CN109779754A - 一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置 - Google Patents

Abstract

一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，涉及一种凸轮控制活塞式循环装置。本发明解决了现有的发动机气缸压力较高阶段作用于曲柄力臂较短阶段，燃烧阶段活塞下行梯度增加明显的问题。本发明的主连杆(2)的上端安装在活塞(1)上，主连杆(2)的向下延长部分绕过曲柄销(8)安装有回位滚轮(7)，盘形凸轮(4)和回位凸轮(6)安装在曲轴(5)的曲柄销(8)上，上滚轮(3)安装在主连杆(2)中部并与盘形凸轮(4)滚动接触，回位滚轮(7)与回位凸轮(6)滚动接触，连接套(10)安装在主连杆(2)上，副连杆(9)滑动安装在连接套(10)内，副连杆(9)的下端连接在曲柄销(8)上。本发明用于汽车发动机。

Description

一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机，具体涉及一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置。

背景技术

汽车是重要的交通运输工具，其行走动力是气体受热膨胀推动活塞做功，近而带动连杆曲轴，将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，同时，将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出转矩，以驱动汽车车轮转动。

传统汽车发动机活塞处于上止点位置时，活塞达到最高点，曲柄销轴线位于曲轴回转中心与活塞轴线的连线上，此时，曲柄的力臂长度为零，接下来，气缸压力较高阶段正是曲柄的力臂较短阶段，存在做功力矩小的问题，并且上止点过后，活塞下行梯度增加明显，气缸容积迅速增大，使燃烧热效率下降。

综上所述，现有的发动机气缸压力较高阶段作用于曲柄力臂较短阶段，燃烧阶段活塞下行梯度增加明显的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的发动机气缸压力较高阶段作用于曲柄力臂较短阶段，燃烧阶段活塞下行梯度增加明显的问题。提供了一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置。

本发明的技术方案是一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，它包括活塞1，它还包括主连杆、上滚轮、盘形凸轮、回位凸轮、回位滚轮、副连杆和连接套，主连杆的上端安装在活塞上，主连杆的向下延长部分绕过曲柄销安装有回位滚轮，盘形凸轮和回位凸轮安装在曲轴的曲柄销上，上滚轮安装在主连杆中部并与盘形凸轮滚动接触，回位滚轮与回位凸轮滚动接触，连接套安装在主连杆上，副连杆滑动安装在连接套内，副连杆的下端连接在曲柄销上。

本发明与现有技术相比具有以下改进效果：

本发明曲柄销轴线位于曲轴回转中心与活塞轴线的连线时，盘形凸轮的凸起部分的曲线轮廓来控制活塞的上行与下行梯度，在曲柄力臂接近最长阶段盘形凸轮的凸起部分回到基圆轨迹，以此来实现本发明的目的。

1、本发明增加了做功的力矩。

传统发动机活塞处于上止点位置时，活塞达到最高点，曲柄销轴线位于曲轴回转中心与活塞轴线的连线上。本发明曲柄销轴线位于曲轴回转中心与活塞轴线的连线时，活塞没达到最高点，而是在曲柄销越过曲轴回转中心与活塞轴线的连线一定曲轴转角后，活塞达到最高点。此时为本发明的做功起点。由于本发明上止点时曲柄销位置已离开传统上止点时曲柄销位置一定曲轴转角，即离开传统上止点时曲柄销位置一定距离，所以增加了力臂长度，使气缸压力较高阶段作用于力臂相对较长阶段，从而提高力矩。

2、本发明能够减少定容、定压阶段活塞下行梯度，增加燃烧热效率。

燃烧阶段活塞离上止点近，热效率高，是因为此时气缸容积小，放热量能得到充分利用。因此本发明减少定容、定压阶段活塞下行梯度，就是减少定容、定压阶段气缸容积，使燃烧阶段在气缸容积较小的情况下工作，放热量得到充分利用，从而增加热效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是上滚轮、盘形凸轮、回位凸轮和回位滚轮工作时的左侧示意图。

图3是盘形凸轮和回位凸轮共轭状态右侧示意图。

图4是现有汽油机压力曲线图。

图5是曲轴转角各阶段力臂长度示意图。

图6是现有汽油机压力曲线图换算成力矩曲线图。

图7是本发明的技术方案活塞位于上止点、曲轴转角位于10°时，力矩曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式是一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，它包括活塞1，它还包括主连杆2、上滚轮3、盘形凸轮4、回位凸轮6、回位滚轮7、副连杆9和连接套10，主连杆2的上端安装在活塞1上，主连杆2的向下延长部分绕过曲柄销8安装有回位滚轮7，盘形凸轮4和回位凸轮6安装在曲轴5的曲柄销8上，上滚轮3安装在主连杆2中部并与盘形凸轮4滚动接触，回位滚轮7与回位凸轮6滚动接触，连接套10安装在主连杆2上，副连杆9滑动安装在连接套10内，副连杆9的下端连接在曲柄销8上。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的连接套10的数量为两个。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的盘形凸轮4和回位凸轮6为共轭凸轮。如此设置，共同控制从动件主连杆2。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本发明曲柄销8轴线位于曲轴回转中心14与活塞1轴线的连线时,盘形凸轮4的凸起部分的曲线轮廓来控制活塞1的上行与下行梯度,在曲柄力臂接近最长阶段,盘形凸轮4的凸起部分回到基圆轨迹。如此设置，充分利用力臂较长阶段，从而提高力矩。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

以下是说明材料：

说明选择本发明技术方案活塞位于上止点、曲柄销位置为10°曲轴转角时为例，与现有技术方案活塞位于上止点，曲柄销位置为0°曲轴转角时，力矩曲线图面积对比。说明气缸压力较高阶段与力臂较长阶段结合，能增加力矩。

表1：现有技术方案曲轴转角各阶段压力及力臂长度表。表1中曲轴转角压力来自图4现有汽油机压力曲线图。表1中曲轴转角力臂长度来自图5曲轴转角各阶段力臂长度示意图，即曲轴转角各阶段力臂长度为力的作用线到曲轴回转中心的垂直距离。图5中的11表示气缸,12表示活塞轴线与曲轴回转中心连线,13表示曲柄销运动轨线,14表示曲轴回转中心,15表示力作用线,16表示力臂长度。

表1：现有技术方案曲轴转角各阶段压力及力臂长度表(活塞位于上止点、曲柄销位于0°曲轴转角)

图6：现有汽油机压力曲线图换算成力矩曲线图。由表1中曲轴转角压力与曲轴转角力臂长度的乘积(曲轴转角压力×活塞顶面积×曲轴转角力臂长度)，即为曲轴转角各阶段的力矩。用曲线回归做成力矩曲线图。

表2：本发明技术方案曲轴转角各阶段压力及力臂长度表。其中，表2是本发明技术方案活塞到达上止点位置时，曲柄销位置为10°曲轴转角。选择现有技术方案与本发明技术方案曲轴转角各阶段活塞下行梯度一致为例，例如，现有技术方案曲轴转角为0°-10°、压力为1500KPa-3850KPa，与本发明技术方案曲轴转角为10°-20°、压力为1500KPa-3850KPa，活塞1下行的距离相等，压力相等，形成表2。

表2：本发明技术方案曲轴转角各阶段压力及力臂长度表(活塞位于上止点、曲柄销位于10°曲轴转角)

图7：本发明的技术方案活塞位于上止点、曲轴转角位于10°时，力矩曲线图。由表2曲轴转角压力与曲轴转角力臂长度的乘积(曲轴转角压力×活塞顶面积×曲轴转角力臂长度)。即为曲轴转角各阶段力矩，用曲线回归做成力矩曲线图。

结论：图6力矩曲线下面积与图7力矩曲线下面积对比。图6的积分面积为33853.03，图7的积分面积为37546.4；本发明的积分面积增加了(37546.4-33853.03)/33853.03＝10.9％。本发明做功能力增加，动力性增强。

Claims (3)

1.一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，它包括活塞(1)，其特征在于：它还还包括主连杆(2)、上滚轮(3)、盘形凸轮(4)、回位凸轮(6)、回位滚轮(7)、副连杆(9)和连接套(10)，主连杆(2)的上端安装在活塞(1)上，主连杆(2)的向下延长部分绕过曲柄销(8)安装有回位滚轮(7)，盘形凸轮(4)和回位凸轮(6)安装在曲轴(5)的曲柄销(8)上，上滚轮(3)安装在主连杆(2)中部并与盘形凸轮(4)滚动接触，回位滚轮(7)与回位凸轮(6)滚动接触，连接套(10)安装在主连杆(2)上，副连杆(9)滑动安装在连接套(10)内，副连杆(9)的下端连接在曲柄销(8)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，其特征在于：连接套(10)的数量为两个。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车发动机的凸轮控制活塞式循环装置，其特征在于：盘形凸轮(4)和回位凸轮(6)为共轭凸轮。