CN103233818B - 内燃机增力器 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机增力器，增力传递机构包括：定位杆(16)，其中间通过一个定位销(14)固定在连杆(6)上；第一限位杆(8)和第二限位杆(9)；分别与定位杆(16)两端铰接；第一定位轴(7)和第二定位轴(15)，第一定位轴(7)与第一限位杆(8)的另一端铰接；顶销(13)，固定在推杆(6)上；钢索(12)，一端与第二限位杆(9)固定，另一端绕过顶销(13)固定在第二定位轴(15)上.本内燃机增力器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，减少了机械损耗，提高了内燃机效率；运行平稳、大大延长了使用寿命；结构紧凑，适用于各种多缸柴油和汽油内燃机，对传统的结构改动大小，加工容易，节约成本。

Description

内燃机增力器
技术领域
本发明涉及内燃机动力装置，尤其是涉及一种对内燃机的曲柄连杆进行改进的增力机构。
背景技术
众所周知，曲轴连杆是目前普遍使用的内燃机上的主要部件，这种内燃机的工作原理是利用与气缸活塞及曲轴曲颈相连的连杆，使气缸活塞的往返运动转变成曲轴的旋转运动，再由曲轴传递动力做功。
内燃机应用极广，是汽车、轮船等现代交通工具的传统动力，但是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。
内燃机的活塞通过一个连杆与对应的曲轴颈相连。活塞在汽缸中做往返的直线运动，通过连杆与曲轴铰接，两者相互作用，连杆推动活塞，将直线运动转化成曲轴的旋转运动，进而对外做功。活塞连杆和曲轴之间的相互作用力的方向总是随着曲轴的旋转而改变，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。
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的。
现有内燃机能量转换是由缸内气体膨胀压力与活塞组往复惯性力相加的作用合力通过连杆传给曲柄，连杆对曲柄作用力的切向分力使曲轴获得扭矩。缸内气体膨胀压力和连杆与垂直方向夹角的改变，其切向力值是变化的，根据4冲程内燃机曲柄连杆机构的结构特点，在爆发冲程，气缸内气体膨胀压力达到瞬间最高值时，连杆与垂直方向夹角为0度，对曲柄切向作用力也为0，这就使得现有内燃机曲柄连杆机构在燃烧产生最大压力时，对曲柄旋转的作用力为零，因而使现有的内燃机能量转换效率低，因此，考虑到内燃机的使用广泛，提高内燃机的能量转换效率将产生极大的节约能源的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种机械效率高的内燃机增力器，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浪费和机械损耗大问题。
为了解决上述技术问题，本发明的内燃机所采用的技术解决方案是这样的：
一种内燃机增力器，包括气缸活塞机构和曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构包括：曲轴11、连杆6和增力传递机构；其中，所述增力传递机构包括：
定位杆16，其中间通过一个定位销14固定在连杆6上；
第一限位杆8和第二限位杆9；分别与定位杆16两端铰接；
第一定位轴7和第二定位轴15，第一定位轴7与第一限位杆8的另一端铰接；
顶销13，固定在推杆6上；
钢索12，一端与第二限位杆9固定，另一端绕过顶销13固定在第二定位轴15上；
所述第一定位轴7和第二定位轴15分别设置在曲轴箱的两边，第一限位杆8和定位杆16铰接，定位杆16的另一端固定在连杆6上，第一限位杆8与第二限位杆9中间铰接，第二限位杆9的一端固定在第一定位轴7上，另一端固定钢索12，钢索12绕过顶销13后固定到第二定位轴15上。
所述增力器包括一块弧型弹簧板17替代钢索12，弧型弹簧板17一端固定在连杆6上，在曲轴箱壁设置多个限位台18，当弧型弹簧板17随着曲轴转到左侧时，弧型弹簧板17的另一端顶住限位台18。
本发明具有了以下优点：
改善活塞与曲轴之间相互作用，在工作循环中，旋转力距保持最佳状态，减少了机械损耗，提高了现有内燃机的燃烧效率和机械效率20％以上；
机械运转稳定性高，运行平稳、大大延长了使用寿命；
结构紧凑，适用于各种多缸柴油和汽油内燃机，还适用于空压机.
对传统的结构改动小，加工容易，节约成本。
附图说明
图1-图4显示本发明带钢索的增力器工作原理；
图5显示本发明带钢索的增力器灵体实施例的工作原理；
图6显示本发明带压力弹簧板的增力器工作原理。
图中
1进气门                    10曲轴轴颈
2排气门                    11曲轴
3火花塞                    12钢索
4气缸                      13顶销
5活塞                      14定位销
6连杆                      15第二定位轴
7第一定位轴                16定位杆
8限位杆                    17弹簧板
9顶杆                      18限位台
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
图1-图4显示本发明带推杆的增力器工作原理，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：进气门1、排气门2和火花塞3组成进排气点火系统；气缸4和活塞5组成气缸活塞系统；连杆和曲柄组成的曲柄连杆机构。本发明的特点是在原有的曲柄连杆机构增加一套增力器，完成将活塞的上下直线运动和曲轴11的旋转运动的动力转换。本发明的特点在于用一套增力传递机构替换原来的单一连杆。该增力传递机构包括带钢索的增力器，由定位轴、限位杆、定位杆和顶销构成，定位杆16中间通过定位销14固定在连杆6上，其两端分别铰接第一限位杆8和第二限位杆9；第一限位杆8的另一端铰接在第一定位轴7；第二限位杆9的另一端固定一根钢索12，推杆12的另一端与第二定位轴15铰接，钢索12前部与推杆6下端设置的顶销接触，形成弯折。图1显示内燃机处于压缩冲程活塞5处于上止点，火花塞点火，活塞5下行推动连杆6下行；在定位销14的作用下，定位杆16随着下行，第一定位轴7固定在曲轴箱上，在限位杆8的作用下，第二限位杆9的下端拉动钢索12的弯折端，对顶销13形成侧向压力，其水平切向力驱动曲轴11转动。第一定位轴7和第二定位轴15均固定在曲轴箱壁上，并位于曲轴11的一侧；第一限位杆8上和推杆12与定位轴连接端采用传统的连杆和曲轴轴颈的连接方式，在铰接孔内采用轴瓦作为内衬。
图2-图4显示继续作工冲程和压缩冲程，此时活塞处于气缸之间的下行状态并经过下止点后继续上行；增力装置处于随动状态，曲柄连杆机构按照传统的方式完成工作和压缩冲程。
图5是本发明的另一个实施例，其结构是将第一定位轴7和第二定位轴15分别设置在两边，第一限位杆8和定位杆16铰接，定位杆16的另一端固定在连杆6上，第一限位杆8与第二限位杆9中间铰接，第二限位杆9的一端固定在第一定位轴7上，另一端固定钢索12，钢索12绕过顶销13后固定到第二定位轴15上。
工作时，连杆6下行，通过第一限位杆8和定位杆16进一步推动第二限位杆9以第一定位轴7为轴顺时针转动，拉动钢索12，进一步对顶销13形成侧向压力，其水平切向力驱动曲轴11转动。
图6是本发明的再一个实施例，其结构是使用一块弧型弹簧板17替代钢索12，弧型弹簧板17一端固定在连杆6上，在曲轴箱壁设置多个限位台18，当弧型弹簧板17随着曲轴转到左侧时，弧型弹簧板17的另一端顶住限位台18。
工作时，第二限位杆9的下压使弧型弹簧板17产生弹力，进一步对连杆6形成侧向压力，其水平切向力驱动曲轴11转动。
在作工冲程，活塞5处于气缸中间的受力下行状态。此时，可燃气体燃烧推动活塞5继续下行，连杆6在本发明的增力装置的作用下，活塞5的推动力直接作用在曲轴轴颈10，使旋转力矩达到最大值。
根据传统的曲柄连杆机构，在气体压缩到最大时，活塞处于上止点，连杆处于垂直方向，此时点火，活塞下行推力对曲轴轴颈10的切向分力为零。也就是说，当可燃气体燃烧爆发力最大的时候，对曲轴轴颈10的扭矩为零。因此，通常点火时间要延迟一个时间，此时，气体已经不是处于最大压缩状态，必然要降低燃烧效率。
因此，本发明的增力装置使内燃机在压缩过程活塞到达上止点时即可点火，可燃气体燃烧推动活塞下行，如上分析，本增力传递机构即可对曲轴轴颈10产生较大旋转作用力。本技术方案在整个作工行程充分利用了可燃气体燃烧形成的压力，并将其充分转化为推动曲轴轴颈10旋转的动力，使燃烧效率大大提高，发动机运行更加平稳。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种内燃机增力器，包括气缸活塞机构和曲柄连杆机构，其特征在于，所述曲柄连杆机构包括：曲轴(11)、连杆(6)和增力传递机构；其中，所述增力传递机构包括：
定位杆(16)，其中间通过一个定位销(14)固定在连杆(6)上；
第一限位杆(8)和第二限位杆(9)；分别与定位杆(16)两端铰接；
第一定位轴(7)和第二定位轴(15)，第一定位轴(7)与第一限位杆(8)的另一端铰接；
顶销(13)，固定在推杆(6)上；
钢索(12)，一端与第二限位杆(9)固定，另一端绕过顶销(13)固定在第二定位轴(15)上。
2.一种内燃机增力器，包括气缸活塞机构和曲柄连杆机构，其特征在于，所述曲柄连杆机构包括：曲轴(11)、连杆(6)和增力传递机构；其中，所述增力传递机构包括：
定位杆(16)，所述定位杆(16)的一端固定在连杆(6)上；
第一限位杆(8)和第二限位杆(9)，所述第一限位杆(8)的一端与定位杆(16)的一端铰接，另一端与第二限位杆(9)中间铰接；
第一定位轴(7)和第二定位轴(15)，所述第一定位轴(7)和第二定位轴(15)分别设置在曲轴箱的两边，所述第二限位杆(9)的一端固定在第一定位轴(7)上；
固定钢索(12)和顶销(13)，所述钢索(12)的一端与第二限位杆(9)的一端固定，另一端绕过顶销(13)固定在第二定位轴(15)上。
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