CN104863655A - 并连曲轴发动机相位调整器 - Google Patents

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Abstract

一种并联曲轴发动机相位调整器，安装在曲轴一端，由发电机、离合器、相位调整装置三大部分组成。发电机由定子（3）和转子（4）组成；定子(3)固定在主轴承座（2）上，由励磁绕组和磁轭组成；转子（4）由硅钢片叠压成的铁心和电枢绕组组成，与离合器壳（5）固定在一起并随之转动，与定子(3)接近并留有气隙；电枢绕组有导线与电机（24）及制动器（25）的电磁铁（32）相连。发电机给相位调整装置供电，可以调整并连曲轴发动机工作气缸的做功相位，使发动机工作平稳。

Description

并连曲轴发动机相位调整器
技术领域
    本发明涉及一种并联曲轴发动机相位调整器（简称相位调整器），属于机械、热能动力领域。
背景技术
    目前，公知应用面最广的发动机是往复活塞式发动机，它在汽车、火车、轮船等载运工具上都有应用。它由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、燃料供给系统、点火系统、润滑系统等组成。实验表明汽油机的最高效率为30%左右，柴油机的最高效率为40%左右。最高效率产生在发动机接近满负荷工况下，而多数发动机（如：汽车、火车、轮船等载运工具上应用的发动机）大部分时间内工作在中小负荷的工况下。在中小负荷下，发动机的效率要远远低于其最高效率，造成大量燃料的浪费。在中小负荷下，并连起轴发动机（如图5、6所示）通过闭缸控制，使部分气缸停止工作，提高工作气缸的负荷率，从而提高发动机的效率。停止工作的气缸，曲轴活塞均停止运转；为了使工作气缸的做功冲程分布均匀减轻发动机的振动，需要对发动机参与工作气缸曲轴的做功相位进行调整，本发明设计的并连曲轴发动机相位调整器解决了这一问题。
发明内容
为了解决并连曲轴发动机在部分气缸停止工作的情况下，工作气缸做功冲程分布不均匀的问题设计了并连曲轴发动机相位调整器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在曲轴一端安装并连曲轴发动机相位调整器（如图5、6所示）。相位调整器（如图1所示）由发电机、离合器、相位调整装置三大部分组成。发电机由定子（3）和转子（4）组成；定子(3)固定在主轴承座（2）上，由励磁绕组和磁轭组成；转子（4）由硅钢片叠压成的铁心和电枢绕组组成，与离合器壳（5）固定在一起并随之转动，与定子(3)接近并留有气隙，电枢绕组有导线与电机（24）及制动器（25）的电磁铁（32）相连。离合器由离合器壳（5）、离合器活塞（6）、挡圈b（10）、从动盘（11）、主动盘（12）、挡圈c（13）、挡圈d（14）、弹簧座（15）、弹簧（16）、挡圈e（17）和曲轴（18）组成；离合器壳（5）装在曲轴（18）上，用挡圈b（10）和挡圈e（17）作轴向定位；离合器壳（5）可在曲轴（18）上旋转；离合器壳（5）内加工有环形的液压缸，离合器活塞（6）装在该液压缸内并与之配合，在不工作时离合器活塞（6）在弹簧（16）的作用下处于液压缸的底端；离合器壳（5）通过花键与从动盘（11）相配合，曲轴（18）通过花键与主动盘（12）相配合，从动盘（11）与主动盘（12）相间安装在离合器壳（5）内。工作时，电脑控制电磁阀通过设在主轴承座（2）和曲轴（18）等零件内的油道向液压缸内供油，离合器活塞（6）在液压油的作用下克服弹簧（16）的弹力向右移动将从动盘（11）和主动盘（12）压在一起，离合器壳（5）与曲轴（18）通过从动盘（11）和主动盘（12）连接在一起，离合器结合；需要离合器分离时，电脑控制电磁阀使液压缸内的液压油流出，离合器活塞（6）在弹簧（16）的作用下向左移动使从动盘（11）和主动盘（12）分离。相位调整装置由蜗杆总成（7）、齿轮（8）和挡圈a（9）等组成，多个蜗杆总成（7）用螺钉均匀的固定在离合器壳（5）上；齿轮（8）套装在离合器壳（5）上并用挡圈a（9）作轴向定位，齿轮（8）上加工有圆柱齿轮和蜗轮，圆柱齿轮与相邻曲轴（图5所示）上的圆柱齿轮啮合用于动力的传递，蜗轮与蜗杆总成（7）中的蜗杆啮合。蜗杆总成（7）（图3所示）由蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）和支架（26）组成，其中蜗杆由挡圈f（19）、从蜗杆（20）、扭力弹簧（21）、主蜗杆（22）组成，制动器（25）由制动蹄轴（27）、上制动蹄（28）、下制动蹄（41）、制动毂（29）、衔铁（30）、制动弹簧（31）、电磁铁（32）组成。支架（26）是蜗杆总成（7）的安装主体其他零件均直接或间接的安装在上面。蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）依次相连，工作时电机（24）通过减速器（23）驱动蜗杆从而驱动齿轮（8）转动。从蜗杆（20）用中间的孔安装在主蜗杆（22）的轴上并用挡圈f（19）作轴向定位，从蜗杆（20）和主蜗杆（22）之间装有扭力弹簧（21），扭力弹簧（21）的作用是当蜗杆与蜗轮装配时将从蜗杆（20）旋转一定角度产生预紧力以避免在发动机工作时蜗杆与蜗轮之间产生撞击。制动毂(29)与电机（24）的转子轴固定连接；上制动蹄（28）和下制动蹄（41）安装在制动蹄轴（27）上，并且环抱着制动毂（29）；衔铁（30）与上制动蹄（28）相连，在衔铁（30）的链接赶上装有制动弹簧（31）；电磁铁（32）与下制动蹄（41）相连。在电磁铁（32）失电时在制动弹簧（31）的作用下上制动蹄（28）和下制动蹄（41）抱紧制动毂（29）使电机（24）和蜗杆制动，在电磁铁（32）得电时电磁铁（32）吸引衔铁（30）克服制动弹簧（31）的弹力使上制动蹄（28）和下制动蹄（41）松开制动毂（29）使电机（24）和蜗杆可以转动。
工作过程:以4缸的并连曲轴发动机为例。假设在1、4缸工作时2缸投入工作，原来1、4缸的做功间隔为360°曲轴转角，2缸投入工作后1、2、4缸的做工间隔应为240°曲轴转角，这时1缸照常工作2缸和4缸有进行做功相位的调整。2缸作为新投入工作的气缸，首先电脑控制2缸的电磁阀通过设在主轴承座（2）和曲轴（18）等零件内的油道向液压缸内供油，2缸的离合器结合，这时1缸的动力通过1缸的曲轴、相位调整器齿轮（8）传给2缸的齿轮（8）、蜗杆总成（7）、离合器壳（5）、从动盘（11）、主动盘（12）、曲轴（18），2缸的曲轴旋转，电脑通过装在2缸凸轮轴上的凸轮轴位置传感器检测2缸的做功相位，如果2缸的做功相位与1缸差不是240°，电脑会给2缸相位调整器的发电机定子（3）供电，定子（3）产生磁场，在转子（4）的电枢绕组内产生电动势，该电动势通过导线使制动器（25）解除制动，电机（24）旋转，通过减速器（23）驱动蜗杆蜗轮旋转，于是齿轮（8）相对于离合器壳（5）和曲轴（18）旋转，直到2缸的做功相位与1缸差240°电脑停止给发电机定子（3）供电。2缸的做功相位调整好后，投入工作。4缸的做功相位调整与2缸相同。如果发动机负荷减小需要某一气缸退出工作，则电脑可控制该缸的点火、喷油系统停止工作，离合器分离，该缸的曲轴和活塞就停止了运转。
本发明的有益效果是，可以调整并连曲轴发动机工作气缸的做功相位，使发动机工作平稳。
附图说明
图1是相位调整器的主视图；
图2是相位调整器的左视图（拆卸画法）；
图3是蜗杆总成；
图4是制动器；
图5是并联曲轴发动机的结构原理图；
图6是图5的A-A剖视图。
图中标记：1.轴瓦，2.主轴承座，3.定子，4.转子，5.离合器壳，6.离合器活塞，7. 蜗杆总成，8.齿轮，9.挡圈a，10.挡圈b，11.从动盘，12.主动盘，13.挡圈c，14.挡圈d，15.弹簧座，16.弹簧，17.挡圈e，18.曲轴，19.挡圈f，20.从蜗杆，21.扭力弹簧，22.主蜗杆，23.减速器，24.电机，25.制动器，26.支架，27.制动蹄轴，28.上制动蹄，29.制动毂，30.衔铁，31制动弹簧，32.电磁铁，33.气缸盖，34.凸轮轴，35.相位调整器，36.曲轴平衡块，37.气缸体，38.上正时带轮，39.正时皮带，40.下正时带轮,41.下制动蹄。
具体实施方式
在曲轴一端安装并连曲轴发动机相位调整器（如图5、6所示）。相位调整器（如图1所示）由发电机、离合器、相位调整装置三大部分组成。发电机由定子（3）和转子（4）组成；定子(3)固定在主轴承座（2）上，由励磁绕组和磁轭组成；转子（4）由硅钢片叠压成的铁心和电枢绕组组成，与离合器壳（5）固定在一起并随之转动，与定子(3)接近并留有气隙，电枢绕组有导线与电机（24）及制动器（25）的电磁铁（32）相连。离合器由离合器壳（5）、离合器活塞（6）、挡圈b（10）、从动盘（11）、主动盘（12）、挡圈c（13）、挡圈d（14）、弹簧座（15）、弹簧（16）、挡圈e（17）和曲轴（18）组成；离合器壳（5）装在曲轴（18）上，用挡圈b（10）和挡圈e（17）作轴向定位；离合器壳（5）可在曲轴（18）上旋转；离合器壳（5）内加工有环形的液压缸，离合器活塞（6）装在该液压缸内并与之配合，在不工作时离合器活塞（6）在弹簧（16）的作用下处于液压缸的底端；离合器壳（5）通过花键与从动盘（11）相配合，曲轴（18）通过花键与主动盘（12）相配合，从动盘（11）与主动盘（12）相间安装在离合器壳（5）内。工作时，电脑控制电磁阀通过设在主轴承座（2）和曲轴（18）等零件内的油道向液压缸内供油，离合器活塞（6）在液压油的作用下克服弹簧（16）的弹力向右移动将从动盘（11）和主动盘（12）压在一起，离合器壳（5）与曲轴（18）通过从动盘（11）和主动盘（12）连接在一起，离合器结合；需要离合器分离时，电脑控制电磁阀使液压缸内的液压油流出，离合器活塞（6）在弹簧（16）的作用下向左移动使从动盘（11）和主动盘（12）分离。相位调整装置由蜗杆总成（7）、齿轮（8）和挡圈a（9）等组成，多个蜗杆总成（7）用螺钉均匀的固定在离合器壳（5）上；齿轮（8）套装在离合器壳（5）上并用挡圈a（9）作轴向定位，齿轮（8）上加工有圆柱齿轮和蜗轮，圆柱齿轮与相邻曲轴（图5所示）上的圆柱齿轮啮合用于动力的传递，蜗轮与蜗杆总成（7）中的蜗杆啮合。蜗杆总成（7）（图3所示）由蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）和支架（26）组成，其中蜗杆由挡圈f（19）、从蜗杆（20）、扭力弹簧（21）、主蜗杆（22）组成，制动器（25）由制动蹄轴（27）、上制动蹄（28）、下制动蹄（41）、制动毂（29）、衔铁（30）、制动弹簧（31）、电磁铁（32）组成。支架（26）是蜗杆总成（7）的安装主体其他零件均直接或间接的安装在上面。蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）依次相连，工作时电机（24）通过减速器（23）驱动蜗杆从而驱动齿轮（8）转动。从蜗杆（20）用中间的孔安装在主蜗杆（22）的轴上并用挡圈f（19）作轴向定位，从蜗杆（20）和主蜗杆（22）之间装有扭力弹簧（21），扭力弹簧（21）的作用是当蜗杆与蜗轮装配时将从蜗杆（20）旋转一定角度产生预紧力以避免在发动机工作时蜗杆与蜗轮之间产生撞击。制动毂(29)与电机（24）的转子轴固定连接；上制动蹄（28）和下制动蹄（41）安装在制动蹄轴（27）上，并且环抱着制动毂（29）；衔铁（30）与上制动蹄（28）相连，在衔铁（30）的链接赶上装有制动弹簧（31）；电磁铁（32）与下制动蹄（41）相连。在电磁铁（32）失电时在制动弹簧（31）的作用下上制动蹄（28）和下制动蹄（41）抱紧制动毂（29）使电机（24）和蜗杆制动，在电磁铁（32）得电时电磁铁（32）吸引衔铁（30）克服制动弹簧（31）的弹力使上制动蹄（28）和下制动蹄（41）松开制动毂（29）使电机（24）和蜗杆可以转动。
工作过程:以4缸的并连曲轴发动机为例。假设在1、4缸工作时2缸投入工作，原来1、4缸的做功间隔为360°曲轴转角，2缸投入工作后1、2、4缸的做工间隔应为240°曲轴转角，这时1缸照常工作2缸和4缸有进行做功相位的调整。2缸作为新投入工作的气缸，首先电脑控制2缸的电磁阀通过设在主轴承座（2）和曲轴（18）等零件内的油道向液压缸内供油，2缸的离合器结合，这时1缸的动力通过1缸的曲轴、相位调整器齿轮（8）传给2缸的齿轮（8）、蜗杆总成（7）、离合器壳（5）、从动盘（11）、主动盘（12）、曲轴（18），2缸的曲轴旋转，电脑通过装在2缸凸轮轴上的凸轮轴位置传感器检测2缸的做功相位，如果2缸的做功相位与1缸差不是240°，电脑会给2缸相位调整器的发电机定子（3）供电，定子（3）产生磁场，在转子（4）的电枢绕组内产生电动势，该电动势通过导线使制动器（25）解除制动，电机（24）旋转，通过减速器（23）驱动蜗杆蜗轮旋转，于是齿轮（8）相对于离合器壳（5）和曲轴（18）旋转，直到2缸的做功相位与1缸差240°电脑停止给发电机定子（3）供电。2缸的做功相位调整好后，投入工作。4缸的做功相位调整与2缸相同。如果发动机负荷减小需要某一气缸退出工作，则电脑可控制该缸的点火、喷油系统停止工作，离合器分离，该缸的曲轴和活塞就停止了运转。

Claims (5)

1.一种并联曲轴发动机相位调整器，其特征是：并连曲轴发动机相位调整器安装在曲轴一端，由发电机、离合器、相位调整装置三大部分组成。
2.根据权利要求1所述的并联曲轴发动机相位调整器，其特征是：发电机由定子（3）和转子（4）组成；定子(3)固定在主轴承座（2）上，由励磁绕组和磁轭组成；转子（4）由硅钢片叠压成的铁心和电枢绕组组成，与离合器壳（5）固定在一起并随之转动，与定子(3)接近并留有气隙；电枢绕组有导线与电机（24）及制动器（25）的电磁铁（32）相连。
3.根据权利要求1所述的并联曲轴发动机相位调整器，其特征是：离合器由离合器壳（5）、离合器活塞（6）、挡圈b（10）、从动盘（11）、主动盘（12）、挡圈c（13）、挡圈d（14）、弹簧座（15）、弹簧（16）、挡圈e（17）和曲轴（18）组成；离合器壳（5）装在曲轴（18）上，用挡圈b（10）和挡圈e（17）作轴向定位；离合器壳（5）内加工有环形的液压缸，离合器活塞（6）装在该液压缸内并与之配合；离合器壳（5）通过花键与从动盘（11）相配合，曲轴（18）通过花键与主动盘（12）相配合，从动盘（11）与主动盘（12）相间安装在离合器壳（5）内。
4.根据权利要求1所述的并联曲轴发动机相位调整器，其特征是：相位调整装置由蜗杆总成（7）、齿轮（8）和挡圈a（9）等组成；多个蜗杆总成（7）用螺钉均匀的固定在离合器壳（5）上；齿轮（8）套装在离合器壳（5）上并用挡圈a（9）作轴向定位，齿轮（8）上加工有圆柱齿轮和蜗轮，圆柱齿轮与相邻曲轴上的圆柱齿轮啮合用于动力的传递，蜗轮与蜗杆总成（7）中的蜗杆啮合。
5.根据权利要求4所述的并联曲轴发动机相位调整器，其特征是：蜗杆总成（7）由蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）和支架（26）组成，其中蜗杆由挡圈f（19）、从蜗杆（20）、扭力弹簧（21）、主蜗杆（22）组成，制动器（25）由制动蹄轴（27）、上制动蹄（28）、下制动蹄（41）、制动毂（29）、衔铁（30）、制动弹簧（31）、电磁铁（32）组成；支架（26）是蜗杆总成（7）的安装主体其他零件均直接或间接的安装在上面；蜗杆、减速器（23）、电机（24）、制动器（25）依次相连；从蜗杆（20）用中间的孔安装在主蜗杆（22）的轴上并用挡圈f（19）作轴向定位，从蜗杆（20）和主蜗杆（22）之间装有扭力弹簧（21）；制动毂(29)与电机（24）的转子轴固定连接，上制动蹄（28）和下制动蹄（41）安装在制动蹄轴（27）上，并且环抱着制动毂（29）；衔铁（30）与上制动蹄（28）相连，在衔铁（30）的链接赶上装有制动弹簧（31）；电磁铁（32）与下制动蹄（41）相连。
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