專利名稱:定容燃燒內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機,特別是涉及一種在完全定容的狀態(tài)下燃燒的內(nèi)燃機。
背景技術(shù):
在現(xiàn)有的四沖程往復(fù)式內(nèi)燃機中,活塞始終處于一種往復(fù)運動狀態(tài),進氣時活塞在下止點瞬間又進入壓縮行程,從而缸體容積最大時沒有更多的時間吸進更多的可燃氣。排氣時活塞到上止點瞬間又進入進氣行程,從而使氣缸容積最小的時候沒有更多的時間讓廢氣最大程度的排出,這些情況最終都影響更多的可燃氣進入氣缸,使功率的提高受到一定的限制。現(xiàn)有兩沖程內(nèi)燃機的進、排氣都在下止點附近進行,但也存在同樣的問題。混合氣在壓力最大、容積最小的時候燃燒時間短,活塞此時下行,使燃燒不完全,廢氣濃度高,作功效率低。
現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機為了提高性能,都在活塞到達上止點前不同程度的提前點火或噴油,目的是為了讓混合氣在燃燒室容積最小的時候作到燃的更快、更完全,同時也得到更大的功率輸出。但這樣做也產(chǎn)生了一定的負作用因提前點火,缸內(nèi)壓力急劇升高,阻止了活塞上行,增加了壓縮負功,因而產(chǎn)生強烈的爆震現(xiàn)象、工作粗暴。這種矛盾在現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機中始終存在,因此消耗了大量的功率,加大了缸體、活塞、活塞環(huán)及曲軸連桿系統(tǒng)的磨損。還有當膨脹壓力最大時,曲軸轉(zhuǎn)角小,有效臂力小,輸出功率低,曲軸轉(zhuǎn)角加速慢,扭矩小,當曲軸轉(zhuǎn)角增大時,活塞已下行很多,此時最高壓力已明顯下降,因而嚴重影響了功率的輸出。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了改進現(xiàn)有技術(shù)中進氣不充分、排氣不徹底、燃燒不完全、以及因提前點火或噴油而造成的壓縮負功和缸內(nèi)作功壓力最大時曲軸轉(zhuǎn)角小而輸出功率低的問題所提供的一種在完全定容的狀態(tài)下燃燒的內(nèi)燃機。
本實用新型提供了一種定容燃燒內(nèi)燃機,包括燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲軸連桿系統(tǒng)等,其特征在于曲軸連桿中的連桿大頭的兩側(cè)加工成相對應(yīng)的凸輪的形狀,連桿大頭上的曲軸銷的孔為長形的,在該孔的內(nèi)部安裝有供曲軸銷上下滑動的滑動軸套,連桿內(nèi)部設(shè)有通過軸承軸裝配的上、下兩個軸承,曲軸銷的中間段加工成凸輪的形狀,曲軸銷裝好后用連桿螺栓將連桿組合,在兩個曲柄的中心處各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪,兩個曲柄由曲軸銷通過曲柄上的曲軸銷孔進行組合,曲軸銷中間的凸輪的F點為距曲柄中心的最遠點。
作功時連桿里面的兩個軸承繞曲軸銷上的凸輪轉(zhuǎn)動,連桿兩側(cè)的凸輪繞曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪運動,通過它們間的配合運動而實現(xiàn)定容和作功程序。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果如下(1)在圖20活塞行程曲線圖中,N為現(xiàn)有技術(shù),M為活塞定容23°曲軸轉(zhuǎn)角時,L為活塞定容45°曲軸轉(zhuǎn)角對,K為活塞定容60°曲軸轉(zhuǎn)角時。下表格是行程為49.5mm的現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機和同一機在不同定容角度下,活塞行至同一位置所需的曲軸轉(zhuǎn)角量對比表
通過圖20及上表對現(xiàn)有技術(shù)與不同定容角度后的曲軸轉(zhuǎn)角量的對比,可以得知當現(xiàn)有技術(shù)曲軸轉(zhuǎn)角量在15°-80范圍內(nèi)活塞行至同一位置,定容23時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的1.5倍,定容45時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的2.8倍,定容60時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的4.4倍。
(2)因本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機活塞在上止點和下止點的定容作用,往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機進排氣閥均可延時關(guān)閉,這樣有利于活塞在下止點缸體容積最大時混合氣進氣時間延長,進氣更充分;在上止點缸體容積最小時使廢氣排氣時間延長,使廢氣排的更完全。兩沖程內(nèi)燃機的進排氣均在下止點附近,所以本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機活塞在下止點定容時具備同四沖程內(nèi)燃機類似的效果。
(3)可大大縮短提前點火時間,因而大大減少或徹底消除了因提前點火而造成的壓縮負功的損失,還消除了有此而產(chǎn)生的爆震現(xiàn)象。
(4)因可燃氣是活塞在上止點容積最小的定容狀態(tài)下燃燒的,所以燃燒速度更快,更完全,使廢氣排放的濃度更低。
(5)因可燃氣是活塞在上止點定容狀態(tài)下燃燒的,所以缸體內(nèi)壓力會急劇升高,為功率輸出儲備了更多的能量。
圖1是連桿正視圖;圖2是圖1的側(cè)視圖;圖3是圖2中的H-H剖視圖;
圖4是曲軸銷及凸輪的側(cè)視圖;圖5是圖4的B向視圖;圖6是曲軸銷的滑動軸套圖;圖7是圖6的側(cè)視圖;圖8是連桿內(nèi)的上下轉(zhuǎn)輪的側(cè)視圖;圖9是圖8的側(cè)視圖;圖10是摩托車上的曲柄及中心轉(zhuǎn)輪的正視圖;圖11是圖10的側(cè)視圖;圖12是活塞到上止點時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里面的位置圖;圖13是活塞在上止點定容程序完成時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里的位置圖;圖14是活塞在上止點時連桿內(nèi)的兩個軸承與曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖;圖15是活塞在上止點定容程序完成時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖;圖16是活塞在下止點時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里邊的位置圖;圖17是活塞在下止點完成定容程序時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里邊的位置圖;圖18是活塞到達下止點時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖;圖19是活塞在下止點完成定容程序時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖;圖20是活塞行程為49.5mm的行程曲線圖。
具體實施方式
下面就結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。為方便描述,本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機以四沖程摩托車內(nèi)燃機的曲軸連桿為基礎(chǔ)進行說明。
在本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機的曲軸連桿中,連桿大頭的兩側(cè)設(shè)置成相對應(yīng)的凸輪4的形狀,如圖1、2所示,凸輪4為盤形凸輪機構(gòu)。連桿1上的曲軸銷軸孔6設(shè)置成長形的,如圖1、3所示。曲軸銷11的中間段設(shè)置成凸輪10的形狀,如圖4、5所示,凸輪10為盤形凸輪機構(gòu)。連桿里面設(shè)置成如圖3所示16的形狀,以使曲軸銷11上的凸輪10能自由活動。連桿內(nèi)還設(shè)置有上、下兩個軸承8、9,該上、下兩個軸承8、9分別裝配在上、下兩根軸承軸2、7上,如圖3所示。也可將上、下兩個軸承8、9和軸承軸2、7設(shè)置成軸承和軸承軸為一體的兩個轉(zhuǎn)輪5,如圖8、9所示。曲軸銷11的兩頭配有滑動軸套12,如圖6、7所示。也可不設(shè)置滑動軸套12而采用由曲軸銷11在連桿長孔6內(nèi)直接滑動的方式。兩個曲柄14同現(xiàn)有普通四沖程摩托車上的曲柄相同,曲柄上設(shè)有同現(xiàn)有曲柄上相同的曲軸銷孔15,兩個曲柄14的中心各設(shè)置一個中心轉(zhuǎn)輪13,如圖10、11所示。
它的總體安裝程序是先將連桿內(nèi)的兩個軸承8、9通過軸承軸2、7裝好,再將曲軸銷11裝在連桿內(nèi),然后用連桿螺栓3將連桿組合,如果是組合式曲軸的連桿,也可以采用如圖2延H-H向剖開加工以后再進行裝配組合起來的辦法;然后將兩個曲軸銷滑動軸套12裝在曲軸銷11上,再將裝配好的中心轉(zhuǎn)輪13的兩個曲柄14由有曲軸銷11通過曲柄上的曲軸銷孔15裝配牢固。其中,裝配曲軸銷11時以軸柄中心為準,曲軸銷11中段的凸輪10上的F點為最遠點,D為最近點。
它的作功程序是當活塞到達上止點時,連桿兩側(cè)相對應(yīng)的凸輪4上的A′點和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13開始接觸,曲軸銷11在連桿上的長孔6里面的上邊,如圖12所示;此時連桿里面的兩個軸承8、9和曲軸銷中段上的凸輪10所處的狀況如圖14所示;此時曲軸在慣性作用下按順時針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動,此后活塞通過連桿傳來的壓力全由連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧傳至曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13來支撐。
與此同時連桿內(nèi)的兩個軸承8、9繞曲軸銷11上的凸輪10轉(zhuǎn)動,同時連桿內(nèi)的軸承8和曲軸銷上的凸輪10上邊的GF段弧分離。
當曲軸轉(zhuǎn)過一定角度完成定容程序時,連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧已度過由曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13的壓力點,此時曲軸銷11在連桿的長孔6里面的下邊,如圖13所示;與此同時連桿內(nèi)的兩個軸承8、9和曲軸銷上的凸輪10已經(jīng)轉(zhuǎn)動到圖15的狀況。此時連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13開始分離,同時活塞通過連桿的壓力全部由連桿內(nèi)的軸承8作用于曲軸銷及它的凸輪10上面,如圖15所示,至此完成了一次定容程序。
其定容轉(zhuǎn)角量是通過對連桿兩側(cè)的凸輪4和曲軸銷中段的凸輪10的設(shè)置來決定的。當活塞到達下止點時,它的定容原理和活塞在上止點時的定容原理基本相同,此時,因連桿小頭中心點與中心轉(zhuǎn)輪13的距離發(fā)生變化而不能夠完全定容。但與現(xiàn)有技術(shù)相比,活塞上行延緩很多,同樣具有類似定容的作用,此時連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13所處的狀況及曲軸銷11在連桿上的長孔6里面的位置如圖16所示。
當活塞在下止點完成定容程序時,連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13所處的狀況及曲軸銷11在連桿長孔6內(nèi)的位置如圖17所示。
當活塞到打下止點時,連桿內(nèi)的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態(tài)如圖18所示。
當活塞在下止點完成定容程序時,連桿內(nèi)的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態(tài)如圖19所示。
如上所述,在作功過程中,活塞至上止點時,由連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧和中心轉(zhuǎn)輪13的配合運動來完成定容功能?;钊料轮裹c時,由凸輪4上邊的AB段弧和中心轉(zhuǎn)輪13的配合運動來完成在下止點的定容功能。凸輪4上邊的AB′段弧和BA′段弧在作功過程中和中心轉(zhuǎn)輪13始終是不接觸的,它只是用于結(jié)構(gòu)的需要而設(shè)置的。連桿內(nèi)的上下兩個軸承8、9和曲軸銷中段的凸輪10的配合運動是用于作功和鎖合的。
本實用新型的曲軸連桿機構(gòu)也同樣適用于連桿另一頭需要在一定曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)定止的機構(gòu),如沖壓機床及其它需要在一定曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)按程序定止作功的設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種定容燃燒內(nèi)燃機,它包括燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲軸連桿系統(tǒng)等,其特征在于曲軸連桿中的連桿大頭的兩側(cè)加工成相對應(yīng)的凸輪(4)的形狀,連桿大頭上的曲軸銷(11)的孔(6)為長形的,在該孔(6)的內(nèi)部安裝有供曲軸銷(11)上下滑動的滑動軸套(12),連桿內(nèi)部設(shè)有通過軸承軸(2,7)裝配的上、下兩個軸承(8,9),曲軸銷(11)的中間段加工成凸輪(10)的形狀,曲軸銷裝好后用連桿螺栓(3)將連桿組合,在兩個曲柄(14)的中心處各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪(13),兩個曲柄(14)由曲軸銷(11)通過曲柄上的曲軸銷孔(15)進行組合,曲軸銷(11)中間的凸輪(10)的F點為距曲柄中心的最遠點。
2.如權(quán)利要求書1所述的定容燃燒內(nèi)燃機,其特征在于曲軸和連桿可以是組合式的,也可以是整體式的。
3.如權(quán)利要求書1所述的定容燃燒內(nèi)燃機,其特征在于所述軸承軸(2,7)和軸承(8,9)為一體的兩個轉(zhuǎn)輪(5)的形式。
專利摘要本實用新型公開了一種能在完全定容狀態(tài)下燃燒的定容燃燒內(nèi)燃機,其中,連桿大頭上的曲軸銷的孔為長形的,該孔內(nèi)安裝有供曲軸銷在長孔內(nèi)上下滑動的滑動軸套,連桿內(nèi)部還設(shè)置有上、下兩個軸承,曲軸銷中段為凸輪狀,連桿內(nèi)兩個軸承繞曲軸銷中段上的凸輪轉(zhuǎn)動,連桿大頭的兩側(cè)設(shè)置為相對應(yīng)的凸輪狀,兩邊曲柄中心各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪。活塞至上止點時連桿兩側(cè)的凸輪同中心轉(zhuǎn)輪受力,實現(xiàn)完全定容功能,此時連桿內(nèi)兩個軸承與曲軸銷中段上的凸輪不受力。定容程序完成后連桿兩側(cè)的凸輪與中心轉(zhuǎn)輪逐漸分離,由連桿內(nèi)的軸承和曲軸銷及它的凸輪受力并輸出功率。本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機能使同等內(nèi)燃機的有效功率提高2-5倍。
文檔編號F16C9/00GK2883694SQ20052010782
公開日2007年3月28日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者龐樂鈞 申請人:龐樂鈞