定容燃燒內燃機的製作方法
2023-04-28 16:57:21 2
專利名稱：定容燃燒內燃機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃機，特別是涉及一種在完全定容的狀態下燃燒的內燃機。
背景技術：
在現有的四衝程往復式內燃機中，活塞始終處於一種往復運動狀態，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。現有兩衝程內燃機的進、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。
現有往復式內燃機為了提高性能，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。但這樣做也產生了一定的負作用因提前點火，缸內壓力急劇升高，阻止了活塞上行，增加了壓縮負功，因而產生強烈的爆震現象、工作粗暴。這種矛盾在現有往復式內燃機中始終存在，因此消耗了大量的功率，加大了缸體、活塞、活塞環及曲軸連杆系統的磨損。還有當膨脹壓力最大時，曲軸轉角小，有效臂力小，輸出功率低，曲軸轉角加速慢，扭矩小，當曲軸轉角增大時，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。
發明內容
本實用新型的目的就是為了改進現有技術中進氣不充分、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作功壓力最大時曲軸轉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下燃燒的內燃機。
本實用新型提供了一種定容燃燒內燃機，包括燃料供給系統、點火系統、冷卻系統、潤滑系統、曲軸連杆系統等，其特徵在於曲軸連杆中的連杆大頭的兩側加工成相對應的凸輪的形狀，連杆大頭上的曲軸銷的孔為長形的，在該孔的內部安裝有供曲軸銷上下滑動的滑動軸套，連杆內部設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，曲軸銷裝好後用連杆螺栓將連杆組合，在兩個曲柄的中心處各設置有一個中心轉輪，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。
作功時連杆裡面的兩個軸承繞曲軸銷上的凸輪轉動，連杆兩側的凸輪繞曲柄上的中心轉輪運動，通過它們間的配合運動而實現定容和作功程序。
本實用新型與現有技術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為現有技術，M為活塞定容23°曲軸轉角時，L為活塞定容45°曲軸轉角對，K為活塞定容60°曲軸轉角時。下表格是行程為49.5mm的現有往復式內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角量對比表
通過圖20及上表對現有技術與不同定容角度後的曲軸轉角量的對比，可以得知當現有技術曲軸轉角量在15°-80範圍內活塞行至同一位置，定容23時平均曲軸扭距是現有技術的1.5倍，定容45時平均曲軸扭距是現有技術的2.8倍，定容60時平均曲軸扭距是現有技術的4.4倍。
(2)因本實用新型的定容燃燒內燃機活塞在上止點和下止點的定容作用，往復式四衝程內燃機進排氣閥均可延時關閉，這樣有利於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。兩衝程內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燃機活塞在下止點定容時具備同四衝程內燃機類似的效果。
(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，還消除了有此而產生的爆震現象。
(4)因可燃氣是活塞在上止點容積最小的定容狀態下燃燒的，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下燃燒的，所以缸體內壓力會急劇升高，為功率輸出儲備了更多的能量。
圖1是連杆正視圖；圖2是圖1的側視圖；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的側視圖；圖8是連杆內的上下轉輪的側視圖；圖9是圖8的側視圖；圖10是摩託車上的曲柄及中心轉輪的正視圖；圖11是圖10的側視圖；圖12是活塞到上止點時連杆凸輪同曲柄上的中心轉輪及曲軸銷在連杆長孔裡面的位置圖；圖13是活塞在上止點定容程序完成時連杆凸輪同曲柄上的中心轉輪及曲軸銷在連杆長孔裡的位置圖；圖14是活塞在上止點時連杆內的兩個軸承與曲軸銷凸輪的狀態圖；圖15是活塞在上止點定容程序完成時連杆內的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態圖；圖16是活塞在下止點時連杆凸輪同曲柄上的中心轉輪及曲軸銷在連杆長孔裡邊的位置圖；圖17是活塞在下止點完成定容程序時連杆凸輪同曲柄上的中心轉輪及曲軸銷在連杆長孔裡邊的位置圖；圖18是活塞到達下止點時連杆內的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態圖；圖19是活塞在下止點完成定容程序時連杆內的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態圖；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燃機以四衝程摩託車內燃機的曲軸連杆為基礎進行說明。
在本實用新型的定容燃燒內燃機的曲軸連杆中，連杆大頭的兩側設置成相對應的凸輪4的形狀，如圖1、2所示，凸輪4為盤形凸輪機構。連杆1上的曲軸銷軸孔6設置成長形的，如圖1、3所示。曲軸銷11的中間段設置成凸輪10的形狀，如圖4、5所示，凸輪10為盤形凸輪機構。連杆裡面設置成如圖3所示16的形狀，以使曲軸銷11上的凸輪10能自由活動。連杆內還設置有上、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設置成軸承和軸承軸為一體的兩個轉輪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。也可不設置滑動軸套12而採用由曲軸銷11在連杆長孔6內直接滑動的方式。兩個曲柄14同現有普通四衝程摩託車上的曲柄相同，曲柄上設有同現有曲柄上相同的曲軸銷孔15，兩個曲柄14的中心各設置一個中心轉輪13，如圖10、11所示。
它的總體安裝程序是先將連杆內的兩個軸承8、9通過軸承軸2、7裝好，再將曲軸銷11裝在連杆內，然後用連杆螺栓3將連杆組合，如果是組合式曲軸的連杆，也可以採用如圖2延H-H向剖開加工以後再進行裝配組合起來的辦法；然後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，連杆兩側相對應的凸輪4上的A′點和曲柄上的中心轉輪13開始接觸，曲軸銷11在連杆上的長孔6裡面的上邊，如圖12所示；此時連杆裡面的兩個軸承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轉動，此後活塞通過連杆傳來的壓力全由連杆兩側的凸輪4上邊的A′B′段弧傳至曲柄上的中心轉輪13來支撐。
與此同時連杆內的兩個軸承8、9繞曲軸銷11上的凸輪10轉動，同時連杆內的軸承8和曲軸銷上的凸輪10上邊的GF段弧分離。
當曲軸轉過一定角度完成定容程序時，連杆兩側的凸輪4上邊的A′B′段弧已度過由曲柄上的中心轉輪13的壓力點，此時曲軸銷11在連杆的長孔6裡面的下邊，如圖13所示；與此同時連杆內的兩個軸承8、9和曲軸銷上的凸輪10已經轉動到圖15的狀況。此時連杆兩側的凸輪4和曲柄上的中心轉輪13開始分離，同時活塞通過連杆的壓力全部由連杆內的軸承8作用於曲軸銷及它的凸輪10上面，如圖15所示，至此完成了一次定容程序。
其定容轉角量是通過對連杆兩側的凸輪4和曲軸銷中段的凸輪10的設置來決定的。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，因連杆小頭中心點與中心轉輪13的距離發生變化而不能夠完全定容。但與現有技術相比，活塞上行延緩很多，同樣具有類似定容的作用，此時連杆兩側的凸輪4和曲柄上的中心轉輪13所處的狀況及曲軸銷11在連杆上的長孔6裡面的位置如圖16所示。
當活塞在下止點完成定容程序時，連杆兩側的凸輪4和曲柄上的中心轉輪13所處的狀況及曲軸銷11在連杆長孔6內的位置如圖17所示。
當活塞到打下止點時，連杆內的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態如圖18所示。
當活塞在下止點完成定容程序時，連杆內的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態如圖19所示。
如上所述，在作功過程中，活塞至上止點時，由連杆兩側的凸輪4上邊的A′B′段弧和中心轉輪13的配合運動來完成定容功能。活塞至下止點時，由凸輪4上邊的AB段弧和中心轉輪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輪13始終是不接觸的，它只是用於結構的需要而設置的。連杆內的上下兩個軸承8、9和曲軸銷中段的凸輪10的配合運動是用於作功和鎖合的。
本實用新型的曲軸連杆機構也同樣適用於連杆另一頭需要在一定曲軸轉角內定止的機構，如衝壓工具機及其它需要在一定曲軸轉角內按程序定止作功的設備。
權利要求1.一種定容燃燒內燃機，它包括燃料供給系統、點火系統、潤滑系統、曲軸連杆系統等，其特徵在於曲軸連杆中的連杆大頭的兩側加工成相對應的凸輪(4)的形狀，連杆大頭上的曲軸銷(11)的孔(6)為長形的，在該孔(6)的內部安裝有供曲軸銷(11)上下滑動的滑動軸套(12)，連杆內部設有通過軸承軸(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，曲軸銷裝好後用連杆螺栓(3)將連杆組合，在兩個曲柄(14)的中心處各設置有一個中心轉輪(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.如權利要求書1所述的定容燃燒內燃機，其特徵在於曲軸和連杆可以是組合式的，也可以是整體式的。
3.如權利要求書1所述的定容燃燒內燃機，其特徵在於所述軸承軸(2，7)和軸承(8，9)為一體的兩個轉輪(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下燃燒的定容燃燒內燃機，其中，連杆大頭上的曲軸銷的孔為長形的，該孔內安裝有供曲軸銷在長孔內上下滑動的滑動軸套，連杆內部還設置有上、下兩個軸承，曲軸銷中段為凸輪狀，連杆內兩個軸承繞曲軸銷中段上的凸輪轉動，連杆大頭的兩側設置為相對應的凸輪狀，兩邊曲柄中心各設置有一個中心轉輪。活塞至上止點時連杆兩側的凸輪同中心轉輪受力，實現完全定容功能，此時連杆內兩個軸承與曲軸銷中段上的凸輪不受力。定容程序完成後連杆兩側的凸輪與中心轉輪逐漸分離，由連杆內的軸承和曲軸銷及它的凸輪受力並輸出功率。本實用新型的定容燃燒內燃機能使同等內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 優先權日2005年6月1日
發明者龐樂鈞 申請人:龐樂鈞