CN100390386C - 活塞连杆线性运行内燃机 - Google Patents

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Abstract

一种活塞连杆线性往复运行方式的内燃机。该内燃机在原有的曲柄活塞构造中引入了另一线性杆件，将活塞和连杆的铰链联接改为固定联接。这样，在活塞行程不变的前提下，相关构件的旋转半径只相当于原曲轴臂长的一半。由此内燃机的运行将更顺畅，使用寿命将延长，热效率也将显著提高。

Description

活塞连杆线性运行内燃机
技术领域
本发明涉及一种活塞式内燃机，尤其是活塞连杆呈线性往复运行方式的内燃机。
背景技术
目前，除了转子发动机，已知的内燃机主要由气缸、活塞、连杆和曲轴组成。连杆与活塞的连结点随活塞作往复直线运动，而连杆与曲轴的连结点随曲轴作圆周运动，所以连杆本身的运动轨迹类似扇面形。连杆的此种运动模式对于气缸体而言，在绝大部分运行时间里总有一个相当大的垂直于缸体的分力，这个分力增大了磨擦力，阻滞了活塞的顺畅运行；另外，就是磨损增大，缩短了内燃机的有效寿命。对于曲轴而言，推动曲轴作圆周运动的动力来源于连杆的轴向力，而这个轴向力在运行中极少与曲轴圆周运动的方向(圆的切线方向)一致。连杆的动力源于活塞，而活塞的运动方向在运行的绝大部分时间里也总是和连杆的轴向力成一瞬时变化的角度。这一时刻变化的角度与曲轴臂长和曲轴臂的瞬时位置有关。按照力的分解合成法则和力的平衡定律，在连杆长度已定的前提下，长曲轴臂传递的动能少于短曲轴臂。若要缩短曲轴臂，势必要减少活塞行程，而这个代价就太大了。
发明内容
为了克服上述内燃机的弱点，本发明提供了一种内燃机，该内燃机的活塞连杆呈平行于气缸轴线的线性运动，而且在活塞行程距离和连杆长度不变的前提下，内燃机动力输出构件的旋转半径，只相当于原曲轴臂长度的一半。
实现本发明除了采用上述的线性构件，还可以采用比较成熟的行星轮系(如图3所示)和周转轮系(如图4所示)。
本发明的有益效果是：活塞在气缸里顺畅运行，降低了故障率，延长了内燃机的有效使用寿命，增加了功率输出，提高了热效率。可有效拉长活塞行程，增加了通过给油控制发动机动力输出的控制范围。
本发明采用的技术方案是：旋转构件是线性杆件；在旋转构件与连杆之间加入一个线性杆件，该线性杆件的长度与旋转构件的长度相等；活塞与连杆之间为固定连接，活塞与连杆成为一条轴线上的整体构件；活塞连杆作平行于气缸轴线的往复运动，活塞行程是动力输出构件的旋转半径的4倍。
具体实施方式
在内燃机的曲柄活塞构造中，引入一个线性杆件；另外，活塞和连杆铰链联接改为固定联接，也就是连杆与活塞成为一条轴线上的一个整体构件，可称之为活塞连杆构件。改造后的机构简图如图1所示，其中线性杆件1和线性杆件2的长度相等。铰链A、铰链B和铰链C的运动轨迹如图2所示，其中CC’点的连线长度是BB’点连线长度的2倍。观察图2可以知道，活塞连杆的运行轨迹是一条光滑的直线。
实现本发明还可采用如图3所示的行星轮系。图中所示构件1和构件3为中心轮；构件2为行星轮；铰链AB间距离应与铰链BC间距离相等。
实现本发明也可采用如图4所示的周转轮系。图中所示构件1为内轮：构件2为外轮；构件3为活塞连杆；构件2的直径是构件1的直径的2倍。
附图说明
下面对附图作进一步说明：
图1活塞连杆机构简图。
图中连杆1和连杆2为线性杆件；构件3为活塞连杆构件；A、B、C为铰链；杆件1和杆件2的长度相等。
图2活塞连杆机构运行轨迹图。
图3行星轮系示意图。
图中构件1、构件3为中心轮；构件2为行星轮；构件H为系杆；构件4为活塞连杆；图中AB间距离应与BC间距离相等。
图4周转轮系示意图。
图中构件1为内轮；构件2为外轮；构件3为活塞连杆；外轮直径是内轮直径的2倍。

Claims (1)

1.一种活塞连杆线性运行内燃机，包括气缸、活塞、连杆和旋转构件，其特征在于：旋转构件是线性构件；在旋转构件与连杆之间加入一个线性杆件，该线性杆件的长度与旋转构件的长度相等；活塞与连杆之间为固定连接，活塞与连秆成为一条轴线上的一个整体构件；活塞连杆作平行于气缸轴线的线性往复运动；活塞行程是动力输出构件的旋转半径的4倍。
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