CN103216517B - 发动机的连杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机的零部件，具体而言，涉及一种汽车发动机的连杆机构。该连杆机构包括活塞杆（10）、连杆（20）、连杆曲轴连接上盖（18）和连杆曲轴连接下盖（19）。活塞杆（10）的下端开有凹槽（12），连杆（20）的半圆状（23）置于凹槽（12）内，连杆（20）通过连杆销（21）与活塞杆（10）连接在一起。当气缸内的活塞做功时，连杆（20）可以随着活塞杆（10）的推动而转动。将连杆（20）和活塞杆（10）通过连杆销（21）连接，解决了现有技术中的连杆与活塞杆一体所存在的结构强度不足而导致易断裂的问题。

Description

发动机的连杆机构

技术领域

本发明涉及一种发动机用的零部件，具体而言，涉及一种发动机的连杆机构。

背景技术

发动机被广泛应用于各行各业中，在现代交通运输工具比如汽车、轮船等中，一般采用以燃油作为动力源的活塞式内燃发动机。这种采用燃油作为动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分，使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染环境，另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得，石油资源的日益紧缺使得燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制。因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源，或者尽可能地减少燃油消耗、降低排放成为发动机发展中急需解决的问题，以压缩空气作为动力源的空气动力发动机正好满足了这种要求。

本申请的申请人在其专利文献CN101413403 A(其同族国际申请为WO2010051668 A1)中公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动机总成，该发动机包括储气罐、空气分配器、发动机本体、联动器、离合器、自动变速器、差速器以及置于排气室内的叶轮发电机。这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了“零排放”，并且重复利用废气进行发电，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是基于传统的四冲程发动机，曲轴每旋转720°，活塞做功一次。而作为动力源的压缩空气可以在进入气缸内时即可推动活塞做功，而后排放，即压缩空气发动机的冲程实际为进气-膨胀冲程和排放冲程。显然，专利文献CN101413403 A所公开的这种四冲程压缩空气发动机大大浪费了有效的做功冲程，限制了发动机的效率。并且这种发动机的尾气未能很好地循环利用起来，需要足够大的储气罐储备压缩空气才能工作足够长的时间。

基于专利申请CN101413403 A所存在的问题，本申请的申请人在其申请号为201110331809.9 的中国申请中公开了一种具有尾气回收回路的压缩空气发动机总成 ，该发动机包括气缸、缸盖系统、进气管路、排气管路、活塞、连杆、曲轴、排气凸轮轴、进气凸轮轴、前齿轮箱系统和后齿轮箱。这种发动机利用压缩空气做功而不使用任何燃料，因此没有废气排放，实现了“零排放”，并且循环利用废气进行做功，节省了能源，降低了成本。但这种发动机是直列多缸发动机，控制器中的每个控制器气门孔中只安装一个控制器气门，在发动机总体长度一定的情况下，限制了气缸缸数，因而限制了发动机的总输出功率。显然，201110331809.9 号申请所公开的这种直列多缸空气动力发动机总输出功率不高，发动机的构型仍然值得探索。

基于申请号为201110331809.9所存在的问题，本申请的申请人在其申请号为201210063546.2的中国申请中公开了一种V型多缸空气动力发动机，包括：多缸发动机本体、多柱体动力分配器、动力设备、控制器系统、进气控制调速阀、压缩气罐组、恒压罐、电子控制单元ECU、压缩空气加热装置以及可选择的第二供气回路。旨在解决空气动力发动机的输出功率问题以及尾气循环利用问题，从而实现经济、高效、零排放的新型压缩空气发动机。但这种发动机对压缩空气的利用不高，活塞缸做功时对压缩空气的需求量比较大。

发明内容

基于上述问题，本发明旨在提供一种发动机的连杆机构，旨在解决传统的连杆与活塞杆由于结构强度不足而导致易断裂等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种发动机的连杆机构，该连杆机构包括活塞杆、连杆、连杆曲轴连接上盖和连杆曲轴连接下盖,其活塞杆与连杆通过连杆销连接在一起；该连杆机构通过连杆曲轴连接上盖和连杆曲轴连接下盖与曲轴装配在一起，进而活塞杆随着曲轴的转动而上下运动做功。

优选的是，所述活塞杆的下端开有凹槽；活塞杆的下端开有销孔与连杆销配合。

优选的是，所述连杆的顶端加工成半圆状，其置于活塞杆下端的凹槽内。

优选的是，所述连杆的下端与连杆曲轴连接上盖连接在一起。

优选的是，所述连杆的半圆状上开有销孔与连杆销配合。

优选的是，所述活塞杆的凹槽与连杆的半圆状之间留有间隙，连杆可以在活塞杆的凹槽内转动。

优选的是，所述连杆销的两端设置有卡环。

优选的是，所述连杆曲轴连接上盖与连杆曲轴连接下盖为两半圆块，其半圆块的中部开有半圆槽。

优选的是，所述连杆曲轴连接上盖与连杆曲轴连接下盖的半圆块的两侧开有竖向圆孔，其为圆孔A、圆孔B。

优选的是，所述圆孔A与圆孔B通过连杆曲轴固定螺栓、连杆曲轴固定螺母将连杆曲轴连接上盖与连杆曲轴连接下盖连接在一起。

优选的是，所述连杆曲轴连接上盖与连杆曲轴连接下盖的半圆槽的直径为曲轴的直径，其与曲轴相配合。

优选的是，所述连杆曲轴连接上盖与连杆曲轴连接下盖的半圆槽与曲轴的配合为过渡配合。

优选的是，所述连杆在曲轴的转动下沿着轨迹线L3转动。

优选的是，所述轨迹线L3是以曲轴轴端的轴头的轴心为圆心的圆。

优选的是，所述活塞杆的轴线L1与连杆的轴线L2之间有一定的夹角。

优选的是，所述轴线L1与轴线L2之间的夹角为13.5°时活塞运动到上止点。

优选的是，所述轴线L1与轴线L2重合时活塞运动到下止点。

附图说明

现在将描述根据本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：

图1为按照本发明的发动机的连杆机构的结构示意图；

图2为图1中的按照本发明的发动机的连杆机构的局部剖视图；

图3为图1中的按照本发明的发动机的连杆机构的侧视图；

图4 为图1中的按照本发明的发动机的连杆机构的运行轨迹图。

附图标记说明：

活塞杆10，销孔11，凹槽12，连杆20，连杆销21，卡环22，半圆状23，连杆曲轴连接上盖30，圆孔A31，连杆曲轴固定螺母32，连杆曲轴连接下盖40，圆孔B41，连杆曲轴固定螺栓42，曲轴轴端的轴头50。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。

现在参考图1，图1是根据本发明的发动机连杆机构的结构示意图。该连杆机构包括活塞杆10、连杆20、连杆曲轴连接上盖18和连杆曲轴连接下盖19。活塞杆10的下端开有凹槽12，连杆20的半圆状23置于凹槽12内，连杆20通过连杆销21与活塞杆10连接在一起。当气缸内的活塞做功时，连杆20可以随着活塞杆10的推动而转动。

接下来结合图1至图2进一步对该连杆机构进行详细的描述。活塞杆10的下端开有凹槽12；活塞杆10的下端开有与连杆销21配合的销孔11。连杆20的顶端加工成半圆状23，其置于活塞杆10下端的凹槽12内，并且连杆20的半圆状23上开有销孔11，以与连杆销21配合。活塞杆10与连杆20通过连杆销21连接在一起。该连杆机构通过连杆曲轴连接上盖30和连杆曲轴连接下盖40与曲轴装配在一起。活塞杆10的凹槽12与连杆20的半圆状23之间留有间隙，连杆20可以在活塞杆10的凹槽12内转动。连杆20的直径比活塞杆10下端凹槽12直径偏小；连杆20的长度可以根据需要加长或减短。

为了防止发动机工作时连杆销21从销孔11内滑落，连杆销21的两端加工有凹槽，在连杆销21装入销孔11内后装入卡环22。卡环22优选地为锻造卡环，也可以根据需要选用其他卡环，例如：弯制卡环、回力卡环、联合卡环、对半卡环等。

连杆20的下端与连杆曲轴连接上盖30连接在一起。连杆20与连杆曲轴连接上盖30可以加工为整体，也可以在连杆20下端加工有螺纹，连杆曲轴连接上盖30的凸台加工有螺纹孔，通过螺纹连接将其连接在一起。

连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40均为半圆块，其半圆块的中部开有半圆槽。连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40的半圆块的两侧开有竖向圆孔，其为圆孔A31、圆孔B41。连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40的半圆块的半径相同，并且半圆块的平面经过打磨加工。圆孔A31与圆孔B41通过连杆曲轴固定螺栓42、连杆曲轴固定螺母32将连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40连接在一起。

连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40的半圆槽的直径为曲轴的直径，其与曲轴相配合。连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40的半圆槽与曲轴的配合为过渡配合。当发动机工作时，连杆20转动进而带动曲轴一起转动，连杆20转动时带动活塞杆10上下移动。

现在参阅图3和图4，该图反应了连杆20的运行过程，下面结合附图进行详细说明。发动机启动后，连杆20绕着轨迹线L3转动，轨迹线L3是以曲轴轴端的轴头50的轴心为圆心的圆，轨迹线L3的半径为连杆曲轴连接上盖30与连杆曲轴连接下盖40的半圆槽的圆心到曲柄轴轴心的距离。由于连杆20通过连杆销21与活塞杆10连接在一起，连杆20与活塞杆10可以相对地转动。活塞杆10的轴线L1与连杆20的轴线L2之间有一定的夹角，连杆20可以在活塞杆10的凹槽12内进行摆动。当活塞运动到下止点时轴线L1与轴线L2重合。活塞杆10与连杆20之间通过连杆销21连接在一起。由此可见，该发动机工作时所需压缩空气的压力并不需要太高，实验证明只需要1-2MPa的压缩空气即可。

另外，该申请中将现有技术中活塞杆与连杆一体分为活塞杆和连杆两个部件，并且由轴销连接在一起，连杆相对活塞杆可以进行转动，进而解决了现有技术中由于结构复杂、压缩空气需求量较大、连杆与活塞杆一体而造成的结构强度不足所引起的易断裂等问题。

尽管参考附图详细地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (11)

1.一种发动机的连杆机构，该连杆机构包括活塞杆（10）、连杆（20）、连杆曲轴连接上盖（30）和连杆曲轴连接下盖（40）,其特征在于：活塞杆（10）与连杆（20）通过连杆销（21）连接在一起；该连杆机构通过连杆曲轴连接上盖（30）和连杆曲轴连接下盖（40）与曲轴装配在一起；所述连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）的半圆槽与曲轴的配合为过渡配合；所述活塞杆（10）的下端开有凹槽（12）；活塞杆（10）的下端开有销孔（11），销孔（11）与连杆销（21）配合；所述连杆（20）的顶端加工成半圆状（23），其置于活塞杆（10）下端的凹槽（12）内；所述连杆（20）的半圆状（23）上开有与连杆销（21）配合的销孔（11）；所述活塞杆（10）的凹槽（12）与连杆（20）的半圆状（23）之间留有间隙，连杆（20）可以在活塞杆（10）的凹槽（12）内转动；发动机启动后，连杆（20）绕着轨迹线L3转动，轨迹线L3是以曲轴轴端的轴头（50）的轴心为圆心的圆，轨迹线L3的半径为连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）的半圆槽的圆心到曲柄轴轴心的距离。

2.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆（20）的下端与连杆曲轴连接上盖（30）连接在一起。

3.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆销（21）的两端设置有卡环（22）。

4.如权利要求2所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）均为半圆块，其半圆块的中部开有半圆槽。

5.如权利要求4所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）的半圆块的两侧开有竖向圆孔，其为圆孔A（31）、圆孔B（41）。

6.如权利要求5所述的连杆机构，其特征在于：所述圆孔A（31）与圆孔B（41）通过连杆曲轴固定螺栓（42）、连杆曲轴固定螺母（32）将连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）连接在一起。

7.如权利要求4所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆曲轴连接上盖（30）与连杆曲轴连接下盖（40）的半圆槽的直径为曲轴的直径，其与曲轴相配合。

8.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于：所述连杆（20）在曲轴的转动下沿着轨迹线L3转动。

9.如权利要求8所述的连杆机构，其特征在于：所述轨迹线L3是以曲轴轴端的轴头（50）的轴心为圆心的圆。

10.如权利要求1所述的连杆机构，其特征在于：所述活塞杆（10）的轴线L1与连杆（20）的轴线L2之间有一定的夹角。

11.如权利要求10所述的连杆机构，其特征在于：所述轴线L1与轴线L2重合时活塞运动到下止点。