CN1164860C - 高效率发动机 - Google Patents

Abstract

一种高效率发动机，主要克服现有发动机的功率和效率较低、耗油较大等弊端。其主要技术方案是对现有发动机的连杆和曲柄等部件进行改进。在汽缸的活塞下方设置一个带齿条的活塞杆，其齿条与主轴齿轮、离合器、飞轮和杠杆等部件组成一个传动机构。该传动机构可以将汽缸中的燃油爆发压力集中向下作用于活塞杆上，使其上下往复运动。克服了原发动机的燃油爆发压力通过连杆和曲柄分解了一部压力，使其集中向下的压力减小，进而使工作效率降低、油耗增加的弊端。本发明使燃油爆发压力集中向下，减少了无用功，使其功率和效率提高，油耗低，成本低。

Description

高效率发动机

                          技术领域

本发明涉及发动机，特别是一种效率高、油耗少的发动机。

                          背景技术

现有的汽车、拖拉机、船舶等使用的发动机(汽油机和柴油机)工作原理如图1：汽缸内燃油爆发压力P推动活塞传动连杆下移，连杆推动曲柄使主轴旋转做功。P分解为P1和P3，P3被汽缸壁吸收，是无益损耗。推动连杆移动的P1和作用于曲柄使主轴旋转的P2分别如下：

P1＝P×cosβ

P2＝P1×sin(α+β)＝P×cosβ×sin(α+β)

即汽缸内爆发压力P只有部分(P2)被利用做功，其余的部分完全被无益消耗。P2的大小随曲柄转角α和连杆摆角β不同而异。与β之值与曲柄和连杆的比值有关。按内燃机设计要求，取其最佳比值，并在该最佳值附近上下进行计算，从曲柄角α由0°-180°，每码5°-10°，计算出cosβ×sin(α+β)，取其平均值。推动主轴旋转做功的P2值的范围如下：

P2＝60-70％P

即汽缸爆发压力被用来做功的只有60-70％，其余30-40％完全是无益消耗，非常可惜。降低了发动机功率，增加了油耗。这是由于发动机传动结构不合理(连杆和曲柄轴)所造成的严重损失。

                         发明内容

本发明的目的在于对现有发动机的结构进行改进，提供一种工作效率高、功率大、耗油小、成本低的发动机。

为了实现本发明的目的，拟采取以下技术方案：

本发明包括有汽缸3、活塞2、进排气机构10以及定时齿轮11，独特之处在于：活塞杆为带有齿条的活塞杆4，其上部与活塞2相连，下部与轴承9相连，齿条中部与主轴齿轮8相连；主轴齿轮内部与超越离合器的外圈相接，超越离合器的内圈与主轴6相接，活塞杆4上的齿条与主轴齿轮8啮合；主轴6的前端设有飞轮12，飞轮内圆与超越离合器13的外圈相接，离合器的内圈与主轴相接，超越离合器13的外圈的铰链b处设有杠杆与连接块14上的铰链a相接，连接块14与活塞杆齿条相接；或者将飞轮12中部设置一个偏心圆槽15，槽内设有偏心环16，偏心环通过机体上的铰链C设置杠杆18，杠杆18的a端与活塞杆4的齿条相接，超越离合器13设置在偏心环16的外部主轴6的外端。

上述飞轮12旁的主轴6上可以设置一个防止主轴处于空转的刹车装置。

本发明优点在于结构简单合理，提高了发动机功率和效率，降低了发动机重量；减少了油料消耗(据计算最少可节约燃油25％左右)；简单化了制造工艺，降低了建造成本(曲柄轴制造工艺复杂，一般为发动机成本的25-33％。改为一般的直线型传动轴，简化了制造工艺。虽然增加了杠杆机构和超越离合器，但工艺并不繁杂。)

                         附图说明

图1是现有发动机的原理示意图。

图2是本发明的传动结构示意图。

图3是本发明中为完成活塞回行而设计的另一种偏心圆机构，即将图2中的飞轮12中部设置偏心圆槽15，槽内设有偏心环16，环上设有杠杆18(ab)，杆上与设在机体上的铰链C相连，超越离合器13移至主轴外端。

图4是本发明中的超越离合器与主轴及齿轮相接的示意图。

                        具体实施方式

以上附图所公开的结构是本发明的实施例。图中，1为喷油器；2为活塞；3为汽缸体；4为带齿条的活塞杆；5为传动齿轮；6为主轴；7为设在主轴齿轮8内的超越离合器，8为主轴齿轮；9为设在活塞杆下部的轴承；10为进排气机构；11为定时齿轮；12为飞轮；13为超越离合器；14为杠杆传动机构(含杠杆ab及其铰链a、b、c以及设在齿条上的连接块)；15为设在飞轮12中部的圆形偏心槽；16为设在偏心槽内的圆形偏心环；17为支撑铰链(即C)；18为杠杆(即ab)；19为防止主轴空转而设置的刹车装置；20为离合器外圈；21为离合器内圈。上述超越离合器的具体情况可详见机械工程设计手册第五卷。

为了充分利用爆发压力，本发明将现有发动机连杆改为往复运动的活塞杆4(带齿条)，如图2。活塞杆齿条受爆发压力推动下行，驱动主轴齿轮8旋转做功。主轴齿轮内装有超越离合器7与主轴6联接(如图4)。动力冲程时，离合器自动与主轴结合，活塞2上行时又自动分离，此时主轴齿轮反向空转。活塞的返回行程(排气、压缩)，是依赖飞轮12旋转的惯性力，通过杠杆传动机构(图2)，变为驱动活塞杆回行的往复运动力。杠杆ab在c铰链(设在发动机机体上)处可自由摆动(在其工作平面内)，但不能滑动，在a及b两铰链处既可转动又可滑动，以适应飞轮的旋转运动。飞轮12与主轴6的联结与分离，同样是靠超越离合器。飞轮上装有齿圈(图2中省略，未绘出)。启动电机驱动齿圈，飞轮旋转，通过杠杆传动，使发动机运转(小型机可手摇启动)。飞轮在发动机首尾，也可在多缸机的中部，根据不同情况而定。把原来的曲柄轴改为直线型主轴，制造工艺简便，降低了发动机成本。由于主轴有时处于空转，增加了刹车装置。为了使飞轮的旋转惯性力转变为活塞回行往复运动力，亦可利用圆形偏心环结构(图3)。偏心距的大小与活塞行程和连杆传动有关。偏心环随偏心圆旋转而上下摆动，以C铰链为支点，使a端与活塞杆4联接，可实现往复运动。本发动机的燃油、配气和有关部件的计算等与现有发动机雷同，不再赘述。现有发动机的各样品种(如不同的马力、转速、缸数等)本发动机亦完全可以实现。

Claims (2)

1、一种高效率发动机，包括有汽缸(3)、活塞(2)、进排气机构10以及定时齿轮(11)，其特征在于：活塞杆为带有齿条的活塞杆(4)，其上部与活塞(2)相连，下部与轴承(9)相连，齿条中部与主轴齿轮(8)相连；主轴齿轮内部与超越离合器(7)的外圈相接，超越离合器的内圈与主轴(6)相接，活塞杆(4)上的齿条与主轴齿轮(8)啮合；主轴(6)的前端设有飞轮(12)，飞轮内圆与超越离合器(13)的外圈相接，离合器的内圈与主轴相接，超越离合器(13)的外圈的铰链b处设有杠杆与连接块(14)上的铰链a相接，连接块(14)与活塞杆齿条相接；或者将飞轮(12)中部设置一个偏心圆槽(15)，槽内设有偏心环(16)，偏心环通过机体上的铰链C设置杠杆(18)，杠杆(18)的a端与活塞杆(4)的齿条相接，超越离合器(13)设置在偏心环(16)的外部主轴(6)的外端。

2、根据权利要求1所述的高效率发动机，其特征在于：上述飞轮(12)旁的主轴(6)上可以设置有一个防止主轴处于空转的刹车装置(19)。

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