[发明专利]一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机及其设计方法

权利要求书

1.一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机，包括缸体（1）、缸盖（2）、配气机构（3）、圆柱凸轮机构（4）、活塞推杆部套（5），其特征在于：在缸体（1）上环形均匀分布若干个气缸（11），通过气缸（11）内活塞（51）带动活塞推杆部套（5）直线往复运动，进而通过滚子（41）驱动圆柱凸轮轴（42）产生旋转运动，最后动力由圆柱凸轮轴（42）输出；圆柱凸轮机构（4）包括圆柱凸轮轴（42）和滚子（41），圆柱凸轮轴（42）与缸体（1）通过轴承（6）联接，圆柱凸轮轴（42）上设有凸轮廓线（421），通过凸轮廓线（421）与滚子（41）联接，滚子（41）为耐高温滚轮轴承；活塞推杆部套（5）包括活塞（51）、推杆（52）和弹簧（53），推杆（52）一端通过销轴联接有活塞（51），另一端与滚子（41）固联，推杆（52）上设置有导向轴段（521），缸体（1）上设置导向孔（12）；导向轴段（521）和导向孔（12）为移动副联接；推杆（52）与圆柱凸轮轴（42）之间通过滚子（41）和凸轮廓线（421）接触形成高副联接，推杆（52）上设有弹簧（53），弹簧（53）两端均设置为磨平并紧，一端固定在推杆（52）端部的挡片一（54）上，另一端固定在缸体（1）前部的挡片二（55）上。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机，其特征在于：所述推杆（52）上设有导向轴段（521），所述缸体上设有导向孔（12），二者通过配合实现移动副，防止所述滚子（41）与凸轮廓线（421）之间出现偏移。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机，其特征在于：圆柱凸轮轴（42）采用焊后成型的方式，设计为中空轴。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机，其特征在于：所述推杆（52）上设有弹簧（53），所述弹簧两端均磨平并紧，弹簧一端与推杆上挡片一（54）固联，另一端与缸体（1）上的挡片二（55）固联。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机，其特征在于：所述圆柱凸轮轴（42）由轴承（6）固定在缸体（1）上并且轴线通过气缸（11）所在圆周的圆心，圆柱凸轮轴（42）外表面设有凸轮廓线（421），所述凸轮廓线（421）与滚子（41）相连，所述滚子（41）数量与气缸（11）数量相同。

6.一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机设计方法，其特征在于：在缸体（1）上环形均匀分布若干个气缸（11），内燃机工作时，在任何一时刻总有一个气缸（11）工作于做功冲程，圆柱凸轮轴（42）的转角为360°，圆柱凸轮轴（42）外表面凸轮廓线（421）对每一冲程的行程实现独立设计和配置，一个工作周期内，四个不同冲程设计不同的行程，

1）对于进气冲程，通过增加凸轮廓线（421）中进气段（421a）的廓线高度进行加大进气行程Ha，再辅以设置提前进气角和迟闭角，实现气缸（11）进气量的增大；

2）对于压缩冲程，通过减少凸轮廓线（421）中压缩段（421b）的廓线高度予以缩短压缩行程Hb，控制压缩比和避免爆震现象；

3）对于做功冲程，通过加大凸轮廓线（421）中做功段（421c）的廓线高度进行增大做功行程Hc，以此提升内燃机的动力性能；

4）对于排气冲程，通过增大凸轮廓线（421）中排气段（421a）的廓线高度予以增大排气行程Hd，便于气缸（11）内废气排出更为彻底。至此，圆柱凸轮轴的一个回转周期结束，内燃机在四个冲程内完成一次做功。

7.根据权利要求6所述的一种圆柱凸轮式无曲轴内燃机设计方法，其特征在于：滚子（41）首先运行在凸轮廓线（421）的进气段（421a），此时配气机构（3）中的进气门（31）打开，排气门（32）关闭，圆柱凸轮轴（42）通过滚子（41）带动活塞（51）向外运动；进气行程Ha结束后，滚子（41）进入凸轮廓线（421）的压缩段（421b），圆柱凸轮轴（42）通过滚子（41）带动活塞（51）向内压缩气缸（11）中的油气混合物；之后滚子（41）进入凸轮廓线（421）的做功段（421c），气缸（11）内燃料被点燃，活塞（51）被向外推动，并通过推杆（52）和滚子（41）驱动圆柱凸轮轴（42）转动，运动和动力由圆柱凸轮轴（42）输出，前述两个冲程内进气门（31）和排气门（32）均关闭；凸轮廓线（421）最后一段为排气段（421d），通过滚子（41）带动活塞（51）向内压缩，此时进气门（31）关闭，排气门（32）打开，将气缸（11）内废气排除，至此，圆柱凸轮轴（42）在飞轮惯性的帮助下，已完整运转360°，每个气缸（11）也均已完成四个冲程，之后随着圆柱凸轮轴（42）的连续运转，滚子（41）又重新进入凸轮廓线（421）的进气段（421a）内，开始下一个工作周期。