專利名稱：用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機、特別是用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)。
背景技術(shù)：
在申請?zhí)枮椤?2125235.1”中國發(fā)明專利申請公開說明書中所描述的中冷回熱內(nèi)燃機中，由于副缸內(nèi)的配氣活塞是由另設的一套曲柄連桿機構(gòu)所帶動，控制配氣活塞的副曲軸要經(jīng)齒輪或鏈條等傳動機構(gòu)被曲軸帶動，這使整體結(jié)構(gòu)較為復雜，并且齒輪或鏈條所構(gòu)成的傳動機構(gòu)成為最薄弱的結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)，不利于提高內(nèi)燃機的可靠性。在申請?zhí)枴?00610080447.X”中國發(fā)明專利申請說明書中描述了一種用燃燒爐供熱的中冷回熱內(nèi)燃機的雙曲柄連桿機構(gòu)，這種新型的雙曲柄連桿機構(gòu)不僅能完全平衡活塞的往復運動質(zhì)量，也消除了活塞所受到的側(cè)向作用力，但這種雙曲柄連桿機構(gòu)并未與中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)相結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述傳動機構(gòu)中的不足，提供一種改進的用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)，同時也讓這種曲柄主副連桿機構(gòu)與中冷回熱內(nèi)燃機中的雙曲柄連桿機構(gòu)相組合，這種曲柄主副連桿機構(gòu)因能同時帶動動力活塞和配氣活塞，不僅結(jié)構(gòu)相對簡單，也使中冷回熱內(nèi)燃機的工作可靠性進一步增加。
本發(fā)明的用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)包括作功汽缸中的動力活塞、經(jīng)連桿被帶動的曲軸和裝在副缸中的配氣活塞，在作功汽缸的副缸側(cè)靠下位置通過支撐軸銷裝有擺臂，該擺臂具有上短臂和下長臂，上短臂用其外側(cè)的上擺動銷經(jīng)連桿與副缸中的配氣活塞相連，下長臂用其外側(cè)的下擺動銷經(jīng)副連桿與曲軸相連，當曲軸經(jīng)副連桿帶動擺臂的下長臂時，擺臂的支撐軸銷所處位置能使下長臂外側(cè)的下擺動銷所形成的弧線基本上處在上止點后40度～75度所設定的斜線上，并且，弧線的兩個端點之間的連線與所設定的斜線平行或接近平行。
在曲柄主副連桿機構(gòu)的具體布置中，當作功汽缸采用在缸壁上設置密封環(huán)的密封方式，裝在副缸中的配氣活塞把副缸分成大副缸和小副缸時，擺臂的上短臂通過其外側(cè)的上擺動銷經(jīng)短連桿、十字頭和穿過小副缸缸蓋的活塞桿與副缸中的配氣活塞相連。
當作功汽缸采用在動力活塞上設置活塞環(huán)的密封方式，裝在副缸中的配氣活塞把副缸分成大副缸和小副缸時，擺臂的上短臂通過上擺動銷經(jīng)短連桿、十字頭和穿過小副缸缸蓋的活塞桿與副缸中的配氣活塞相連，擺臂的下長臂通過下擺動銷經(jīng)副連桿與曲軸小半徑位置處的副曲柄銷相連。
在上述兩種布置方案中，還可在副缸外側(cè)設置與作功汽缸V型排列的壓氣汽缸，壓氣汽缸中的壓氣活塞經(jīng)連桿與擺臂上的下擺動銷相連。
在主副連桿機構(gòu)與采用雙曲柄連桿機構(gòu)的中冷回熱內(nèi)燃機相配合，作功汽缸也采用在缸壁上設置密封環(huán)的密封方式時，所述的帶上短臂和下長臂的擺臂通過支撐軸銷分別裝在兩作功汽缸的下部左右側(cè)，兩側(cè)擺臂的下長臂分別經(jīng)各自的副連桿與所對應的雙曲柄連桿機構(gòu)的兩曲軸相連，每側(cè)副缸中的配氣活塞把副缸分成大副缸和小副缸，兩側(cè)擺臂的上短臂分別經(jīng)短連桿、十字頭和穿過小副缸缸蓋的活塞桿與副缸中的配氣活塞相連。
在作功汽缸采用在動力活塞上設置活塞環(huán)的密封方式，并且小副缸與大副缸以對置或并列方式分開布置時，擺臂的上短臂通過上擺動銷經(jīng)連桿與大副缸中的配氣活塞相連，同時上擺動銷還經(jīng)另一連桿與相應的小副缸中的小配氣活塞相連。在這一布置方案中，當副缸外側(cè)設置與作功汽缸V型排列的壓氣汽缸時，壓氣汽缸中的壓氣活塞經(jīng)連桿與擺臂上的下擺動銷相連。
中冷回熱內(nèi)燃機采用上述的曲柄主副連桿機構(gòu)后，由于作功汽缸內(nèi)的動力活塞和副缸內(nèi)的配氣活塞都是經(jīng)可靠的曲柄連桿機構(gòu)帶動，傳動機構(gòu)相應簡化，增加了內(nèi)燃機的工作可靠性。另外，通過擺臂的下擺動銷被帶動的十字頭和V型排列的壓氣汽缸中的壓氣活塞在往復運行中，所受的側(cè)壓力也相對較小，從而有利于減少所產(chǎn)生的摩擦力。在主副連桿機構(gòu)與雙曲柄連桿機構(gòu)相組合的中冷回熱內(nèi)燃機中，不僅帶動配氣活塞的傳動機構(gòu)簡單可靠，而且雙曲柄連桿機構(gòu)也消除了動力活塞和壓氣活塞所受到的側(cè)壓力，從而可獲得更高的傳動效率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是本發(fā)明曲柄主副連桿機構(gòu)第一實施方式的剖視圖。
圖2是本發(fā)明曲柄主副連桿機構(gòu)第二實施方式的剖視圖。
圖3是圖2中的曲軸的側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明曲柄主副連桿機構(gòu)與雙曲柄連桿機構(gòu)相組合后的第三實施方式的剖視圖。
圖5是本發(fā)明曲柄主副連桿機構(gòu)第四實施方式的剖視圖。
具體實施例方式
在圖1給出的本發(fā)明中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主剖連桿機構(gòu)第一實施方式中，所設的作功汽缸5采用了陶瓷隔熱層11進行隔熱，相應的作功汽缸也采用在缸壁上設置密封環(huán)7的密封方式，作功汽缸5中的動力活塞8經(jīng)連桿10與被帶動的曲軸12相連。在作功汽缸5的右側(cè)，設有斜置的副缸16和其內(nèi)的配氣活塞17，副缸中的配氣活塞把副缸分成大副缸18和小副缸19。為讓配氣活塞17能被曲軸12帶動，在作功汽缸5的副缸側(cè)靠下位置通過支撐軸銷28裝有擺臂27，該擺臂具有上短臂29和下長臂31。在這一實施方式中，上短臂29通過其外側(cè)的上擺動銷30經(jīng)短連桿23、十字頭22和穿過小副缸缸蓋的活塞桿20與副缸中的配氣活塞17相連。下長臂31通過其外側(cè)的下擺動銷32經(jīng)副連桿33與曲軸12相連。圖1中的曲軸12沿箭頭36方向正轉(zhuǎn)到上止點，當曲軸在轉(zhuǎn)動中經(jīng)副連桿33帶動擺臂27的下長臂31時，擺臂27的支撐軸銷28所處的位置能使下長臂外側(cè)的下擺動銷32所形成的弧線a基本上處在上止點后40度～75度所設定的斜線e上，并且弧線的兩個端點b、c之間的連線d與所設定的斜線e平行或接近平行。圖中所設定的斜線e與上止點的角度為56度，在這一角度內(nèi)，開啟的升降制閥34通過燃燒室4把作功汽缸5與大副缸18溝通，以便讓副缸中完成二次壓縮的配氣活塞17能把大副缸內(nèi)已被回熱器加熱了的熱壓縮空氣壓進燃燒室4，與噴入燃燒室中的燃油形成作功燃氣后，進入作功汽缸內(nèi)推動的動力活塞8下行作功。
在中冷回熱內(nèi)燃機中，為作功汽缸所設置的壓氣汽缸即可與作功汽缸直列，也可如圖1中所示，在作功汽缸5的副缸16外側(cè)設置與作功汽缸V型排列的壓氣汽缸1，壓氣汽缸1中的壓氣活塞2經(jīng)連桿3與擺臂27上的下擺動銷32相連。讓壓氣活塞經(jīng)連桿被擺臂27帶動，因連桿3的擺角很小，壓氣活塞2所受的側(cè)壓力也較小，有利于減少壓氣活塞往復運行時的摩擦阻力。
圖2和圖3給出的是本發(fā)明中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)第二個實施方式，這種方式中的作功汽缸5采用在動力活塞8上設置活塞環(huán)的密封方式。與圖1方式相同，裝在副缸16中的配氣活塞17把副缸分成大副缸18和小副缸19，擺臂27的上短臂29通過上擺動銷30經(jīng)短連桿23、十字頭22和穿過小副缸缸蓋的活塞桿20與副缸中的配氣活塞17相連。采用在動力活塞上設置活塞環(huán)的方式后，因作功汽缸5的高度降低，為減小擺臂27的下長臂31擺動空間，相應的在曲軸12的小半徑位置處設有副曲柄銷15(如圖2所示)，擺臂27的下長臂31通過下擺動銷32經(jīng)副連桿33與曲軸12的小半徑位置副曲柄銷15相連。作功汽缸中的動力活塞8經(jīng)連桿10與曲軸12的曲柄銷14相連。
在圖2中，處于作功過程中的曲軸12沿箭頭36方向已離開動力活塞的上止點，所處的角度位置通過副連桿33、擺臂27、短連桿23、十字頭22和活塞桿20正使配氣活塞17處在自己的上止點位置，并已經(jīng)把大副缸18內(nèi)的熱壓縮空氣經(jīng)升降控制閥34壓進了燃燒室4和作功汽缸5，隨后，升降控制閥34也相應關閉。隨著曲軸的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，作功汽缸5中的高溫高壓作功燃氣繼續(xù)膨脹作功，而大副缸18的進氣閥35開啟，使被回熱器加熱了的熱壓縮空氣隨配氣活塞17充進大副缸18。
與圖1中相同，V型排列的壓氣汽缸1中的壓氣活塞2經(jīng)連桿3與擺臂27上的下擺動銷32相連。
采用雙曲柄連桿機構(gòu)的中冷回熱內(nèi)燃機也可以設置主副連桿機構(gòu)來帶動副缸中的配氣活塞，這種采用了雙曲柄連桿機構(gòu)和曲柄主副連桿機構(gòu)的中冷回熱內(nèi)燃機如圖4第三實施方式所示，其中的作功汽缸5也采用在缸壁上設置密封環(huán)7的方式密封。在這一實施方式中，帶上短臂29和下長臂31的擺臂27通過支撐軸銷28分別裝在兩個作功汽缸5的下部左右側(cè)，兩側(cè)擺臂的下長臂31分別經(jīng)各自的副連桿33與所對應的雙曲柄連桿機構(gòu)的兩曲軸13、12相連。每側(cè)副缸16中的配氣活塞17把副缸分成大副缸18和小副缸19，兩側(cè)擺臂27的上短臂29分別經(jīng)短連桿23、十字頭22和穿過小副缸缸蓋的活塞桿20與副缸中的配氣活塞17相連。
圖4中雙曲柄連桿機構(gòu)的曲軸13、12正轉(zhuǎn)到上止點位置，兩側(cè)作功汽缸5中的動力活塞8也相應移動到上止點位置，作功汽缸上部的升降控制閥34也剛剛開啟，以便隨后讓配氣活塞17把大副缸18內(nèi)的熱壓縮空氣能經(jīng)開啟的升降控制閥34壓進作功汽缸上部的燃燒室4，再與噴入的燃油混和燃燒，形成高溫高壓作功燃氣后推動動力活塞8下行作功。兩動力活塞8下側(cè)由連接橫桿38相連，使兩同步上下運行的動力活塞8和中間的壓氣活塞2不再受側(cè)向力作用。同時，反向旋轉(zhuǎn)的兩曲軸13、12通過其上的平衡塊40也能完全平衡兩動力活塞和壓氣活塞的往復運動慣性力，這些特點，使這種采用雙曲柄連桿機構(gòu)和曲柄主副連桿機構(gòu)的中冷回熱內(nèi)燃機適合制成用于內(nèi)燃機車、船舶和電站等大功率的動力裝置。
本發(fā)明中冷回熱內(nèi)燃機的主副連桿機構(gòu)第四實施方式如圖5所示，在這一實施方式中，作功汽缸5采用在動力活塞8上設置活塞環(huán)9的密封方式，并且，小副缸19與大副缸18以對置(或并列)的方式分開布置，擺臂27的上短臂29通過外側(cè)的上擺動銷30經(jīng)連桿24與上側(cè)的大副缸18中的配氣活塞17相連，同時，上短臂29的上擺動銷還經(jīng)下側(cè)的另一個連桿26與相應的小副缸19中的小配氣活塞25相連。圖中的連桿26并未與上擺動銷30直接相連，而是連接在上側(cè)連桿24大頭的連接銷41上。
圖5中作功汽缸5內(nèi)的動力活塞8已離開下止點向上移動進行排氣過程，這時曲柄12所處的角度正使大副缸18中的配氣活塞17處在下止點位置，同時讓下側(cè)小副缸19中的小配氣活塞25處在上止點位置。
在圖5中，壓氣汽缸與作功汽缸5直到排列，也可以與圖1和圖2中相同，在副缸外側(cè)設置與作功汽缸V型排列的壓氣汽缸1(圖中未畫)，并讓其內(nèi)的壓氣活塞2經(jīng)連桿3與擺臂27上的下擺動銷32相連。
權(quán)利要求
1.用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)，它包括作功汽缸(5)中的動力活塞(8)、經(jīng)連桿(10)被帶動的曲軸(12)和裝在副缸(16)中的配氣活塞(17)，本發(fā)明的特征是在作功汽缸(5)的副缸側(cè)靠下位置通過支撐軸銷(28)裝有擺臂(27)，該擺臂具有上短臂(29)和下長臂(31)，上短臂用其外側(cè)的上擺動銷(30)經(jīng)連桿與副缸(16)中的配氣活塞(17)相連，下長臂用其外側(cè)的下擺動銷(32)經(jīng)副連桿(33)與曲軸(12)相連，當曲軸(12)經(jīng)副連桿(33)帶動擺臂(27)的下長臂(31)時，擺臂的支撐軸銷(28)所處位置能使下長臂外側(cè)的下擺動銷(32)所形成的弧線(a)基本上處在上止點后40°-75°所設定的斜線(e)上，并且，弧線的兩個端點(b)、(c)之間的連線(d)與所設定的斜線(e)平行或接近平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是作功汽缸(5)采用在缸壁上設置密封環(huán)的密封方式，裝在副缸(16)中的配氣活塞(17)把副缸分成大副缸(18)和小副缸(19)時，擺臂(27)的上短臂(29)通過其外側(cè)的上擺動銷(30)經(jīng)短連桿(23)、十字頭(22)和穿過小副缸缸蓋的活塞桿(20)與副缸中的配氣活塞(17)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是作功汽缸(5)采用在動力活塞(8)上設置活塞環(huán)的密封方式，裝在副缸(16)中的配氣活塞(17)把副缸分成大副缸(18)和小副缸(19)時，擺臂(27)的上短臂(29)通過上擺動銷(30)經(jīng)短連桿(23)、十字頭(22)和穿過小副缸缸蓋的活塞桿(20)與副缸中的配氣活塞(17)相連，擺臂的下長臂(31)通過下擺動銷(32)經(jīng)副連桿(33)與曲軸(12)小半徑位置處的副曲柄銷(15)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是在副缸(16)外側(cè)設置與作功汽缸(5)V型排列的壓氣汽缸(1)，壓氣汽缸中的壓氣活塞(2)經(jīng)連桿(3)與擺臂(27)上的下擺動銷(32)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是在中冷回熱內(nèi)燃機采用雙曲柄連桿機構(gòu)，作功汽缸(5)也采用在缸壁上設置密封環(huán)的密封方式時，所述的帶上短臂(29)和下長臂(31)的擺臂(27)通過支撐軸銷(28)分別裝在兩作功汽缸(5)的下部左右側(cè)，兩側(cè)擺臂的下長臂分別經(jīng)各自的副連桿(33)與所對應的雙曲柄連桿機構(gòu)的兩曲軸(13)、(12)相連，每側(cè)副缸(16)中的配氣活塞(17)把副缸分成大副缸(18)和小副缸(19)，兩側(cè)擺臂(27)的上短臂(29)分別經(jīng)短連桿(23)、十字頭(22)和穿過小副缸缸蓋的活塞桿(20)與副缸中的配氣活塞(17)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是作功汽缸(5)采用在動力活塞(8)上設置活塞環(huán)的密封方式，并且小副缸(19)與大副缸(18)以對置或并列方式分開布置，擺臂(27)的上短臂(29)通過上擺動銷(30)經(jīng)連桿(24)與大副缸(18)中的配氣活塞(17)相連，同時上擺動銷還經(jīng)另一連桿(26)與相應的小副缸(19)中的小配氣活塞(25)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的曲柄主副連桿機構(gòu)，其特征是在副缸外側(cè)設置與作功汽缸(5)V型排列的壓氣汽缸(1)，壓氣汽缸中的壓氣活塞(2)經(jīng)連桿(3)與擺臂(27)上的下擺動銷(32)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于中冷回熱內(nèi)燃機的曲柄主副連桿機構(gòu)，該機構(gòu)在作功汽缸的副缸側(cè)靠下位置通過支撐軸銷28裝有擺臂27，該擺臂具有上短臂29和下長臂31，上短臂用其外側(cè)的上擺動銷30經(jīng)連桿23與副缸16中的配氣活塞17相連，下長臂用其外側(cè)的下擺動銷32經(jīng)副連桿33與曲軸12相連。中冷回熱內(nèi)燃機采用曲柄主副連桿機構(gòu)后，由于作功汽缸5內(nèi)的動力活塞8和副缸16內(nèi)的配氣活塞17都是經(jīng)可靠的曲柄連桿機構(gòu)帶動，傳動機構(gòu)相應簡化，也增加了內(nèi)燃機的工作可靠性。在把本發(fā)明的曲柄主副連桿機構(gòu)與雙曲柄連桿機構(gòu)相組合后，不僅能消除活塞所受到的側(cè)壓力，使活塞的往復慣性質(zhì)量被完全平衡，也使中冷回熱內(nèi)燃機適合向大型化發(fā)展。
文檔編號F02B75/32GK101078365SQ200610081118
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者韓培洲 申請人:韓培洲