CN2252893Y - 往复活塞式内燃机周期变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种往复活塞式内燃机周期变速装置，由在内燃机(1)的曲轴输出端(1-1)和离合器(3)之间增设一个周期变速机构(2)所组成，此周期变速机构由非圆齿轮副及其速比匹配机构所组成，并以α＝50～70度的相位角与曲轴相连接。非圆齿轮副可以是椭圆的或卵圆的，偏心率ε约为0.1～0.3。采用本装置的内燃机，可延长燃烧气体的有效工作角度约20度，延长气体在缸内的燃烧时间10～20％，达到节约燃料和减少环境污染两大目的。

Description

往复活塞式内燃机周期变速装置

本实用新型属于内燃机领域，特别是一种往复活塞式内燃机的周期变速装置。

往复活塞式内燃机在国民经济中得到极广泛的应用，从人民生活到各种工业、交通运输业等领域，从单缸摩托车到多缸运输车辆、水运船只直至小型飞机都大量使用这种往复活塞式内燃机，方便了人民生活，创造积累了大量的社会物质财富。但由于其结构上的缺陷，过多地消耗了能源，污染了环境。

不论是二行程还是四行程主复活塞式内燃机，其结构和工作原理都存在相似的缺陷。以应用得最广泛的四行程内燃机为例，其缺陷有：

1.做功不连续、不均匀，在吸气、压缩、膨胀、排气四个行程中，只有一个膨胀行程是对外做功的，其余三个都是辅助行程，还得消耗一些功。

2.由于进一排气阀的提前一滞后，使做功时间更为缩短，如排气阀一般提前40～50度，使燃烧膨胀过程提前结束，燃烧不完全，排气中的剩余可燃气体增多，在高速运行时尤甚。

3.膨胀行程内的压力与曲轴角度匹配不好，即压力高时，连杆与曲轴夹角小，压力低时夹角大，输出扭矩总不是最佳值。

本实用新型的目的就是通过在内燃机曲轴输出端和离合器之间增设一个由速比匹配机构和非圆齿轮付所组成的周期变速机构，以改善燃烧、增加出力，达到节油、减少污染的目的。

本实用新型的另一个目的是根据内燃机结构的不同，是二行

缸数	非圆齿轮类别	速比i＝n从动/n主动
			3	卵圆	0.75
4	卵圆	1
			5	三叶卵圆	0.833
6	三叶卵圆	1
			7	四叶卵圆	0.875
8	四叶卵圆	1
			9	五叶卵圆	0.9
10	五叶卵圆	1
			11	六叶卵圆	0.917
12	六叶卵圆	1

程的还是四行程的，设计出不同结构的周期变速装置。

本实用新型的再一个目的是针对不同缸数的四行程内燃机给出不同的速比匹配机构的速比。

按照本实用新型，在往复活塞式内燃机曲轴输出端与离合器(在这里也起到飞轮的作用)之间增设一个周期变速机构。此周期变速机构由速比匹配机构和非圆齿轮付所组成，并以一定的相位角(约为50～70度)与曲轴相连接。

按照本实用新型，对于单缸二行程内燃机，周期变速机构可以只设一对全同的非圆型齿轮付。

按照本实用新型，对于四行程往复活塞式内燃机，周期变速机构由非圆型齿轮付及其速比匹配机构所组成。例如，齿轮付为一对完全相同的偏心率约为0.1～0.3的卵圆型或椭圆型齿轮，此周期变速机构以一定的相位角(约为50～70度)与曲轴相连。

采用本实用新型的往复活塞式内燃机周期变速装置后，当车辆(或船只、飞机)作匀速前进时，曲轴作不等速旋转，在上、下死点，也即气阀重叠时曲轴快转，而在上、下死点之间，活塞向外输出功时，曲轴慢转，以达到改善燃烧，延长膨胀时间的目的。

以四行程发动机为例，在示功图上可表示如附图2，图中①为吸气行程，②为压缩行程，③为膨胀行程，④为排气行程。每个行程都是两端快，中间慢。对于排气、吸气这两个行程，由于压力较低，没有什么影响；对于膨胀和压缩这两个压力较高的行程，由于中间起主要作用的那部分变慢而引起指数系数变化，示功图上的曲线将有变化，如虚线所示，因此示功图上的包围面积变大，输出功增加。图上P₀为大气压力。

周期变速机构的具体结构取决于内燃机的类型及缸数。类型指的是二行程或四行程。其关键是要知道曲轴每转一周，曲轴输出扭矩的次数及其相位。所以此机构基本上由二部分组成：非圆齿轮付及其匹配机构，匹配机构将所给定的由发动机曲轴输出的扭矩波形与所选用的非圆齿轮付相匹配，非圆齿轮可选用卵圆或椭圆。

例如，对于单缸二行程内燃机，曲轴每转一周，缸内爆发一次，则周期变速机构不设匹配机构，采用二个完全相同的偏心率ε约为0.2～0.3的椭圆齿轮付。

对于四行程内燃机，其周期变速机构由具有一定速比的匹配齿轮和一对相同的偏心率ε约为0.1～0.3的非圆齿轮付，此非圆齿轮付可选用卵圆或椭圆齿轮，它们以一定的相位角α(约为50～70度)与曲轴相连。下表给出了可供选用的匹配齿轮的速比范围。

缸数	非圆齿轮类别	速比i＝n从动/n主动
			1	椭圆	0.5
卵圆	0.25
		2		椭圆	1
卵圆	0.5
			3	卵圆	0.75
4	卵圆	1
			5	三叶卵圆	0.833
6	三叶卵圆	1
			7	四叶卵圆	0.875
8	四叶卵圆	1

缸数	非圆齿轮类别	速比i＝n从动/n主动
			9	五叶卵圆	0.9
10	五叶卵圆	1
			11	六叶卵圆	0.917
12	六叶卵圆	1

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为往复活塞式内燃机示功图。

图3为二行程内燃机用的周期变速机构示意图。

图4为椭圆型齿轮付示意图。

图5为四行程内燃机用的周期变速机构示意图。

图6为非圆齿轮付与曲轴连接示意图。

如图1所示，本实用新型的往复活塞式内燃机周期变速装置，是在内燃机(1)的曲轴输出端(1-1)和离合器(3)之间增设一个周期变速机构(2)，此周期变速机构由非圆齿轮付及其速比匹配齿轮所组成，并以α＝50～70度的相位角与曲轴相连接。

图2为四行程内燃机示功图，实线为常规内燃机示功图，虚线为采用本实用新型的示功图。①为吸气行程，②为压缩行程，⑧为膨胀行程，④为排气行程。

如图3、4所示，用于单缸二行程内燃机的周期变速机构由一对齿轮付所组成，此齿轮付由两个完全相同的偏心率ε为0.2～0.3的椭圆齿轮付(2-1)和(2-1’)所组成。

如图5、图6所示，用于四行程往复活塞式内燃机的周期变速机构由速比匹配齿轮(2-2)和(2-2’)及一对相同的偏心率ε＝0.1～0.3的非圆齿轮付(2-1)和(2-1’)所组成，该非圆齿轮可选用卵圆或椭圆齿轮。齿轮(2-1)的输出轴(2-3)和内燃机(1)的输出轴(1-1)在同一中心线上。周期变速机构以α＝50～70度的相位角与曲轴相连接。

对于更为复杂的多缸内燃机，可以选配各种不同速比的匹配机构和非圆齿轮付，来达到周期变速的目的，所有这些周期变速机构都属于本实用新型的保护范畴。

Claims (4)

1、一种往复活塞式内燃机周期变速装置，其特征在于在该内燃机(1)的曲轴输出端(1-1)和离合器(3)之间增设一个周期变速机构(2)，此周期变速机构由非圆齿轮付及其速比匹配齿轮所组成，并以α＝50～70度的相位角与曲轴相连接，非圆齿轮付可选用卵圆或椭圆齿轮。

2、根据权利要求1的往复活塞式内燃机周期变速装置，其特征在于所述的周期变速机构由一对齿轮付所组成，此齿轮付由两个完全相同的偏心率ε为0.2～0.3的椭圆齿轮(2-1)和(2-1’)所组成，这种周期变速装置适用于单缸二行程住复活塞式内燃机。

3、根据权利要求1的往复活塞式内燃机周期变速装置，其特征在于所述的周期变速机构由速比匹配齿轮(2-2)和(2-2’)及一对相同的偏心率为ε＝0.1～0.3的非圆齿轮付(2-1)和(2-1’)所组成，该非圆齿轮可选用卵圆或椭圆齿轮，齿轮(2-1)的输出轴(2-3)和内燃机(1)的输出轴(1-1)在同一条中心线上，这种周期变速装置适用于四行程内燃机。

4、根据权利要求1或3的往复活塞式四行程内燃机周期变速装置，其特征在于所述的速比匹配齿轮的速比按下表选用： 缸数 非圆齿轮类别     速比i＝n_从动/n_主动 1     椭圆     0.5     卵圆     0.25 2     椭圆     1     卵圆     0.5

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