一種高效節(jié)能發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高效節(jié)能發(fā)動機，包括發(fā)動機機架及動力傳遞系統(tǒng)、火花塞、噴油器和進排氣系統(tǒng)，其特征在于，動力傳遞系統(tǒng)包括曲柄連桿機構(gòu)和動力加速補償裝置；曲柄連桿機構(gòu)包括機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，機體組包括曲軸箱、氣缸體、與氣缸體連接配合的氣缸蓋；動力加速補償裝置包括與主動力活塞對應設置在同一氣缸體內(nèi)的加速補償活塞、加速補償活塞桿，加速補償活塞桿與曲軸之間連接加速補償傳動機構(gòu)，曲軸通過加速補償傳動機構(gòu)帶動加速補償活塞在氣缸體內(nèi)部做補償空間運動。本實用新型利用動力加速補償裝置調(diào)整曲軸與氣缸夾角再點燃，增加發(fā)動機動力，降低發(fā)動機怠速和動載轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)節(jié)能目的。
【專利說明】一種高效節(jié)能發(fā)動機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)動機【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的是涉及一種高效節(jié)能發(fā)動機。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，它經(jīng)歷了蒸汽機、外燃機和內(nèi)燃機三個發(fā)展階段。內(nèi)燃機的種類十分繁多，常見的汽油機、柴油機是典型的內(nèi)燃機。但是，由于汽油和柴油的性質(zhì)不同，因而在發(fā)動機的工作原理和結(jié)構(gòu)上都有所不同。
[0003]一、汽油機的工作原理是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進氣行程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構(gòu)對外輸出機械能。以四沖程汽油機為例，是在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程內(nèi)完成一個工作循環(huán)。
[0004]I)進氣行程
[0005]活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統(tǒng)存在阻力，汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力PO，即pa =(0.80?0.90) p0。進入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340?400K。
[0006]2)壓縮行程
[0007]壓縮行程時，進、排氣門同時關(guān)閉?；钊麖南轮裹c向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°?；钊弦茣r，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力PC可達800?2 OOOkPa，溫度達600?750K。
[0008]3)做功行程
[0009]當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力PZ達3 000?6 OOOkPa，溫度TZ達2 200?2 800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連桿機構(gòu)對外輸出機械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達b點時，其壓力降至300?500kPa，溫度降至I 200?I 500K。在做功行程，進氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動180°。
[0010]4)排氣行程
[0011]排氣行程時，排氣門開啟，進氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉(zhuǎn)動180°。排氣門開啟時，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點r點的壓力稍高于大氣壓力，即pr = (1.05?1.20) p0。排氣終點溫度Tr = 900?1100K。活塞運動到上止點時，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。
[0012]二、柴油機的工作原理是和汽油機一樣，每個工作循環(huán)也是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機采用壓縮終點自燃著火，其工作過程及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與汽油機有所不同。
[0013]I)進氣行程
[0014]進入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機進氣系統(tǒng)阻力較小，進氣終點壓力Pa =(0.85?0.95)p0，比汽油機高。進氣終點溫度Ta = 300?340K，比汽油機低。
[0015]2)壓縮行程
[0016]由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機的壓縮比比汽油機高(一般為ε = 16?22)。壓縮終點的壓力為3 000?5 OOOkPa，壓縮終點的溫度為750?I 000K，大大超過柴油的自燃溫度(約520K)。
[0017]3)做功行程
[0018]當壓縮行程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以1MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達5 000?9 OOOkPa，最高溫度達I 800?2 OOOK0由于柴油機是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機為壓燃式發(fā)動機。
[0019]4)排氣行程
[0020]柴油機的排氣與汽油機基本相同，只是排氣溫度比汽油機低。一般Tr = 700?900K。對于單缸發(fā)動機來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個行程中只有一個行程是做功的，其他三個行程是消耗動力為做功做準備的行程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導致整個發(fā)動機質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動機可以彌補上述不足，但是，同時也存在結(jié)構(gòu)復雜，工藝難度大、技術(shù)要求高等問題。
[0021]并且，目前普通的內(nèi)燃機還存在著能源使用效率不高的問題，表現(xiàn)為:
[0022]1、發(fā)動機的活塞到達上止點，壓縮比達到一定時點燃或壓燃(柴油機采用壓燃技術(shù))，不僅初燃期能量沒有得到有效利用，且使氣缸壓力增大，影響發(fā)動機的使用壽命；
[0023]2、由于燃料品質(zhì)不同，汽缸內(nèi)燃料最佳壓縮比不同，若要求使用高標號汽油的車輛不小心使用低標號油品時，可能提前爆燃產(chǎn)生爆震，對發(fā)動機造成損壞。
[0024]為此，如何通過技術(shù)改進，提高內(nèi)燃機的能源使用效率，減少能源消耗和環(huán)境污染，一直以來都是人們非常關(guān)注的課題。
實用新型內(nèi)容
[0025]本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種能使發(fā)動機輸出動力增大，提高發(fā)動機使用壽命，提高燃油的通用性，減少廢氣排放，降低發(fā)動機抖動，降低噪聲，使氣體燃燒更加充分，更加環(huán)保的高效節(jié)能發(fā)動機。
[0026]本實用新型是采用如下技術(shù)解決方案來實現(xiàn)上述目的:
[0027]—種高效節(jié)能發(fā)動機，包括發(fā)動機機架及其上設置的動力傳遞系統(tǒng)、火花塞、噴油器和進排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述動力傳遞系統(tǒng)包括作為動力主傳動系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)和與曲柄連桿機構(gòu)對應的動力加速補償裝置；
[0028]所述曲柄連桿機構(gòu)包括機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，機體組包括曲軸箱、氣缸體、與氣缸體連接配合的氣缸蓋，活塞連桿組包括設置在氣缸體內(nèi)的主動力活塞和與主動力活塞活動連接的主動力活塞連桿，曲軸飛輪組包括曲軸和與曲軸連接的飛輪，曲軸設置在曲軸箱內(nèi)；
[0029]動力加速補償裝置包括與主動力活塞對應設置在同一氣缸體內(nèi)的加速補償活塞、與加速補償活塞連接的加速補償活塞桿，加速補償活塞桿與曲軸之間連接有加速補償傳動機構(gòu)，曲軸通過加速補償傳動機構(gòu)帶動加速補償活塞在氣缸體內(nèi)部做有規(guī)律的補償空間運動，增加吸氣空間和壓縮距離從而增大壓縮比，以及增加輸出動力的曲軸角度，從而使發(fā)動機低能耗高效率運轉(zhuǎn)。
[0030]作為上述方案的進一步說明，所述加速補償傳動機構(gòu)包括與曲軸連接的鏈輪傳動機構(gòu)、與加速補償活塞桿活動連接的滑桿、和連接于鏈輪傳動機構(gòu)和傳動桿之間的擺動從動件凸輪機構(gòu)；發(fā)動機機架上設置有滑桿支架，滑桿支架上設置有與滑桿對應的直線導向機構(gòu)，滑桿沿直線導向機構(gòu)往返移動。
[0031]所述滑桿支架包括相互之間設置有一定間隔的兩支撐板架和連接于兩支撐板架之間的U型連接框架，滑桿的兩側(cè)設置有直線凹槽，直線凹槽的一端設置開口，另一端封閉，兩支撐板板架的間隔端設置有與滑桿的直線凹槽凹凸配合的導軌，相互間隔的兩側(cè)導軌構(gòu)成所述的直線導向機構(gòu)，使滑桿能夠沿導軌方向往返移動。
[0032]所述擺動從動件凸輪機構(gòu)包括與鏈輪傳動機構(gòu)的輸出齒輪嚙合傳動的從動齒輪、固定連接于從動齒輪的齒輪軸上的凸輪、與凸輪活動接觸的擺動從動件，擺動從動件包括上部的設置有容納凸輪的凹位的爪件和下部的連接驅(qū)動滑桿的擺動桿一，爪件與擺動桿之間設置有擺動支點一，凹位的兩側(cè)分別與凸輪的凸出部位活動頂壓配合，通過凸輪的轉(zhuǎn)動頂壓爪件的凹位兩側(cè)，從而帶動爪件繞擺動支點擺動，從而帶動擺動桿一對滑桿進行推、拉動作。
[0033]所述擺動從動件凸輪機構(gòu)包括由鏈輪傳動機構(gòu)的輸出齒輪帶動的旋轉(zhuǎn)套、擺動桿二，擺動桿二上設置有擺動支點二，擺動桿二的一端與旋轉(zhuǎn)套活動連接，另一端與滑桿連接；沿旋轉(zhuǎn)套的周向設置有與旋轉(zhuǎn)套的軸線成一定的傾斜角度的環(huán)形凹槽，擺動桿二的一端設置有滑動件與環(huán)形凹槽滑動連接，通過旋轉(zhuǎn)套的轉(zhuǎn)動，使滑動件沿環(huán)形凹槽的軌跡滑動，從而驅(qū)動擺動桿二對滑桿進行推、拉動作。
[0034]所述環(huán)形凹槽的內(nèi)側(cè)設置齒牙,滑動件設置為錯位齒輪,該錯位齒輪由連接為一體的非同軸心的齒輪一和齒輪二構(gòu)成，錯位齒輪通過軸桿與擺動桿二活動連接，通過錯位齒輪的齒輪一和齒輪二上的齒牙與環(huán)形凹槽的內(nèi)側(cè)齒牙嚙合傳動。
[0035]沿滑桿的軸向方向依次設置有若干組齒條組，相鄰兩組齒條組之間有一定的間隔，每組齒條組由上升楔形齒條和下降楔形齒條構(gòu)成，上升楔形齒條和下降楔形齒條分設于滑桿的兩側(cè)，上升楔形齒條的高位對應下降楔形齒條的低位，上升楔形齒條的低位對應下降楔形齒條的高位；加速補償活塞桿上設置有與上升楔形齒條嚙合傳動的齒輪一、與下降楔形齒條嚙合傳動的齒輪二。
[0036]所述加速補償活塞桿包括分設于滑桿兩側(cè)的夾板一和夾板二，夾板一和夾板二的端部與加速補償活塞鉸接，夾板一和夾板二之間設置有安裝齒輪一的齒輪軸一和安裝齒輪二的齒輪軸二。
[0037]所述火花塞設置的缸內(nèi)點燃位置為主動力活塞連桿往其下止點行走時，與主動力活塞連桿連接的曲軸與缸體夾角成25° -35°。
[0038]所述進排氣系統(tǒng)包括與氣缸體連接的進排氣倉、設置在進排氣倉內(nèi)的進排氣輪組，進排氣輪組由若干個與氣缸體的活塞缸對應的進排氣輪、將若干個進排氣輪連接為一體的輪軸構(gòu)成，進排氣輪上設置有相互分隔的進、排氣口和密封部，輪軸由曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，完成發(fā)動機的進排氣功能；在發(fā)動機的進氣行程，進排氣輪的進氣口與氣缸體的進氣口連通進入空氣氣，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達壓縮行程，進排氣輪的密封部封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達做功行程，進排氣輪的密封部保持封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達排氣行程，進排氣輪的排氣口與氣缸體連通，將氣缸體內(nèi)的廢氣排空，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達下一進氣行程。
[0039]所述進排氣系統(tǒng)采用側(cè)位進排氣設計，包括與氣缸體連接的進、排氣通道，進、排氣通道內(nèi)分別設置有氣門，氣門上裝有復位彈簧，氣門的末端連接有凸輪機構(gòu)，用于驅(qū)動氣門的打開或關(guān)閉；凸輪機構(gòu)包括凸輪和杠桿，杠桿的一端與氣門的末端活動頂壓配合，凸輪的輪軸與曲軸通過傳動機構(gòu)聯(lián)動，由曲軸帶動氣門的啟閉，完成發(fā)動機的進排氣功能。
[0040]本實用新型采用上述技術(shù)解決方案所能達到的有益效果是:
[0041]1、本實用新型通過加速補償活塞與主動力活塞的配合，增加吸氣空間和壓縮距離，從而增大壓縮比，使氣缸內(nèi)部點燃瞬間爆發(fā)產(chǎn)生的動力發(fā)揮到最大，能夠大大提高油氣燃燒動力的利用率，經(jīng)測試，節(jié)省燃油30% -40%，使發(fā)動機低能耗高效率運轉(zhuǎn)。
[0042]2、提高發(fā)動機使用壽命，傳統(tǒng)活塞在近上止點進行點燃，不僅初始能量不能發(fā)揮作用，使氣缸壓力增大，影響發(fā)動機的使用壽命，而本實用新型則是主傳動活塞越過上止點往下止點行進過程，曲軸相對于氣缸平行夾角在30度左右點燃，不僅能發(fā)揮爆燃的最大推動力，而且不會影響發(fā)動機的使用壽命，以一種反常規(guī)的設計解決一直以來發(fā)動機難以解決的問題。
[0043]3、提高氣缸內(nèi)燃料壓縮比，提高燃油的通用性，使燃燒更加充分，提高燃料使用效率，減少廢氣排放，即使使用高標號汽油的車輛在使用低標號油品時，也不會提前爆燃產(chǎn)生爆震，把發(fā)動機的損壞降到最低。
[0044]4、減少發(fā)動機抖動，降低噪音，即將發(fā)展為汽油車也進行壓燃技術(shù)，使氣體燃燒更加充分，更加環(huán)保。
[0045]5、本實用新型采用與加速補償活塞桿活動連接的滑桿、和連接于鏈輪傳動機構(gòu)和傳動桿之間的擺動從動件凸輪機構(gòu)使作為動力加速補償裝置能與作為動力主傳動系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)同步運行，從而增加系統(tǒng)的輸出動力，結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，節(jié)約能耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是圖1的俯視圖；
[0048]圖3是圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4是圖1的爆炸圖；
[0050]圖5是擺動從動件凸輪機構(gòu)的凸輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖6是擺動從動件凸輪機構(gòu)的爪件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖7是曲柄連桿機構(gòu)的機體組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖8是滑桿支架與滑桿配合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖9是進排氣輪與進排氣倉配合的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖10是活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖11是本實用新型的氣缸體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖12是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖13是圖12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖14是圖12的爆炸圖；
[0060]圖15是圖12的曲柄連桿機構(gòu)的機體組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖16是圖12的擺動從動件凸輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)套結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖17是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0063]圖18是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0064]圖19是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]附圖標記說明:1-發(fā)動機機架2-動力傳遞系統(tǒng)2-1、曲柄連桿機構(gòu)2-11-機體組2-111-曲軸箱2-112-氣缸體2-12-活塞連桿組2-121-主動力活塞2-122-主動力活塞連桿2-13-曲軸飛輪組2-131-曲軸2-2-動力加速補償裝置2_21_加速補償活塞2-22-加速補償活塞桿2-221-夾板一 2-222-夾板二 2_223_齒輪軸一 2_224_齒輪軸二 2-23-齒輪一 2-24-齒輪二 2-3-加速補償傳動機構(gòu)2_31_鏈輪傳動機構(gòu)2_32_滑桿2-321-直線凹槽2-322-齒條組2-3221-上升楔形齒條2-3222-下降楔形齒條2-33-擺動從動件凸輪機構(gòu)2-331-從動齒輪2-332-凸輪2_333_擺動從動件2-3331-爪件2-3332-擺動桿一 2-3333-擺動支點一 2_334_旋轉(zhuǎn)套2_335_擺動桿二 2_336_擺動支點二 2-337-環(huán)形凹槽3-火花塞4-進排氣系統(tǒng)4-1-進排氣倉4_2_進排氣輪組4-21-進排氣輪4-211-進氣口 4-212-排氣口 4-213-密封部4_22_輪軸4_3_進排氣管道4_4_進氣通道4_5_排氣通道4_6_氣門4_7_復位彈簧4_8_凸輪機構(gòu)4_81_凸輪4-82-杠桿5-滑桿支架5-1-支撐板架5-11-導軌5-2-U型連接框架6-齒牙7-錯位齒輪7-1-齒輪一 7-2-齒輪二。

【具體實施方式】
[0066]本實用新型的高效節(jié)能發(fā)動機，它是通過使發(fā)動機在壓縮和做功沖程中通過改變壓縮比和對曲軸有效做功的方式達到節(jié)能和高效做功的目的的發(fā)動機裝置。
[0067]以下結(jié)合具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳述。
[0068]實施例1
[0069]如圖1-圖10所示，本實用新型的發(fā)動機采用了四缸結(jié)構(gòu)，包括發(fā)動機機架I及其上設置的動力傳遞系統(tǒng)2、火花塞3、噴油器和進排氣系統(tǒng)4，動力傳遞系統(tǒng)2包括作為動力主傳動系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)2-1和與曲柄連桿機構(gòu)對應的動力加速補償裝置2-2 ;曲柄連桿機構(gòu)2-1包括機體組2-11、活塞連桿組2-12和曲軸飛輪組2-13，機體組包括曲軸箱2-111、氣缸體2-112、與氣缸體連接配合的氣缸蓋，活塞連桿組2-12包括設置在氣缸體內(nèi)的主動力活塞2-121和與主動力活塞活動連接的主動力活塞連桿2-122，曲軸飛輪組2-13包括曲軸2-131和與曲軸連接的飛輪，曲軸2-131設置在曲軸箱2-111內(nèi)；動力加速補償裝置2-2包括與主動力活塞對應設置在同一氣缸體內(nèi)的加速補償活塞2-21、與加速補償活塞連接的加速補償活塞桿2-22，加速補償活塞桿2-22與曲軸2-131之間連接有加速補償傳動機構(gòu)2-3，曲軸通過加速補償傳動機構(gòu)帶動加速補償活塞在氣缸體內(nèi)部做有規(guī)律的補償空間運動，增加吸氣空間和壓縮距離從而增大壓縮比，以及增加輸出動力的曲軸角度，使其持續(xù)做功時間增加，從而使發(fā)動機低能耗高效率運轉(zhuǎn)。主動力活塞和加速補償活塞頂部設置有凹位，在對著火花塞的一側(cè)設置有倒角。
[0070]如圖11所示，本實施例采用的火花塞3的數(shù)量為一個，但是如果采用兩個以上的火花塞，能夠?qū)崿F(xiàn)多點同時點火，使氣缸體內(nèi)的爆燃速度加快，活塞受力更加均勻，效果更好。火花塞3設置的缸內(nèi)點燃位置為在主動力活塞越過其上止點往下止點行進過程中，曲軸2-131相對于氣缸體平行夾角α在25-35°的位置，一般是偏向加速補充活塞一側(cè)，此時，主傳動扭矩逐漸增大，加速補償活塞桿推動加速補償活塞加快行進速度，使氣缸體內(nèi)壓力達到設計壓縮比點燃，瞬間爆發(fā)產(chǎn)生的動力發(fā)揮最大推動力，能夠大大提高油氣燃燒動力的利用率，預期節(jié)省燃油30-40%。
[0071]所述加速補償傳動機構(gòu)2-3包括與曲軸連接的鏈輪傳動機構(gòu)2-31、與加速補償活塞桿活動連接的滑桿2-32、和連接于鏈輪傳動機構(gòu)和傳動桿之間的擺動從動件凸輪機構(gòu)2-33 ;發(fā)動機機架I上設置有滑桿支架5，滑桿支架5上設置有與滑桿2-32對應的直線導向機構(gòu)，滑桿沿直線導向機構(gòu)往返移動。滑桿支架5包括相互之間設置有一定間隔的兩支撐板架5-1和連接于兩支撐板架之間的U型連接框架5-2，滑桿2-32的兩側(cè)設置有直線凹槽2-321，直線凹槽的一端設置開口，另一端封閉，兩支撐板板架的間隔端設置有與滑桿的直線凹槽2-321凹凸配合的導軌5-11，兩支撐板板架的相互間隔的導軌5-11構(gòu)成所述的直線導向機構(gòu)，由使滑桿能夠沿導軌方向往返移動。擺動從動件凸輪機構(gòu)2-33包括與鏈輪傳動機構(gòu)2-31的輸出齒輪嚙合傳動的從動齒輪2-331、固定連接于從動齒輪的齒輪軸上的凸輪2-332、與凸輪活動接觸的擺動從動件2-333，擺動從動件2-333包括上部的設置有容納凸輪的凹位的爪件2-3331和下部的連接驅(qū)動滑桿的擺動桿一 2-3332，爪件與擺動桿之間設置有擺動支點一 2-3333，凹位的兩側(cè)分別與凸輪的凸出部位活動頂壓配合，通過凸輪的轉(zhuǎn)動頂壓爪件的凹位兩側(cè)，從而帶動爪件繞擺動支點擺動，從而帶動擺動桿一對滑桿進行推、拉動作。為了加強爪件的使用壽命，爪件要經(jīng)過一些金屬加工工藝處理，如采用滲碳、滲氮或者碳氮共滲工藝提高其硬度、或者是在爪件凹位設置耐磨材料層等。
[0072]沿滑桿2-32的軸向方向依次設置有若干組齒條組2-322，相鄰兩組齒條組之間有一定的間隔，每組齒條組由上升楔形齒條2-3221和下降楔形齒條2-3222構(gòu)成，上升楔形齒條和下降楔形齒條分設于滑桿的兩側(cè)，上升楔形齒條的高位對應下降楔形齒條的低位，上升楔形齒條的低位對應下降楔形齒條的高位；加速補償活塞桿2-22上設置有與上升楔形齒條嚙合傳動的齒輪一 2-23、與下降楔形齒條嚙合傳動的齒輪二 2-24。其中，加速補償活塞桿2-22包括分設于滑桿兩側(cè)的夾板一 2-221和夾板二 2-222，夾板一和夾板二的端部與加速補償活塞鉸接，夾板一和夾板二之間設置有安裝齒輪一的齒輪軸一 2-223和安裝齒輪二的齒輪軸二 2-224。
[0073]在進排氣結(jié)構(gòu)上，進排氣系統(tǒng)4采用側(cè)位進排氣的滾動分流式設計，包括與氣缸體2-112連接的進排氣倉4-1、設置在進排氣倉內(nèi)的進排氣輪組4-2，進、排氣倉的兩側(cè)分別外接有進排氣管道4-3，進排氣輪組4-2由若干個與氣缸體的活塞缸對應的進排氣輪4-21、將若干個進排氣輪連接為一體的輪軸4-22構(gòu)成，進排氣輪上設置有相互分隔的進、排氣口4-211,4-212和密封部4-213，輪軸由曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，完成發(fā)動機的進排氣功能；在發(fā)動機的進氣行程，進排氣輪的進氣口與氣缸體的進氣口連通進入空氣，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達壓縮行程，進排氣輪的密封部封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達做功行程，進排氣輪的密封部保持封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達排氣行程，進排氣輪的排氣口與氣缸體連通，將氣缸體內(nèi)的廢氣排空，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達下一進氣行程。本技術(shù)方案采用的進排氣結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中的常用的氣門結(jié)構(gòu)相比，它省略了從氣缸體進氣口到氣門之間的那段氣體通道，由于這段氣體通道是與氣缸體內(nèi)部空間連通的，實際上是增加了氣缸的內(nèi)部空間，因此，它的存在直接回影響到發(fā)動機的壓縮比；而本技術(shù)方案采用進排氣輪的形式，正好省略了氣體通道結(jié)構(gòu)，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中氣體通道對發(fā)動機壓縮比的影響，它也是本實用新型的進排氣系統(tǒng)優(yōu)選的方案。
[0074]本技術(shù)方案的發(fā)動機在運行過程中，經(jīng)歷的壓縮沖程、做功沖程和進氣沖程都與傳統(tǒng)發(fā)動機存在較大區(qū)別，并通過如此改進，解決了如【背景技術(shù)】中所述的傳統(tǒng)發(fā)動機的不足，具體表現(xiàn)為:
[0075](I)、壓縮沖程，在曲軸從下止點轉(zhuǎn)至上止點后，通過加速補償傳動機構(gòu)的作用，力口速補償活塞追趕已從上止點轉(zhuǎn)過一定25-35°的主動力活塞后點燃，從而增加對曲軸的有效做功，增加壓縮比，提高發(fā)動機動力性能和節(jié)能的要求。
[0076](2)做功沖程，爆燃后通過加速補償傳動機構(gòu)的滑桿與擺動從動件凸輪機構(gòu)的配合，使加速補償活塞保持在上止點，直到主動力活塞轉(zhuǎn)過下止點，加速補償活塞開始回至原位，從而繼續(xù)下一沖程準備。
[0077](3)進氣沖程，在主動力活塞通過下止點時，加速補償活塞快速回落速度大于原活塞速度，從而增加吸氣量使燃料得到充分燃燒，又可達到節(jié)能效果。
[0078]實施例2
[0079]如圖12-圖16所示，本實施例是區(qū)別于實施例1的擺動從動件凸輪機構(gòu)的設計方案，擺動從動件凸輪機構(gòu)2-33包括由鏈輪傳動機構(gòu)的輸出齒輪帶動的旋轉(zhuǎn)套2-334、擺動桿二 2-335，擺動桿二上設置有擺動支點二 2-336，擺動桿二的一端與旋轉(zhuǎn)套活動連接，另一端與滑桿連接；沿旋轉(zhuǎn)套的周向設置有與旋轉(zhuǎn)套2-334的軸線成一定的傾斜角度的環(huán)形凹槽2-337，擺動桿二的一端設置有滑動件與環(huán)形凹槽滑動連接，通過旋轉(zhuǎn)套的轉(zhuǎn)動，使滑動件沿環(huán)形凹槽的軌跡滑動，從而驅(qū)動擺動桿二對滑桿進行推、拉動作。
[0080]在本實施例中，如圖19所示，為了增加擺動從動件凸輪機構(gòu)中輸出齒輪帶動旋轉(zhuǎn)套的穩(wěn)定性，還可以在環(huán)形凹槽2-337的內(nèi)側(cè)設置齒牙6，滑動件設置為錯位齒輪7，該錯位齒輪7由連接為一體的非同軸心的齒輪一 7-1和齒輪二 7-2構(gòu)成，錯位齒輪通過軸桿7-3與擺動桿二活動連接，運行時，通過錯位齒輪的齒輪一 7-1和齒輪二 7-2上的齒牙6與環(huán)形凹槽2-337的內(nèi)側(cè)齒牙嚙合傳動，使整個擺動從動件凸輪機構(gòu)的傳動結(jié)構(gòu)更加平穩(wěn)，精確度更高。
[0081]實施例3
[0082]如圖17和圖18所示，本實施例是區(qū)別于實施例1的進排氣系統(tǒng)的設計方案，所述進排氣系統(tǒng)4包括與氣缸體連接的進、排氣通道4-4、4-5，進、排氣通道內(nèi)分別設置有氣門
4-6，氣門上裝有復位彈簧4-7，氣門的末端連接有凸輪機構(gòu)4-8，用于驅(qū)動氣門的打開或關(guān)閉；凸輪機構(gòu)4-8包括凸輪4-81和杠桿4-82,杠桿的一端與氣門的末端活動頂壓配合，凸輪的輪軸與曲軸通過傳動機構(gòu)聯(lián)動，由曲軸帶動氣門的啟閉，完成發(fā)動機的進排氣功能。
[0083]本實用新型對現(xiàn)有發(fā)動機技術(shù)進行了大幅度的改良，制造成本低，可優(yōu)化現(xiàn)有發(fā)動機材料消耗，增加動力加速補償系統(tǒng)，在與傳統(tǒng)發(fā)動機排量相等條件下，輸出動力提高，可大大節(jié)約能耗，按現(xiàn)在發(fā)動機爆燃初期內(nèi)耗20%左右估算，且增加力矩增大的動力輸出兩項因素影響，應增加動力50%以上。本實用新型的技術(shù)方案雖然增加了部件，消耗了部分動能(由曲柄連桿機構(gòu)帶動動力加速補償裝置消耗的能量)，但仍節(jié)約能耗30 %以上，起到明顯的節(jié)約能源效果，減少對空氣污染和降低運行成本呢，使發(fā)動機的使用壽命延長。
[0084]并且，本技術(shù)方案適用于目前所有的內(nèi)燃機技術(shù)，通用性強。
[0085]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，本技術(shù)方案還適用于多缸發(fā)動機，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高效節(jié)能發(fā)動機，包括發(fā)動機機架及其上設置的動力傳遞系統(tǒng)、火花塞、噴油器和進排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述動力傳遞系統(tǒng)包括作為動力主傳動系統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)和與曲柄連桿機構(gòu)對應的動力加速補償裝置； 所述曲柄連桿機構(gòu)包括機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組，機體組包括曲軸箱、氣缸體、與氣缸體連接配合的氣缸蓋，活塞連桿組包括設置在氣缸體內(nèi)的主動力活塞和與主動力活塞活動連接的主動力活塞連桿，曲軸飛輪組包括曲軸和與曲軸連接的飛輪，曲軸設置在曲軸箱內(nèi)； 動力加速補償裝置包括與主動力活塞對應設置在同一氣缸體內(nèi)的加速補償活塞、與加速補償活塞連接的加速補償活塞桿，加速補償活塞桿與曲軸之間連接有加速補償傳動機構(gòu)，曲軸通過加速補償傳動機構(gòu)帶動加速補償活塞在氣缸體內(nèi)部做補償空間運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，所述加速補償傳動機構(gòu)包括與曲軸連接的鏈輪傳動機構(gòu)、與加速補償活塞桿活動連接的滑桿、和連接于鏈輪傳動機構(gòu)和傳動桿之間的擺動從動件凸輪機構(gòu)；發(fā)動機機架上設置有滑桿支架，滑桿支架上設置有與滑桿對應的直線導向機構(gòu)，滑桿沿直線導向機構(gòu)往返移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，所述滑桿支架包括相互之間設置有一定間隔的兩支撐板架和連接于兩支撐板架之間的U型連接框架，滑桿的兩側(cè)設置有直線凹槽，直線凹槽的一端設置開口，另一端封閉，兩支撐板板架的間隔端設置有與滑桿的直線凹槽凹凸配合的導軌，相互間隔的兩側(cè)導軌構(gòu)成所述的直線導向機構(gòu)，使滑桿能夠沿導軌方向往返移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，所述擺動從動件凸輪機構(gòu)包括與鏈輪傳動機構(gòu)的輸出齒輪嚙合傳動的從動齒輪、固定連接于從動齒輪的齒輪軸上的凸輪、與凸輪活動接觸的擺動從動件，擺動從動件包括上部的設置有容納凸輪的凹位的爪件和下部的連接驅(qū)動滑桿的擺動桿一，爪件與擺動桿之間設置有擺動支點一，凹位的兩側(cè)分別與凸輪的凸出部位活動頂壓配合，通過凸輪的轉(zhuǎn)動頂壓爪件的凹位兩側(cè)，從而帶動爪件繞擺動支點擺動，從而帶動擺動桿一對滑桿進行推、拉動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，所述擺動從動件凸輪機構(gòu)包括由鏈輪傳動機構(gòu)的輸出齒輪帶動的旋轉(zhuǎn)套、擺動桿二，擺動桿二上設置有擺動支點二，擺動桿二的一端與旋轉(zhuǎn)套活動連接，另一端與滑桿連接；沿旋轉(zhuǎn)套的周向設置有與旋轉(zhuǎn)套的軸線成一定的傾斜角度的環(huán)形凹槽，擺動桿二的一端設置有滑動件與環(huán)形凹槽滑動連接，通過旋轉(zhuǎn)套的轉(zhuǎn)動，使滑動件沿環(huán)形凹槽的軌跡滑動，從而驅(qū)動擺動桿二對滑桿進行推、拉動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，環(huán)形凹槽的內(nèi)側(cè)設置齒牙，滑動件設置為錯位齒輪，該錯位齒輪由連接為一體的非同軸心的齒輪一和齒輪二構(gòu)成，錯位齒輪通過軸桿與擺動桿二活動連接，通過錯位齒輪的齒輪一和齒輪二上的齒牙與環(huán)形凹槽的內(nèi)側(cè)齒牙嚙合傳動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效節(jié)能發(fā)動機，其特征在于，沿滑桿的軸向方向依次設置有若干組齒條組，相鄰兩組齒條組之間有一定的間隔，每組齒條組由上升楔形齒條和下降楔形齒條構(gòu)成，上升楔形齒條和下降楔形齒條分設于滑桿的兩側(cè)，上升楔形齒條的高位對應下降楔形齒條的低位，上升楔形齒條的低位對應下降楔形齒條的高位；加速補償活塞桿上設置有與上升楔形齒條哨合傳動的齒輪一、與下降楔形齒條哨合傳動的齒輪二 ；所述加速補償活塞桿包括分設于滑桿兩側(cè)的夾板一和夾板二，夾板一和夾板二的端部與加速補償活塞鉸接，夾板一和夾板二之間設置有安裝齒輪一的齒輪軸一和安裝齒輪二的齒輪軸二。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述火花塞設置的缸內(nèi)點燃位置為主動力活塞連桿往其下止點行走時，與主動力活塞連桿連接的曲軸與缸體夾角成25。-35。。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述進排氣系統(tǒng)包括與氣缸體連接的進排氣倉、設置在進排氣倉內(nèi)的進排氣輪組，進排氣輪組由若干個與氣缸體的活塞缸對應的進排氣輪、將若干個進排氣輪連接為一體的輪軸構(gòu)成，進排氣輪上設置有相互分隔的進、排氣口和密封部，輪軸由曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，完成發(fā)動機的進排氣功能；在發(fā)動機的進氣行程，進排氣輪的進氣口與氣缸體的進氣口連通進入空氣，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達壓縮行程，進排氣輪的密封部封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達做功行程，進排氣輪的密封部保持封堵氣缸體的進氣口，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；到達排氣行程，進排氣輪的排氣口與氣缸體連通，將氣缸體內(nèi)的廢氣排空，并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，到達下一進氣行程。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于，所述進排氣系統(tǒng)采用側(cè)位進排氣設計，包括與氣缸體連接的進、排氣通道，進、排氣通道內(nèi)分別設置有氣門，氣門上裝有復位彈簧，氣門的末端連接有凸輪機構(gòu)，用于驅(qū)動氣門的打開或關(guān)閉；凸輪機構(gòu)包括凸輪和杠桿，杠桿的一端與氣門的末端活動頂壓配合，凸輪的輪軸與曲軸通過傳動機構(gòu)聯(lián)動，由曲軸帶動氣門的啟閉，完成發(fā)動機的進排氣功能。
【文檔編號】F02B75/32GK204041238SQ201420525835
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】張玉輝, 陳陽 申請人:張玉輝, 陳陽