变量杠杆式偏置连杆内燃机制造技术

本发明专利技术是一种变量杠杆式偏置连杆内燃机，该内燃机的连杆机构由连杆(14)、变量杠杆式偏置连杆和可摆动的平衡连杆(8)组合而成，杠杆式偏置连杆包括具有一夹角的长臂(15)和短臂(11)，大致形成Y形，Y形下方的共同端与曲柄铰接，偏置连杆的轴水平中垂线与活塞往复中轴线不在同一轴线上，形成偏置一段距离；连杆(14)上端与活塞连接，下端与短臂(11)上端铰接；平衡连杆(8)的一端为平衡连杆固定销(7)，可旋转的固定在气缸壁上，另一端为平衡连杆活动销(9)，与长臂(15)上端铰接。本发明专利技术改善活塞与曲轴之间的相互作用，使旋转力矩能保持最佳状态，提高内燃机的效率，运行平稳，结构紧凑、适应于多气缸柴油机和直喷汽油机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机，尤其是涉及通过改进内燃机的曲轴连杆机构，提高内燃机能量转换效率效率的变量杠杆式偏置连杆内燃机。
技术介绍
内燃机使用气缸和活塞机构将燃料的燃烧产生的压力转化为活塞的机械动力，然后通过曲轴连杆机构，将活塞的平移转化为曲轴的旋转动力向外输出。曲轴连杆机构是目前普遍使用的内燃机上的不可或缺的主要部件，其结构是将连杆的一端与气缸活塞铰接，另一端与曲轴曲颈铰接，气缸活塞在燃烧产生的压力作用下在气缸内上下往返运动，通过曲轴连杆机构转变成曲轴的旋转运动，再由曲轴传递动力做功。由于这种内燃机采用曲轴传递动力，其缺点在使用中不断暴露出来，其缺点是活塞的连杆和曲轴之间的相互作用力的夹角总是随着曲轴的旋转而改变，曲轴产生的旋转力矩随之改变，不能保持最佳力矩，不仅浪费了机械能还加剧了机械的损耗，所消耗的功很大，因此对燃油的浪费也是惊人的，而且排放大量的污染废气，是造成城市空气PM2.5浓度严重超标雾霾天气的主要肇事者。四冲程气缸活塞的连杆对曲轴的作用力受到作用角度的限制，因此曲轴的旋转是不够平稳，造成车辆行驶的不稳定性。现有内燃机是在曲柄上以切向获得扭矩由曲轴输出。因为连杆和垂直方向夹角的改变，其切向力值是变化的，缸内气体膨胀压力达到最高值，夹角为0度，此时对曲轴轴颈旋转力矩也为0，也就是说，当活塞处于上止点，混合气在最大压缩状态下点火，此时，对曲轴轴颈旋转力矩的贡献却为零，这就使得现有内燃机曲柄连杆机构能量转换
效率不高，内燃机的整体效率一般不会超过30％，造成能源浪费，而且对曲轴造成冲击，使发动机噪音增大。为了克服现有内燃机曲柄连杆机构能量转换效率不高的问题，申请号为201310178318.4，名称为″双曲轴连杆偏置内燃机″的专利技术专利，该双曲轴连杆偏置机构包括双曲轴，分别为主曲轴和副曲轴，并增加了一个斜连杆，该斜连杆的中间与连杆下端饺接，其两端分别与主曲轴8和副曲轴7的主曲轴连杆颈和副曲轴连杆颈铰接。在主副曲轴上引出主曲轴齿轮和副曲轴齿轮，在所述曲轴齿轮和之间设置情齿轮。上述结构改善活塞与曲轴之间相互作用，在整个工作循环中，旋转力距保持较佳状态，尤其是当活塞处于压缩冲程的上止点，可燃气点火爆发时，连杆对曲柄轴颈施加一个较大的旋转力矩，提高了现有内燃机的燃烧效率和机械效率。但是此种结构也存在问题：由于曲柄连杆机构的限制，以及主曲轴齿轮、副曲轴齿轮和惰齿轮尺寸的限制，斜连杆的长度受到限制，连杆距离主副曲轴连杆颈较近，使活塞通过斜连杆施加在主副曲轴颈上的爆发冲程产生的爆发力，由于连杆距离主副曲轴连杆颈较近，距离较短，使得旋转力矩相对不大，限制内燃机的功率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种机械效率高的大功率内燃机，该内燃机的曲柄连杆机构采用变量杠杆式偏置连杆，解决现有内燃机以及曲轴与活塞之间相互作用造成机械能的浪费和机械损耗加大的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的内燃机所采用的技术解决方案如下：一种变量杠杆式偏置连杆内燃机，包括气缸，活塞、连杆机构和曲柄机构，所述内燃机的连杆机构由连杆14、变量杠杆式偏置连杆和
可摆动的平衡连杆8组合而成，其中，所述杠杆式偏置连杆包括长臂15和短臂11，所述长臂15和短臂11具有一夹角，大致形成Y形，Y形下方的共同端与曲柄铰接，所述变量杠杆式偏置连杆的轴水平中垂线与活塞往复中轴线不在同一轴线上，形成偏置一段距离；；所述连杆14上端与活塞连接，下端与短臂11上端铰接；所述平衡连杆8的一端为平衡连杆固定销7，可旋转的固定在气缸壁上，另一端为平衡连杆活动销(9)，与所述长臂15上端铰接。所述连杆14的长度为106.5mm，所述活塞4在气缸6中的行程为53.3mm。所述所述长臂15的长度为7.4厘米，短臂11的长度为4·65厘米，长臂15与短臂11的夹角为24°，活塞4位于上止点时，短臂11和长臂15与垂直方向的角度分别为15°和9°。所述平衡连杆8的长度为67.8mm。所述平衡连杆固定销7在气缸6壁上的铰接固定点与曲轴中心的垂直距离为77.5mm，水平距离为88.2mm。所述连杆14下半段为弧形，偏离平衡连杆活动销9。本专利技术具有了以下优点：本技术方案使用的变量杠杆式偏置连杆能够对曲轴连杆颈产生较大的旋转力矩，因此，在压缩过程中，活塞到达上止点时即可点火，可燃气体燃烧推动活塞下行做工，由此改善活塞与曲轴之间相互作用，在整个工作循环中，旋转力距保持最佳状态，尤其是当活塞处于压缩冲程的上止点，可燃气点火爆发时，连杆对曲柄轴颈施加一个较大的旋转力矩，提高了现有内燃机的燃烧效率和机械效率。附图说明图1a和图1b是本变量杠杆式偏置连杆在活塞处于上止点时的结构
和受力状态示意图；图2a和图2b是本变量杠杆式偏置连杆在活塞处于气缸中过上止点，曲轴连杆颈向左旋转10度时的结构和受力状态示意图；图3a和图3b是本变量杠杆式偏置连杆在活塞处于气缸中过上止点，曲轴连杆颈向左旋转20度时的结构和受力状态示意图；图4、图5和图6是本变量杠杆式偏置连杆在活塞处于气缸中做功下行曲轴连杆颈从上止点0°以2.7厘米为半径向左作圆轨迹旋转90度、180度和270度时的结构示意图；图7是本变量杠杆式偏置连杆的长短臂变换的结构示意图。图中1喷油觜 9平衡连杆活动销2排气门 10偏置连杆销3进气门 11偏置连杆短臂4活塞 12曲轴连杆颈5活塞销 13曲轴颈6气缸 14连杆7平衡连杆固定销 15偏置连杆长臂8平衡连杆具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。附图显示本专利技术变量杠杆式偏置连杆在内燃机作工冲程的工作原理和结构，其中，图1a和图1b是本变量杠杆式偏置连杆在活塞处于上止点时的结构和受力状态示意图；如图所示，本内燃机为活塞式内燃机，而且大部分结构和传统的内燃机结构相同，包括：气缸6和活塞4
组成气缸活塞机构，连杆14和曲轴13构成曲柄连杆机构，本专利技术的连杆采用变量杠杆式偏置连杆，由连杆14和变量杠杆式偏置连杆构成；偏置连杆大体上为具有一夹角的“Y”形，包括构成夹角两边的长臂15和短臂11，其中，短臂11的上端通过偏置连杆销10与连杆14下端铰接，下端与曲柄连杆轴颈12铰接；长臂15的上方与平衡连杆8的平衡连杆销9铰接，并由本身转动的平衡连杆固定销7定位于曲柄箱上；可以对长臂15的运动加以限定，使长臂15只能在本身可转动定位的平衡连杆固定销7为圆心以平衡连杆8为半径作扇形轨迹上下运动。长臂15下端和短臂11下端相联一整体与曲柄连杆轴颈12铰接；上述机构完成将活塞4的上下直线运动对曲轴的旋转运动的动力转换。根据图1a，在作工冲程，活塞4处于压缩冲程的上止点，可燃气处于最大压缩比，在燃爆的瞬间，活塞4受到最大推力时、通过连杆14对偏置连杆11的偏置连杆销10施加作用力F，使偏置连杆的短臂11的上方偏置连杆销10向下延线垂直与曲轴连杆颈中心水平面线向右延线的交点为邻边，L短(短臂11的长度)为斜边，其夹角为15°，曲轴连杆颈中心水平线中垂线起，向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变量杠杆式偏置连杆内燃机，包括气缸，活塞、连杆机构和曲柄机构，其特征在于，所述内燃机的连杆机构由连杆(14)、变量杠杆式偏置连杆和可摆动的平衡连杆(8)组合而成，其中，所述杠杆式偏置连杆包括长臂(15)和短臂(11)，所述长臂(15)和短臂(11)具有一夹角，大致形成Y形，Y形下方的共同端与曲柄铰接，所述变量杠杆式偏置连杆的轴水平中垂线与活塞往复中轴线不在同一轴线上，形成偏置一段距离；；所述连杆(14)上端与活塞连接，下端与短臂(11)上端铰接；所述平衡连杆(8)的一端为平衡连杆固定销(7)，可旋转的固定在曲轴箱壁上，另一端为平衡连杆活动销(9)，与所述长臂(15)上端铰接。

【技术特征摘要】
1.一种变量杠杆式偏置连杆内燃机，包括气缸，活塞、连杆机构和曲柄机构，其特征在于，所述内燃机的连杆机构由连杆(14)、变量杠杆式偏置连杆和可摆动的平衡连杆(8)组合而成，其中，所述杠杆式偏置连杆包括长臂(15)和短臂(11)，所述长臂(15)和短臂(11)具有一夹角，大致形成Y形，Y形下方的共同端与曲柄铰接，所述变量杠杆式偏置连杆的轴水平中垂线与活塞往复中轴线不在同一轴线上，形成偏置一段距离；；所述连杆(14)上端与活塞连接，下端与短臂(11)上端铰接；所述平衡连杆(8)的一端为平衡连杆固定销(7)，可旋转的固定在曲轴箱壁上，另一端为平衡连杆活动销(9)，与所述长臂(15)上端铰接。2.根据权利要求1所述的变量杠杆式偏置连杆内燃机，其特征在于，所述连杆(14)的长度为106.5mm，所述活塞(4)在气缸(6)中的行程为53.3mm。3.根据权利要求2所述的变量杠杆式偏置连杆内燃机，其特征在于，所述所述长臂(15)的长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈作应，
申请(专利权)人：陈作应，
类型：发明
国别省市：湖北;42