[发明专利]直线运动导轨发动机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是将直线运动导轨应用于发动机之中，固定活塞往复直线运动，增大活塞行程，提高发动机动力性能，经济性能的技术方案。

背景技术

汽、柴油发动机一般由一机组(机体组)两个机构(曲柄连杆机构，配气机构)、五大系统(燃油供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和启动系统)组成。曲柄连杆机构由活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。是往复式活塞发动机将热能转换为机械能的主要机构。在发动机工作过程中燃烧的气体压力直接作用在活塞上，推动活塞往复直线运动，经活塞销、连杆和曲轴、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。——摘自吴文琳主编的《图解汔车发动机构造手册》一书。根据田鸣主编的《机械技术基础》一书中力对轴之矩Mx(F)＝±Fxy×d＝±Fcosβ×d的公式可知，发动机动力性能取决于力对轴之矩的大小，而力对轴之矩的大小又取决于燃烧气体压力、连杆运动夹角cosβ、曲轴曲柄长度尺寸的变化。现有发动机技术的开发研究重点都放在燃烧气体压力这一块上了。闫大建主编的《汽车发动机原理与汽车理论》一书中，从进气冲程、压缩冲程、燃烧过程、做功冲程、排气冲程来讨论实际循环的工作过程中工质损失、换气损失、燃烧损失、传热损失、不完全燃烧和磨擦损失。许多专家学者和科技人员的精力都花在了这一块上了。也取得了巨大的成就。但从网上搜索、查阅相关资料却没有只增加曲轴曲柄结构尺寸，增大活塞行程来提高动力性能的研究成果。而这一块又是最直接最有效的一条提高动力性能、经济性能的途径。如果有所突破将会带来巨大的经济效益和社会效益。但从现有发动机结构分析，主要存在下列限制和制约。

1、汽缸直径的限制：增加曲轴曲柄长度则增加了活塞行程、汽缸高度也随之增加、不增大汽缸直径、连杆就不能正常运动而被汽缸卡死。

2、活塞对汽缸侧压力和磨擦损耗的制约：摆脱汽缸直径的限制，最直接的方法是把活塞销座延长至活塞裙部或活塞裙部以外。活塞处于下止点时，把连杆小头置于汽缸外，这样可以摆脱汽缸直径限制，但发动机高度增加，只适用于不受高度制约的电源发动机组，大中型客货车。更重要的是导致了活塞对汽缸侧压力的增加和磨擦损耗的增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽缸直径小，能固定活塞往复直线运动，增大活塞行程的直线运动导轨发动机。是在保留原发动机机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统整体结构形式的基础上，在汽缸体两侧内壁上装配直线运动导轨、改进活塞结构，固定活塞往复直线运动，增大活塞行程来实现上述目的。

本发明的结构是由直线运动导轨(1)、槽板支架(2)、活塞顶部、活塞头部(3)、活塞销座(4)、活塞环组成。(附图)

本发明连接方式和工作原理是：直线运动导轨中的导轨部件(5)垂直对中装配于汽缸体两侧内壁上，直线运动导轨中的滑块部件(6)和槽板支架(2)连接。工作过程中，燃烧气体压力作用在活塞上，一方面推动活塞经活塞销座、槽板支架到直线运动导轨的滑块上，由直线运动导轨固定活塞往复直线运动。另一方面，燃烧气体压力作用在活塞上，推动活塞，经活塞销座推动连杆在槽板支架中的糟隙间运动，推动曲轴，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。

本发明结构尺寸的设计确定方式：

1、汽缸体结构尺寸、活塞结构尺寸随曲轴结构尺寸、连杆结构尺寸、直线运动导轨结构尺寸调整、设计确定。

2、曲柄连杆机构结构尺寸，包括直线运动导轨结构尺寸。随本发明直线运动导轨发动机设计的技术参数来调整设计确定。

3、本发明中的机体组、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统的结构尺寸和布局，随本发明中曲柄连杆机构、直线运动导轨结构尺寸来设计、制造和装配。

与已有技术相比，本发明具有下列优点：

1、能大幅度提高动力性能：本发明应用直线运动导轨固定活塞往复直线运动后，活塞裙部结构被取消，汽缸高度可以降低原来活塞裙部所需的导向高度尺寸。连杆则不受汽缸直径限制，可以直接增加曲柄长度，增大活塞行程，提高动力性能。以汽车用TU 32/K型发动机做一个对比说明就更清楚了。该发动机部分技术参数为：

缸径        75mm    汽缸数    4

活塞行程    77mm    压缩比    9.3

连杆长度    126.8mm