技术领域
[0001] 本
发明涉及一种摆臂凸轮式两冲程直轴内燃机，由
活塞连杆推动摆臂上的弧型滑道与直轴上的椭圆凸轮配合，使活塞的直线往复运动转变为直轴圆周运动的装置。技术背景
[0002] 直轴内燃机在民间的发明制做已经有很多年了，制做工艺上也有多种形式，可是到目前为止还没有应用于实际的成功案例。本
申请人在2014年12月8日曾提交了框齿式直轴内燃机，申请号是：201410735070.1，目前已经获得发明
专利授权，这种内燃机通过两个轨道的相互衔接配合，已经能成功的发动运转了，但它的最大
缺陷是燃油爆发瞬间连杆推动齿框向下运行时，齿框圆弧点推动异形齿向上运行的方向是相反的，燃油爆发瞬间
接触点一旦产生磨擦卡滞等阻
力时，对输出效率的影响很大。针对上述缺陷，本申请人又在2018年6月15日提交了346摆臂式两冲程直轴内燃机，申请号是：201810617299.3，该申请目前处于实质审查阶段，这种内燃机虽然克服了框齿式直轴内燃机齿框圆弧点推动异形齿反向运行缺陷，而且效率也有了较大提高，断续连接点也由5个减少到3个，但它仍沿用了两个轨道相互衔接的运行方式，机器的制造工艺相比
曲轴内燃机虽然减少很多，但相比框齿式直轴内燃机双轨道相互衔接运行的模式，其核心部件的制造工艺减化并不多，机器的运行平稳度也有欠缺。
[0003] 发明的内容
[0004] 本发明是针对346摆臂式两冲程直轴内燃机存在的上述缺陷做的进一步改进，本机改进部分是：直轴上一个椭圆凸轮，见图2中的2-3，和单弧形滑道摆臂，见图2中的2-1，配合，替代了上述双轨道相互衔接配合的复杂运行方式，椭圆凸轮的
力臂(即圆弧
顶点到轴心距)进一步加长，椭圆凸轮爆发行程弧形滑段是按346直轴内燃机鸭嘴论左弧型滑道运行轨迹和旋转
角度设计的，椭圆凸轮的
压缩行程弧形滑段仍沿用了346直轴内燃机逗号型凸轮的压缩弧形滑道，所以椭圆凸轮的力臂加长了，但爆发和压缩行程都基本保持了346直轴内燃机的运行参数，压缩行程中推动活塞上升的压缩用力也增加不多，机械效率进一步提升。
[0005] 本申请在346摆臂式两冲程直轴内燃机
基础上，对一单元系列中的单缸机型，见图2，V形2缸机型，见图10，和三角形3缸垂直型机型，见图11，三角形3缸
水平放置型机型，见图
14，这4种机型做了直轴上一个单轨道凸轮和摆臂上一个弧形滑
块配合的改进。同时也对二单元系列中的V形4缸机型，图12，三角形垂直放置6缸机型，见图13，水平放置放置机型，图
15，这3种机型上的两个单元分别作了单轨道摆臂和椭圆凸轮配合的改进。本机除了上述改进外，其它部分的机器零部件仍沿用了346摆臂式两冲程直轴内燃机中的零部件。
[0006] 本发明解决的技术问题是：直轴上一个凸轮和摆臂上一个单轨道弧形滑道配合，即替代了346摆臂式两冲程直轴内燃机双轨道相互衔接配合的复杂运行方式，机器核心部分的制造工艺大为简化，制造方法更为简便，制造成本进一步大幅降低，机器旋转一周中都是连续接触运行，机器的运行
稳定性增加而运行噪声完全消除。
[0007] 由于本发明直轴上改成了一个椭圆凸轮和摆臂上一个弧形滑块配合，和346摆臂式两冲程直轴内燃机双轨道运行方式相比，有了一部分改变，下面以本申请书
附图中的单缸一单元机型为依据，以爆发，排气，吹气，压缩为顺序，介绍本发明中椭圆凸轮式直轴和单滑道摆臂的性能，以及旋转一周中的运行状况。本发明中一单元系列中的2缸机型，见图10，三角形3缸垂直型机型，图11，水平机型，图14，以及二单元系列中的V形4缸机型，见图12，三角形垂直放置6缸机型，图13，和水平放置机型，图15，只是将346内燃机直轴上的鸭嘴轮和逗号型凸轮联合体用一个椭圆凸轮代替，摆臂和
侧壁滑块联合体用单弧形滑道式摆臂代替，346内燃机的双轨道相互衔接配合运行改成了本机的单轨道配合运行，爆，排，吹，压的运行模式摆臂凸轮式和346双轨道相互衔接式运行原理完全相同，2缸以上机型的具体运行过程在346摆臂式两冲程直轴内燃机中已有详细介绍，可以作为参考，本发明不再一一列举。
[0008] 本发明一单元一缸机型见图2
[0009] 爆发阶段：活塞在
上止点，通过连杆连结摆臂上端连接孔推动摆臂，此时直轴上椭圆凸轮的圆弧顶点在直轴垂直中心线右侧45度角
位置处，见图5中的5-1，椭圆凸轮圆弧顶点处的左半部分圆弧滑段，由图3中的3-1，3-2，3-3组成，是按照346摆臂式两冲程直轴内燃机鸭嘴轮圆弧顶点处的左半部分弧形滑道运行轨迹设计的，所以爆发冲程中的运行参数和346摆臂式内燃机基本相同，椭圆凸轮的圆弧顶部引出线和左侧水平线的25度夹角也不变，这一段圆弧滑段，见图3中的3-1，燃油爆发后活塞推动连杆和摆臂，使摆臂前端下圆弧点推动椭圆凸轮向右下方旋转，当活塞下降到距上止点10毫米时，摆臂前端下圆弧点到达，图5中的5-2，25度角滑段的后半部分，当活塞下降到距上止点20毫米时，摆臂前端下圆弧点到达椭圆凸轮拐点圆弧处，见图6中的6-1，拐点处小滑段的作用是，摆臂下圆弧点的推力方向在这个滑段面上近似在90度，以增加输出效率，拐点处小滑段见图3中的3-2，活塞下降到距上止点50毫米位置时，摆臂前端下圆弧点后面的弧形段接触在椭圆凸轮的拐点后面圆弧处，见图6中的6-2，图3中的3-3滑段是活塞运行到
气缸侧壁排气孔阶段和向
下止点运行的过渡滑段，活塞下降到50毫米以下时，活塞上的上道
活塞环下降到气缸侧壁排气孔上沿以下，气缸进入排气阶段，整个爆发行程活塞从上止点下降到50毫米时，直轴转过约124度角。
[0010] 排气和吹气阶段：爆发行程中的活塞推动摆臂向下运行，活塞下降到距上止点50毫米时，活塞的上道活塞环处在气缸下部侧壁排气孔的上沿，见图8中的8-1，气缸内的废气通过气缸侧壁排气孔开始向外排放，当活塞下降到排气孔位置一半时，直轴上的进气凸轮通过排气系统使进气
门打开，高压
风机吹出的压缩空气通过气缸盖上的进气通道进入气缸，并通过气缸下侧的排气孔向外换气，此部分仍沿用了346内燃机的技术方案。此时的惯性轮带动直轴上的椭圆凸轮旋转，椭圆凸轮拐点后面的弧形滑段接触在摆臂下圆弧点后面的弧形滑滑运行，见图6中的6-2，椭圆凸轮继续旋转，摆臂的弧形滑段运行到椭圆凸轮的圆形滑段上，见图7中的7-1，活塞运行到了下止点，整个下降过程活塞下降了60毫米。
[0011] 椭圆凸轮拐点后面的部分滑段和摆臂下圆弧点后面的弧形滑道配合运行时，有一个逐渐减小垂直下降速度的过程，避免了摆臂高速下降到下止点时突然停止造成的机器运行不稳定。随后直轴上的椭圆凸轮在圆形滑段上旋转30-40度角，摆臂弧形滑块一直在椭圆凸轮圆形轨道上运行，活塞稳定在下止点，排气门一直处在打开状态，进气换气持续进行，直到活塞开始向上运行。此时椭圆凸轮的上升弧形段部分开始推动摆臂弧形滑道使摆臂上升，见图7中的7-2，当活塞上的下道活塞环上升到气缸侧壁排气孔上侧时，进气门关闭，汽缸进入压缩行程，整个排气换气过程，直轴转过了约118度角。
[0012] 压缩阶段：摆臂弧形滑道在椭圆凸轮压缩段的弧形滑段推动下继续上升，在惯性轮的带动下一直上升到上止点，椭圆凸轮压缩段的弧形滑段，见图3中的3-8，它仍沿用了346摆臂式内燃机逗号型凸轮的弧形滑道，其各种运行参数和346摆臂式内燃机相同。压缩阶段的无用分力和爆发阶段的无用分力作用相反，无用分力起的
支撑作用可以减少有用分力的损耗，本机压缩阶段椭圆凸轮的压缩滑段上半部分，是在摆臂上部轴销连接孔中心点和椭圆
凸轮轴心点连线左右两侧偏离度不大的角度运行，见图9，其中图9中的9-1，是活塞上升到离上止点20毫米时两中心点和接触点连线的偏离角度，可以看到偏离度已经很小，尤其是活塞接近上止点时，椭圆凸轮圆弧顶点在向接近轴心垂直线右侧45度角处运行时，活塞对摆臂及椭圆凸轮的反向推力和
输出轴的运行方向一致，反向推力小到可以忽略，相当于千斤顶只能向一个方向转，不能反转的自
锁原理，图9中的9-2是活塞上升到离上止点6毫米时的偏离度，而曲轴内燃机压缩阶段
曲柄的无用分力支撑作用就少了很多，推动活塞上升的力有很大一部分要抗衡曲轴的反向推力，本机又节省了一部分
能量损耗，所以，本机力臂加长了，但推动活塞上升的旋转力增加并不多。
[0013] 曲轴内燃机点火提前角阶段燃油爆发力是做负功，本机点火提前角阶段除上述提到的无用分力支撑作用使反向推力小到可以忽略外，椭圆凸轮的圆弧顶点处做成了几毫米与轴心垂直的圆弧段，见图3中的3-6，进一步避免了点火提前角阶段燃油爆发力做负功的现象，又给燃油爆发提供一个稳定的爆发环境，使本机效率相比曲轴内燃机进一步提升。
[0014] 本发明产生的有益效益是：
[0015] 直轴上一个单滑道凸轮和摆臂上一个单弧形滑道配合，即替代了346摆臂式两冲程直轴内燃机双轨道相互衔接配合的复杂运行方式，机器核心部分的制造工艺大为简化，制造工序更为简便，制造成本进一步大幅降低，机器旋转一周中都是连续接触运行，机器的运行稳定性增加而运行噪声完全消除，椭圆凸轮的力臂进一步加长，机器的效率提升达到同容积曲轴内燃机的3-6倍，
机身减轻3-6倍。
附图说明
[0016] 图1是346摆臂式两冲程直轴内燃机1单元1缸结构示意图，其中“1-1是摆臂侧壁滑块联合体，1-2是鸭嘴轮逗号型凸轮联合体，”
[0017] 图2是本发明摆臂凸轮式两冲程直轴内燃机1单元1缸结构示意图，其中“2-1是单滑道摆臂，2-2是摆臂下圆弧点接触在椭圆凸轮圆弧顶点处，2-3是直轴上的椭圆凸轮，”[0018] 图3是椭圆凸轮形状和三个滑道弧长的结构示意图，其中“3-1，3-2，3-3，构成了爆发行程滑道，3-5是排气和吹气弧形滑道，3-8是压缩行程弧形滑道，”
[0019] 图4是单滑道摆臂的结构示意图，其中“4-1是摆臂后端在机箱上安装的连接孔，4-2是摆臂单轨道弧形滑道，(4-3)是摆臂前端上部
活塞销孔，(4-4)是摆臂前端下部圆弧点，”[0020] 图5左侧是摆臂下圆弧点接触在椭圆凸轮圆弧顶点，右侧是活塞下降10毫米时，摆臂下圆弧点接触在25度角弧形滑段后半部分的示意图，其中“5-1是活塞在上止点时，摆臂下圆弧点接触在椭圆凸轮圆弧顶点处，5-2是活塞下降10毫米，摆臂下圆弧点接触在25度角弧形滑段后半部分处，”
[0021] 图6左侧是活塞下降到距上止点20毫米时，摆臂前端下圆弧点到达椭圆凸轮拐点圆弧滑段上，右侧是活塞下降到距上止点50毫米时，摆臂下圆弧点后面的弧形滑段接触在椭圆凸轮的拐点后面的圆弧段示意图，其中“6-1是摆臂前端圆弧点接触在椭圆凸轮拐点圆弧处，6-2是摆臂下圆弧点后面的弧形滑段接触在椭圆凸轮的拐点后面的圆弧滑段处，”[0022] 图7左侧是摆臂的弧形滑段运行到椭圆凸轮的下止点弧形滑段上，右侧是椭圆凸轮的上升弧形滑段部分开始推动摆臂弧形滑道使摆臂上升的示意图，其中“7-1是摆臂的弧形滑段运行到椭圆凸轮的下止点弧形滑段处，7-2是椭圆凸轮的上升弧形滑段部分开始推动摆臂弧形滑道使摆臂上升的位置处，”
[0023] 图8是活塞下降到距上止点50毫米时，活塞的上道活塞环处在气缸下部侧壁排气孔上沿时的整机结构示意图，其中“8-1是上道活塞环处在气缸下部侧壁排气孔上沿处，”[0024] 图9左侧是活塞上升到距上止点20毫米时两中心点与接触点的连线，右侧是活塞上升到距上止点6毫米时两中心点与接触点连线的偏离角度示意图，其中“9-1是活塞上升到距上止点20毫米时两中心点与摆臂椭圆凸轮的接触点处，9-2是活塞上升到距上止点6毫米时两中心点与摆臂椭圆凸轮的接触点处，”
[0025] 图10是一单元2缸V型机型示意图，其中“10-1是1缸的摆臂下圆弧点在椭圆凸轮圆弧顶点处，10-2是椭圆凸轮推动2缸摆臂圆弧滑段使活塞上升到气缸下部排气孔上沿往上处，”
[0026] 图11是一单元3缸三角形垂直放置型机型示意图，其中“11-1是1缸的摆臂下圆弧点在椭圆凸轮圆弧顶点处，11-2是椭圆凸轮接触在2缸摆臂圆弧滑段，使活塞上升到气缸下部排气孔上沿往上处，11-3是椭圆凸轮拐点小弧形段下部接触在3缸摆臂下圆弧点，使活塞下降到气缸下部排气孔上沿往上处，”
[0027] 图12是二单元4缸V型机型示意图，其中“12-1是左侧
轴承，12-2是左轴承右侧到椭圆凸轮左侧距离，12-3是椭圆凸轮右侧到进气凸轮左侧间的距离，12-4箭头所指是直轴的点画线示意，12-6是进气凸轮，12-5是进气凸轮右侧到右椭圆凸轮左侧间的距离，12-7是椭圆凸轮右侧到右轴承左侧距离，12-8是右轴承，”
[0028] 图13是二单元6缸三角形垂直放置机型示意图，其中“13-1是左侧单元的第一摆臂，13-2是左侧单元的第二摆臂，13-3是左侧单元的第三单元摆臂，右侧单元的椭圆凸轮摆臂位置和左侧单元的位置完全对称，”
[0029] 图14是一单元3缸三角形水平放置机型示意图，其中“14-1是进气供油凸轮，14-2是椭圆凸轮和3个水平放置的摆臂配合结构，”
[0030] 图15是二单元6缸三角形水平放置机型示意图，其中“15-1是上层单元结构示意图，15-2是进气凸轮，15-3是底层单元结构。”
[0031] 摆臂凸轮式两冲程直轴内燃机第一
实施例[0032] 本实施例为单缸一单元内燃机，具体构造见附图2，它由一个单轨道摆臂和一个椭圆凸轮构成一个配合单元，单轨道摆臂前端下圆弧点见图2中的2-2，后面有弧形滑道，见图2中的2-1，摆臂前端上部有活塞销孔，见图4中的4-3，中部有
压缩弹簧，摆臂后端有和机箱连接的孔，见图4中的4-1，摆臂前端下部有弧形滑道，见图4中的4-2，与直轴上的椭圆凸轮，见图2中的2-3，旋转配合，使气缸内活塞上下往复运动，椭圆凸轮轴心到圆弧顶点长度相比于346摆臂式内燃机鸭嘴轮圆弧顶点到轴心长度进一步加长了，椭圆凸轮分成爆发行程弧形滑道，见图3中的3-4，排气吹气阶段弧形滑道，图3中的3-5，压缩阶段弧形滑道，图3中的
3-8，爆发行程弧形滑道上又分为25度角滑段，图3中的3-1，拐点小弧形滑段，图3中的3-2，和排气门打开和过渡到下止点弧形滑段，图3中的3-3，椭圆凸轮圆弧顶点有一小段与轴心垂直的圆弧段，见图3中的3-6处，直轴上还设有进气凸轮和喷油
阀凸轮，与进气摆片和供油
泵配合，这些机构和工作原理与346摆臂式两冲程直轴内燃机相一致，不再具体介绍。
[0033] 下面是该实施例的一个技术方案，椭圆凸轮的轴心点到凸轮圆弧顶点长48.5毫米，轴心点到下止点圆弧顶点长16毫米，爆发行程25度角滑段，图3中的3-1，弧长38毫米，
弦高7毫米，压缩阶段弧形滑道弧长56毫米，弦高13毫米，拐点处小弧形滑段长6毫米，椭圆凸轮厚20毫米，爆发行程直轴旋转角度124度，排气吹气阶段旋转角度118度，压缩阶段旋转角度118度，
[0034] 单轨道摆臂前端上部活塞销孔到下圆弧点长65毫米，活塞销孔到
压缩弹簧连接孔长60毫米，活塞销孔到摆臂后端连接孔长175毫米，摆臂弧形滑段弧长55毫米，弦高8毫米，摆臂弧形滑段厚20毫米，
[0035] 摆臂凸轮式两冲程直轴内燃机第二实施例
[0036] 本实施例为一单元系列机型，包括单缸机型，见图2，V形2缸机型，见图10，和三角形3缸垂直型机型，见图11，三角形3缸水平放置型机型，见图14，V形2缸机型和三角形3缸垂直机型椭圆凸轮到进气供油凸轮再到两机箱内侧间的距离和单缸机型，见图2，是一致的，图14中的直轴是垂直放置的，椭圆凸轮到进气供油凸轮再到机箱两内侧壁间的距离和一单元其它机型也是一致的，这4种机型在346摆臂式两冲程直轴内燃机一单元基础上，做了直轴上一个椭圆凸轮和摆臂上一个弧形滑道配合的改进，
[0037] 下面是该实施例的一个技术方案，适合于一单元系列机型，本方案的摆臂和椭圆凸轮使用了实施例1中的技术方案，直轴椭圆凸轮处直径25毫米，机箱右侧内壁到供油进气凸轮左侧25毫米，供油进气两凸轮共宽25毫米，进气凸轮左侧到椭圆凸轮25毫米，椭圆凸轮厚20毫米，椭圆凸轮左侧到机箱右内壁25毫米，机箱左右壁厚15毫米，机箱两外壁的轴向宽度150毫米。
[0038] 摆臂凸轮式两冲程直轴内燃机第三实施例
[0039] 本实施例为二单元系列机型，包括V形4缸机型，见图12，和三角形6缸垂直型机型，见图13，三角形6缸水平放置型机型，见图15，这3种机型也是在346摆臂式两冲程直轴内燃机二单元基础上，做了直轴上椭圆凸轮和摆臂上单弧形滑道配合的改进。
[0040] 下面是第三实施例的一个技术方案，适合于二单元系列机型，这三种机型两椭圆凸轮到进气凸轮再到机箱两内侧壁间的距离是一致的，本方案的摆臂和椭圆凸轮使用了实施例1中的技术方案，直轴椭圆凸轮处直径30毫米，机箱右侧左内壁到右椭圆凸轮右侧25毫米，椭圆凸轮宽20毫米，椭圆凸轮左侧到进气凸轮25毫米，进气凸轮宽25毫米，进气凸轮左侧到左椭圆凸轮右侧25毫米，椭圆凸轮宽20毫米，椭圆凸轮右侧到机箱左内壁25毫米，机箱两壁厚15毫米，机箱两外壁的轴向宽度195毫米。
