CN102322346A - 短连杆发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短连杆发动机，所采取的技术方案是：在短连杆装置设置的短连杆内外两端中心距与曲轴偏心距等同，外端往复工作朝向是向下，且与连杆架内端联接，内端与曲轴颈联接。在短连杆装置设置的往复定位摆臂的外端与连杆架下端联接；内端与传动摆轴内端联接。以此连杆技术结构的特点，来提高热效、减少能耗和排放，使本发明发动机也可成为节能降耗低碳发动机。

Description

短连杆发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，尤其是短连杆发动机。

背景技术

目前社会上的车辆以及船舶所需要配用的发动机都是长连杆发动机，长连杆发动机存在一个严重的先天性缺点，就是连杆使曲轴与活塞的工作配合是一个十分矛盾的配合。即是：当活塞在上止点接受点火爆炸的力量假若有100公斤力，但曲轴配合情况是：曲轴此时的扭矩力臂处于0°等于零。而曲轴最佳的力角是在大半径扭矩前85°至89°的转角位置即最佳力角，当活塞将连杆曲轴推送到这最佳力角时，曲轴、连杆使活塞离开上止点已占约一半路程。100公斤的爆炸力按等比计算就只有50公斤了，这50公斤若扣除连杆对活塞的侧压阻力系数和热流失共约20％，这样只能有80％即40公斤力量去推动曲轴旋转。这就明显看出原有100公斤的爆炸力不直接作用至曲轴最佳转角位置。在路程上而是白白浪费60公斤力，实在可惜。人们对长连杆发动机的热效偏低只有30～40％很不满意。

早在50年代，人们就提出要克服这连杆先天性缺点，改变曲轴与活塞矛盾配合的关系，使爆炸力在第一时间就作用到曲轴最大半径扭矩力臂前的85°至89°最佳转角身上，以此降低消耗提高热效的公开性议题。但时至今日发动机始终找不到克服连杆先天性缺点的技术结构要点，人们只好默默忍受这长连杆高耗能的制约，几乎成了习惯，更可怕的是有相当大的一部分人以为这类高耗浪费60％热效是理所当然。在石油能源紧张的今天，人们只好以别的途径搞节能。例如：从燃油雾化、气化燃烧或二次燃烧、或气缸材料择优、减少磨损和热流失等方面去挖掘，但收效甚微、不过是提高二至三个百分点，都无济于损失，几乎无可奈何。也曾有人试图在改变曲轴结构以克服“先天性缺点”，但造成先天性缺点的责任毕竟不在曲轴，而在连杆。所以这种改变曲轴结构的技术，绕弯路遇新困难较多、实施奏效更艰难。

发明内容

本发明的目的就是提供一种短连杆发动机，该发动机的技术特点是：以设置短连杆和连杆架及往复定位摆臂以及惯力转移装置结合构成短连杆装置，以该装置取代传统连杆的工作。该装置具有使活塞工作往复一次就促使曲轴回转一周，而且活塞行程尺寸与传统连杆活塞行程尺寸一样。

该装置具有传统工作的机理，同时还具有可使活塞每次工作回到上止点时，活塞可稍作休息，待曲轴转到最大半径扭矩力臂转角之前75°至85°之间供给选择转角点火时间，使活塞的爆炸力第一时间就作用至最大扭矩力臂85°至89°最佳转角的曲轴身上，推动曲轴旋转，构成曲轴与活塞最佳配合的特点。

本发明的技术方案：

(1)设置短连杆装置：该装置是由短连杆(短于传统连杆)与连杆架和连杆架的往复定位摆臂及惯力转移装置构成，以此装置取代传统连杆的工作原理。

(2)设置锁定短连杆的工作性质与传统连杆工作性质不变。传统连杆的工作性质是连杆内端与曲轴颈联接，可作圆周运动；外端能作直线往复运动与要求直线往复运动工作的活塞装置联接；且可使活塞工作往复一次，就使曲轴回转一周的性质机理。

同理：因此短连杆内外两端的工作性质机理也同样是：短连杆的内端与曲轴颈联接，可作圆周运动；外端能做直线往复运动与要求做直线往复运动的连杆架内端联接，而连杆架的顶端联接着活塞；脚端联接往复定位摆臂，尽管往复定位摆臂在回摆过程产生微弧轨迹，但设置的活塞销会照顾允许微弧过程，不影响往复。这样构成了相互联动的结构。

(3)设置锁定短连杆外端工作直线往复的所朝方向，与传统连杆外端工作朝向相反。因此短连杆外端是向下直线往复下工作。并且设置短连杆两端的中心距尺寸与曲轴的偏心距尺寸等同。由于传统发动机的连杆两端的中心距都必须大于曲轴偏心距三倍以上，否则无法与活塞联接工作。而本发明的连杆中心距只是与曲轴偏心距等同，所以本发明称为短连杆发动机。构成短连杆工作两端交错推与拖变化用力功能。所以短连杆直线往复的行程尺寸产生就是：曲轴回转到下止点时，短连杆的外端向下为下止点，曲轴回转到上止点时短连杆的外端直线回缩的上止点正好落在曲轴的中心位置(因为中心距尺寸与偏心距尺寸等同)，形成与曲轴中心复合重叠的一个行程。这行程的尺寸就是短连杆两端的中心距尺寸加上曲轴偏心距的尺寸，因此与传统曲轴回转直径的行程尺寸等同。

在短连杆取得同样的行程尺寸的同时，短连杆的外端在上止点与曲轴形成同中心重叠复合的行程休息空间时间。而短连杆的内端与曲轴颈在上止点起，共同作曲轴回转上半圆周的同心圆工作运动。

由于短连杆外端直线往复工作回程到达上止点时即同时产生获取与曲轴同心重叠，相互复合的行程休息空间时间。在此时间曲轴回转于上半径的惯性力量对短连杆的外端是没有任何的推动或拖动作用的时间。

又由于获取得这休息时间，所以能够供给爆炸冲程提前选择转角点火时间，并可实现曲轴与活塞构成最佳配合；使活塞的爆炸力在第一时间就用准确作用到曲轴最大半径扭矩力臂前的85°至89°最佳转角身上。并推动曲轴旋转。这样的方案就是圆了50年代以来人们对发动机提出的曲轴与活塞工作要构成最佳配合的梦想和愿望的公开议考题。

在这短连杆外端工作可与曲轴产生同心重叠复合的特点，所以发动机又可称为复合连杆发动机。

(4)以曲轴惯性力量实现排气、吸气、压缩三个冲程的技术方案。

①排气、压缩二个冲程工作纯属由曲轴惯性回转力量直接将短连杆外端直线拖回上点、无需转移惯力。

②吸气冲程就不同，没有外力给活塞或给短连杆装置，活塞连杆装置就不会作直线吸气冲程工作，因此需要设置惯力转移装置将力量用到短连杆装置的摆臂使其向下摆动拖动短连杆装置作吸气冲程工作。惯力转移装置包括转动摆轴、传动可调触脚摆臂，含齿轮和轴的凸轮组合，动力齿轮及传动链条等所组成的装置。

结构特征：

短连杆发动机结构上采取：在设置的含润滑系统和气缸的机壳机身装置1的气缸脚下的机身上设置曲轴2，在曲轴颈2b与设置的短连杆装置3的短连杆3A的内端3A₁联接。而短连杆的外端3A₂与连杆架3B的内端3B₁联接，且连杆架的顶端3B₂与设置在气缸内的含活塞销的活塞装置4联接；连杆架的下端3B₃与往复定位摆臂3C的外端3C₁联接；而内端3C₂与设置的传动摆轴的内端6A_a联接。在气缸面的机身1A上与设置含供油、供气、排气、点火系统的气缸盖装置5作紧实联接。

在短连杆装置3设置的短连杆3A内外两端中心距与曲轴偏心距等同，外端3A₂往复工作朝向是向下，且与连杆架内端3B₁联接，内端3A₁与曲轴颈2b联接。

在传动摆轴外端6A_b设置传动可调触脚摆臂6A₁，在触脚旁紧靠设置含传动齿轮及轴的凸轮组合6B₁、6B₂、6B₃。在曲轴输出端2A₁设置齿轮6B₄。动力齿轮直径与传动齿轮直径等同，这样才确保移用惯力同步。在两齿轮身上设置传动链条6A₅使其啮合松紧可调。由以上6个系统装置构成短连杆发动机。

以此连杆技术结构的特点，来提高热效、减少能耗和排放，使本发明发动机也可成为节能降耗低碳发动机。

附图说明

图1是短连杆发动机结构示意图。

图2是短连杆与连杆架示意图。

图3是曲轴与短连杆示意图。

图中所示：1.是含润滑系统和气缸的机壳机身装置；2.是曲轴装置(含两轴端2A₁、2A₂、曲轴颈2b)。3.是短连杆装置(含短连杆3A，连杆架3B和往复定位摆臂3C)；4.是含销及活塞环的活塞装置；5.是含供油、供气、排气、关火系统的气缸盖装置；6.是惯力转移装置(含传动可调触脚摆臂6A₁、含传动齿轮及轴的凸轮组合6B₁、6B₂、6B₃、轴6A_a、6A_b及传动动力齿轮6B₄、传动链条6A₅)。

点P₀是曲轴上止点，点O至点P₁是取大半径扭矩力臂，点P₂是曲轴下止点。

具体实施方式

短连杆发动机的具体实施方式是：在设置含润滑系统和气缸的机壳机身装置1的气缸脚下设置曲轴装置2，且可轻松转动。在曲轴颈2b与设置的短连杆装置3的短连杆3A的内端3A₁作可转动联接；外端3A₂与连杆架3B的内端3B₁作可转动联接。而连杆架的上端3B₂与设置在气缸内的活塞装置4连接，且在气缸面的机身上1a与设置的含供油、供气、排气点火系统的气缸盖5作紧实密封联接。

在连杆架3B的下端3B₃与往复定位摆臂3C的外端3C₁作往复回摆的落点均在气缸脚下的中心线上可摆动联接。而摆臂3C的内端3C₂与惯力转移装置6的摆轴内端6A_a紧固联接，而摆轴是设置在气缸脚下旁边的机身内，且可转动。在摆轴的上端6A_b设置传动可调触脚摆臂6A₁，在触脚旁紧靠设置含传动齿轮及轴的凸轮组合6B₁、6B₂、6B₃。在曲轴输出端2A₁上设置传动动力齿轮6B₄，在动力和传动两齿轮身上设置传动链条6A₅，将两齿轮联接松紧可调适度。这样整机通过这六个系统装置结合而成。

Claims (2)

1.一种短连杆发动机，其特征是：在短连杆装置(3)设置的短连杆(3A)内外两端中心距与曲轴偏心距等同，外端(3A₂)往复工作朝向是向下，且与连杆架内端(3B₁)联接，内端(3A₁)与曲轴颈(2b)联接。

2.根据权利要求1所述的短连杆发动机，其特征是：在短连杆装置(3)设置的往复定位摆臂(3C)的外端(3C₁)与连杆架下端(3B₃)联接；内端(3C₂)与传动摆轴内端(6A_a)联接。

Images