CN2895760Y - 一种节油内燃机曲柄连杆机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于内燃机技术领域，尤其涉及一种节油内燃机曲柄连杆机构包括：缸筒和内齿轮都装在缸体上，活塞和连杆固装成一体，也可用活塞销联接，活塞可在缸筒内滑动，两只连杆用螺丝联为一体，并与小曲柄连杆轴颈成铰链联接，小曲柄小齿轮轴颈同小齿轮固装为一体，大曲柄轴装在缸体上成铰链联接，大曲柄孔与小曲柄的小曲柄小齿轮轴颈成铰链联接，小齿轮与内齿轮啮合。本实用新型适用于内燃机，具有延长缸筒、活塞和轴承寿命，提高输出功率，降低噪声，节油等优点。

Description

一种节油内燃机曲柄连杆机构

技术领域

本实用新型属于内燃机技术领域，尤其涉及一种节油内燃机曲柄连杆机构。

背景技术

现有的内燃机活塞式发动机在活塞销中心，汽缸内气体爆发力P分解为两个力，Pn为侧向压力通过活塞作用到缸体上，加大了缸筒与活塞磨损，产生噪声，穴蚀、p′为延连杆方向的力作用在曲轴连杆轴颈上，在曲柄转角0度至最大扭矩点曲柄转角时P′分解为延曲柄径向向心压力G，作用于轴承上加大轴颈与轴承磨损，还有切向力F，F为有用力产生扭拒做功。当曲柄转到最大扭矩点曲柄转角至180度之间时P′分解为力G延曲柄径向向外拉也使轴承和轴颈加大磨损，不产生扭矩，切向力F产生扭矩做功。

实用新型内容

本实用新型目的在于为了消除上述已有技术存在的活塞对缸体的侧向压力(此力冲撞缸筒造成缸筒、活塞加大磨损，噪声等)以及消除做功行程中曲柄的径向力(上、下死点除外)，输出功率不高、油耗高等缺点而提出了一种节油内燃机曲柄连杆机构。

本实用新型的节油内燃机曲柄连杆机构，包括：缸筒和内齿轮都装在缸体上，活塞和连杆固装成一体，也可用活塞销联接，活塞可在缸筒内滑动，两连杆用螺丝联为一体，并与小曲柄连杆轴颈成铰链联接，小曲柄小齿轮轴颈与小齿轮固装为一体，大曲柄轴装在缸体上与缸体成铰链联接，大曲柄孔与小曲柄小齿轮轴成铰链联接，小齿轮与内齿轮啮合

节油内燃机曲柄连杆机构所述缸筒是左右对称安装在缸体上，内齿轮延大曲柄轴中心线与缸筒中心线交叉点为中心前后对称安装在缸体上，小曲柄的小曲柄小齿轮轴颈与小齿轮固装为一体，外面与大曲柄的大曲柄孔铰链联接，左右对称的活塞连杆与小曲柄的小曲柄连杆轴颈成铰链联接。

节油内燃机曲柄连杆机构的小齿轮沿内齿轮啮合时，内齿轮的齿数是小齿轮齿数的2倍。

节油内燃机曲柄连杆机构所述大曲柄轴中心线与内齿轮中心线在同一直线上。

本实用新型的优点和效果：

节油内燃机曲柄连杆机构中，P为气缸中气体爆发力，两内齿轮直径线各有一条与气缸中心线平行且在同一平面内，P通过活塞到连杆再到B点(小曲柄连杆轴颈中心)三角形O′BA中A为小齿轮与内齿轮的啮合点，也是小齿轮的瞬心，O′A为小齿轮节园半径，OO′为大曲柄、O′B为小曲柄，OO′＝O′B＝O′A，作用在小曲柄连杆轴颈上B点的力以A点为瞬心，在O′点传给大曲柄孔，由于小齿轮与内齿轮啮合，小齿轮中心O′延内齿轮中心O为园心以OO′为半径的园做公转，同时以O′为中心自转，所以O′点的运动轨迹也就是大曲柄孔中心的运动轨迹，小曲柄齿轮轴颈对大曲柄的作用力始终为切向力，无径向力(上下死点除外)。

由于上述原因，本实用新型的节油内燃机曲柄连杆机构中活塞上无侧向力Pn，缸筒寿命长、噪声小、曲柄径向不受径向力，轴承不受径向力也寿命长。由于气缸内气体爆发力除磨檫力大部分都转化为对大曲柄的切向力，所以使用本实用新型的内燃机切向力F′比原内燃机切向力F要大些，即在同等气缸爆发压力P下本实用新型可产生更大扭矩，即可产生更大的功率，提高了功率所以省油。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

图1是本实用新型的节油内燃机曲柄连杆机构主视图；

图2是俯视图；

图3是大曲柄的局部示意图；

图4是现有内燃机做功行程力学分析图；

图5是本实用新型的做功行程力学分析图；

图6是小曲柄示意图；

图7是本实用新型上止点示意图；

图8是大曲柄转角45度时示意图；

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图6所示，本实用新型的节油内燃机曲柄连杆机构，包括：缸筒6和内齿轮3都装在缸体上，活塞1可在缸筒6内滑动，两连杆2用螺丝联为一体，并与小曲柄连杆轴颈12成铰链联接，小曲柄小齿轮轴颈11同小齿轮4固装为一体，大曲柄轴10装在缸体7上成铰链联接，大曲柄孔9与小曲柄小齿轮轴颈11成铰链联接，小齿轮4与内齿轮3啮合。

节油内燃机曲柄连杆机构的缸筒6左右对称安装在缸体7上，活塞1连杆2左右对称安装在小曲柄连杆轴颈12上成铰链联接，内齿轮3前后对称安装在缸体7上，一对小齿轮4分别固装在小曲柄5的两个小曲柄小齿轮轴颈11上并分别与两只内齿轮3啮合，两只大曲柄8前后对称，大曲柄轴10安装在缸体7上成铰链联接，大曲柄孔9分别与小曲柄小齿轮轴颈11成铰链联接。

工作原理：参照图5所示，当内齿轮3的齿数是小齿轮4齿数的2倍时，两齿轮啮合，小齿轮4沿内齿轮滚动啮合时，小齿轮4绕内齿轮3中心公转同时自转，这时小齿轮4上有一点(投影点)，即小曲柄的连杆轴颈中心点始终沿内齿轮3的一条直径的平行线作往复直线运动，此两小齿轮4的中心即小曲柄小齿轮轴颈11的轴心线与大曲柄孔9中心的运动轨迹为重合的圆周。所以当活塞1上受到气缸内爆发压力时，连杆2与活塞1沿内齿轮3的一条直径的平行线(气缸中心线)做往复直线运动无摆动，活塞对缸筒没有侧向冲击力，同时延长了缸筒、活塞、轴承的寿命，提高了扭矩，提高了输出功率、节油。

参照图7，当活塞在上、下死点时A、B两点重合、大曲柄8、小曲柄5、连杆2成一直线如图7。

B点在工作行程其它点始终沿与气缸中心线平行的一条内齿轮3直径往复直线运动，因为B点始终在园O′的半园周上所以角OBA恒为直角OB垂直于BA、图8为大曲柄转过45度时的示意图。

如图7图8所示，可以发现B点(小曲柄连杆轴颈中心)做往复直线运动、相同曲柄半径条件下本实用新型冲程是已有技术的二倍这有利燃烧更环保，O、O′、A三点成一“直线”，瞬心A轨迹是沿内齿轮3的节园且随B点运动不停变动。

以下是本实用新型的节油内燃机曲柄连杆机构参照图5和原有内燃机曲柄连杆机构参照图4曲柄受切向力对比分析。

两种内燃机等同条件：

1、等缸内爆发力P

2、等曲柄半径

比较项目：做功冲程(0度到180度)两种内燃机曲柄连杆机构中曲柄转角α7个角度所得切向力的比较：

由于功率 $\mathrm{Me}=\frac{\mathrm{Me}\·N}{9550}\left(\mathrm{kw}\right)$

Ne——功率

Me——内燃机发出的驱动扭矩(Nm)

N——内燃机工作转速(rpm)

由于只比较一个冲程(做功)两种内燃机只比较Me

Me＝F·R

F——切向力(对曲柄)

R——曲柄半径

由于两种内燃机R(相同)一样，只比较F即可。即比较F(切向力)即可得出Ne(功率)的比较情况

原发动机如图4所示，曲柄受切向力。

$\frac{p}{P^{\′}}=\cos \mathrm{\β}$

F＝P′sin(α+β)

$F=\frac{p\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{\cos \mathrm{\β}}$

F——曲柄所受切向力

P——做功行程缸内气体爆发力

P′——连杆做功行程所受压力

β——连杆与气缸中心线的摆动角

α——曲柄与气缸中心线的夹角

公式 $\left(1\right)F=\frac{p\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})}{\cos \mathrm{\β}}$ 是原内燃机曲柄所受切向力

本实用新型的内燃机大曲柄所受切向力如图5所示，

OO′＝O′A＝R(大曲柄半径)

三角形OBA为直角三角形，因角OBA在园O′半圆周上且OA边为直径，所以角OBA为直角。

A点为瞬心，B点为连杆与小曲柄联接点。

B点对A点(瞬心)的扭矩为P·AB

O′点为小齿轮轴与大曲柄OO′的联接点，O′点所受切向力为F′、O′点所受扭矩为F′·O′A，则有F′·O′A＝P·AB

$O^{\′}A=\frac{1}{2}\mathrm{OA}$

$F^{\′}=\frac{P\·\mathrm{AB}}{O^{\′}A}$

$=\frac{P\·\mathrm{AB}}{\frac{1}{2}\mathrm{OA}}$

$=2P\frac{\mathrm{AB}}{\mathrm{OA}}$ $\frac{\mathrm{AB}}{\mathrm{OA}}=\sin \mathrm{\α}$

F′＝2P·sinα         (2)

公式(2)F′＝2P·sinα是本实用新型大曲柄所受切向力

因为β为零，所以活塞无侧向力

P为做功行程缸内爆发力

                F与F′对比表

Claims (4)

1、一种节油内燃机曲柄连杆机构，其特征在于该节油内燃机曲柄连杆机构包括：缸筒(6)和内齿轮(3)都装在缸体(7)上，活塞(1)和连杆(2)固装成一体，也可用活塞销联接，活塞(1)可在缸筒(6)内滑动，两只连杆(2)用螺丝联为一体，并与小曲柄连杆轴颈(12)成铰链联接，小曲柄(5)的小曲柄小齿轮轴颈(11)同小齿轮(4)固装为一体，大曲柄(8)的大曲柄轴(10)装在缸体(7)上成铰链联接，大曲柄(8)的大曲柄孔(9)与小曲柄小齿轮轴颈(11)成铰链联接，小齿轮(4)与内齿轮(3)啮合。

2、根据权利要求1所述的节油内燃机曲柄连杆机构，其特征在于所述缸筒(6)是左右对称安装在缸体(7)上，内齿轮(3)延大曲柄轴(10)中心线与缸筒(6)中心线交叉点为中心前后对称安装在缸体(7)上，小曲柄(5)的小曲柄小齿轮轴颈(11)与小齿轮(4)固装为一体，外面与大曲柄(8)的大曲柄孔(9)铰链联接，左右对称的活塞(1)连杆(2)与小曲柄(5)的小曲柄连杆轴颈(12)成铰链联接。

3、根据权利要求1所述的节油内燃机曲柄连杆机构，其特征是小齿轮(4)沿内齿轮(3)啮合时，内齿轮(3)的齿数是小齿轮(4)齿数的2倍。

4、根据权利要求1所述的节油内燃机曲柄连杆机构，其特征在于所述大曲柄轴(10)中心线与内齿轮(3)中心线在同一直线上。

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