槽式兩相擺盤凸輪內燃機的製作方法
2023-10-26 07:04:02
本發明涉及燃氣動力領域，更具體地說，是一種槽式兩相擺盤凸輪內燃機。
背景技術：
目前使用較普遍的內燃機是往復式四衝程曲軸連杆型內燃機，這種內燃機的傳動結構都採用曲軸連杆機構，通過連杆帶動曲軸，從而將活塞的直線運動轉化為曲軸的旋轉運動。由於這種內燃機是靠活塞的直線運動和連杆的平面運動來驅使曲軸作旋轉運動，從而造成各運動副之間存在著較大的摩擦，導致內燃機傳動效率低。曲軸連杆型內燃機還有如下主要缺陷：體積大；連杆、曲軸上的不平衡離心力較大；衝擊大，振動大；並由此引起較大的機械磨損，使內燃機壽命縮短；結構複雜、加工、製造、裝配等都比較困難。
另外，通常內燃機與變速裝置是兩個獨立的機器，內燃機需另外安裝減速器用於後續變速，造成體積龐大。
技術實現要素：
本發明的目的是：為克服現有往復式四衝程曲軸連杆型內燃機存在的上述缺陷，本發明提供一種結構簡單緊湊、體積小、運轉平穩、功率大、壽命長、效率高的低速大扭矩四衝程內燃機——槽式兩相擺盤凸輪內燃機。
本發明為解決其技術問題所採取的技術方案是：一種槽式兩相擺盤凸輪內燃機，主要由氣缸蓋(1)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、萬向球組件(9)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、鋼球(11)、活齒架(12)、端齒輪(13)、輸出軸(14)、密封圈(15)、輸出端軸承蓋(16)、深溝球軸承(17)、套筒(18)、推力球軸承(19)、鍵(20)、螺母(21)、螺釘(22)、氣缸端軸承蓋(23)、殼體(24)、鋼球(26)及起動系統、配氣系統、冷卻系統、供油系統、潤滑系統組成，其特徵在於：用兩相擺盤凸輪機構取代現有曲軸連杆型內燃機中的曲軸連杆機構，在槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右邊設置八個氣缸(4)，八個氣缸(4)的頂端位於垂直於輸出軸(14)的軸線的同一平面內，所有氣缸(4)的軸心線都平行於輸出軸(14)的軸線，並與輸出軸(14)的軸線等距周向均布，八個活塞(7)分別放入八個氣缸(4)中，活塞(7)的軸向左右往復直線運動經兩相擺盤凸輪機構轉變為輸出軸(14)的旋轉運動，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)將內燃機和兩相擺盤凸輪機構有機的融為一體，使內燃機無需再額外配備減速器。上述兩相擺盤凸輪機構由萬向球槽式四相凸輪機構和兩相擺盤軸向推力傳動機構有機的組合而成。其中，萬向球槽式四相凸輪機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、萬向球組件(9)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、缸體(5)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯接，另一端通過螺紋聯接裝有萬向球組件(9)，萬向球組件(9)使推桿(6)與槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右端槽式凸輪之間的聯接為滾動摩擦聯接，改變了現有往復式內燃機中連杆與曲軸之間的鉸鏈運動聯接關係，從而可大大提高功率傳遞效率，彈簧(8)的一端與活塞(7)聯接，另一端與缸體(5)的底部聯接，彈簧(8)使推桿(6)上的萬向球組件(9)始終與槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)右端槽式凸輪保持接觸，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)通過深溝球軸承(25)支撐於輸出軸(14)上。兩相擺盤軸向推力傳動機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、鋼球(11)、活齒架(12)、端齒輪(13)、輸出軸(14)組成，其中活齒架(12)與缸體(5)及殼體(24)固聯，端齒輪(13)與輸出軸(14)之間通過鍵(20)聯接，輸出軸(14)通過一對深溝球軸承(17)和一個推力球軸承(19)分別支撐於缸體(5)和殼體(24)中，推力球軸承(19)對端齒輪(13)及輸出軸(14)進行了軸向固定，輸出軸(14)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、活齒架(12)和端齒輪(13)四個零件的軸心線重合；鋼球(11)的個數Z11和端齒輪(13)的波數Z13相差為2，Z11個鋼球(11)分別裝在活齒架(12)的Z11個半徑與鋼球(11)半徑相同的軸向通孔內並可自由軸向移動，鋼球(11)與端齒輪(13)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)和活齒架(12)同時保持嚙合接觸。在兩相擺盤軸向推力傳動機構中，鋼球(11)幾何中心的軌跡是一圓柱面曲線，該曲線所在的圓柱稱為兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱，也是兩相擺盤凸輪機構的分度圓柱，該圓柱的軸線與輸出軸(14)的軸線重合。八個氣缸(4)的軸心線都在兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱面上並沿周向均布。槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右端是軸心對稱周向均勻分布的圓筒形槽式四相凸輪，該四相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是四個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為90°，該四相凸輪的導槽截面為半徑與萬向球組件(9)中的鋼球(26)的半徑相同的圓弧，可通過選取恰當的活塞(7)軸向運動規律來確定該四相凸輪的軸向輪廓曲線，以使內燃機得到最佳的動力性、經濟性和排放指標；在端齒輪(13)的右端面上和槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端面上均沿周向開有軸心對稱周向均勻分布的導槽，該兩周嚮導槽是鋼球(11)在活齒架(12)的軸向通孔中運動時所處一系列位置的包絡曲面，該兩周嚮導槽在軸截面內的形狀都是圓弧，圓弧的半徑與鋼球(11)的半徑相同，該兩周嚮導槽的軌跡是餘弦函數曲線沿圓柱面的分布，其中端齒輪(13)的導槽軌跡的餘弦函數周期數等於端齒輪(13)的齒數即波數Z13，而槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端導槽軌跡的餘弦函數周期數等於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的波幅數2，即是說槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端是槽式兩相凸輪，該兩相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是兩個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為180°，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)既是萬向球槽式四相凸輪機構中的凸輪，又是兩相擺盤軸向推力傳動機構中的激波器，使本發明內燃機結構緊湊。上述八個氣缸(4)中任意兩個相隔180°對稱布置的活塞(7)工作狀態同步，將工作狀態同步的兩個活塞(7)作為一組，四組活塞(7)依次進行吸氣衝程、壓縮衝程、氣體燃燒做功衝程和排氣衝程，相鄰兩組氣缸(4)相差一個衝程，對應於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)轉角的相位差為45°。活塞(7)通過推桿(6)的軸向直線往復運動使得槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)旋轉，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)將動力經兩相擺盤軸向推力傳動機構傳給與端齒輪(13)鍵聯接的輸出軸(14)，最後動力由輸出軸(14)輸出。
上述兩相擺盤軸向推力傳動機構中，鋼球(11)與端齒輪(13)和槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)均為多齒嚙合，且接觸面積大，故可實現大功率、大扭矩的傳動。
本發明內燃機其他未提及的地方均採用現有技術。
與已有技術相比本發明的主要發明點在於：
①用兩相擺盤凸輪機構取代現有曲軸連杆型內燃機中的曲軸連杆機構，將活齒傳動技術引入內燃機技術領域，不但徹底去除了曲軸和連杆，而且活塞的軸向左右往復直線運動經兩相擺盤凸輪機構轉變為輸出軸的旋轉運動，槽式兩相擺盤凸輪激波器將內燃機和兩相擺盤凸輪機構有機的融為一體，使內燃機與變速裝置(減速器)合二為一，得到了一種結構緊湊、小巧的新型大功率動力機器，氣缸軸向布置的設計使內燃機徑向尺寸大大減小。
②兩相擺盤凸輪機構由萬向球槽式四相凸輪機構和兩相擺盤軸向推力傳動機構有機的組合而成。其中，萬向球槽式四相凸輪機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器、萬向球組件、推桿、活塞、彈簧、缸體組成，推桿的一端與活塞固定聯接，另一端通過螺紋聯接裝有萬向球組件，萬向球組件使推桿與槽式兩相擺盤凸輪激波器的右端槽式凸輪之間的聯接為滾動摩擦聯接，改變了現有往復式內燃機中連杆與曲軸之間的鉸鏈運動聯接關係，從而可大大提高功率傳遞效率；彈簧的一端與活塞聯接，另一端與缸體的底部聯接，彈簧使推桿上的萬向球組件始終與槽式兩相擺盤凸輪激波器右端槽式凸輪保持接觸，槽式兩相擺盤凸輪激波器通過深溝球軸承支撐於輸出軸上。兩相擺盤軸向推力傳動機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器、鋼球、活齒架、端齒輪、輸出軸組成，其中活齒架與缸體及殼體固聯，端齒輪與輸出軸之間為鍵聯接，輸出軸通過一對深溝球軸承和一個推力球軸承分別支撐於缸體和殼體中，推力球軸承對端齒輪及輸出軸進行了軸向固定，輸出軸、槽式兩相擺盤凸輪激波器、活齒架和端齒輪四個零件的軸心線重合；鋼球的個數Z11和端齒輪的波數Z13相差為2，Z11個鋼球分別裝在活齒架的Z11個半徑與鋼球半徑相同的軸向通孔內並可自由軸向移動，鋼球與端齒輪、槽式兩相擺盤凸輪激波器和活齒架同時保持嚙合接觸。
③在兩相擺盤軸向推力傳動機構中，鋼球幾何中心的軌跡是一圓柱面曲線，該曲線所在的圓柱稱為兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱，該圓柱的軸線與輸出軸的軸線重合。八個氣缸的軸心線都在兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱面上並沿周向均布。槽式兩相擺盤凸輪激波器的右端是軸心對稱周向均勻分布的圓筒形槽式四相凸輪，該四相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是四個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為90°，該四相凸輪的導槽截面為半徑與萬向球組件中的鋼球的半徑相同的圓弧，可通過選取恰當的活塞軸向運動規律來確定該四相凸輪的軸向輪廓曲線，以使內燃機得到最佳的動力性、經濟性和排放指標；在端齒輪的右端面上和槽式兩相擺盤凸輪激波器的左端面上均沿周向開有軸心對稱周向均勻分布的導槽，該兩周嚮導槽是鋼球在活齒架的軸向通孔中運動時所處一系列位置的包絡曲面，該兩周嚮導槽在軸截面內的形狀都是圓弧，圓弧的半徑與鋼球的半徑相同，該兩周嚮導槽的軌跡是餘弦函數曲線沿圓柱面的分布，其中端齒輪的導槽軌跡的餘弦函數周期數等於端齒輪的齒數即波數Z13，而槽式兩相擺盤凸輪激波器的左端導槽軌跡的餘弦函數周期數等於槽式兩相擺盤凸輪激波器的波幅數2，即是說槽式兩相擺盤凸輪激波器的左端是槽式兩相凸輪，該兩相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是兩個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為180°，槽式兩相擺盤凸輪激波器既是萬向球槽式四相凸輪機構中的凸輪，又是兩相擺盤軸向推力傳動機構中的激波器，使本發明內燃機結構緊湊。
④八個氣缸中任意兩個相隔180°對稱布置的活塞工作狀態同步，將工作狀態同步的兩個活塞作為一組，四組活塞依次進行吸氣衝程、壓縮衝程、氣體燃燒做功衝程和排氣衝程，相鄰兩組氣缸相差一個衝程，對應於槽式兩相擺盤凸輪激波器轉角的相位差為45°。活塞通過推桿的軸向直線往復運動使得槽式兩相擺盤凸輪激波器旋轉，槽式兩相擺盤凸輪激波器將動力經兩相擺盤軸向推力傳動機構傳給與端齒輪鍵聯接的輸出軸，最後動力由輸出軸輸出。
本發明與現有往復式四衝程曲軸連杆型內燃機相比，具有以下有益的技術效果：
1.振動小、噪聲小、運轉平穩
由於本發明內燃機採用兩相擺盤凸輪機構取代了現有曲軸連杆型內燃機中的曲軸連杆機構，徹底取消了曲軸和連杆，萬向球槽式四相凸輪機構和兩相擺盤軸向推力傳動機構都是軸對稱及中心對稱結構，沒有偏心質量和不平衡力，消除了因曲軸質量偏心、連杆作平面運動引起的慣性力和傾覆力矩以及由此產生的衝擊振動和噪聲，消除了連杆偏擺導致活塞拍擊氣缸壁造成的振動和噪聲，而且運轉平穩。
本發明內燃機的八個氣缸均為軸向放置，沿周向均勻分布，其中任意兩個相隔180°對稱布置的活塞工作狀態同步，即：或同時吸氣、或同時壓縮、或同時氣體燃燒做功、或同時排氣，因此，衝擊力總是成對的出現，槽式兩相擺盤凸輪激波器受力均衡，內燃機運轉平穩。
2.結構緊湊、體積小、重量輕
本發明內燃機採用軸向布置氣缸的設計，顯著地減小了整機的徑向尺寸；取消笨重複雜的曲軸連杆機構，代之以結構緊湊的兩相擺盤凸輪機構，該機構將內燃機與變速裝置(減速器)合二為一，無需另配減速裝置，結構大幅縮減，並且兩相擺盤軸向推力傳動機構的軸向尺寸小。故本發明內燃機結構緊湊、體積小、重量輕。
3.大傳動比、大扭矩輸出
本發明內燃機的動力輸出軸與端齒輪固聯，兩相擺盤軸向推力傳動機構以槽式兩相擺盤凸輪激波器輸入動力，活齒架固定，端齒輪輸出，輸出軸轉速取決於兩相擺盤軸向推力傳動機構的傳動比，而適當選擇兩相擺盤軸向推力傳動機構的配齒方案，可以實現較大的傳動比，而且仍然保持結構緊湊、質量小、體積小等諸多優點。內燃機低速大扭矩輸出動力，可廣泛應用於需大功率機械傳動的軍事、工程機械等領域，諸如坦克、裝甲車和挖掘機、推土機等。
4.摩擦磨損小、油耗低、效率高、壽命長
本發明內燃機中，萬向球組件與槽式兩相擺盤凸輪激波器之間、鋼球與端齒輪以及槽式兩相擺盤凸輪激波器之間均為滾動摩擦聯接，取消了磨損嚴重、摩擦功耗大的曲軸連杆機構，傳動效率高。兩相擺盤軸向推力傳動機構中，鋼球與端齒輪和槽式兩相擺盤凸輪激波器之間均為多齒嚙合，且接觸面積大，承載能力大，故可實現大功率、大扭矩的傳動。同時兩相擺盤凸輪機構可以實現兩相激波並保證其自身及其內部活齒的受力自動平衡，在傳動裝置中不存在一齒差活齒傳動中需偏心安裝凸輪而存在的慣性力、激振力和傾覆力矩等，從傳動原理上避免了傳動裝置的振動激勵，從而有利於提高傳動的效率，機械摩擦磨損也較小，油耗低，內燃機壽命較長。
5.可優化性強
槽式兩相擺盤凸輪激波器和端齒輪上的槽式凸輪的導槽軌跡曲線方程均為餘弦函數，且曲線方程形式簡單一致，利於優化設計。由於活塞的運動規律完全取決於槽式兩相擺盤凸輪激波器的導槽軌跡曲線，所以可通過選取恰當的活塞運動規律來設計凸輪輪廓，而恰當的活塞運動規律可使氣缸中的氣體燃燒充分、完善、燃料熱能利用率高。
6.結構簡單、工藝性好、生產成本低
本發明內燃機中的零件結構簡單、工藝性好、生產成本低，徹底取消了結構複雜、加工製造困難的曲軸和連杆，多採用鋼球、萬向球等通用性強、由專業廠商製造的標準零件，且萬向球組件中的鋼球的半徑與活齒架中的鋼球的半徑相同，故槽式兩相擺盤凸輪激波器與端齒輪上的三處槽式凸輪結構的導槽截面圓弧半徑均相同，可以共用一套加工工藝，方便製造且降低成本。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。但要特別指出的是，本發明的具體實施方式不限於下面實施例所描述的形式，所屬領域的技術人員在不付出創造性勞動的情況下，還可很容易地設計出其他的具體實施方式，因此不應將下面給出的具體實施方式的實施例理解為本發明的保護範圍，將本發明的保護範圍限制在所給出的實施例。
圖1是槽式兩相擺盤凸輪內燃機的結構示意圖
圖2是圖1的A-A剖視圖
圖3是槽式兩相擺盤凸輪激波器的結構示意圖
圖4端齒輪的結構示意圖
圖5是活齒架的結構示意圖
圖6是萬向球組件的結構示意圖
圖7是兩相擺盤凸輪機構的分度圓柱面截面展開示意圖
圖8是槽式兩相擺盤凸輪激波器的三維模型
圖9是槽式兩相擺盤凸輪激波器的在其分度圓柱面上的截面示意圖
圖10是端齒輪的三維模型及導槽軌跡曲線圖
上述各附圖中圖識標號的標識對象是：1氣缸蓋；2排氣門；3進氣門；4氣缸；5缸體；6推桿；7活塞；8彈簧；9萬向球組件；10槽式兩相擺盤凸輪激波器；11鋼球；12活齒架；13端齒輪；14輸出軸；15密封圈；16輸出端軸承蓋；17深溝球軸承；18套筒；19推力球軸承；20鍵；21螺母；22螺釘；23氣缸端軸承蓋；24殼體；25深溝球軸承；鋼球(26)。
具體實施方式
圖1～圖10所示槽式兩相擺盤凸輪內燃機，由氣缸蓋(1)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、萬向球組件(9)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、鋼球(11)、活齒架(12)、端齒輪(13)、輸出軸(14)、密封圈(15)、輸出端軸承蓋(16)、深溝球軸承(17)、套筒(18)、推力球軸承(19)、鍵(20)、螺母(21)、螺釘(22)、氣缸端軸承蓋(23)、殼體(24)、鋼球(26)等組成，其特徵在於：用兩相擺盤凸輪機構取代現有曲軸連杆型內燃機中的曲軸連杆機構，在槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右邊設置八個氣缸(4)，八個氣缸(4)的頂端位於垂直於輸出軸(14)的軸線的同一平面內，所有氣缸(4)的軸心線都平行於輸出軸(14)的軸線，並與輸出軸(14)的軸線等距周向均布，八個活塞(7)分別放入八個氣缸(4)中，活塞(7)的軸向左右往復直線運動經兩相擺盤凸輪機構轉變為輸出軸(14)的旋轉運動，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)將內燃機和兩相擺盤凸輪機構有機的融為一體，使內燃機無需再額外配備減速器。上述兩相擺盤凸輪機構由萬向球槽式四相凸輪機構和兩相擺盤軸向推力傳動機構有機的組合而成。其中，萬向球槽式四相凸輪機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、萬向球組件(9)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、缸體(5)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯接，另一端通過螺紋聯接裝有萬向球組件(9)，萬向球組件(9)使推桿(6)與槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右端槽式凸輪之間的聯接為滾動摩擦聯接，改變了現有往復式內燃機中連杆與曲軸之間的鉸鏈運動聯接關係，從而可大大提高功率傳遞效率，彈簧(8)的一端與活塞(7)聯接，另一端與缸體(5)的底部聯接，彈簧(8)使推桿(6)上的萬向球組件(9)始終與槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)右端槽式凸輪保持接觸，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)通過深溝球軸承(25)支撐於輸出軸(14)上。兩相擺盤軸向推力傳動機構由槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、鋼球(11)、活齒架(12)、端齒輪(13)、輸出軸(14)組成，其中活齒架(12)與缸體(5)及殼體(24)固聯，端齒輪(13)與輸出軸(14)之間通過鍵(20)聯接，輸出軸(14)通過一對深溝球軸承(17)和一個推力球軸承(19)分別支撐於缸體(5)和殼體(24)中，推力球軸承(19)對端齒輪(13)及輸出軸(14)進行了軸向固定，輸出軸(14)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)、活齒架(12)和端齒輪(13)四個零件的軸心線重合；鋼球(11)的個數Z11和端齒輪(13)的波數Z13相差為2，Z11個鋼球(11)分別裝在活齒架(12)的Z11個半徑與鋼球(11)半徑相同的軸向通孔內並可自由軸向移動，鋼球(11)與端齒輪(13)、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)和活齒架(12)同時保持嚙合接觸。在兩相擺盤軸向推力傳動機構中，鋼球(11)幾何中心的軌跡是一圓柱面曲線，該曲線所在的圓柱稱為兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱，該圓柱的軸線與輸出軸(14)的軸線重合。八個氣缸(4)的軸心線都在兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱面上並沿周向均布。槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的右端是軸心對稱周向均勻分布的圓筒形槽式四相凸輪，該四相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是四個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為90°，該四相凸輪的導槽截面為半徑與萬向球組件(9)中的鋼球(26)的半徑相同的圓弧，可通過選取恰當的活塞(7)軸向運動規律來確定該四相凸輪的軸向輪廓曲線，以使內燃機得到最佳的動力性、經濟性和排放指標，本實施例按活塞(7)位移為正弦曲線的運動規律來確定該四相凸輪的軸向輪廓曲線；在端齒輪(13)的右端面上和槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端面上均沿周向開有軸心對稱周向均勻分布的導槽，該兩周嚮導槽是鋼球(11)在活齒架(12)的軸向通孔中運動時所處一系列位置的包絡曲面，該兩周嚮導槽在軸截面內的形狀都是圓弧，圓弧的半徑與鋼球(11)的半徑相同，該兩周嚮導槽的軌跡是餘弦函數曲線沿圓柱面的分布，其中端齒輪(13)的導槽軌跡的餘弦函數周期數等於端齒輪(13)的齒數即波數Z13，而槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端導槽軌跡的餘弦函數周期數等於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的波幅數2，即是說槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的左端是槽式兩相凸輪，該兩相凸輪的輪廓在上述分度圓柱面上的形狀是兩個相同的軸向凸出部分，每個凸出部分對應的圓心角為180°，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)既是萬向球槽式四相凸輪機構中的凸輪，又是兩相擺盤軸向推力傳動機構中的激波器，使本發明內燃機結構緊湊。上述八個氣缸(4)中任意兩個相隔180°對稱布置的活塞(7)工作狀態同步，將工作狀態同步的兩個活塞(7)作為一組，四組活塞(7)依次進行吸氣衝程、壓縮衝程、氣體燃燒做功衝程和排氣衝程，相鄰兩組氣缸(4)相差一個衝程，對應於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)轉角的相位差為45°。活塞(7)通過推桿(6)的軸向直線往復運動使得槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)旋轉，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)將動力經兩相擺盤軸向推力傳動機構傳給與端齒輪(13)鍵聯接的輸出軸(14)，最後動力由輸出軸(14)輸出。
圖8左邊圖表示了槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)左端的槽式兩相凸輪，圖8右邊圖表示了槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)右端的槽式四相凸輪，圖9是槽式兩相擺盤凸輪激波器的在其分度圓柱面上的截面示意圖，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)在其分度圓柱面上的輪廓曲線由四段相同的軸向凸出曲線組成，每段凸出曲線對應的圓心角為90度。圖10中的黑色曲線為鋼球(11)的幾何中心在端齒輪(13)的分度圓柱面上的軌跡。兩相擺盤軸向推力傳動機構的分度圓柱面、槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的分度圓柱面和端齒輪(13)的分度圓柱面三者是重合的。
本發明所述內燃機的工作原理是：
當內燃機工作時，氣體燃燒對氣缸中的活塞(7)做功，其驅動力通過推桿(6)的直線往復運動作用於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)上，萬向球組件(9)在槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)右端的槽式四相凸輪輪廓曲面上運動，推動槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)逆時針旋轉，動力由槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)經兩相擺盤軸向推力傳動機構傳給輸出軸(14)輸出；由於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的旋轉，萬向球組件(9)沿著槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)右端的槽式四相凸輪輪廓滾動從而通過推桿(6)使沒有做功的活塞(7)在氣缸(4)內滑動，完成吸氣、壓縮或排氣的任務。
如圖1、圖2、圖7所示，將八個氣缸(4)及其各自對應的萬向球組件(9)統一編號為a、b、c、d、e、f、g、h。在圖1、圖2、圖7中，將氣缸a和e、b和f、c和g、d和h各作為一組，則共有四組氣缸。設氣缸(4)a、e中的活塞(7)處於吸氣衝程的開始位置，氣缸(4)b、f中的活塞(7)處於壓縮衝程的開始位置，氣缸(4)c、g中的活塞(7)處於氣體燃燒做功衝程的開始位置，氣缸(4)d、h中的活塞(7)處於排氣衝程的開始位置，相鄰兩組活塞(7)的衝程進程相差一個衝程，對應於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)轉角的相位差為45°。則槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)逆時針轉過45°以後，氣缸(4)b、f又開始燃燒做功，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)再逆時針轉過45°之後，氣缸(4)a、e又開始燃燒做功，氣缸(4)a、e燃燒做功完成以後接著是氣缸(4)d、h開始燃燒做功，之後又輪到氣缸(4)c、g燃燒做功，如此循環下去，使槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)連續平穩地運轉，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)等角速度旋轉時其左端的槽式兩相凸輪會產生軸向機械波，推動鋼球(11)在活齒架(12)的軸向通孔中沿軸向運動，鋼球(11)在活齒架(12)的約束作用下與端齒輪(13)嚙合，推動端齒輪(13)轉動，然後由與端齒輪(13)鍵聯接的輸出軸連續平穩地將動力和運動輸出。
為說明本發明內燃機的變速特性，設鋼球(11)的個數Z11＝8，端齒輪(13)的波數Z13＝10，槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)的轉速為n10＝1000r/min。活齒架(12)固定(n12＝0)，則兩相擺盤軸向推力傳動機構的傳動比為：
故得n14＝n13＝200r/min，可見，端齒輪(13)、輸出軸(14)的轉向與槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)相同，但轉速遠低於槽式兩相擺盤凸輪激波器(10)，內燃機減速輸出動力，可實現大扭矩低速輸出。這種特性特別適合於大扭矩輸出的場合，可廣泛應用於需大功率機械傳動的軍事、工程機械等領域，諸如坦克、裝甲車、挖掘機、推土機等。
本實施例的內燃機還設置有起動系統、配氣系統、潤滑系統、供油系統和冷卻系統等。