CN101324202A - 活塞式倍行程连杆无摆动发动机 - Google Patents

Abstract

活塞式倍行程连杆无摆动发动机，有机座，固定设置在机座的缸体、轴承、内齿轮，缸体内配合有活塞，活塞后端固定连接有活塞杆，内齿轮对应啮合有行星轮轴承动配合有曲轴，曲轴颈动配合套装着行星轮和与行星轮相连为一体的偏心轮，偏心轮与活塞连杆后端动配合相连。偏心轮轴心与曲轴颈轴心之间的距离等于曲轴颈与曲轴的轴心距离，并等于行星轮半径，内齿轮的半径及齿数是行星轮半径及齿数的两倍。这样本发明发动机的曲轴可以采用整体制造，利用曲轴的整体制造技术可以确保整个发动运动部件的行位公差和协调性。

Description

活塞式倍行程连杆无摆动发动机

技术领域：

本发明涉及一种活塞式发动机，活塞的行程是曲轴回转直径的两倍、活塞杆只做直线往复运动的倍行程活塞杆无摆动发动机。

背景技术：

发动机亦称内燃机或称内燃机关，它是汽车、轮船、火车、飞机等机器的动力源和心脏。发动机从结构上区别有两种：一种是活塞式(往复式)，一种是转子式(无活塞)。通常所说的发动机即是活塞式发动机。随着科技的进步，特别是电脑技术在发动机上的应用和采用电子点火、电子喷射、可变配气、蜗轮增压、排气净化等措施，使发动机的性能得到了极大的提高，主要表现在提高效率、降低震动和噪声、减少污染等。因此无论是从事发动机技术工作的研究人员，还是普通的人们都会感到欣慰。现代的高级轿车，乘坐它你会感到十分舒适和快捷而不再是一路劳顿一路风尘，这其实得益于车内装有一台高性能的发动机，即好的心脏。

然而发动机的进步也有其两面性，一方面是机构的完善、性能的提高；另一方面是结构的复杂、体积的庞大。可以肯定发动机的进步同样遵循事物发展的客观规律，而且非常重要。

但是，人们都知道，发动机的关键部件还是机关部分，即缸体、活塞、连杆、曲轴、进排气系统等。在这方面除进排气系统外其它均未有大的改变，特别是曲柄连杆机构，活塞的往复运动始终是通过连杆、曲轴而转变为旋转运动，使燃气膨胀功转化为扭矩输出。为什么呢？因为人们还没有找到一种比曲柄遥杆机构更好的机构来取代曲柄摇杆机构用于发动机。其实把往复运动变为旋转运动的办法很多，比较适合用于发动机的办法就是超越离合器法，很多研究人员都在这方面投入了精力和财力。因此、提到活塞式发动机，人们自然先想到它，但这个办法还存在很多缺陷，到目前为止还没有真正获得成功。

一台无论多先进的发动机，它的机关总少不了曲轴连杆。连杆需要长度，曲轴须配重，所以机关尺寸、重量很大。在运行过程中连杆小端往复运动，大端绕曲轴中心旋转，所以连杆的运动很复杂。它既往复运动又摆动，产生二级惯性力很难平衡，必然引起震动和噪音。另外研究表明，活塞在做功区运行速度快，使燃烧压力低、燃烧时间短而导致燃烧不完全、热效率低、排气污染大等问题很难解决，或者说无法从根本上得到解决，所以要想从根本上解决这些问题必须改变这一机构。对发动机的结构如缸体排列、燃烧室、进排气、增压、供油、中冷、点火、排气处理、智能系统、冷却、润滑系统等进行综合考虑，设计新机。从事发动机研究必须接受这一观念。

发明内容：

本发明就是要解决已有的发动机活塞的行程越大，连杆的摆动越大对活塞及缸体的侧压力越大，发动机的机座及曲轴箱庞大技术问题，同时解决如果采用现有的行星齿轮倍增行程的曲柄连杆机构，造成曲轴的结构复杂、加工精度及形位公差不易保证的技术问题，本发明提供一种整体加工曲轴的活塞式倍行程连杆无摆动发动机。

本发明的活塞式倍行程连杆无摆动发动机，有机座，固定设置在机座的缸体(1)、轴承、内齿轮，缸体内配合有活塞，活塞后端固定连接有活塞杆，内齿轮对应啮合有行星轮(8)轴承动配合有曲轴，其特征在于：曲轴颈(6)动配合套装着行星轮(8)和与行星轮相连为一体的偏心轮(7)，偏心轮(7)与活塞连杆后端动配合相连。偏心轮(7)轴心与曲轴颈(6)轴心之间的距离等于曲轴颈(6)与曲轴的轴心距离，并等于行星轮半径，内齿轮(9)的半径及齿数是行星轮(8)半径及齿数的两倍。活塞杆和其与偏心轮配合的轴套构成活塞连杆总成(10)，曲轴和其轴承及曲轴的曲轴颈构成曲轴总成(5)。这样本发明发动机的曲轴可以采用整体制造，利用曲轴的整体制造技术可以确保整个发动运动部件的行位公差和协调性。行星齿轮与偏心轮运行时曲轴颈(6)沿组合曲轴总成(5)的轴心旋转，则行星轮(8)亦绕组合曲轴总成(5)轴心旋转，偏心轮(7)的轴心沿活塞连杆总成(10)中心线作直线往复运动，而且其行程是曲轴颈(6)行程的两倍。活塞连杆总成(10)的连杆大头轴套动配合套装于偏心轮(7)，所以活塞连杆总成(10)的连杆大头亦随偏心轮(7)轴心沿活塞连杆总成(10)中心线作直线往复运动。连杆大头无旋转运动，连杆不摆动。

设置在机座的缸体可以是单缸或多缸的，缸体最好为一字形排列四缸或V字型八缸结构。

本发明的活塞式倍行程连杆无摆动发动机就是在这种观念下诞生的，它没有使用传统的曲柄摇杆机构，也没有使用超越离合器，而是采用一种特殊的行星机构将活塞的直线运动直接转化为旋转运动的。这也是迄今为止人类发现的最好的把直线运动转变为旋转运动的方法。由于这种直线运动与旋转运动关系是在运动中产生的，是绝对的，因此活塞无须设导向裙，连杆也不摆动，所以活塞和连杆可制成一体。这样活塞和连杆的重量会大大减轻，往复惯性力变得很小，可大大降低运行阻力提高热效率，同时可提高转速增大功率，连杆不摆动就可使震动力得到彻底平衡。连杆与活塞制成一体或者采用连杆与活塞通过活塞销连接。另外这种结构理论上对连杆长度没有限制，所以连杆活塞总高降低、缸体高度降低。由于同样行程的发动机，曲轴的回转半径可以减少一半，缸体下部变窄。曲轴采用整体制造，可以利用已有成熟的曲轴加工技术生产出高精度的曲轴，行星轮和偏心轮采用刨分结构。这样缸体排列可随意，这将极大的方便应用，从而有可能综合、全面的按排发动机结构，甚至在设计上可以改变以机关为中心的思想。气缸也可不再局限在一字型或V型的排列方式。列如：一台四缸轿车发动机，气缸以田字型排列最合理，这样可以将增压器设在田字的中心部位，同时可增设大蜗轮回收排气能量，四个缸中间部分设进排气道、油泵、水泵等。一台拥有本发明技术的发动机从外表看结构并不复杂，而且体积很小、功率很大、效率很高。

附图说明

图1为本发明一台一字形排列的四缸活塞式倍行程连杆无摆动发动机主剖视图，图2为这台一字形排列的四缸活塞式倍行程连杆无摆动发动机左剖视图。下面结合附图说明本发明的活塞式倍行程连杆无摆动发动机。

具体实施方式

这种本发明一台一字形排列的四缸活塞式倍行程连杆无摆动发动机，有机座，固定设置在机座的缸体(1)、轴承、内齿轮，缸体内配合有活塞，活塞后端固定连接有活塞杆，内齿轮对应啮合有行星轮(8)。活塞杆和其与偏心轮配合的轴套构成活塞连杆总成(10)，曲轴和其轴承及曲轴的曲轴颈构成曲轴总成(5)。曲轴为一体的，大大简化了加工和安装工艺，而且能保证整体的行位公差和四缸运行的流畅可靠性。缸体(1)位于机座(曲轴箱)上部，机座(曲轴箱)下部通过轴承座安装有组合曲轴总成(5)，并固定设置有与曲轴同轴的内齿轮(9)，曲轴总成(5)的曲轴颈(6)上安装有行星轮(8)。内齿轮(9)齿数是行星轮(8)齿数的两倍，所以内齿轮(9)的分度圆直径是行星轮(8)分度圆直径的两倍。行星轮(8)在组合曲轴颈(6)的约束下，绕组合曲轴总成(5)的轴心作旋转运动时，位于行星轮(8)分度圆直径上任何一点的运动轨迹是一条直线，这是一道数学运动理论问题。在结构设计上本发明设计的偏心轮(7)和行星轮(8)为一体，而且偏心轮(7)中心线与行星轮(8)分度圆直径上的点重合，所以整个偏心轮(7)的运动轨迹也是一条直线。在结构设计上本发明所选行星轮(8)分度圆直径上与偏心轮(7)轴线相重合的点又与气缸中心线重合，所以活塞连杆总成(10)的运动轨迹与汽缸中心线重合。这样就实现了活塞与曲轴运动关系的转变，而且连杆运行无摆动，活塞行程是曲轴颈运行圆直径的两倍，所以这种本发明一字形排列的四缸发动机称活塞式倍行程连杆无摆动发动机。

Claims (4)

1、一种活塞式倍行程连杆无摆动发动机，有机座，固定设置在机座的缸体(1)、轴承、内齿轮，缸体内配合有活塞，活塞后端固定连接有活塞杆，内齿轮对应啮合有行星轮(8)轴承动配合有曲轴，其特征在于：曲轴颈(6)动配合套装着行星轮(8)和与行星轮相连为一体的偏心轮(7)，偏心轮(7)与活塞连杆后端动配合相连。偏心轮(7)轴心与曲轴颈(6)轴心之间的距离等于曲轴颈(6)与曲轴的轴心距离，并等于行星轮半径，内齿轮(9)的半径及齿数是行星轮(8)半径及齿数的两倍。

2、根据权利要求1所述活塞式倍行程连杆无摆动发动机，其特征在于：连杆与活塞制成一体或者采用连杆与活塞通过活塞销连接。

3、根据权利要求1所述活塞式倍行程连杆无摆动发动机，其特征在于：为一字形排列四缸或V字型八缸结构。

4、根据要求1或2或3所述活塞式倍行程连杆无摆动发动机，其特征在于：曲轴采用整体制造，行星轮和偏心轮采用刨分结构。

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