CN104963772A - 离心式组合曲轴节能发动机 - Google Patents

Abstract

本发明所述的离心式组合曲轴节能发动机，涉及各种柴油、汽油和天然气，单缸、双缸或多缸内燃发动机。适用于各种客货车及大重型工程机械，尤其大型发电机组和船舶等。离心式组合曲轴节能发动机包括箱体、作功传动机构及传输机构；箱体包括曲轴箱及缸套体；缸套体上加工有2个汽缸；缸套体装于曲轴箱上部；传动机构通过支撑板固定装于曲轴箱内；活塞装于汽缸内；传输机构通过轴承座Ⅱ装于曲轴箱上；作功传动机构与传输机构通过齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ及齿轮Ⅲ相连接。本发明具有结构新颖、加工简便、成本低廉、节能环保、功效高等优点，故属于一种集经济性与实用性为一体的新型离心式组合曲轴节能发动机。

Description

离心式组合曲轴节能发动机

技术领域

本发明所述的离心式组合曲轴节能发动机，涉及各种柴油、汽油和天然气，单缸、双缸或多缸内燃发动机。适用于各种客货车及大重型工程机械，尤其大型发电机组和船舶等。

背景技术

随着全球经济的发展，各种燃油发动机的数量日益增加，排放的有害气体严重威胁着人类和动植物的生存，自然环境日益恶化，石油的储存量是有限的。在没有相应的代替品问世之前，节能减排保护环境已经成为人类之共识，我所研究的发动机与目前发动机对比，其特点是：能耗相同，输出功率最大，或者说是功率相同能耗最小，可达到事半功倍的效果。

经研究发现，世界发明压缩内燃发动机至今，已有一百几十年的历史，在这一百多年的时间里尤其是近几十年，世界各国制造商为降低发动机耗油量，不断地对发动机进行技术改造。但是传统的一体式曲轴，至今仍为人所用。现代的人们仍采取原始一体曲轴作功传动技术，其实是很笨拙的，因为一体式曲轴发动机将压能转变成动能的传动技术，似乎看不到杠杆力事半功倍的影子。

由于现有发动机主轴中心在气缸垂直中心上，而且曲轴连杆机构中曲轴半径是固定不变的，动力力臂和阻力力臂是基本相同的。使其作功时，力臂的压力点与主轴中心的距离，和力臂作压缩功时的受力点，与主轴中心的距离都是一样的，没有巧用杠杆力的原理作动力功和压缩功。尤其是主轴径中心在气缸径垂直中心上，使人们不能实现发动机能在上止点后，在较小的曲轴转角内，以较大的有效作功半径利用最高压力作功的愿望。

针对上述现有技术的不足，研究一种相同能耗，输出功率增大，或是输出功率相同能耗降低，达到降耗增效的目的。所以设计一种新型的离心式组合曲轴节能发动机，从而弥补现有技术的不足是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的是研究设计一种新型的离心式组合曲轴节能发动机。用以实现相同能耗，输出功率增大；输出功率相同，能耗降低，达到降耗增效的目的。

目前的内燃发动机，无论是以柴油，汽油还是天然气为燃料，将压能转变成动能的曲轴结构及其作功传动性能，仍是传统的一体曲轴结构，其作功传动性能也仍是传统的将压能转变成动能，直接向外传输转矩再无其它功能。而且曲轴与气缸的位置关系，也仍是传统的主轴径向中心与气缸中心，是一个中心的位置关系。所以活塞在作功时，通过连杆压动连杆销围绕主轴中心旋转时，连杆销中心与主轴的中心距是不变的。

本发明彻底改变了内燃发动机曲轴的结构，和曲轴与气缸的位置关系。目的是增加曲轴作功时的性能，和增加作功始点时的有效作功半径。使曲轴作功半径随旋转而变化，增大了发动机作功时的曲柄半径，缩小了发动机压缩时的曲柄半径。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的离心式组合曲轴节能发动机包括箱体、作功传动机构及传输机构；箱体包括曲轴箱及缸套体；缸套体上加工有2个汽缸；缸套体装于曲轴箱上部；传动机构通过支撑板固定装于曲轴箱内；活塞装于汽缸内；传输机构通过轴承座Ⅱ装于曲轴箱上；作功传动机构与传输机构通过齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ及齿轮Ⅲ相连接；

本发明所述的作功传动机构包括齿轮Ⅲ、轴承座Ⅰ、深沟轴承Ⅱ、支撑板Ⅰ、定位销圈、深沟轴承Ⅰ、主轴滑道Ⅰ、主轴滑道Ⅱ、连杆销滑柄Ⅰ、连杆销滑柄Ⅱ、连杆总成、活塞、轴瓦、支撑板Ⅱ、齿轮Ⅱ、内六角螺栓Ⅰ、支撑板Ⅲ、支撑板Ⅳ；支撑板Ⅰ与支撑板Ⅱ相对设置；支撑板Ⅰ的内侧加工有轴承槽，轴承槽内装有深沟轴承Ⅰ及定位销圈；主轴滑道Ⅰ装于支撑板Ⅰ上，位于支撑板Ⅰ外侧的主轴滑道Ⅰ轴上依次装有轴承座Ⅰ及齿轮Ⅱ，深沟轴承Ⅱ通过孔用卡簧固定于轴承座Ⅰ内；支撑板Ⅱ的内侧加工有轴承槽，轴承槽内装有深沟轴承Ⅰ及定位销圈；主轴滑道Ⅱ装于支撑板Ⅱ上；连杆销滑柄Ⅰ的两侧分别装于主轴滑道Ⅰ与主轴滑道Ⅱ上，连杆销滑柄Ⅰ上装有连杆总成，连杆总成的下端与连杆销滑柄Ⅰ的连杆销相连接，上端与活塞通过销轴连接；支撑板Ⅲ与支撑板Ⅳ相对设置；支撑板Ⅲ的内侧加工有轴承槽，轴承槽内装有深沟轴承Ⅰ及定位销圈；主轴滑道Ⅲ装于支撑板Ⅲ上。主轴滑道Ⅱ在穿过支撑板Ⅱ外壁的轴面上，加工有一个平键槽，平键槽内装有平键；主轴滑道Ⅲ的主轴孔内壁上加工有一个平键槽，与平键相匹配；主轴滑道Ⅱ的主轴插入主轴滑道Ⅲ的主轴孔内，并通过内六角螺栓Ⅰ连接为一体；在主轴滑道Ⅲ的外部轴上装有齿轮Ⅲ；支撑板Ⅳ的内侧加工有轴承槽，轴承槽内装有深沟轴承Ⅰ及定位销圈；主轴滑道Ⅳ装于支撑板Ⅳ上，位于支撑板Ⅳ外侧的主轴滑道Ⅳ轴上依次装有轴承座Ⅰ及齿轮Ⅱ，深沟轴承Ⅱ通过孔用卡簧固定于轴承座Ⅰ内；连杆销滑柄Ⅱ的两侧分别装于主轴滑道Ⅲ与主轴滑道Ⅳ上；连杆总成的下端与连杆销滑柄Ⅱ的连杆销相连接，，上端与活塞通过销轴连接；连杆总成上部的活塞装于气缸内；

本发明所述的传输机构包括驱动轴、齿轮Ⅰ、深沟轴承Ⅲ、轴承座Ⅱ、法兰；驱动轴的两端通过深沟轴承Ⅲ与轴承座Ⅱ装于曲轴箱上，驱动轴的一端装有法兰，另一端装有止退螺母；驱动轴上装有三个齿轮Ⅰ，分别与两个齿轮Ⅱ及一个齿轮Ⅲ相啮合。

本发明所述的主轴滑道Ⅰ、主轴滑道Ⅱ、主轴滑道Ⅲ与主轴滑道Ⅳ同轴芯装配。

本发明所述的主轴滑道Ⅰ与支撑板Ⅰ之间、主轴滑道Ⅱ与支撑板Ⅱ之间、主轴滑道Ⅲ与支撑板Ⅲ之间、主轴滑道Ⅳ与支撑板Ⅳ之间都装有轴瓦。

本发明所述的主轴滑道Ⅰ、主轴滑道Ⅱ、主轴滑道Ⅲ、主轴滑道Ⅳ分别与支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、支撑板Ⅲ及支撑板Ⅳ偏心装配。

本发明所述的连杆销滑柄Ⅰ与连杆销滑柄Ⅱ均为U型结构；其结构包括一个连杆销与两个曲柄；连杆销与两个曲柄的内平面首部加工为一体；两个曲柄外平面各与一个长度与曲柄长度相同，宽度小于曲柄宽度的滑块加工为一体；连杆销与两端的曲柄组成U型结构；另在连杆销两端的曲柄尾部，各加工有一个同心定位销孔。

本发明所述的定位销圈上加工有销轴。

本发明所述的主轴滑道Ⅰ、主轴滑道Ⅱ、主轴滑道Ⅲ、主轴滑道Ⅳ上加工有滑道槽。

本发明所述的连杆销滑柄Ⅰ两侧的滑块分别置于主轴滑道Ⅰ与主轴滑道Ⅱ的滑道槽内，尾部的销孔套在销轴上；连杆销滑柄Ⅱ两侧的滑块分别置于主轴滑道Ⅲ与主轴滑道Ⅳ的滑道槽内，上部尾端上的销孔套在销轴上。

本发明所述的支撑板Ⅰ、支撑板Ⅱ、支撑板Ⅲ及支撑板Ⅳ上均加工有油道。

本发明所述的离心式组合曲轴节能发动机技术，适用于以柴油、汽油和天然气为燃料的单缸、双缸和多缸内燃机发动机。

本发明的作功传动原理：

本发明改进后的曲轴不是一体的，而且主轴径中心是偏高气缸径中心的。下面以本发明双缸发动机的一个单元为例，介绍一下本专利的作功传动特点：

一个连杆销与两个曲柄为一体，两个曲柄外平面与加工的滑块为一体，故在此总称连杆销滑柄。单缸发动机需两个主轴，每个主轴一端与一个曲柄为一体，每个曲柄平面加工成凹形槽，槽内两侧是耐磨滑面，故在此称之为主轴滑道。两个主轴滑道槽面对槽面，分别将连杆销滑柄两端曲柄外平面的滑块含在槽内，使连杆销两端曲柄外平面的滑块，能在两侧滑道槽内同时前后滑动，至此，两个主轴滑道与一个连杆销滑柄组合的曲轴，在此称之为组合曲轴。

组合曲轴两端的主轴分别由内向外，从两个支撑板的偏心轴承孔穿出。两个支撑板偏心轴承孔中心，是横向偏离气缸垂直中心线的，偏向压缩一面。偏心尺寸大约是发动机曲柄半径的35％——40％。

两个支撑板镜面轴承槽内与轴承外径紧配合各压装一套深沟轴承，并与轴承内径紧配合各压装一个定位销圈，两个定位销圈从内径向外的平面上各有一个轴向圆柱定位销轴，看附12中37.轴承与定位销圈中心与支撑板中心是一个中心，也是在气缸径垂直中心线上。

连杆销两端滑柄平面尾部各有一个定位销孔，组装时，组合曲轴两端的主轴，在分别从两个支撑板内侧偏心轴承孔穿入的同时，将两侧定位销圈上的定位销轴，分另嵌入两个滑柄尾部的定位销孔内。因此就形成了被含在左右两侧主轴滑道槽内的两个滑柄，在尾端的定位销轴的牵制下，使活塞作功时通过连杆压动连杆销，连杆销通过两端的滑柄在两侧的滑道槽内，扭动主轴滑道一同旋转。在旋转的同时，由于支撑板主轴承孔，是横向偏离支撑板中心的偏向压缩一面。而定位销轴确是围绕支撑板中心旋转的，所以连杆销滑柄扭动两侧的主轴滑道每旋转一圈，连杆销滑柄尾部在定位销轴的牵制下，连杆销两端滑柄的滑块，在两侧的滑道槽内前后滑动运行一次。

当活塞向下作功运行至横向90°曲轴转角时，定位销轴将连杆销滑柄向前推至极限，使此时的连杆销中心与主轴的中心距最大，反之活塞由下止点向上止点做压缩功，运行至横向90°曲轴转角时，定位销轴又将连杆销滑柄回拉至极限，此时连杆销中心与主轴中心距最小。但活塞在上下止点时的曲轴转角，(连杆销中心)乃在气缸径的垂直中心线上。而且作功和压缩至横向90°曲轴转角时，连杆销中心与支撑板的中心距，也就是气缸径的垂直中心点都是一样的。这就是本发明，对目前内燃发动技术改造的最终目的。

本发明的优点是显而易见的，主要表现在：

1、加大了有效作功半径(曲柄半径)，与目前发动机对比，该发动机在作功时增加了动力力臂的长度，使其在相同压力条件下，由于力臂的加长，对主轴产生的扭动力矩就增加。

2、降低了压缩功，与目前发动机对比，该发动机在作压缩功至横向90°时，曲柄半径最小，在相同的受力条件下，由于受力的力臂缩短，力臂对主轴产生反扭力矩就被降低。

3、加大了点火提前角：与目前发动机对比，根据该发动机在作压缩功时，降低了对主轴的反扭力矩，和在曲轴转角一过上止点时，有效作功半径就较大的有利条件下，适当加大压缩压力，缩小作功始点时的曲轴转角，使该发动机能在较小的曲轴转角内，以较大的有效作功半径获得最高压力作功，这是目前发动机无法实现的。

4、节能减排，与目前相同活塞行程和排量的发动机对比，以相同时速百公里耗油量，应比目前发动机降低30％左右。

下面就以本发明的离心式组合曲轴节能发动机(以下简称离心式发动机)，与相同活塞行程和排量的目前一体曲轴汽油发动机(以下简称目前发动机)做一对比为例：

1、加大了有效作功半径

我们首先谈一下什么叫有效作功半径。无论是以何为燃料的内燃发动机，都是以燃料燃烧产生的压能，通过活塞连杆压动连杆销，连杆销通过曲臂(曲柄)扭动主轴旋转。这种将压力通过曲轴转变成转矩的传动原理，其实就是杠杆力的原理。如同一个人压动杠杆，利用杠杆支撑点另一端撬动物体，用相同的压力压动杠杆点距杠杆支撑点距离越长，杠杆的支撑点受力就越大，向支撑点另一端输送的动力就越大。如果距杠杆支撑点一定的距离以额定的压力压动杠杆，向杠杆支撑点另一端输送的动力假如是一百公斤，那么以相同的压力在压力点距杠杆支撑点距离增加一倍处压动杠杆，向杠杆支撑点另一端输送的动力，也应增加一倍二百公斤。

发动机以燃料燃烧产生的压力，通过活塞连杆压动连杆销，连杆销通过曲柄(曲臂)扭动主轴转动。这个作功原理其实就是杠杆力的作功原理。发动机曲轴的主轴径中心与连杆销径的中心距被称之为曲柄半径，这个连杆销径与主轴径中心作功时的距离，就如同压动杠杆作功时压力点与支撑点的距离。但连杆销径与主轴径的中心距在作功时，不都是有效作功距离，也就是说曲柄半径在作功过程中不都是有效作功半径。它的有效作功半径是随着活塞由上止点，向下止点作功运行时的曲轴转角变化而变化的。它的真正有效作功半径，从上止点后利用最高压力作功时的曲轴转角，至作功结束时的曲轴转角之间，无论曲轴旋转至某一个转角，都应该以活塞销中心和连杆销中心直线，与主轴中心成90°的距离，才是曲柄的有效作功半径。

所以离心式发动机，与目前相同活塞行程的发动机对比，它的有效作功半径特别大。尤其是在上止点后作功始点的曲轴转角时。

2、降低了压缩功

降低了压缩功，就是降低了发动机在做压缩功时，达到发动机所要求的压缩压力时所耗费的功率。由于离心式发动机的主轴径向中心，是横向偏离气缸垂直中心的，偏向压缩一面，并且由于滑柄尾部在定位销的牵制下，使连杆销两端两个曲柄外平面的两个滑块，分别在两侧的主轴滑道槽内，扭动主轴一同旋转作功时，每旋转一周，两个曲柄外平面的两个滑块，分别在两侧的主轴滑道槽内一同前后滑动运行一次。而且组合曲轴作功旋转至横向90°转角时，连杆销滑柄被滑柄尾部的定位销将其向前推至极限，使组合曲轴作功旋转至横向90°转角时的曲柄半径最大。反之当组合曲轴利用惯性力做压缩功旋转至横向90°转角时，连杆滑柄又被尾部的定位销将其回拉至极限，使组合曲轴由下止点向上止点做压缩功至横向90°转角时的曲柄半径最小。这就使组合曲轴利用旋转的惯性力做压缩功时，缩短了受力力臂的长度，降低了压缩功。尤其压缩至距上止点18°曲轴转角左右时，活塞销中心与连杆销和定位销中心三心成一线时，活塞压缩加提前着火产生的反压力，大部分压力都通过连杆销滑柄尾部的定位销和定位销圈，压在轴承内圈上。这时组合曲轴的惯性旋转力，通过滑柄尾端的定位销推动定位销圈和轴承内圈一同转动，就可很轻松的将活塞推到上止点。这个道理好比一个人用推车推着一百公斤重的货物上坡，要比一个人用肩扛着一百公斤重的货物上坡轻松的多。

3、加大了点火提前角

加大了点火提前角，是离心式发动机在作功始点较小的曲轴转角时，实现了较大的有效作功半径，利用燃料燃烧产生的最高压力作功的梦想。

根据离心式发动机在作压缩功时，有较小压缩功的付出而获得较高压缩压力的特点，和在较小曲轴转角作功时的有效作功半径，仍大于目前发动机正常曲轴转角作功时，有效作功半径的特点，我们完全有理由适当增加压缩压力，将点火提前角在目前发动机正常点火提前角的基础上，提前5°左右。也就是说目前一体曲轴发动机发出的最高作功压力，是在上止点后15°-20°的曲轴转角之间。而离心式发动机发出的最高作功压力，则应该是在上止点后10°-15°的曲轴转角之间产生。

以上谈到为实现点火提前角的提前，可适当增加压缩压力。是因为离心式发动机作压缩功时，具有以较小压缩功的付出，换取较高的压缩压力的特点。也就是说离心式发动机在做压缩功时与目前发动机对比，离心式发动机做压缩功时，将压缩压力达到目前发动机，要求的压缩压力1.4Mpa时所耗费的功率，大约只占目前发动机，做相同压缩压力时所耗费的功率百分之七十左右。

所以离心式发动机，在不超过目前发动机，做最高压缩压力时所耗费的功率条件下，应该适当加大压缩压力，以确保燃料分子与氧分子的密度和燃烧速度。

4、节能减排

离心式发动机通过以上三个方面介绍，可以看出，由于该发动机组合曲轴的结构性能，以及主轴径中心与气缸中心的位置关系都与目前发动机大不相同，最终体现出的作功效果，无论动力性经济性都好于目前发动机。也就是说离心式发动与目前相同活塞行程排量的发动机对比，作功时在相同功率的条件下，该发动机的耗油量将远低于目前发动机。

下面我们就以偏心17毫米离心式发动机，特殊的曲轴结构和独特的作功传动方式，以事半功倍的杠杆力作功原理，实现节能减排的效果，与目前相同活塞行程86毫米，和相同排量的四冲程汽油发动机，做以耗能效果对比。

人们都知道，发动机燃料燃烧产生最高压力时的作功始点，在上止点后的曲轴转角越小压能的损失就越小，发出的功率就越大，发动机的动力性就越好。但是目前发动机很难实现这一理想。因为无论是以汽油、柴油还是天然气为燃料的发动机，燃料从开始燃烧到产生最高压是需要时间的。以目前汽油发动机的作功传动结构和工作条件，它的作功始点是在上止点后15°-20°的曲轴转角，上止点后的曲轴转角是随着活塞向下运行而增大，而燃烧室的容积又是随着活塞向下运行而增大，燃烧室的容积越大，额定燃料燃烧应产生的最高压力降幅就越大。利用发动机额定燃料燃烧产生的最高压力作功的最佳压力点，就是在上止点后10°左右的曲轴转角，发动机在这个曲轴转角时，燃烧室容积没有太大的明显变化。而在20°左右的曲轴转角时，燃烧室的容积明显增大，最高压的降幅也就比较大。所以发动机作功时，额定燃料燃烧产生最高压力时，曲轴转角的大小，对发动机性能的影响是很大的。

其实以目前发动机的曲轴结构和传动方式，作功时的最高压力点，选择在上止点后15°-20°的曲轴转角是合理的。因为活塞行程86毫米的发动机，在上止点后15°的曲轴转角时,实际有效作功半径只有14毫米。在上止点后20°的曲轴转角时,有效作功半径才达到18毫米。而在上止点后10°的曲轴转角时的有效作功半径更是只有9毫米。所以作功时的最高压力点选择在上止点后10°的曲轴转角时，虽然获得了燃料燃烧产生的最高压力，但由于有效作功半径太小，达不到高压和较大的有效作功半径对主轴产生的扭动力矩效果。相反由于燃料燃烧时间的提前，造成的反压力对主轴产生的反扭力矩增大，利小弊大。所以目前汽油发动机点火提前角的设定，让点火时间稍晚一点，使作功时的曲轴转角稍大一点。这样虽然最高压力损失一点，但有效作功半径增大并减轻了反压力。这也是目前发动机作功时曲轴转角过大不得已的平衡办法。

离心式发动机的最高压力点为何设定在上止点后10-15°之间,如前面所述离心式发动机在作压缩功至上止点18°左右曲轴转角时，压缩加提前着火产生的反压力，大部分通过滑柄尾端依托在定位销上，定位销通过定位销圈与轴承内圈一同转动将活塞推至上止点。所以点火提前角虽然比目前发动机提前5°左右，压缩加提前着火产生的反压力，也不会超过目前发动机正常点火提前角，压缩加提前着火产生的反压力的负面影响。

离心式发动机最高作功压力点，在上止点后10°时的有效作功半径是26毫米左右，基本相当于目前发动机相同曲轴转角时9毫米的3倍。而在上止点后15°和20°曲轴转角时的有效作功半径，分别是30和34毫米。是目前发动机相同曲轴转角时14毫米和18毫米平均的2倍。

下面我们根据离心式发动机，与目前发动机在上止点后10°、15°和20°，这三个曲轴转角时有效作功半径的倍数差，以杠杆力的原理转换成作功时的压力差。离心式发动机的额定燃料，在上止点后这三个曲轴转角时燃烧产生的最高压，尤其在上止点后10°左右曲轴转角时燃烧产生的压力，肯定高于在上止点后15°曲轴转角时燃烧产生的压力。而在上止点后15°曲轴转角时燃烧产生的压力，更高于上止点后20°曲轴转角时燃烧产生的压力。如果目前发动机的额定燃料，在上止点后15°和20°的曲轴转角时燃料燃烧产生的压力平均是5Mpa的话，那么按照离心式发动机在这两个曲轴转角时的有效作功半径，5Mpa就应该乘上有效作功半径的两倍。也就是说离心式发动机的额定燃料，燃烧产生最高压时的曲轴转角，无论在上止点后10°还是15°，当作功运行至15°和20°的曲轴转角时的压力，都相当于目前发动机在这两个曲轴转角作功始点时，发出最高压力的两倍10Mpa左右。换句话说，离心式发动机与目前发动机，在这两个相同曲轴转角时，虽然燃料燃烧产生的压力都是5Mpa，但由于离心式发动机的有效作功半径，比目前发动机的有效作功半径增加了一倍，犹如杠杆的压力点距支撑点的距离增加了一倍。所以与目前发动机对比，虽然曲臂受力相同，但对主轴形成扭动的力矩，要比目前发动机大一倍。但要使离心式发动机作功运行的曲轴转角，达到目前发动机，从作功始点至作功结束的曲轴转角，离心式发动机需增加一点活塞行程。

另外因为连杆销围绕支撑板中心(气缸垂直中心线与主轴横向中心线交汇点)，旋转的圆周不是圆形而是不规则的椭圆形。但作功一面从上止点到下止点，是规则的椭圆弧形，上下止点时连杆销中心与支撑板中心距是43毫米，而横向90°时只有39毫米左右。这就降低了活塞向下止点运行作功时，通过连杆推动连杆销做圆周旋转时的横向阻力。

通过以上两台相同活塞行程和排量的发动机，作功条件和作功效果的对比，由于离心式发动机的主轴径中心偏离气缸中心，和组合曲轴具有巧用压能的功能，以事半功倍的作功传动方式，提高发动机动力性的作功效果，是目前发动机无法达到的。人们都知道，发动机从作功始点至作功结束整个作功过程中，额定的燃料燃烧在发动机作功始点时产生的压力高与低，对发动机的动力性影响是很大的。比方说发动机作功时，额定燃料在发动机作功始点全部燃烧产生的最高压力是5Mpa，当其作功运行至横向90°曲轴转角时，压力降至2.5Mpa。如果以相同的额定燃料在发动机作功始点全部燃烧产生的最高压力是10°Mpa，当其作功运行至横向90°曲轴转角时，压力仍下降至2.5Mpa，或高于2.5Mpa，这对目前发动机而言，可能是无法实现的梦。而离心式发动机却实现了这一梦想。详细一点说，离心式发动机以它作功传动系统的组织结构，及曲轴的作功性能，给发动机作功和压缩都创造了极为有利的条件。尤其在作功始点时，与目前发动机对比，有效作功半径得已成倍增加。是离心式发动机与目前发动机以相同的额定燃料燃烧，在离心式发动机的作功始点，上止点后10°时产生的压力使曲臂对主轴产生的扭动力矩，相当于目前发动机的作功始点在上止点后15°时，在10°曲轴转角时的3倍以上，约在17Mpa左右。在15°和20°曲轴转角时的平均两倍，约在10Mpa左右。这种在发动机作功始点瞬间产生的高压爆发力，可大幅提高发动机动力性的道理，与炮弹的火药燃烧速度的快慢，直接影响到炮弹射程的道理是一样的。炮弹的火药在瞬间全部燃烧的速度越快，弹头的射程距离就越远。相反，炮弹的火药全部燃烧的速度越慢，炮弹弹头的射程距离就越短。活塞的运行速度快与慢，基本取决于在作功始点时，瞬间产生的压力高与低。而活塞在负荷下向下止点高速运行至几十度曲轴转角时的较低压力，对活塞的运行速度已不起太大的作用。

通过以上离心式发动机，与目前发动机各作功条件的对比，尤其在作功始点有效作功半径的差距，导致两台发动机的动力力臂，在相同的作功压力下，对主轴产生的扭矩相差是极大的。所以改进后的离心式组合曲轴节能发动机，以高效的利用压能，使发动机向大功率低排放的目标，又迈进了一大步。但通过以上两台发动机各作功性能和效果的对比，离心式发动机在相同油耗的条件下，有效功率比目前发动机提高的百分比是多少，无法准确计算，只能通过实验室测功机才能得出准确数据。在此只能根据两台发动机各作功条件和性能，作功时对发动机产生的动力效果，大致性的评估两台发动机的油耗差。所以两台发动机以这种估算的方式对比，离心式组合曲轴节能发动机，扣除格外附加部件所耗费的功率，与目前相同活塞行程和排量的汽油发动机对比，以相同时速百公里耗油量，应比目前发动机降低30％左右

本发明具有结构新颖、加工简便、成本低廉、节能环保、功效高等优点，其大批量投入市场必将产生积极的社会效益和显著的经济效益。

附图说明

本发明共有14幅附图,其中：

附图1为本发明主视图；

附图2为本发明俯视图；

附图3为附图1的K-K视图；

附图4为附图3的L-L视图；

附图5为附图4的P-P视图；

附图6为附图4的M-M视图；

附图7为附图4的N-N视图；

附图8为主轴滑道Ⅰ主视图；

附图9为附图8的右视图；

附图10为连杆销滑柄Ⅰ结构示意图；

附图11为附图10的俯视图；

附图12为主轴滑道Ⅰ、连杆销滑柄Ⅰ及主轴滑道Ⅱ装配结构示意图；

附图13为支撑板Ⅰ结构示意图；Ⅰ

附图14为支撑板Ⅰ、主轴滑道Ⅰ及连杆销滑柄装配结构示意图。

在图中：1、法兰 2、轴承座Ⅱ 3、深沟轴承Ⅲ 4、驱动轴 5、齿轮Ⅰ6、齿轮Ⅱ 7、轴承座Ⅰ 8、深沟轴承Ⅱ 9、支撑板Ⅰ 10、轴承槽 11、深沟轴承Ⅰ 12、主轴滑道Ⅰ 13、连杆销滑柄Ⅰ 14、连杆总成 15、支撑板Ⅱ 16、主轴滑道Ⅱ 17、齿轮Ⅲ 18、支撑板Ⅲ 19、主轴滑道Ⅲ 20、内六角螺栓Ⅰ 21、连杆销滑柄Ⅱ 22、支撑板Ⅳ 23、主轴滑道Ⅳ 24、孔用卡簧 25、轴瓦 26、油道 27、定位销圈 28、曲轴箱 29、缸套体 30、活塞 31、汽缸 32、滑道槽 33、销孔 34、曲柄 35、滑块 36、连杆销 37、销轴 38、平键。

具体实施方式

本发明的具体实施例如附图所示，所述的离心式组合曲轴节能发动机包括箱体、作功传动机构及传输机构；箱体包括曲轴箱28及缸套体29；缸套体29上加工有2个汽缸31；缸套体29装于曲轴箱28上部；传动机构通过支撑板固定装于曲轴箱28内；活塞30装于汽缸31内；传输机构通过轴承座Ⅱ2装于曲轴箱28上；作功传动机构与传输机构通过齿轮Ⅰ5、齿轮Ⅱ6及齿轮Ⅲ17相连接；

作功传动机构包括齿轮Ⅲ17、轴承座Ⅰ7、深沟轴承Ⅱ8、支撑板Ⅰ9、定位销圈27、深沟轴承Ⅰ11、主轴滑道Ⅰ12、主轴滑道Ⅱ16、连杆销滑柄Ⅰ13、连杆销滑柄Ⅱ21、连杆总成14、活塞30、轴瓦25、支撑板Ⅱ15、齿轮Ⅱ6、内六角螺栓Ⅰ20、支撑板Ⅲ18、支撑板Ⅳ22；支撑板Ⅰ9与支撑板Ⅱ15相对设置；支撑板Ⅰ9的内侧加工有轴承槽10，轴承槽10内装有深沟轴承Ⅰ11及定位销圈27；主轴滑道Ⅰ12装于支撑板Ⅰ9上，位于支撑板Ⅰ9外侧的主轴滑道Ⅰ12轴上依次装有轴承座Ⅰ7及齿轮Ⅱ6，深沟轴承Ⅱ8通过孔用卡簧24固定于轴承座Ⅰ7内；支撑板Ⅱ15的内侧加工有轴承槽10，轴承槽10内装有深沟轴承Ⅰ11及定位销圈27；主轴滑道Ⅱ16装于支撑板Ⅱ15上；连杆销滑柄Ⅰ13的两侧分别装于主轴滑道Ⅰ12与主轴滑道Ⅱ16上，连杆销滑柄Ⅰ13上装有连杆总成14，连杆总成14的下端与连杆销滑柄Ⅰ13的连杆销36相连接，上端与活塞30通过销轴连接；支撑板Ⅲ18与支撑板Ⅳ22相对设置；支撑板Ⅲ18的内侧加工有轴承槽10，轴承槽10内装有深沟轴承Ⅰ11及定位销圈27；主轴滑道Ⅲ19装于支撑板Ⅲ18上。主轴滑道Ⅱ16在穿过支撑板Ⅱ15外壁的轴面上，加工有一个平键槽，平键槽内装有平键38；主轴滑道Ⅲ19的主轴孔内壁上加工有一个平键槽，与平键38相匹配；主轴滑道Ⅱ16的主轴插入主轴滑道Ⅲ19的主轴孔内，并通过内六角螺栓Ⅰ20连接为一体；在主轴滑道Ⅲ19的外部轴上装有齿轮Ⅲ17；支撑板Ⅳ22的内侧加工有轴承槽10，轴承槽10内装有深沟轴承Ⅰ11及定位销圈27；主轴滑道Ⅳ23装于支撑板Ⅳ22上，位于支撑板Ⅳ22外侧的主轴滑道Ⅳ23轴上依次装有轴承座Ⅰ7及齿轮Ⅱ6，深沟轴承Ⅱ8通过孔用卡簧24固定于轴承座Ⅰ7内；连杆销滑柄Ⅱ21的两侧分别装于主轴滑道Ⅲ19与主轴滑道Ⅳ23上；连杆总成14的下端与连杆销滑柄Ⅱ21的连杆销36相连接，，上端与活塞30通过销轴连接；连杆总成14上部的活塞30装于气缸31内；

传输机构包括驱动轴4、齿轮Ⅰ5、深沟轴承Ⅲ3、轴承座Ⅱ2、法兰1；驱动轴4的两端通过深沟轴承Ⅲ3与轴承座Ⅱ2装于曲轴箱28上，驱动轴4的一端装有法兰1，另一端装有止退螺母；驱动轴4上装有三个齿轮Ⅰ5，分别与两个齿轮Ⅱ6及一个齿轮Ⅲ17相啮合。

主轴滑道Ⅰ12、主轴滑道Ⅱ16、主轴滑道Ⅲ19与主轴滑道Ⅳ23同轴芯装配。

主轴滑道Ⅰ12与支撑板Ⅰ9之间、主轴滑道Ⅱ16与支撑板Ⅱ15之间、主轴滑道Ⅲ19与支撑板Ⅲ18之间、主轴滑道Ⅳ23与支撑板Ⅳ22之间都装有轴瓦25。

主轴滑道Ⅰ12、主轴滑道Ⅱ16、主轴滑道Ⅲ19、主轴滑道Ⅳ23分别与支撑板Ⅰ9、支撑板Ⅱ15、支撑板Ⅲ18及支撑板Ⅳ22偏心装配。

连杆销滑柄Ⅰ13与连杆销滑柄Ⅱ21均为U型结构；其结构包括一个连杆销36与两个曲柄34；连杆销36与两个曲柄34的内平面首部加工为一体；两个曲柄34外平面各与一个长度与曲柄34长度相同，宽度小于曲柄34宽度的滑块35加工为一体；连杆销36与两端的曲柄34组成U型结构；另在连杆销36两端的曲柄尾部，各加工有一个同心定位销孔33。

定位销圈27上加工有销轴37。

主轴滑道Ⅰ12、主轴滑道Ⅱ16、主轴滑道Ⅲ19、主轴滑道Ⅳ23上加工有滑道槽32。

连杆销滑柄Ⅰ13两侧的滑块35分别置于主轴滑道Ⅰ12与主轴滑道Ⅱ16的滑道槽32内，尾部的销孔33套在销轴37上；连杆销滑柄Ⅱ21两侧的滑块35分别置于主轴滑道Ⅲ19与主轴滑道Ⅳ23的滑道槽32内，上部尾端上的销孔33套在销轴37上。

支撑板Ⅰ9、支撑板Ⅱ15、支撑板Ⅲ18及支撑板Ⅳ22上均加工有油道26

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的离心式组合曲轴节能发动机包括箱体、作功传动机构及传输机构；箱体包括曲轴箱(28)及缸套体(29)；缸套体(29)上加工有2个汽缸(31)；缸套体(29)装于曲轴箱(28)上部；传动机构通过支撑板固定装于曲轴箱(28)内；活塞(30)装于汽缸(31)内；传输机构通过轴承座Ⅱ(2)装于曲轴箱(28)上；作功传动机构与传输机构通过齿轮Ⅰ(5)、齿轮Ⅱ(6)及齿轮Ⅲ(17)相连接；

所述的作功传动机构包括齿轮Ⅲ(17)、轴承座Ⅰ(7)、深沟轴承Ⅱ(8)、支撑板Ⅰ(9)、定位销圈(27)、深沟轴承Ⅰ(11)、主轴滑道Ⅰ(12)、主轴滑道Ⅱ(16)、连杆销滑柄Ⅰ(13)、连杆销滑柄Ⅱ(21)、连杆总成(14)、活塞(30)、轴瓦(25)、支撑板Ⅱ(15)、齿轮Ⅱ(6)、内六角螺栓Ⅰ(20)、支撑板Ⅲ(18)、支撑板Ⅳ(22)；支撑板Ⅰ(9)与支撑板Ⅱ(15)相对设置；支撑板Ⅰ(9)的内侧加工有轴承槽(10)，轴承槽(10)内装有深沟轴承Ⅰ(11)及定位销圈(27)；主轴滑道Ⅰ(12)装于支撑板Ⅰ(9)上，位于支撑板Ⅰ(9)外侧的主轴滑道Ⅰ(12)轴上依次装有轴承座Ⅰ(7)及齿轮Ⅱ(6)，深沟轴承Ⅱ(8)通过孔用卡簧(24)固定于轴承座Ⅰ(7)内；支撑板Ⅱ(15)的内侧加工有轴承槽(10)，轴承槽(10)内装有深沟轴承Ⅰ(11)及定位销圈(27)；主轴滑道Ⅱ(16)装于支撑板Ⅱ(15)上；连杆销滑柄Ⅰ(13)的两侧分别装于主轴滑道Ⅰ(12)与主轴滑道Ⅱ(16)上，连杆销滑柄Ⅰ(13)上装有连杆总成(14)，连杆总成(14)的下端与连杆销滑柄Ⅰ(13)的连杆销(36)相连接，上端与活塞(30)通过销轴连接；支撑板Ⅲ(18)与支撑板Ⅳ(22)相对设置；支撑板Ⅲ(18)的内侧加工有轴承槽(10)，轴承槽(10)内装有深沟轴承Ⅰ(11)及定位销圈(27)；主轴滑道Ⅲ(19)装于支撑板Ⅲ(18)上。主轴滑道Ⅱ(16)在穿过支撑板Ⅱ(15)外壁的轴面上，加工有一个平键槽，平键槽内装有平键(38)；主轴滑道Ⅲ(19)的主轴孔内壁上加工有一个平键槽，与平键(38)相匹配；主轴滑道Ⅱ(16)的主轴插入主轴滑道Ⅲ(19)的主轴孔内，并通过内六角螺栓Ⅰ(20)连接为一体；在主轴滑道Ⅲ(19)的外部轴上装有齿轮Ⅲ(17)；支撑板Ⅳ(22)的内侧加工有轴承槽(10)，轴承槽(10)内装有深沟轴承Ⅰ(11)及定位销圈(27)；主轴滑道Ⅳ(23)装于支撑板Ⅳ(22)上，位于支撑板Ⅳ(22)外侧的主轴滑道Ⅳ(23)轴上依次装有轴承座Ⅰ(7)及齿轮Ⅱ(6)，深沟轴承Ⅱ(8)通过孔用卡簧(24)固定于轴承座Ⅰ(7)内；连杆销滑柄Ⅱ(21)的两侧分别装于主轴滑道Ⅲ(19)与主轴滑道Ⅳ(23)上；连杆总成(14)的下端与连杆销滑柄Ⅱ(21)的连杆销(36)相连接，上端与活塞(30)通过销轴连接；连杆总成(14)上部的活塞(30)装于气缸(31)内；

所述的传输机构包括驱动轴(4)、齿轮Ⅰ(5)、深沟轴承Ⅲ(3)、轴承座Ⅱ(2)、法兰(1)；驱动轴(4)的两端通过深沟轴承Ⅲ(3)与轴承座Ⅱ(2)装于曲轴箱(28)上，驱动轴(4)的一端装有法兰(1)，另一端装有止退螺母；驱动轴(4)上装有三个齿轮Ⅰ(5)，分别与两个齿轮Ⅱ(6)及一个齿轮Ⅲ(17)相啮合。

2.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的主轴滑道Ⅰ(12)、主轴滑道Ⅱ(16)、主轴滑道Ⅲ(19)与主轴滑道Ⅳ(23)同轴芯装配。

3.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的主轴滑道Ⅰ(12)与支撑板Ⅰ(9)之间、主轴滑道Ⅱ(16)与支撑板Ⅱ(15)之间、主轴滑道Ⅲ(19)与支撑板Ⅲ(18)之间、主轴滑道Ⅳ(23)与支撑板Ⅳ(22)之间都装有轴瓦(25)。

4.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的主轴滑道Ⅰ(12)、主轴滑道Ⅱ(16)、主轴滑道Ⅲ(19)、主轴滑道Ⅳ(23)分别与支撑板Ⅰ(9)、支撑板Ⅱ(15)、支撑板Ⅲ(18)及支撑板Ⅳ(22)偏心装配。

5.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的连杆销滑柄Ⅰ(13)与连杆销滑柄Ⅱ(21)均为U型结构；其结构包括一个连杆销(36)与两个曲柄(34)；连杆销(36)与两个曲柄(34)的内平面首部加工为一体；两个曲柄(34)外平面各与一个长度与曲柄(34)长度相同，宽度小于曲柄(34)宽度的滑块(35)加工为一体；连杆销(36)与两端的曲柄(34)组成U型结构；另在连杆销(36)两端的曲柄尾部，各加工有一个同心定位销孔(33)。

6.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的定位销圈(27)上加工有销轴(37)。

7.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的主轴滑道Ⅰ(12)、主轴滑道Ⅱ(16)、主轴滑道Ⅲ(19)、主轴滑道Ⅳ(23)上加工有滑道槽(32)。

8.根据权利要求5所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的连杆销滑柄Ⅰ(13)两侧的滑块(35)分别置于主轴滑道Ⅰ(12)与主轴滑道Ⅱ(16)的滑道槽(32)内，尾部的销孔(33)套在销轴(37)上；连杆销滑柄Ⅱ(21)两侧的滑块(35)分别置于主轴滑道Ⅲ(19)与主轴滑道Ⅳ(23)的滑道槽(32)内，上部尾端上的销孔(33)套在销轴(37)上。

9.根据权利要求1所述的离心式组合曲轴节能发动机，其特征在于所述的支撑板Ⅰ(9)、支撑板Ⅱ(15)、支撑板Ⅲ(18)及支撑板Ⅳ(22)上均加工有油道(26)。