CN203809119U - 带助力机构的内燃机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种带带助力机构的内燃机，所述曲柄连杆机构包括一个助力机构，所述助力机构包括：压缩杆(8)，采取铰接方式固定在连杆(6)的下方的一侧；弹簧(10)，安装在压缩杆(8)中端和连杆(6)之间；曲轴箱侧壁凸缘(7)，所述曲轴箱侧壁凸缘(7)位于曲轴箱一侧的内壁。本实用新型改善活塞与曲轴之间相互作用，在整个工作循环中，旋转力距保持最佳状态，减少了机械损耗，提高了现有内燃机的燃烧效率和机械效率20％以上；机械运转稳定性高，运行平稳、大大延长了使用寿命；结构紧凑，适用于各种多缸柴油和汽油内燃机以及空压机.对传统的结构改动小，加工容易，节约成本，易于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及内燃机，更具体地说，就是在内燃机的活塞连杆机构上增加助力装置，提高内燃机的机械效率。
背景技术
现有内燃机的工作原理是可燃气体在气缸内燃烧，推动活塞运动，通过一个曲柄连杆机构将活塞在汽缸中的直线运动，转化成曲轴的圆周运动对外做功。
现有内燃机能量转换是将缸内气体膨胀压力通过活塞和连杆传给曲柄，在曲柄上以切向获得扭矩由曲轴输出。除了缸内气体膨胀压力值是一个变化值，由于连杆在垂直方向夹角的改变，其切向力值也是变化的，当缸内气体膨胀压力达到最高值，此时连杆和垂直方向夹角为0度，其切向作用力也为0。
只有做功冲程是燃气对活塞做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。可燃气的压缩比越大，压缩终了时混合气的压力和温度也越高，混合气的燃烧速度以及燃烧过程的最高温度和压力就越高。因此，在其他条件相同时，发动机的压缩比越大，而经济性也越好。目前，汽油机的压缩比约为6～10。但如压缩比过高时，将会引起不正常的燃烧—爆震。
点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振动最小，温升最低。影响点火提前量最大的因素是转速。随着转速的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在进气行程点燃进气，往往设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大，一般不能超过60度，一般点火提前角的范围是20～60°，否则振动和温升问题将凸显，效率也将下降。实际上曲轴结构的转速是受限的，点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨损加剧，这是应该防止的。点火过迟，气体做功效率低，排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。
实际上，适当的减小提前量，更能获得车辆的最高速。但是，现有内燃机以及曲轴与活塞之间的结构，不能充分利用压缩冲程的动力，造成机械能浪费和机械损耗，活塞容易敲缸、连杆轴承受到的冲击大、发动机噪音大、温度高点火过迟，对整个发动机的系统都不利，如何消除上述影响，提高内燃机的效率是长期以来人们所最求的目标。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种机械效率高、解决因为现有内燃机以及曲轴与活塞之间的结构的固有缺陷，不能充分利用压缩冲程的动力，造成机械能浪费和机械损耗的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的内燃机所采用的技术解决方案是这样的：
一种带带助力机构的内燃机，包括气缸活塞机构和曲柄连杆机构，其特征在于，所述曲柄连杆机构还包括一个助力机构，所述助力机构包括：
压缩杆8，采取铰接方式固定在连杆6的下方的一侧；
弹簧10，安装在压缩杆8中端和连杆6之间；
曲轴箱侧壁凸缘7，所述曲轴箱侧壁凸缘7位于曲轴箱一侧的内壁。
所述曲轴箱侧壁凸缘7的形状为弧形突起，曲轴箱侧壁凸缘7所处的位置以及弧线的形状与压缩杆8在连杆6上的位置配合，确定曲轴箱侧壁凸缘7对弹簧10的作用的开始角度，持续作用的角度以及弹簧10对连杆6的侧向力持续作用的角度。
所述曲轴箱侧壁凸缘7对弹簧10的作用的开始角度为上止点前40度，当到达16度时，弹簧10被挤压到最大程度；弹簧10作用的持续角度为22度。
本实用新型具有了以下优点：
改善活塞与曲轴之间相互作用，在整个工作循环中，旋转力距保持最佳状态，减少了机械损耗，提高了现有内燃机的燃烧效率和机械效率20％以上；
机械运转稳定性高，运行平稳、大大延长了使用寿命；
结构紧凑，适用于各种多缸柴油和汽油内燃机以及空压机.
对传统的结构改动小，加工容易，节约成本，易于推广。
附图说明
图1显示进气冲程，活塞处于向下运动时本实用新型的助力机构状态；
图2显示进气冲程结束，活塞处于下止点本实用新型的助力机构状态；
图3显示压缩冲程，活塞处于向上运动时本实用新型的助力机构状态；
图4显示压缩冲程结束，活塞处于上止点时本实用新型的助力机构状态。
图中
1进气门 7曲轴箱侧壁凸缘
2排气门 8压缩杆
3火花塞 9曲柄轴颈
4气缸 10弹簧
5活塞 11曲柄
6连杆
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。
图1-图4说明了本实用新型的结构和工作原理，如图所示，本内燃机为活塞式内燃机，而且大部分结构和传统的内燃机结构相同，包括：进气门1、排气门2和火花塞3组成进排气点火系统；气缸4和活塞5组成气缸活塞系统，连杆6和曲柄11组成曲柄连杆机构，完成将活塞的上下直线运动和曲轴旋转运动的动力转换。
本实用新型的特点在于增加助力机构，该助力机构是由曲轴箱侧壁凸缘7、压缩杆8和弹簧10构成；其中，压缩杆8采取铰接方式固定在连杆6的下方的一侧；压缩杆8中端和连杆6之间安装弹簧10；曲轴箱侧壁凸缘7位于气缸一侧的内壁。
图1显示进气冲程，活塞处于向下运动时本实用新型的助力机构状态；此时，活塞4处于向下运动，进气过程中进气门1始终处于打开的状态，排气门关闭；此时，由于曲轴的转动惯性的作用，曲柄11顺时针旋转，压缩杆8和弹簧10处于自由状态，随连杆6向右运动；助力机构没有作用，和普通的进气过程一样。
图2显示进气冲程结束，活塞处于下止点本实用新型的助力机构状态；此时，进排气门全部关闭，即将进入压缩冲程。压缩杆8和弹簧10仍然处于自由状态，随连杆6运动曲轴箱的下方；助力机构没有作用。
图3显示压缩冲程，活塞处于向上运动时本实用新型的助力机构状态；此时活塞处于气缸之间的上行状态，压缩可燃气；此时，连杆6运动到左侧，压缩杆8和弹簧10虽然接近曲轴箱侧壁凸缘7，但是压缩杆8没有接触凸缘7，弹簧10仍处于自由状态，助力机构没有作用。
活塞继续上行，达到图4显示压缩冲程结束，活塞处于上止点时的状态，在这个过程中，压缩杆8和曲轴箱侧壁凸缘7发生接触，曲轴箱侧壁凸缘7的弧线状边沿和连杆6运动的结果，造成曲轴箱侧壁凸缘7逐渐挤压压缩杆8，进而挤压弹簧10。当活塞5到达图4所示的上止点，弹簧10被挤压到最大程度。此时，压缩杆8的下端抵住曲轴箱侧壁凸缘7，在被压弹簧10的作用下，连杆6接受到一个最大的侧向力的作用，使连杆6迅速偏离垂直状态，连杆6和曲柄产生角度，可燃气体膨胀产生的推力对曲柄的切向分力快速加大。
助力机构的作用一方面使连杆6迅速偏离垂直状态，同时还继续作用，使偏离角度迅速加大，更有效利用了可燃气体燃烧产生的动力，造成曲柄的旋转力矩快速加大。
曲轴箱侧壁凸缘7的形状和位置被和压缩杆8在连杆6上的位置，决定了曲轴箱侧壁凸缘7对压弹簧10的作用的开始时间的时间以及侧向力对连杆6作用的时间。如果将时间对应曲柄的旋转角度，根据实验和计算，曲轴箱侧壁凸缘7对压弹簧10的作用的开始角度为上止点前40度，当到达16度时，弹簧10被挤压到最大程度的，弹簧10对连杆6的作用一直持续到曲柄旋转到上止点以后6度。弹簧10作用的时间持续22度。
根据传统的曲柄连杆机构，在气体压缩到最大时，活塞处于上止点，连杆处于垂直方向，此时点火，活塞下行推力对曲轴轴颈的水平分力为零。也就是说，当可燃气体燃烧爆发力最大的时候，对曲轴轴颈的旋转作用力为零，必然要降低燃烧效率。
在本技术方案，由于本增力机构的作用，即可对曲轴轴颈产生较大旋转作用力。本技术方案在整个作工行程充分利用了可燃气体燃烧形成的压力，并将其充分转化为推动曲轴轴颈旋转的动力，使燃烧效率大大提高，发动机运行更加平稳。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种带助力机构的内燃机，包括气缸活塞机构和曲柄连杆机构，其特征在于，所述曲柄连杆机构还包括一个助力机构，所述助力机构包括：
一压缩杆(8)，所述压缩杆(8)采取铰接方式固定在连杆(6)的下方的一侧；
一弹簧(10)，所述弹簧(10)安装在压缩杆(8)中端和连杆(6)之间；
一曲轴箱侧壁凸缘(7)，所述曲轴箱侧壁凸缘(7)位于曲轴箱一侧的内壁。
2.根据权利要求1所述的带助力机构的内燃机，其特征在于，所述曲轴箱侧壁凸缘(7)的形状为弧形突起，曲轴箱侧壁凸缘(7)所处的位置以及弧线的形状与压缩杆(8)在连杆(6)上的位置配合，确定曲轴箱侧壁凸缘(7)对弹簧(10)的作用的开始角度，持续作用的角度以及所述弹簧(10)对所述连杆(6)的侧向力持续作用的角度。
3.根据权利要求2所述的带助力机构的内燃机，其特征在于，所述曲轴箱侧壁凸缘(7)对弹簧(10)的作用的开始角度为上止点前40度，当到达16度时，弹簧(10)被挤压到最大程度；弹簧(10)对连杆(6)作用的持续角度为22度。
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| CN (1) | CN203809119U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105134376A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 杨春文 | 一种高效节能内燃机 |
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2014
- 2014-01-23 CN CN201420041733.5U patent/CN203809119U/zh not_active Expired - Fee Related
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