CN106917675A - 可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置 - Google Patents

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Abstract

可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，包括曲轴。在曲轴轴端设有互相啮合的至少一组椭圆齿轮组，每组椭圆齿轮组均包括相同的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮，第一椭圆齿轮设置在曲轴轴端。第一椭圆齿轮的短轴端齿与第二椭圆齿轮的长轴端齿啮合，此椭圆齿轮啮合点为点火啮合点。椭圆齿轮点火啮合点与对应的气缸的点火点相匹配。本装置可以增加发动机的功率，节省燃料，减少排放污染物质，多级变力。

Description

可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置
技术领域
本发明属于内燃发动机装置领域，特别涉及可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置。
背景技术
应用广泛的内燃发动机，历经世界各国的科研人员的百年以上的研发和应用，各种类发动机经过无数次的试验，改进更新换代已经具有相当高的水准，要想进一步改进、增加发动机的性能，让发动机更有劲，更省油，更少对环境产生污染，似乎已经遇到了技术瓶颈。
如何在对内燃机不做大改进，而做到让它更有劲，更省油，更少排污，是一个技术问题。现在的发动机气缸压缩比在发动机的刚性，结构燃油等多种因素制约下已经达到了设计极限。
发明内容
要让发动机更有劲，更省油，更少排放，主要就是增加气缸内混合气体的压缩比，使燃油在混合气中雾化的更好，燃烧的更加充分，从而达到发动机更有劲更少排放。
本发明的目的是可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，可以提高发动机功率，降低燃油消耗，减少污染物质排放，结构简单。
采用的技术方案是：
可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，包括曲轴。
其技术要点在于：
在曲轴轴端设有互相啮合的至少一组椭圆齿轮组，每组椭圆齿轮组均包括相同的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮，第一椭圆齿轮设置在曲轴轴端。
第一椭圆齿轮的短轴端齿与第二椭圆齿轮的长轴端齿啮合，此啮合点为椭圆齿轮点火啮合点。
所述的椭圆齿轮点火啮合点与对应的气缸的点火点相匹配。
其优点在于：
本装置可以增加发动机的功率，节省燃料，减少排放污染物质，多级变力，在气缸做功的过程中，具有平衡、调解，合理分配爆发力的功能，具有降低气缸在点火爆发时间上反作用力的功能。在发动机整体不做大改动的情况下，不产生爆震爆死的情况下，增加功率，节省燃油，减少排放污染物。
附图说明
图1为本发明混合气点火爆发的示意图，以及第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮啮合的结构示意图。
图2为本发明第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮在椭圆齿轮点火啮合点啮合的结构示意图。
图3为为本发明第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮转动过程中的结构示意图。
图4为为本发明第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮转动过程的结构示意图。
图5为实施例1的结构示意图。
图6为实施例2的结构示意图。
图7为实施例3的结构示意图。
图8为实施例4的结构示意图。
图9为图1中的局部示意图。
具体实施方式
实施例1
可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，包括曲轴35。
在曲轴35轴端设有互相啮合的椭圆齿轮组，椭圆齿轮组包括相同的第一椭圆齿轮33和第二椭圆齿轮34，第一椭圆齿轮33设置在曲轴35轴端.
第一椭圆齿轮33的短轴端齿与第二椭圆齿轮34的长轴端齿啮合，此啮合点为椭圆齿轮点火啮合点。
第一椭圆齿轮33和第二椭圆齿轮34结构形状完全相同。
所述的椭圆齿轮点火啮合点与气缸39的点火点相匹配，即气缸39点火爆发时，第一椭圆齿轮33和第二椭圆齿轮34恰好在椭圆齿轮点火啮合点处啮合。第一椭圆齿轮33为主动齿轮，第二椭圆齿轮34为从动齿轮。
第二椭圆齿轮34装设在从动轴37上。
实施例2
对于双缸、四缸、八缸的发动机，在曲轴35的端部装设两组椭圆齿轮组，第一椭圆齿轮33装设在曲轴35轴端。每组椭圆齿轮组设置的角度与对应曲拐37的方向相匹配，即每组椭圆齿轮组的椭圆齿轮点火啮合点分别与对应的气缸39点火点相匹配。
实施例3
对于三缸、六缸、十二缸的发动机，则在曲轴35轴端装设三组椭圆齿轮组。每组椭圆齿轮组设置的角度与对应曲拐37的方向相匹配，即每组椭圆齿轮组的椭圆齿轮点火啮合点分别与对应的气缸39点火点相匹配。
实施例4
对于五缸的发动机，则在曲轴35轴端装设五组椭圆齿轮组。每组椭圆齿轮组设置的角度与对应曲拐37的方向相匹配，即每组椭圆齿轮组的椭圆齿轮点火啮合点分别与对应的气缸39点火点相匹配。
其工作原理为：
如图1所示，有气缸39，活塞38，连杆40和曲轴35。
1、在图1所示的点火爆发时，连杆40顶部位于A点，连杆40底部位于A1点，还有A1点向左所做水平线与从曲轴35中心O3向上的竖直线的交点O3A形成的三角形A A1O3A，线段A1O3A的两端分别向曲轴35中心为圆心的水平半径上做两条辅助线，线段A1O3A的长度=线段aO3的长度。
此时活塞38向下做功所需要的力和向上的反作用力相同，并且是最大的，这里所指最大是指曲轴35做360°旋转时达到上止点后点火爆发时，活塞38、连杆40和曲拐37所承受的力。
A A1与AO3形成的一个锐角小于或等于10°，曲拐37位于A1时候，三角形的横向短边只是曲拐37长度的一部分。
2、当曲拐37的中心转到B1时候,活塞38也下降到如3所示的活塞38位于中部位置。
连杆40顶部位于B点，连杆40底部位于B1点，还有B1点向左所做水平线与从曲轴35中心O3向上的竖直线的交点O3B形成的三角形B B1O3B，线段B1O3B的两端分别向曲轴35中心为圆心的水平半径上做两条辅助线，线段B1O3B的长度=线段 b O3的长度，长于a O3。
3、当曲拐37继续旋转，到右侧水平位置，活塞38也下降到如图1所示的活塞38位于底部位置。
连杆40顶部位于C点，连杆40底部位于C1点，还有C1点向左所做水平线与从曲轴35中心O3向上的竖直线的交点O3c，也即O3点，形成的三角形C C 1O3，线段C1O3的长度=半径R的长度。
可以得出气缸39点火爆发时，三角形的横向短边承受的冲击力最大，杠杆撬力最小，向上的反作用力最大，随着曲拐37旋转到B1，三角形的横向短边长度有所增加，曲拐37旋转到C1它的三角形横向短边达到顶峰，等于半径R，为点火时候长度aO3的数倍，杠杆撬力最大。
4、图3中可以得出，气缸39点火爆发时候的三角形横向短边A1O3A，也即a O3承受的冲击力最强，杠杆撬力最小，向上的反作用力最大。
随着曲拐37旋转至B1的位置，三角形横向短边长度B1O3B等于b O3，大于a O3，即增长了。
随着曲拐37旋转至C1的位置，三角形横向短边达到顶峰，即半径R，变长达到点火时候的数倍，也意味着杠杆撬力达到数倍。
依据图1所示，把原来的发动机的曲轴35端部正圆齿轮和变速箱的正圆齿轮改变为两个椭圆齿轮以后，可以让气缸39点火爆发产生的冲击更均衡的转换为曲轴35的旋转力或扭力，大大的降低了在点火初始时候产生的向上反作用力。
这样就可以把气缸39混合气的压缩比提高一些，进一步改善气缸39内燃油的雾化，促进燃油更充分燃烧，就可以达到增加功率，节省燃油，降低排放的设计目的。
第一椭圆齿轮33和第二椭圆齿轮34相互啮合旋转，齿轮的半径不断变化，第一椭圆齿轮33输出的力和第二椭圆齿轮34接受的力是不断变化的，是为多级变力。
原来的发动机的曲轴35轴端和变速箱一端互相啮合的齿轮为正圆形状，原发动机气缸39混合气压缩比是经过设计以不产生爆震爆死现象为技术标准的。
而本设计当中：
在气缸39点火爆发时，如图1所示让曲轴35上的第一椭圆齿轮33的短轴端齿与第二椭圆齿轮34的长轴端齿啮合。
把两个椭圆齿轮边缘看成两个椭圆形，长轴为nq，短轴为mn，mn长度为90mm，nq长度为120mm，相当于用直径90mm的小齿轮带动直径120mm的大齿轮，依据力学原理和杠杆原理，在理论上可以得到增加活塞38下行25%左右的力，同时减少活塞38向上相同的反作用力，在改换两个椭圆齿轮以后，可以提高约15-25%左右的气缸39混合气的压缩比，使得混合器中的燃油雾化效果更好，燃烧的更充分，污染物排放大大减少。上述的25%计算的公式为(120-90)/120=25%。
第一椭圆齿轮33和第二椭圆齿轮34是两个完全相同的齿轮，齿数，模数相同，在从点火啮合点开始啮合转动，如图1至4所示，标示的两个椭圆齿轮上标的数字从1-32，两个椭圆齿轮旋转啮合时，始终保持相同的数字对应的齿啮合，每个椭圆齿轮均为32个齿，在这种特定情况下，两个椭圆齿轮所在的轴的中心距O1 O2不变，两轴的传动比不变，随着两轴的旋转，曲轴35（主动轴）输出的力和从动轴36接收的力随着气缸39内的活塞38在点火爆发开始，然后一路下行而不断产生变化，即多级变力。
依据力学原理和杠杆原理，两个齿数和模数相同的椭圆齿轮在本文中所述的特定的椭圆齿轮点火啮合点啮合时，在旋转过程中两轴中心距不变，两轴的传动比不变。
两个齿数和模数相同的椭圆齿轮啮合，同样两个齿数和模数相同的正圆齿轮啮合，它们的各项数据相同。
把第一椭圆齿轮33的短轴和第二椭圆齿轮34的长轴看做两个不同直径的齿轮，在气缸39点火爆发时候，相当于用第一椭圆齿轮33的短轴去带动第二椭圆齿轮34的长轴，在最容易产生爆震和爆死的时间点，用短轴带动长轴，客观实际上可以增加活塞38的下行力25%（也可以理解为减少下行阻力25%）并且减少活塞38向上反作用力25%。
如图1所示，气缸39的上面积和下面积最大，承受力F1和F2最大，侧壁承受力F3和F4最小。

Claims (7)

1.可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，包括曲轴(35)，其特征在于：
在曲轴(35)轴端设有互相啮合的至少一组椭圆齿轮组，每组椭圆齿轮组均包括相同的第一椭圆齿轮(33)和第二椭圆齿轮(34)，第一椭圆齿轮(33)设置在曲轴(35)轴端；
第一椭圆齿轮(33)的短轴端齿与第二椭圆齿轮(34)的长轴端齿啮合，此啮合点为椭圆齿轮点火啮合点；
所述的椭圆齿轮点火啮合点与对应的气缸(39)的点火点相匹配。
2.根据权利要求1所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：椭圆齿轮组为两组。
3.根据权利要求2所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：每组椭圆齿轮组设置的角度分别与对应曲拐(37)的方向相匹配。
4.根据权利要求1所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：椭圆齿轮组为三组。
5.根据权利要求4所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：每组椭圆齿轮组设置的角度分别与对应曲拐(37)的方向相匹配。
6.根据权利要求1所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：椭圆齿轮组为五组。
7.根据权利要求6所述的可增加内燃发动机气缸内混合气体压缩比的多级变力装置，其特征在于：每组椭圆齿轮组设置的角度分别与对应曲拐(37)的方向相匹配。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1683765A (zh) * 2004-04-16 2005-10-19 王玉山 四冲程发动机活塞运动均衡装置
US20150068337A1 (en) * 2012-04-13 2015-03-12 Irek Abudarovich Galeev Internal combustion engine

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