CN2163234Y - 高性能活塞式内燃机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力机械技术领域，具体涉及一 种大输出扭矩活塞式内燃机。由汽缸、做功活塞、做 功活塞连杆、曲轴以及侧置式汽门、汽门传动机构、火 花塞构成。汽缸盖中有一缸盖汽缸，汽缸盖活塞通过 活塞销连杆与滚轮连接，做功活塞、连杆、曲轴通过连 动机构与凸轮轴相连。本实用新型是一个四行程内 燃机，包括进气、压缩、膨胀、排气四个行程，克服了现 有技术的不足。

Description

本实用新型属于动力机械技术领域，具体涉及一种大输出扭矩活塞式内燃机。

内燃机是人类社会最广泛普遍使用的动力机械，在轮船、火车、汽车等方面应用十分广泛。目前，社会上使用的活塞式内燃机的气缸盖都是固定不动、压紧在气缸上面的，它的工作是依靠活塞上下移动来完成。可分进气、压缩、膨胀、排气四个过程。在膨胀过程中，当气缸内气体开始燃烧，气体压力最大时，活塞还处于上止点位置附近，曲轴的曲柄与气缸中心线夹角很小，因此曲轴中心到施力点的距离（力距）很小。因此，膨胀开始时内燃机输出扭矩很小。随着活塞下移，曲轴转动，曲柄与气缸中心线的夹角逐渐增大，气缸容积也逐渐增大，所以在力距逐渐增大的同时，气缸内气体压力正逐渐减少，因此在整个膨胀过程中，内燃机的输出扭矩只能达到一个较低的数值，严重影响了内燃机的工作性能。

为了克服现有活塞式内燃机输出扭矩不大的不足，本实用新型提出一种大输出扭矩活塞式内燃机。

本实用新型由气缸盖、凸轮轴、气缸盖活塞、滚轮、活塞销、连杆、连动机构构成，其特征是通过与曲轴连动的凸轮轴带动可上下移动的气缸盖活塞的机构来完成工作。

图1为本实用新型的侧面剖视结构图

图中：1为凸轮轴，2为滚轮，3为气缸盖活塞连杆，4为连杆套，5为气缸盖活塞销，6为气缸盖，7为气缸盖活塞，8为冷却水，9为火花塞（对于压燃式为高压油泵喷嘴），10为气缸密封垫，11为侧置式气门，12为进、排气管，13为做功活塞，14为做功活塞销，15为气缸，16为气门传动机构，17为做功活塞连杆，18为曲轴与凸轮轴的连动机构，19为曲轴，20为润滑油壳。

图2是本实用新型结构简图及运动状态分析图。

图中，22为气缸中心线，23为曲柄，α为曲柄23与气缸中心线夹角，S为活塞行程，C为本实用新型气缸盖活塞下平面运动位置与曲柄夹角α关系曲线，D为本实用新型做功活塞上平面运动位置与曲柄夹角α关系曲线。g为缸盖活塞上止点，k为缸盖活塞下止点，h为做功活塞上止点，i为做功活塞下止点，m为点火时做功活塞位置。

图3是现有技术结构简图及运动状态分析图。

图中，21为现有技术气缸盖，A为现有内燃机缸盖下平面位置，B为活塞上平面运动位置与曲柄夹角变化关系曲线，e为现有技术活塞上止点，f为原有技术活塞下止点。

图4是本实用新型与现有技术在内燃机膨胀过程中作用于曲轴上的力距L与缸内气体压力p和输出扭矩N比较分析图。曲线O为本实用新型输出扭矩与曲柄转角α的关系曲线，曲线Z为原内燃机气缸内气体压力P与α的关系曲线，曲线W为力矩L与α的关系曲线，曲线Q为本实用新型气缸内气体压力与α的关系曲线，曲线R为现有活塞式内燃机输出扭矩与α的关系曲线。

本实用新型为侧置气门式内燃机，在结构上与现有技术所不同的是气缸盖部分。在气缸盖6中，有一圆筒形缸盖气缸，其内径尺寸与下面的气缸15尺寸相同并在同一中心线上，缸盖气缸中有一可以上下移动的气缸盖活塞7，气缸盖活塞7通过活塞销5、连杆3，滚轮2与凸轮轴1接合，凸轮轴1固定在缸盖6上并可以转动，凸轮轴1通过齿轮与曲轴19相连，曲轴19带动凸轮轴1转动，并达到一定的速比关系。连杆3由连杆套4固定在气缸盖6上并可以上下滑动。侧置式气门11侧置是为了使气门不防碍活塞7和13上下运动。

本实用新型的工作过程是这样的，本实用新型仍然是一个四行程内燃机，一个工作循环仍然包括四个过程。

1、进气过程。在此时期排气门，1关闭，进气门开启，气缸盖活塞7被曲轴19带动，从上止点h向下止点i移动，气缸盖活塞7位于上止点g不动，气缸15内产真空，可燃气体被吸入15。

2、压缩过程：在这个过程中，进排气门全部关闭，曲轴19推动活塞13，由下止点i向上止点h移动一个行程，活塞13仍停在上止点g不动，这时缸内燃气温度升高，压力加大但还没有达到规定压缩比和温度，气缸15容积还没达到最小，当曲柄23转过气缸中心线22，拉动做功活塞13离开上止点h向下上点i移动时，凸轮1开始顶压气缸盖活塞7向下移动，气缸盖活塞7向下移动的速度大于做功活塞13的下移速度，使气缸15内容积进一步减小，进一步压缩气缸15内可燃气体，当曲柄转过一定角度时，气缸盖活塞7位于下止点k，做功活塞位于点火位置m，压缩过程完成，达到规定的压缩比和温度，这时火花塞9开始放电点火（对于压燃式，喷油嘴开始喷油），至此，压缩过程完成。

3、膨胀过程：压缩终了时，火花塞9放电点火，使压缩气体燃烧膨胀，此时进气门、排气门都关闭，气缸盖活塞7位于下止点k不动，做功活塞13被高压气体推动向下移动做功，向外输出扭矩。从附图4中可以看出本实用新型的最大输出扭矩比现有技术的最大输出扭矩大得多。

4、排气过程：排气门打开，进气门关闭，做功活塞13由下止点i向止点h移动，缸盖活塞7由下止点k向上移动，回到上止点g完成一个工程循环。        本实用新型在曲柄23转过气缸中心线一定角度时，再点火，以达到气缸内气体压力最大时，作用曲轴上的力距也较大，以达到增大输出扭矩的作用。输出扭矩与气压力和力距乘积成正比。

Claims (2)

1、一种高性能活塞式内燃机，包括气缸(15)，做功活塞(13)，做功活塞连杆(17)，曲轴(19)以及侧置式气门(11)，气门传动机构(16)、火花塞(9)，其特征在于气缸盖(6)中，有一缸盖气缸，气缸盖活塞(7)通过活塞销(5)，连杆(3)与滚轮(2)连接，做功活塞(13)、连杆(17)、曲轴(19)通过连动机构(18)与凸轮轴(1)相连。

2、根据权利要求1所述的高性能活塞式内燃机，其特征在于连杆（3）通过连杆套（4）固定在缸盖（6）上。

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