專利名稱：一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
目前公知的內(nèi)燃機(jī)主要構(gòu)造是由氣缸、活塞、連桿、曲軸以及位于氣缸蓋的進(jìn)排氣門、火花塞、噴油嘴等構(gòu)成。在活塞上止點(diǎn)與氣缸蓋之間空間為燃燒室，通過曲軸的旋轉(zhuǎn)完成吸氣、壓縮、作功、排氣四沖程循環(huán)。目前的內(nèi)燃機(jī)所存在的問題是1、奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)由于活塞行程固定，在排氣沖程末，氣缸內(nèi)仍然殘留相當(dāng)于燃燒室容積的高溫高壓廢氣，廢氣排放不徹底，阻礙了下一吸氣沖程的進(jìn)氣量，限制了內(nèi)燃機(jī)的功率提升和壓縮比；2、阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)由于多連桿機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜，故障率高、性能不可靠、低速扭矩差等缺點(diǎn)限制了其使用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，以達(dá)到在排氣沖程最大限度排出缸內(nèi)廢氣、吸氣沖程吸入更多的低溫新鮮空氣的目的，并能夠?qū)崿F(xiàn)阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時超過奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)的動力。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過連桿連接在曲軸的連桿軸頸上，在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸，所述連桿的連桿大頭套接在該偏心軸上，在偏心軸上還設(shè)有能驅(qū)動偏心軸自轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括齒輪銷和與該齒輪銷相配合的第一錐齒輪、第二錐齒輪，在所述偏心軸的外圓周面上靠近端部位置設(shè)有插孔，齒輪銷的一端固定在此插孔中并能自由轉(zhuǎn)動，齒輪銷的另一端位于插孔外部，并在此端部設(shè)有層疊的與齒輪銷同軸的兩個齒輪，分別為與第一錐齒輪嚙合的小齒輪，與第二錐齒輪嚙合的大齒輪，第一錐齒輪固定在所述曲軸的曲柄的側(cè)面上，第二錐齒輪固定在所述連桿大頭的側(cè)面上，第一錐齒輪和第二錐齒輪的中心線與所述連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷由兩個齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動偏心軸圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。所述每一個齒環(huán)均由兩塊組成，固定安裝在曲柄臂和連桿大頭的相對面上。所述小齒輪設(shè)在所述大齒輪的上方。所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)有兩組，分別設(shè)在所述偏心軸靠近兩端部的位置，兩組驅(qū)動機(jī)構(gòu)同步運(yùn)轉(zhuǎn)帶動偏心軸旋轉(zhuǎn)。設(shè)所述第一錐齒輪與所述小齒輪的齒比為X，所述第二錐齒輪與所述大齒輪的齒比為y，有x=2y，在四沖程循環(huán)中曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周，偏心軸旋轉(zhuǎn)一周。所述偏心軸沿軸孔分為厚緣塊和薄緣塊，厚緣塊和薄緣塊通過螺栓緊固連接，所述齒輪銷設(shè)在該厚緣塊上。在所述活塞頂部對應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門對應(yīng)位置預(yù)留凹槽，在排氣沖程末使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近。所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)也可只設(shè)有一組。采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有奧托循環(huán)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)在吸氣和排氣沖程中延長活塞的行程，在排氣沖程中使活塞行程延長，活塞頂部對應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門對應(yīng)位置預(yù)留凹槽，使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近，以最大限度排出缸內(nèi)高溫高壓廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；由于氣缸內(nèi)混合氣溫度降低，可將內(nèi)燃機(jī)壓縮比設(shè)計(jì)的更高，進(jìn)一步提高功率；吸氣沖程進(jìn)入的完全是新鮮低溫空氣，氧氣充足，燃料燃燒充分，排氣沖程將高溫廢氣迅速排出，使有害氣體生成減少；同時活塞在下止點(diǎn)時由于偏心軸的作用連桿與曲柄不在一條軸線上，故可以減少活塞貫量引起的震動；本內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)上僅在連桿軸頸的外層增加了一個偏心軸及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單；另外，通過旋轉(zhuǎn)90度安裝偏心軸實(shí)現(xiàn)阿特金森循環(huán)，與現(xiàn)有阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)施，克服了阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)復(fù)雜的多連桿機(jī)構(gòu)故障率高，低速扭矩差的缺點(diǎn)，在作功和排氣沖程以較大的曲柄半徑運(yùn)行，因而扭矩提升，達(dá)到了阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，同時超過了奧托循環(huán)的動力。

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)(奧托循環(huán))的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)的偏心軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)的齒輪銷的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4a為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)在吸氣沖程始時各部件的位置示意圖；圖4b為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)在吸氣沖程末時各部件的位置示意圖；圖4c為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)在壓縮沖程始時各部件的位置示意圖；圖4d為本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)在壓縮沖程末時各部件的位置示意圖；上述圖中的標(biāo)記均為1、曲柄；2、大齒輪；3、第一錐齒輪；4、偏心軸；5、小齒輪；
6、連桿；7、連桿大頭；8、第二錐齒輪；9、厚緣塊；10、薄緣塊；11、插孔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過連桿連接在曲軸的連桿軸頸上。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本內(nèi)燃機(jī)在連桿軸頸上套接有一偏心軸4，連桿軸頸位于偏心軸4內(nèi)的偏心位，偏心軸4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，偏心軸4由厚緣塊9和薄緣塊10瓦合而成，并緊固連接，連桿6的連桿大頭7套接在該偏心軸4上，在偏心軸4上還設(shè)有能驅(qū)動偏心軸4自轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。驅(qū)動偏心軸4轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括齒輪銷和與該齒輪銷相配合的第一錐齒輪3、第二錐齒輪8。在偏心軸4的厚緣塊9兩端的外圓周面上還設(shè)有沿偏心軸4徑向的插孔11，齒輪銷下段圓柱形的柱身位于該插孔11內(nèi)并能自由旋轉(zhuǎn)，在連桿大頭7和曲柄I相對的側(cè)面上各設(shè)置一個錐齒輪，分別為第一錐齒輪3和第二錐齒輪8，如圖1所示，第一錐齒輪3固定在曲柄I的側(cè)面上，第二錐齒輪8固定在連桿大頭7的側(cè)面上，第一錐齒輪3和第二錐齒輪8的中心線與連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷由兩個齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。齒輪銷的結(jié)構(gòu)如圖3所示，齒輪銷上具有層疊的與齒輪銷同軸的兩個齒輪，分別為與第一錐齒輪3嚙合的小齒輪5，與第二錐齒輪8嚙合的大齒輪2，小齒輪5并設(shè)在大齒輪2的上方。驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以只在偏心軸4的一端設(shè)置，也可以設(shè)在偏心軸4的兩端。設(shè)曲柄I上的第一錐齒輪3與齒輪銷上的小齒輪5的齒比為X，連桿大頭7上的第二錐齒輪8與齒輪銷上的大齒輪2齒比為y，有x=2y。隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)，連桿大頭7相對于連桿軸頸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，連桿大頭7上的第二錐齒輪8驅(qū)動齒輪銷上的大齒輪2旋轉(zhuǎn)，齒輪銷上的小齒輪5沿著曲柄I上的第一錐齒輪3滾動，從而帶動偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)，由于齒比的差異(x=2y)，偏心軸4的旋轉(zhuǎn)速度比連桿大頭7的旋轉(zhuǎn)速度慢一半，即偏心軸4與連桿大頭7作同向不同步旋轉(zhuǎn)。實(shí)施例1奧托循環(huán)在吸氣沖程始、排氣沖程末，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)最上方如圖4a所示，活塞行程最大到氣缸頂部；在作功沖程始、壓縮沖程末，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最下方如圖4c所示，活塞行程縮短，在活塞和氣缸頂部之間形成燃燒室，在吸氣和排氣沖程中活塞行程要大于在作功和壓縮沖程中的活塞行程，即活塞的上止點(diǎn)可變下止點(diǎn)不變。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)通過增加偏心軸4，在吸氣和排氣沖程中延長活塞的行程，在排氣沖程末使活塞行程延長，活塞頂部對應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門對應(yīng)位置預(yù)留凹槽，使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近，以最大限度排出缸內(nèi)廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；由于氣缸內(nèi)混合氣溫度降低，可將內(nèi)燃機(jī)壓縮比設(shè)計(jì)值提高，進(jìn)一步提高功率；吸氣沖程進(jìn)入的完全是新鮮低溫空氣，氧氣充足，燃料燃燒充分，排氣沖程將高溫廢氣迅速排出，使有害氣體生成減少；同時活塞在下止點(diǎn)時由于偏心軸4的作用連桿6與曲柄I不在一條軸線上如圖4b、4d所示,故可以減少活塞貫量引起的震動。本內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)上僅在連桿軸頸的外層增加了一個偏心軸4及齒輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。本內(nèi)燃機(jī)的工作原理如下I)吸氣沖程始如圖4a所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最上方，曲軸向下旋轉(zhuǎn)帶動連桿6與活塞向下移動,偏心軸4與連桿大頭7圍繞連桿軸頸作同向不同步旋轉(zhuǎn)。吸氣沖程末，活塞到達(dá)下止點(diǎn)時，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的側(cè)方如圖4b所示。2)壓縮沖程始如圖4b所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的側(cè)方，曲軸向上旋轉(zhuǎn)帶動連桿6與活塞向上移動，偏心軸4與連桿大頭7圍繞連桿軸頸作同向不同步旋轉(zhuǎn)。壓縮沖程末時，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最下方，活塞行程變短，不能到達(dá)氣缸頂部，在活塞頂面與氣缸頂之間形成燃燒室，如圖4c所示。3)在燃燒作功沖程開始時如圖4c所示，活塞推動連桿6向下運(yùn)行，連桿大頭7與偏心軸4圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)帶動曲軸向下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)時，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的另一側(cè)方，如圖4d所示。4)排氣沖程始如圖4d所示，偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的另一側(cè)方，曲軸向上旋轉(zhuǎn)，連桿大頭7與偏心軸4 一起圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)，推動活塞向上運(yùn)行，當(dāng)連桿6與曲柄I成180度位時由于偏心軸4的厚緣塊9位于連桿大頭7內(nèi)的最上方，相當(dāng)于連桿6長度變長，活塞行程最大運(yùn)行至氣缸頂部，原來的燃燒室空腔縮小，廢氣盡可能排出。實(shí)施例2阿特金森循環(huán)將實(shí)施例1的偏心軸4繞其軸線旋轉(zhuǎn)90度安裝即出現(xiàn)與實(shí)施例1相反的效果，活塞的上止點(diǎn)不變，而下止點(diǎn)可變。在作功沖程和排氣沖程活塞的行程變長，吸氣沖程和壓縮沖程活塞的行程變短，內(nèi)燃機(jī)的膨脹比大于壓縮比，在作功沖程時以較大的曲柄I半徑運(yùn)行，因而產(chǎn)生了較大的扭矩，提高了動力。本內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)了阿特金森循環(huán)的熱效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)生了超過奧托循環(huán)的動力，同時克服了阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)低速扭矩差，多連桿機(jī)構(gòu)復(fù)雜，故障率高的缺陷。由于缸內(nèi)廢氣過度膨脹降低了廢氣溫度，殘余廢氣溫度也降低了，所以可將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)的壓縮比設(shè)計(jì)值略微提高(以吸氣行程工作容積加燃燒室容積為總?cè)莘e計(jì)算)，由此帶來動力的進(jìn)一步提升。上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿(6)和曲軸，活塞通過連桿(6)連接在曲軸的連桿軸頸上，其特征在于在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸(4)，所述連桿(6)的連桿大頭(7)套接在該偏心軸(4)上，在偏心軸(4)上還設(shè)有能驅(qū)動偏心軸(4)自轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括齒輪銷和與該齒輪銷相配合的第一錐齒輪(3)、第二錐齒輪(8)，在所述偏心軸(4)的外圓周面上靠近端部位置設(shè)有插孔(11)，齒輪銷的一端固定在此插孔(11)中并能自由轉(zhuǎn)動，齒輪銷的另一端位于插孔(11)外部，并在此端部設(shè)有層疊的與齒輪銷同軸的兩個齒輪，分別為與第一錐齒輪(3)嚙合的小齒輪(5)，與第二錐齒輪(8)嚙合的大齒輪(2)，第一錐齒輪(3)固定在所述曲軸的曲柄(I)的側(cè)面上，第二錐齒輪(8)固定在所述連桿大頭(7)的側(cè)面上，第一錐齒輪(3)和第二錐齒輪(8)的中心線與所述連桿軸頸的軸線重合，齒輪銷由兩個齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動偏心軸(4)圍繞連桿軸頸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述小齒輪(5)設(shè)在所述大齒輪(2)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)有兩組，分別設(shè)在所述偏心軸(4)靠近兩端部的位置，兩組驅(qū)動機(jī)構(gòu)同步運(yùn)轉(zhuǎn)帶動偏心軸(4)旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于設(shè)所述第一錐齒輪(3)與所述小齒輪(5)的齒比為X,所述第二錐齒輪(8)與所述大齒輪(2)的齒比為y,有x=2y。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述偏心軸(4)沿軸孔分為厚緣塊(9)和薄緣塊(10)，厚緣塊(9)和薄緣塊(10)通過螺栓緊固連接，所述齒輪銷設(shè)在該厚緣塊(9)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于在所述活塞頂部對應(yīng)氣缸頂突出部位及排氣門對應(yīng)位置預(yù)留凹槽，在排氣沖程末使活塞頂面盡可能與氣缸頂靠近。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)有一組。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括活塞、連桿和曲軸，活塞通過連桿連接在曲軸的連桿軸頸上，在所述連桿軸頸上套接有一偏心軸，所述連桿的連桿大頭套接在該偏心軸上，在偏心軸上還設(shè)有能驅(qū)動偏心軸自轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，曲軸每旋轉(zhuǎn)兩周偏心軸旋轉(zhuǎn)一周。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本內(nèi)燃機(jī)在吸氣和排氣沖程中活塞行程要大于在作功和壓縮沖程中的活塞行程，能最大限度排出缸內(nèi)廢氣，降低氣缸內(nèi)的溫度，使下一個吸氣沖程能吸進(jìn)更多的新鮮低溫空氣，燃燒充分，提升內(nèi)燃機(jī)功率；與現(xiàn)有阿特金森循環(huán)內(nèi)燃機(jī)相比，克服了其多連桿機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜、故障率高、低速扭矩差的缺點(diǎn)，產(chǎn)生了超過奧托循環(huán)的動力。
文檔編號F02B75/04GK202900413SQ201220381150
公開日2013年4月24日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者蘇成勝 申請人:蘇成勝