固 定在主轴(12)上。从而可省去配气正时机构、配气凸轮轴和挺杆等零部件，使内燃 机的结构大大简化。同样，在气门操纵作用杆上装了进气门滚轮(16)和排气门滚轮 (17)。
本实施例的内燃机，由于气缸数目多，单个气缸和活塞以及推杆等零件受力小， 故可以采用小缸径气缸。
本实施例的内燃机还设置有起动系统、润滑系统、燃油系统和冷却系统等。
权利要求
1、无侧压推杆凸轮式内燃机，包括机架(18)，安装在机架上的气缸系统，供油系统，配气系统和将气缸系统的活塞往复运动转化为动力输出主轴回转运动的运动方式转换系统，其特征在于所说的转换系统为凸轮转换系统，主要由在主凸轮(13)上设计加工出的凸轮形槽、固定设置在机架上的导槽(11)和推杆(7)构成，推杆的一端通过活塞销(6)与活塞(5)铰链联接，另一端通过推杆销(9)安装有推杆滚轮(8)和凸轮滚轮(10)，推杆滚轮(8)位于导槽内，导槽的对称线与气缸系统的活塞运动轴心线重合，凸轮滚轮位于凸轮形槽内，主凸轮(13)固定安装在动力输出主轴上，每一个气缸系统对应配置一个固定设置在机架上的导槽和一个安装有推杆滚轮及凸轮滚轮的推杆。
2、 根据权利要求1所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特征在于与凸轮滚轮相配 的凸轮形槽，其理论轮廓曲线根据确定的活塞(5)加速度运动规律设计而成。
3、 根据权利要求1所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特征在于所说的控制气缸 进排气的配气系统为凸轮配气系统，主要由固定在动力输出主轴上大小不同的两个内 凸轮构成，分别控制气缸进气门与排气门的启闭。
4、 根据权利要求3所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特征在于分别控制气缸进 气门与排气门启闭的两个内凸轮为双联内凸轮。
5、 根据权利要求4所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特征在于气缸进气门的启 闭由双联内凸轮中较小的内凸轮控制，气缸排气门的启闭由双联内凸轮中较大的内凸 轮控制。
6、 根据权利要求5所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特征在于操纵气缸进排气 门启闭的作用杆，其与配气内凸轮接触联接的一端安装有滚轮。
7、 根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特 征在于所说的内燃机为四相凸轮四缸内燃机，固定在主轴(12)上的主凸轮(13)为 四相凸轮，具有四个互成卯。夹角的凸出部分，在四相凸轮(13)的周边轴心对称地 均匀布置四个气缸(4)，相隔180°对称布置的两个气缸作为一组，同组的两个气缸 的工作状态同步，两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为卯° 。
8、 根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特 征在于所说的内燃机为四相凸轮八缸内燃机，固定在主轴(12)上的主凸轮(13)为 四相凸轮，具有四个互成90°夹角的凸出部分，在四相凸轮(13)的周边轴心对称地 均布八个气缸(4),将相隔180°对称布置的两个气缸作为一组，同组的两个气缸的 工作状态同步，四组活塞缸依次进行吸气冲程、压縮冲程、气体燃烧做功冲程和排气 冲程，相邻两组活塞缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为45° 。
9、 根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其特 征在于所说的内燃机为六相凸轮六缸内燃机，固定在主轴(12)上的主凸轮(13)为 六相凸轮，具有六个互成60。夹角的凸出部分，在六相凸轮(13)的周边轴心对称地 均布六个气缸(4)，将相隔120°对称布置的三个气缸作为一组，同组的三个气缸的 工作状态同步，两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为60° 。
10、 根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的无侧压推杆凸轮式内燃机，其 特征在于所说的内燃机为六相凸轮十二缸内燃机，固定在主轴(12)上的主凸轮(13) 为六相凸轮，具有六个互成60。夹角的凸出部分，在六相凸轮(13)的周边轴心对称 地均布十二个气缸(4),将相隔120°对称布置的三个气缸作为一组，同组的三个气 缸的工作状态同步，四组气缸依次进行吸气冲程、压縮冲程、气体燃烧做功冲程和排 气冲程，相邻两组气缸的冲程进程对应于主凸轮转角的相位差为3(T 。
全文摘要
本发明是一种无侧压推杆凸轮式内燃机，通过推杆将活塞的动力传给固定在主轴上的主凸轮输出。推杆一端与活塞铰链联接，另一端装有一个凸轮滚轮和一个推杆滚轮。凸轮滚轮插入主凸轮上的凸轮形槽中。推杆滚轮装在导槽中以引导推杆沿导槽运动并使导槽承受主凸轮给推杆的作用力在周向的分力，使活塞与气缸壁之间的侧压力为零。在主凸轮周边轴心对称地均布气缸，所有活塞对主凸轮的作用力完全平衡。用一个固定在主轴上的双联内凸轮控制所有气缸的进气门和排气门。较之传统内燃机省去了曲柄连杆机构、配气正时齿轮机构等，具有结构简单、轴向尺寸小、无侧压、磨损小、寿命长、振动和噪声小、运转平稳、功率大和传动效率高等特点。
文档编号F01L1/26GK101387208SQ200810046150
公开日2009年3月18日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者梁尚明 申请人:四川大学