CN103321743A

CN103321743A - 内燃发动机

Info

Publication number: CN103321743A
Application number: CN2013102663546A
Authority: CN
Inventors: 李继光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103321743B

Abstract

本发明涉及一种动力机械，具体是一种内燃发动机。解决了现有内燃发动机连杆轴的力点到曲轴支点的距离没有得到充分的利用，导致发动机输出功率损失，内燃发动机燃料难以充分燃烧的问题。一种内燃发动机，包括机体、缸筒、进气门、排气门、进气偏心轴、排气偏心轴、下活塞以及和下活塞连接的下连杆，下连杆下端连接有曲轴、上活塞、上连杆、上连杆定位架、控制圆盘、定位销、控制圆盘圆锥齿轮、传动轴、传动轴圆锥齿轮、传动齿轮和曲轴正时齿轮。与现有技术相比，本发明提高了内燃发动机的功率，减少了排污，节约了燃油。

Description

内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种动力机械，具体是一种内燃发动机。

背景技术

内燃发动机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

广义上的内燃发动机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等，但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。

活塞式内燃发动机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。

往复活塞式内燃发动机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。

气缸是一个圆筒形金属机件。密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。各个装有气缸套的气缸安装在机体里，它的顶端用气缸盖封闭着。活塞可在气缸套内往复运动，并从气缸下部封闭气缸，从而形成容积作规律变化的密封空间（燃烧室）。燃料在此燃烧室内燃烧，产生的燃气动力推动活塞运动。活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动，曲轴再从飞轮端将动力输出。由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。

现有的往复活塞式内燃发动机，在做功行程燃烧爆发压力最大时，连杆轴到曲轴本身应有的力的距离没有充分的利用，只利用了总距离的9/60，造成了发动机输出功率的很大损失。而且，现有的往复活塞式内燃发动机，燃料在燃烧室中难以燃烧充分，从而导致尾气污染以及浪费燃油的问题。

发明内容

本发明为了解决现有内燃发动机连杆轴的力点到曲轴支点的距离没有得到充分的利用，导致发动机输出功率损失，内燃发动机燃料难以充分燃烧的问题，特别提供一种内燃发动机。

本发明采取以下技术方案：一种内燃发动机，包括机体、缸筒、进气门、排气门、进气偏心轴、排气偏心轴、下活塞以及和下活塞连接的下连杆，下连杆下端连接有曲轴，还包括上活塞、上连杆、上连杆定位架、控制圆盘、定位销、控制圆盘圆锥齿轮、传动轴、传动轴圆锥齿轮、传动齿轮和曲轴正时齿轮，上活塞设置在下活塞上侧并与下活塞之间设有间隙，上活塞上侧连接有上连杆，上连杆通过上连杆定位架固定在机体内，上连杆顶端设有定位销，上连杆上侧设有控制圆盘，上连杆与控制圆盘之间设有起伏槽，定位销设置在起伏槽内，控制圆盘固定在设置在机体顶端的定位隔板上，控制圆盘上侧与控制圆盘圆锥齿轮连接，控制圆盘圆锥齿轮与传动轴圆锥齿轮连接，传动轴圆锥齿轮设置在传动轴一端，传动轴的另一端设有传动轴齿轮，传动轴齿轮与设置在机体外侧传动齿轮啮合，传动齿轮与曲轴正时齿轮啮合，曲轴正时齿轮与曲轴连接；传动齿轮还与偏心轴正时齿轮连接，偏心轴正时齿轮分别与进气偏心轴和排气偏心轴连接。上活塞和上连杆肖子还有上活塞环的润滑是依靠固定在上连杆定位架上的进气闸和排气闸吸入曲轴箱里的高温油气分子来润滑的。

所述的，曲轴正时齿轮与传动齿轮的速比为1：2，曲轴正时齿轮与传动轴齿轮速比相同。

所述的，上活塞和下活塞之间的间隙为2mm。

本发明与现有内燃发动机相比没有缸盖，由上活塞代替缸盖，相当于一个能升降的活动缸盖。上活塞的升降行程是下活塞升降行程的1/6，上活塞是为了改变发动机点火时间和点火位置的。本发明充分利用内燃发动机本身应有的连杆轴到曲轴的60mm的距离的43mm的长度。

本发明原理如下：当压缩行程完成，进气门和排气门关闭，做功行程开始，连杆轴和下活塞的位置是上止点，这时上下活塞之间的距离是2mm。此时燃烧室具备了做功的条件，包括高温、高压以及氧气。燃烧室做功后，在马达和飞轮的带动下曲轴开始转动，下连杆开始偏转，下活塞开始下降。根据本发明的构造，从曲轴正时齿轮开始，通过传动齿轮、传动轴齿轮、控制圆盘圆锥齿轮、控制圆盘、以及上连杆和上活塞，它们作为一个整体，只要曲轴转动，上活塞和下活塞同步运动。所以，下活塞下降的同时，上活塞也跟着下降，通过控制圆盘的起伏槽，在上止点到45°内，上下活塞一直都保持着2mm的距离，因此燃烧室内的容积并没有发生变化。当下连杆偏转到20°的时候，上活塞和下活塞都下降4mm，上下活塞之间仍然保持的2mm的距离，燃烧室的容积并没有发生变化，因此也保持着和上止点时相同的高温、高压。下连杆偏转到20°时，喷油嘴开始喷油，汽油机开始点火，做功正时开始。此时，燃烧室内发生燃烧爆发膨胀压力。推动下活塞和下连杆继续下降和偏转，同时飞轮在惯性能量的作用下，也在带动下活塞向下运动。在下连杆从20°开始一直下降到45°这段时间内，在高温、高压的条件下，燃油可以充分燃烧。下连杆在45°位置时，下活塞已下降21毫米高度，上活塞也下降21毫米高度，上下活塞之间的距离依然保持着2mm的距离，所以燃烧室内还是保持着和上止点时一样的高温、高压。因此在下连杆偏转到45°时，依旧保持和开始一样的膨胀爆发力。此时，下连杆的力点到曲轴中心线支点的距离是43mm。从45°开始，上活塞在起伏槽的控制下不再下降，它和下活塞不再同步运动而是保持静止。此时，上活塞由活动缸盖变成了固定缸盖，上活塞承受的燃烧爆发膨胀压力通过上连杆改由控制圆盘的起伏槽承受，这时的起伏槽是平面的，没有向下的斜角，因为没有向下的斜角，连杆轴只能在起伏槽的平面滑行，上活塞承受的燃烧爆发压力通过上连杆只能承受给起伏槽的平面上，而与传动轴基本无关，也就没有了推动上连杆向下运动的反作用力，所以上活塞不作反功。从45度开始，上活塞的反作用力已自动取消，这时，燃烧室内的燃烧膨胀爆发压力只向一个方向运动，那就是下活塞。曲轴继续转动，当下连杆偏转到115°时，上活塞在起伏槽的控制下，开始回到原来的位置保持不动，等待下一个行程。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

1. 功率

现有内燃发动机在压缩完成后，连杆轴在上止点前9°点火，喷油做功，连杆轴过上止点9°后燃烧膨胀爆发压力最大，这时连杆轴的力点到曲轴中心线支点的距离是9mm，设活塞顶承受的总压力为x，则它的力矩为9x。

而本发明的下连杆在压缩完成后、上止点前不喷油做功，而是过上止点20°后喷油做功。在下连杆偏转到45°时，燃烧膨胀爆发压力最大。这时，下连杆的力点到曲轴中心线支点的距离是43mm，因此本发明的力矩为43x，是现有内燃发动机的4.7倍。

2. 排污

现有内燃发动机的燃烧油没有充足的时间进行燃烧，因此会有大量有害气体产生。本发明的内燃发动机从上止点开始直至下连杆偏转到20°都可以点火做功，因此有充足的时间燃烧燃油。

3．节油

现有的内燃发动机输出功率100马力，在标定的转速下，一小时燃烧油10公升，那么，它在标定的转速下，一马力一小时燃烧油的消耗是0·10公升。本发明的内燃发动机输出功率470马力，在标定的转速下，一小时燃烧油10公升，那么，它在标定的转速下，一马力一小时燃烧油的消耗是0.0213公升，它们的比是0.10：0.0213。

附图说明

图1是本发明剖面图；

图2是本发明主视图；

图中1-传动轴齿轮，2-传动轴，3-传动齿轮，4-曲轴正时齿轮，5-曲轴，6-传动轴圆锥齿轮，7-控制圆盘圆锥齿轮，8-起伏槽，9-上连杆定位架，10-上活塞，11-下活塞，12-定位销，13-上连杆，14-下连杆，15-定位隔板,16-偏心轴正时齿轮，17-控制圆盘。

具体实施方式

如图1、2所示，一种内燃发动机，包括机体、缸筒、进气门、排气门、进气偏心轴、排气偏心轴、下活塞11以及和下活塞11连接的下连杆14，下连杆14下端连接有曲轴5，还包括上活塞10、上连杆13、上连杆定位架9、控制圆盘17、定位销12、控制圆盘圆锥齿轮7、传动轴2、传动轴圆锥齿轮6、传动轴齿轮1、传动齿轮3和曲轴正时齿轮4，上活塞10设置在下活塞11上侧并与下活塞11之间设有间隙，上活塞10上侧连接有上连杆13，上连杆13通过上连杆定位架9固定在机体内，上连杆13顶端设有定位销12，上连杆13上侧设有控制圆盘17，上连杆13与控制圆盘17之间设有起伏槽8，定位销12设置在起伏槽8内，控制圆盘17固定在设置在机体顶端的定位隔板15上，控制圆盘17上侧与控制圆盘圆锥齿轮7连接，控制圆盘圆锥齿轮7与传动轴圆锥齿轮6连接，传动轴圆锥齿轮6设置在传动轴2一端，传动轴2的另一端设有传动轴齿轮1，传动轴齿轮1与设置在机体外侧传动齿轮3啮合，传动齿轮3与曲轴正时齿轮4啮合，曲轴正时齿轮4与曲轴5连接；传动齿轮3还与偏心轴正时齿轮16连接，偏心轴正时齿轮16分别与进气偏心轴和排气偏心轴连接。上活塞和上连杆肖子还有上活塞环的润滑是依靠固定在上连杆定位架9上的进气闸和排气闸吸入曲轴箱里的高温油气分子来润滑的。

所述的，曲轴正时齿轮4与传动齿轮3的速比为1：2，曲轴正时齿轮4与传动轴齿轮1速比相同。

所述的，上活塞10和下活塞11之间的间隙为2mm。

本发明上止点位置在相对的两个位置处开有3个口，每个口的外侧设有凸缘，每个凸缘上设有四个螺丝孔在四角用来固定气门总成和喷头总成，喷头总成正对上活塞的喷油道。

Claims

1.一种内燃发动机，包括机体、缸筒、进气门、排气门、进气偏心轴、排气偏心轴、下活塞（11）以及和下活塞（11）连接的下连杆（14），下连杆（14）下端连接有曲轴（5），其特征在于：还包括上活塞（10）、上连杆（13）、上连杆定位架（9）、控制圆盘（17）、定位销（12）、控制圆盘圆锥齿轮（7）、传动轴（2）、传动轴圆锥齿轮（6）、传动轴齿轮（1）、传动齿轮（3）和曲轴正时齿轮（4），上活塞（10）设置在下活塞（11）上侧并与下活塞（11）之间设有间隙，上活塞（10）上侧连接有上连杆（13），上连杆（13）通过上连杆定位架（9）固定在机体内，上连杆（13）顶端设有定位销（12），上连杆（13）上侧设有控制圆盘（17），上连杆（13）与控制圆盘（17）之间设有起伏槽（8），定位销（12）设置在起伏槽（8）内，控制圆盘（17）固定在设置在机体顶端的定位隔板（15）上，控制圆盘（17）上侧与控制圆盘圆锥齿轮（7）连接，控制圆盘圆锥齿轮（7）与传动轴圆锥齿轮（6）连接，传动轴圆锥齿轮（6）设置在传动轴（2）一端，传动轴（2）的另一端设有传动轴齿轮（1），传动轴齿轮（1）与设置在机体外侧传动齿轮（3）啮合，传动齿轮（3）与曲轴正时齿轮（4）啮合，曲轴正时齿轮（4）与曲轴（5）连接；传动齿轮（3）还与偏心轴正时齿轮（16）连接，偏心轴正时齿轮（16）分别与进气偏心轴和排气偏心轴连接。

2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于：曲轴正时齿轮（4）与传动齿轮（3）的速比为1：2，曲轴正时齿轮（4）与传动轴齿轮（1）速比相同。

3.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于：上活塞（10）和下活塞（11）之间的间隙为2mm。