CN105525990A - 单缸内燃机及其平衡机构 - Google Patents

Abstract

一种单缸内燃机及其平衡机构，平衡机构包括：设有第一通孔的旋转块，包括可拆卸固定连接的第一、二旋转分块，所述第一、二旋转分块围成所述第一通孔；偏心件，包括：设有第二通孔的本体，所述本体可转动地套设在旋转块外，所述第一、二通孔的中轴线平行；两根振荡杆，沿所述本体径向位于本体的两侧，并与本体固定设置。解决了以下问题：现有单缸内燃机的平衡机构要么只能够平衡单缸内燃机产生的一阶往复惯性力、而不能平衡单缸内燃机产生的二阶往复惯性力，要么结构非常复杂。

Description

单缸内燃机及其平衡机构

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种单缸内燃机及其平衡机构。

背景技术

单缸内燃机运转时会产生往复惯性力、旋转惯性力，往复惯性力、旋转惯性力会造成内燃机振动，使内燃机运转不平衡。为此，需要在单缸内燃机中设置用来平衡往复惯性力、旋转惯性力的平衡机构。

现有单缸内燃机的一种用来平衡往复惯性力的平衡机构为单轴平衡机构。在单缸内燃机工作时，该单轴平衡机构只能平衡单缸内燃机产生的一阶往复惯性力，而不能平衡单缸内燃机产生的二阶往复惯性力。因此，目前单缸内燃机在工作时所产生的振动仍然得不到有效的控制，影响了单缸内燃机的性能指标。

现有单缸内燃机的另一种用来平衡往复惯性力的平衡机构为双轴平衡机构。双轴平衡机构能够平衡单缸内燃机产生的一阶往复惯性力、以及二阶往复惯性力，但是，其结构非常复杂、占用空间非常大，因而在单缸内燃机中很少使用。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有单缸内燃机的平衡机构要么只能够平衡单缸内燃机产生的一阶往复惯性力、而不能平衡单缸内燃机产生的二阶往复惯性力，要么结构非常复杂。

为解决上述问题，本发明提供了一种单缸内燃机的平衡机构，包括：

设有第一通孔的旋转块，包括可拆卸固定连接的第一、二旋转分块，所述第一、二旋转分块围成所述第一通孔；

偏心件，包括：

设有第二通孔的本体，所述本体可转动地套设在旋转块外，所述第一、二通孔的中轴线平行；

两根振荡杆，沿所述本体径向位于本体的两侧，并与本体固定设置。

可选的，还包括：位于所述第一通孔内的弧形第一、二轴瓦，所述第一轴瓦与第一旋转分块的孔壁固定设置，所述第二轴瓦与第二旋转分块的孔壁固定设置。

可选的，还包括：环形件，与所述旋转块的外周面过盈配合。

可选的，还包括：设于所述第二通孔的环形轴瓦，与所述第二通孔过盈配合。

可选的，还包括：配重块，在所述本体的轴向一侧与所述本体固定设置。

可选的，所述配重块的数量为两个，两个配重块沿本体轴向位于本体的两侧。

可选的，所述配重块与本体螺栓连接。

可选的，所述旋转块的质心与第二通孔的中轴线重合。

另外，本发明还提供了一种单缸内燃机，包括：

曲轴，具有连杆颈和两个偏心轴颈，所述两个偏心轴颈沿曲轴轴向关于连杆颈对称设置，且所述连杆颈、偏心轴颈的中心线沿曲轴径向位于曲轴的中心线的两侧；

上述任一所述的平衡机构，数量为两个，分别通过所述第一通孔套设在所述两个偏心轴颈上；

设于缸壁上的四个导向孔，两个所述平衡机构的振荡杆分别位于四个导向孔内，并可沿导向孔作往复直线移动；

连杆，套设在所述连杆颈上；

活塞，与所述连杆的一端连接；

MR＝me，R/L＝e/l，M为内燃机的往复质量，R为曲拐半径，m为两个所述平衡机构质量之和，e为偏心轴颈的中心线与曲轴的中心线之间的距离，L为连杆长度，l为第一通孔的中轴线与第二通孔的中轴线之间的距离。

可选的，所述旋转块被曲轴上两个沿轴向间隔排列的凸肩阻挡。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

单缸内燃机工作时，曲轴转动，平衡机构中的旋转块绕偏心轴颈转动，且旋转块会以沿径向位于旋转块两侧的两个导向孔的连线为中心，在第二通孔内作左右摆动，进而推动振荡杆在导向孔内作往复直线移动。由于MR＝me，R/L＝e/l，M为内燃机的往复质量，R为曲拐半径，m为两个所述平衡机构质量之和，e为偏心轴颈的中心线与曲轴的中心线之间的距离，L为连杆长度，l为第一通孔的中轴线与第二通孔的中轴线之间的距离，使得单缸内燃机的一、二阶往复惯性力均得到平衡。另外，与现有单轴平衡机构相比，本发明技术方案的平衡机构结构更为简单。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中单缸内燃机的轴向剖面示意图；

图2是图1所示单缸内燃机中曲轴的立体结构图；

图3是图1所示单缸内燃机中平衡机构的立体分解图；

图4是图1所示单缸内燃机中平衡机构沿曲轴轴向的侧视图；

图5是沿图1中AA剖面的截面图；

图6是图3所示平衡机构中旋转块的立体分解图；

图7是本发明中单缸内燃机的往复惯性力的平衡原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

结合图1至图2所示，本实施例的单缸内燃机包括：

曲轴1，具有连杆颈10和两个偏心轴颈11，两个偏心轴颈11沿曲轴1轴向关于连杆颈10对称设置，连杆颈10的中心线O₁、偏心轴颈11的中心线O₂沿曲轴1径向位于曲轴1的中心线O₃的两侧；

两个平衡机构2，分别套设在两个偏心轴颈11上；

设于缸壁上的四个导向孔3，其中两个导向孔3位于连杆颈10的轴向一侧，另外两个导向孔3位于连杆颈10的轴向另一侧，位于连杆颈10轴向同一侧的两个导向孔3沿曲轴1径向位于曲轴1的两侧；

连杆4，套设在连杆颈10上；

活塞5，与连杆4的一端连接。

结合图3至图5所示，平衡机构2包括：设有第一通孔200的旋转块20。旋转块20包括可拆卸固定连接的第一旋转分块201、第二旋转块202，第一旋转分块201、第二旋转块202围成第一通孔200。

在本实施例中，第一旋转分块201与第二旋转块202通过两个螺栓28进行螺栓连接。在将平衡机构2安装在曲轴上时，先将第一旋转分块201、第二旋转块202贴合在偏心轴颈11的圆周面上，再利用螺栓28将第一旋转分块201与第二旋转块202固定在一起。

结合图1和图2所示，偏心轴颈11穿过旋转块20的第一通孔200。在本实施例中，旋转块20被曲轴1上两个沿轴向间隔排列的凸肩12阻挡，防止单缸内燃机工作时旋转块20会沿曲轴1轴向移动。

继续结合图3至图5所示，平衡机构2还包括：偏心件21。偏心件21包括本体211和两根振荡杆212，本体211设有第二通孔210，并可转动地套设在旋转块20外，第一通孔200、第二通孔210的中轴线平行，但不重合。两根振荡杆212沿本体211径向位于本体211的两侧，并与本体211固定设置。每根振荡杆212可沿导向孔3作往复直线移动。

如图5所示，单缸内燃机工作时，曲轴转动，平衡机构2中的偏心块20绕偏心轴颈11转动，且旋转块20会以沿径向位于旋转块20两侧的两个导向孔3的连线L为中心，在第二通孔210内沿第二通孔210的周向方向B作左右摆动，进而推动振荡杆212在导向孔3内作往复直线移动。在曲轴转动的同时，会带动活塞作往复直线移动，活塞的移动方向与振荡杆212的移动方向相反。

在本发明中，MR＝me，R/L＝e/l，M为内燃机的往复质量，R为曲拐半径，m为两个所述平衡机构质量之和，如图1所示，e为偏心轴颈11的中心线O₂与曲轴1的中心线O₃之间的距离，L为连杆4的长度，如图5所示，l为第一通孔200的中轴线与第二通孔210的中轴线之间的距离，使得单缸内燃机的一、二阶往复惯性力均得到平衡。

内燃机的往复质量为活塞组的质量与连杆小头质量之和，连杆小头质量为将连杆质量换算成集中于活塞销轴线中心上的往复运动的质量。

下面将结合图7对本发明中平衡机构的平衡原理作具体分析。在图7中，O为曲轴的中轴线，C为活塞组，D为两个平衡机构，θ为曲轴转角，ω为曲轴转速。

内燃机工作时，活塞连杆机构产生的一阶往复惯性力为F₁＝MRω²cosθ，平衡机构产生的一阶往复惯性力为F₂＝meω²cosθ。由于MR＝me，故F₁与F₂相等，内燃机产生的一阶往复惯性力能够得到平衡。

内燃机工作时，活塞连杆机构产生的二阶往复惯性力为F₃＝(MRω²cos2θ)R/L，平衡机构产生的二阶往复惯性力为F₄＝(meω²cos2θ)e/l。由于MR＝me，R/L＝e/l，故F₃与F₄相等，内燃机产生的二阶往复惯性力能够得到平衡。

另外，与现有单轴平衡机构相比，本发明技术方案的平衡机构结构更为简单。

结合图3至图5所示，在本实施例中，平衡机构2还包括：位于第一通孔200内的弧形第一轴瓦23、第二轴瓦24，第一轴瓦23与第一旋转分块201的孔壁固定设置，第二轴瓦24与第二旋转分块202的孔壁固定设置。第一轴瓦23、第二轴瓦24的作用在于：如图5所示，旋转块20绕偏心轴颈11转动时，防止旋转块20与偏心轴颈11直接接触，减少旋转块20、偏心轴颈11的磨损。

在本实施例中，平衡机构2还包括：环形件25，与旋转块20的外周面过盈配合；环形轴瓦26，与第二通孔210过盈配合。平衡机构2应用时，环形件25与环形轴瓦26之间涂有润滑油。环形件25、环形轴瓦26的作用在于：如图5所示，旋转块20在偏心件21的第二通孔210内沿方向B做左右摆动时，防止旋转块20与偏心件21直接接触，减少旋转块20、偏心件21的磨损。

在具体实施例中，环形件25为轴承环，其外周面非常光滑，使得旋转块20带着环形件25在第二通孔210内摆动时，环形件25与环形轴瓦26之间的摩擦较小。

在本实施例中，平衡机构2还包括：配重块27，在本体211的轴向一侧与本体211固定设置。

根据上述单缸内燃机的往复惯性力平衡原理可知，当单缸内燃机的冲程(等于曲拐半径的两倍)、活塞连杆往复质量改变时，需要对平衡机构2的质量、偏心距e作出相应调整，才能使得单缸内燃机的往复惯性力得到平衡。在本实施例中，可以通过调整配重块27的质量，来达到调整平衡机构2的质量的目的，这样一来，就可以不用对平衡机构2中其它部件的质量、偏心距e作调整。

在具体实施例中，配重块27的数量为两个，两个配重块27沿本体211轴向位于本体211的两侧。在其他实施例中，配重块27也可以为其他数量。

在本实施例中，配重块27与本体211通过螺栓30进行螺栓连接。在其他实施例中，配重块27也可以通过其他方式与本体211固定连接。

在本实施例中，旋转块20的质心与第二通孔210的中轴线重合。这样一来，本发明的单缸内燃机依然可以采用现有方法来平衡单缸内燃机产生的旋转惯性力。

如图6所示，第一旋转分块201沿第一通孔200周向上的尺寸小于第二旋转分块202沿第一通孔200周向上的尺寸，通过在第二旋转块202上设置凹槽203来达到旋转块20的质心与第二通孔210的中轴线重合的目的。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种单缸内燃机的平衡机构，其特征在于，包括：

设有第一通孔的旋转块，包括可拆卸固定连接的第一、二旋转分块，所述第一、二旋转分块围成所述第一通孔；

偏心件，包括：

设有第二通孔的本体，所述本体可转动地套设在旋转块外，所述第一、二通孔的中轴线平行；

两根振荡杆，沿所述本体径向位于本体的两侧，并与本体固定设置。

2.如权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，还包括：位于所述第一通孔内的弧形第一、二轴瓦，所述第一轴瓦与第一旋转分块的孔壁固定设置，所述第二轴瓦与第二旋转分块的孔壁固定设置。

3.如权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，还包括：环形件，与所述旋转块的外周面过盈配合。

4.如权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，还包括：设于所述第二通孔的环形轴瓦，与所述第二通孔过盈配合。

5.如权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，还包括：配重块，在所述本体的轴向一侧与所述本体固定设置。

6.如权利要求5所述的平衡机构，其特征在于，所述配重块的数量为两个，两个配重块沿本体轴向位于本体的两侧。

7.如权利要求5所述的平衡机构，其特征在于，所述配重块与本体螺栓连接。

8.如权利要求1所述的平衡机构，其特征在于，所述旋转块的质心与第二通孔的中轴线重合。

9.一种单缸内燃机，其特征在于，包括：

曲轴，具有连杆颈和两个偏心轴颈，所述两个偏心轴颈沿曲轴轴向关于连杆颈对称设置，且所述连杆颈、偏心轴颈的中心线沿曲轴径向位于曲轴的中心线的两侧；

权利要求1至8任一项所述的平衡机构，数量为两个，分别通过所述第一通孔套设在所述两个偏心轴颈上；

设于缸壁上的四个导向孔，两个所述平衡机构的振荡杆分别位于四个导向孔内，并可沿导向孔作往复直线移动；

连杆，套设在所述连杆颈上；

活塞，与所述连杆的一端连接；

MR＝me，R/L＝e/l，M为内燃机的往复质量，R为曲拐半径，m为两个所述平衡机构质量之和，e为偏心轴颈的中心线与曲轴的中心线之间的距离，L为连杆长度，l为第一通孔的中轴线与第二通孔的中轴线之间的距离。

10.如权利要求9所述的单缸内燃机，其特征在于，所述旋转块被曲轴上两个沿轴向间隔排列的凸肩阻挡。