研究一种概念全新的内燃机机构- - 无侧压无连杆内摆线机构,取代一百多年来传统的曲柄连杆机构,这种新型机构,可以消除传统内燃机中活塞对气缸的摆动侧向力,消除活塞对气缸的排击;消除气缸套与冷却水接触的局部表面上出现蜂窝状的穴蚀破坏;降低内燃机的机械振动和噪音;大大降低活塞与气缸产生的摩擦、磨损;极大提高了内燃机的经济性、动力性;延长内燃机的使用寿命和可靠性。该研究摆脱了传统的曲柄连杆机构,是内燃机机构设计中的一个大的原创性突破。本课题将研究无侧压无连杆行星齿轮内摆线机构应用于内燃机中,研究整个机构(包括活塞、行星齿轮、行星架、曲柄、轴承等)的运动学、动力学规律,形成一套新型设计理论与方法;研究新型机构下内燃机的动力性、经济性、可靠性;研究内燃机转矩波动、机构平衡、曲轴轴系扭转振动等。
在内燃机一百多年的发展历程中,研究人员通过不懈的努力研究与改进,使内燃机的性能不断提高,从而令其在与其他动力装置的激烈竞争中始终立于不败之地,至今仍是热效率最高、应用最广的原动机。但是,自身所固有的缺点和石油资源的短缺,使内燃机正面临着越来越多的挑战。传统内燃机曲柄连杆机构在运动过程中,由于连杆绕活塞销做往复摇摆运动,连杆对活塞不可避免地产生一侧向力,给内燃机的本身带来许多难以解决的问题。本项目研究一种全新的内燃机机构――无侧压虚连杆内摆线机构,来代替传统曲柄连杆机构。建立了内摆线单缸柴油机行星齿轮传动机构实体模型和动力学模型,仿真得到传动机构动态特性数据。通过与传统195单缸柴油机进行仿真对比研究,发现内摆线柴油机的活塞是完全简谐运动,克服传统195柴油机活塞存在复杂往复周期运动的许多缺点。大大降低气缸动侧压力,减小了活塞零部件承受的惯性力,减少了活塞机械摩擦损失,极大提高了内燃机的经济性和动力性,延长内燃机的使用寿命和可靠性。新型内摆线机构的提出为内燃机能量转换机构的研究提供了一种全新的思路,对内燃机的发展具有深远的意义。