CN1710266A

CN1710266A - 内燃机曲轴活动连杆机构

Info

Publication number: CN1710266A
Application number: CN 200510019040
Authority: CN
Inventors: 凌昌国; 凌昌文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2005-12-21

Abstract

本发明内燃机曲轴活动连杆机构，属机械传动领域，特别涉及运载工具动力机构领域。本内燃机曲轴活动连杆机构，包括曲轴和活动连杆，其活动连杆由外连杆、内连杆、横杠杆、增力片和连杆支承座组成，曲轴由曲轴、曲轴顶护圈组成，曲轴顶护圈通过横杠杆与活动连杆构成运动副。本发明的技术进步性非常突出，是内燃机发展方面的一个创举。其根本创新在于内燃机曲轴顶护圈与活动连杆配合，构成了两对运动副，能够产生既有直推力，又有横推力的双向复合功能。由于曲轴顶护圈的设计，实际使曲轴力臂延长了1倍左右，并可缩短活塞行程1/3左右。可说是曲轴发展史上一个划时代的进步。

Description

内燃机曲轴活动连杆机构

技术领域

本发明内燃机曲轴活动连杆机构，属机械传动领域，特别涉及运载工具动力机构领域。

背景技术

现有技术内燃机，内部动力机构为曲轴、连杆、活塞。机械学上称曲柄滑块机构，其连杆是一种固定式单根连杆，机械学上称曲柄滑块机构。长时间以来，内燃机领域沿用着这种机构，而该机构不可避免地存在着固有弊端。例如：

1. 内燃机死点。这是内燃机长期存的问题，当活塞到达上止点位置后，连杆、曲轴力臂成一条直线，不能产生动力、还要产生破坏力。

2. 内燃机热力利用率低。当连杆曲轴成90°推力角时，热动力已降到50％以下。

3. 曲轴力矩短。根据曲轴连杆比的公式：λ＝γ/ι，一般的内燃机为1/3至1/4.1。在连杆长度不变的情况下，曲轴力矩只能限定在这个范围内，不能延长。所以产生的扭力不大。

4. 固定压缩比。内燃机的压缩比是由各厂家根据机型确定的，一经确定即不可改变。它不适应不同燃料，如天然气、液化气等，对不同压缩比的需求，也不适应车辆运行条件，如平原、高原对不同压缩比的需求.

5. 固定活塞行程。根据公式：曲轴半径×2＝活塞行程。固定活塞行程，严重制约了设计人员的创造性。在相等的活塞行程中，不能延长曲轴力臂；在相等的气缸容积中，无法加大活塞直径，提高热功率。

6. 单一的直推力。现有技术的曲柄滑块机构，在传递热动力时，只有单一的直推力，没有横推力.

7. 热功利用率低。现有技术的内燃机，热功利用率只有20-40％。

发明目的

本发明的目的是提供一种内燃机曲轴活动连机构，解决当前内燃机现有技术曲柄滑块机构所存在的诸多问题。使用具有直推力和横推力的双向复合动力的运动副的机构设计，在传动动力时，达到成倍增加功效的目的。

本发明内燃机曲轴活动连机构的技术方案是：

本内燃机曲轴活动连杆机构，包括曲轴和活动连杆，其活动连杆由外连杆1、内连杆2、横杠杆3、增力片4和连杆支承座5组成，曲轴由曲轴6和曲轴顶护圈7组成，曲轴顶护圈7通过横杠杆3与活动连杆构成运动副。

本发明机构的外连杆1为圆形空心管，其上部与连杆小头A连为一体。

本发明机构的内连杆2装有连杆活塞8，该连杆活塞8，通过半圆帽9与内连杆2连接。该内连杆2外，装有弹簧圈10，下部适当位置装有弹簧片11。

上述内连杆2装配在外连杆1中，呈滑动配合。

本发明机构的横杠杆3，安装在连杆支承座5中。该横杠杆3由两个平行设置、两端为圆弧形的横杠杆片19组成，平行两件之间圆弧中心，一端以承力螺栓12连接，另一端用等长螺栓13，外加套筒管14，再将该螺栓紧固。

本发明机构的增力片4，一端装在连杆支承座2上，另一端置于横杠杆的套筒管14上。

本发明机构连杆支承座5中间有长方形框槽孔15，为内连杆2装入孔。本连杆支承座5与外连杆1，通过细螺纹紧密连接。

本发明的曲轴顶护圈7，设有上凸轮16。所说的曲轴顶护圈7上凸轮设置的曲轴提前角为12°-20°。

本发明的曲轴顶护圈7，设有下凸轮17。

上述的设有凸轮的曲轴顶护圈7外，装有挡护圈18。

本发明内燃机曲轴活动连杆机构包括曲轴和活动连杆，其活动连杆由外连杆、内连杆、横杠杆、增力片和连杆支承座组成，曲轴由曲轴和曲轴顶护圈组成，顶护圈外装有挡护圈。外连杆为圆形空心管，内连杆在外连杆内通过连杆活塞在外连杆中滑动配合，外连杆底装有横杠杆，横杠杆是本发明的关健设计之一，为了保证传递有力和动力平衡，由两个平行设置、两端为圆弧形的横杠杆片组成，一端以承力螺栓连接，另一端为等长螺栓，其中段部份外加套筒管，并锁紧。内连杆上装有连杆活塞，用半圆螺帽使之连接，半圆螺帽是能够活动的，当内连杆受到横推力时，下部必然摆动，半圆螺帽就成了内连杆摆动的支点。内连杆通过该活塞在外连杆内滑动配合，上下运动；内连杆外装有弹簧圈，内连杆上下运动时，一方面该弹簧圈的弹力使其复位，另一方面，当内燃机吸气时，活塞的下行也要靠此弹簧的推力，内连杆下部适当位置装有弹簧片，保持内外连杆在横推力作用时的协调性，连杆支承座中间的长方形框槽孔，为内连杆装入孔，连杆支承座通过细密螺纹与外连杆紧密连接，连杆支承座与增力片的一端连接，增力片另一端置于横杠杆套筒上，连杆支承座实为是活动连杆中，上承外连杆，下护内连杆的连接副，并通过活动连杆的横杠杆与有顶护圈的曲轴配合，构成两对运动副，该曲轴成了横、直动力的复合传递机构，曲轴顶护圈既能顶护横杠杆，又延长了曲轴转动的力臂。曲轴顶护圈的上凸轮，使活塞、连杆、曲轴的最大压力不处在一条直线上，解决了死点的位置移动问题，并可以延长气缸高压缩比的时间，而曲轴顶护圈下凸轮，则可以缩短内燃机活塞行程约1/3。

本发明的技术进步性非常突出，是内燃机发展方面的一个创举。

本发明的根本创新在于内燃机曲轴顶护圈与活动连杆配合，构成了两对运动副，能够产生既有直推力，又有横推力的双向复合功能。由于曲轴顶护圈的设计，实际使曲轴力臂延长了1倍左右，并可缩短活塞行程约1/3左右。同现有曲轴相比，可以说，在曲轴的发展史上，是一个划时代的进步。具体而言，解决了以下问题：

1)解决死点问题，使在死点之前有动力。

2)在曲轴产生动力的转角中，可以认为相对延长曲轴力臂。

3)能有机地将热动力与传递热动力结合起来。

4)在传递动力时，能成几十倍地增力。

5)保守的估计，可将现有技术的内燃机功率，提高2-3倍。理论上可提高10倍以上。

综上所叙，内燃机采用本发明曲轴活动机构以后，有望突破热机学不能达到100％的热力利用理论值论断。

附图说明

图1本发明内燃机曲轴活动连杆机构结构示意图。

图2本发明内燃机曲轴活动连杆机构连杆支承座结构示意图。

图3本发明内燃机曲轴活动连杆机构横杠杆结构示意图。

图4本发明内燃机曲轴活动连杆机构曲轴顶护圈结构示意图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明是如何实施的。

首先按本发明技术方案装备本内燃机曲轴活动连杆机构，然后即可正常运行，实现本发明的目的。

当活塞产生动力后，其力点就集中到外连杆小头A，外连杆小头A通过外连杆1、连杆支承座5传到横杠杆3的承力螺栓12上，横杠杆3的压力经配合副顶护圈7，分成了两部分，一部分经过顶护圈7传到O点，成为纵向运动力，将此路动力称为直推力，也就是现有固定连杆所产生的动力。

另一部份动力为顶护圈7的反作用力，推动横杠杆3以后，由于横杠杆3是一个能绕承力螺栓12转动的刚体，它的左端必然往上跷起，推动增力片4，增力片4即藉此反作用力为原动力，成为数十倍的力，推动内连杆2，内连杆2则以半圆螺帽9作支点，又用摆动的形式，推曲轴颈，成为曲轴6转动的横推力。

由于增力片4在推内连杆2时，必然产生一个反作用力，这个力点作用于在连杆支承座5，因而影响到直推力，使在直推力的方向，在横杆杆3与顶护圈7之间形成斧劈力。

当曲轴工作行程完成之后，排气门已打开，大活塞的下行或者吸气时，就要靠连杆弹簧圈10的顶力，克服大活塞的下行摩擦力，才能正常运转。内连杆弹簧片11在活塞下行时，也顶推连杆支承座5，使内、外连杆的右端产生较大间隙，使内、外连杆运动协调，不致影响动力发挥。

当曲轴6转到下止点左右位置时，下凸轮17再顶横杠杆3，使活塞不继续下行，停在按设计要求的位置上，从而缩短活塞行程。一般可缩短行程约三分之一。

由于曲轴顶护圈的功能，具有科技上的重大进步。它不仅能改造内燃机的单根连杆机构。同时，也能改造现有技术的活动连杆机构。因此，将曲轴顶护圈的形式，用以改造现有技术的活动连杆机构时，安置在圆盘、车轮或其它构件中，即可称为顶护圈轴。

本技术方案涉及的顶护圈轴，配合本发明的活动连杆，也可用作改造火车头车轮、车箱车轮的连杆传递机构，达到增力、增效的效果。

Claims

1、内燃机曲轴活动连杆机构，包括曲轴和活动连杆，其特征在于活动连杆由外连杆(1)、内连杆(2)、横杠杆(3)、增力片(4)和连杆支承座(5)组成，曲轴由曲轴(6)及其外加顶护圈(7)组成，曲轴顶护圈(7)通过和横杠杆(3)配合，与活动连杆构成运动副。

2、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征于所说的外连杆(1)为圆形空心管，其上部与连杆小头(A)连为一体。

3、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的内连杆(2)装有连杆活塞(8)。

4、根据权利要求3的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的连杆活塞(8)通过半圆帽(9)与内连杆(2)连接。

5、根据权利要求1或4的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的内连杆(2)外装有弹簧圈(10)，下部适当位置装有弹簧片(11)。

6、根据权利要求1或5的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的内连杆(2)装配在外连杆(1)中，呈滑动配合。

7、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的横杠杆(3)安装在连杆支承座(5)中。

8、根据权利要求1或7的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的横杠杆(3)由两个平行设置、两端为圆弧形的横杠杆片(19)组成，平行两件之间圆弧中心，一端以承力螺栓(12)连接，另一端用等长螺栓(13)，外加套筒管(14)，再将螺栓紧固。

9、根据权利要求1或8的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的增力片(4)一端装在连杆支承座(5)上，另一端置于横杠杆(3)的套筒管(14)上。

10、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的连杆支承座(5)中间有长方形框槽孔(15)，为内连杆(2)装入孔。

11、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的连杆支承座(5)，与外连杆(1)通过细螺纹紧密连接。

12、根据权利要求1的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的曲轴顶护圈(7)设有上凸轮(16)。

13、根据权利要求1或12的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的曲轴顶护圈(7)上凸轮(16)设置的曲轴提前角为12-20。

14、根据权利要求1或13的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的曲轴顶护圈(7)设有下凸轮(17)。

15、根据权利要求1或13的内燃机曲轴活动连杆机构，其特征在于所说的曲轴顶护圈外装有挡护圈(18)。