專利名稱：定容燃燒內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機，特別是涉及一種在完全定容的狀態(tài)下燃燒的內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的四沖程往復(fù)式內(nèi)燃機中，活塞始終處于一種往復(fù)運動狀態(tài)，進氣時活塞在下止點瞬間又進入壓縮行程，從而缸體容積最大時沒有更多的時間吸進更多的可燃氣。排氣時活塞到上止點瞬間又進入進氣行程，從而使氣缸容積最小的時候沒有更多的時間讓廢氣最大程度的排出，這些情況最終都影響更多的可燃氣進入氣缸，使功率的提高受到一定的限制?，F(xiàn)有兩沖程內(nèi)燃機的進、排氣都在下止點附近進行，但也存在同樣的問題。混合氣在壓力最大、容積最小的時候燃燒時間短，活塞此時下行，使燃燒不完全，廢氣濃度高，作功效率低。
現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機為了提高性能，都在活塞到達上止點前不同程度的提前點火或噴油，目的是為了讓混合氣在燃燒室容積最小的時候作到燃的更快、更完全，同時也得到更大的功率輸出。但這樣做也產(chǎn)生了一定的負作用因提前點火，缸內(nèi)壓力急劇升高，阻止了活塞上行，增加了壓縮負功，因而產(chǎn)生強烈的爆震現(xiàn)象、工作粗暴。這種矛盾在現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機中始終存在，因此消耗了大量的功率，加大了缸體、活塞、活塞環(huán)及曲軸連桿系統(tǒng)的磨損。還有當膨脹壓力最大時，曲軸轉(zhuǎn)角小，有效臂力小，輸出功率低，曲軸轉(zhuǎn)角加速慢，扭矩小，當曲軸轉(zhuǎn)角增大時，活塞已下行很多，此時最高壓力已明顯下降，因而嚴重影響了功率的輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了改進現(xiàn)有技術(shù)中進氣不充分、排氣不徹底、燃燒不完全、以及因提前點火或噴油而造成的壓縮負功和缸內(nèi)作功壓力最大時曲軸轉(zhuǎn)角小而輸出功率低的問題所提供的一種在完全定容的狀態(tài)下燃燒的內(nèi)燃機。
本實用新型提供了一種定容燃燒內(nèi)燃機，包括燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲軸連桿系統(tǒng)等，其特征在于曲軸連桿中的連桿大頭的兩側(cè)加工成相對應(yīng)的凸輪的形狀，連桿大頭上的曲軸銷的孔為長形的，在該孔的內(nèi)部安裝有供曲軸銷上下滑動的滑動軸套，連桿內(nèi)部設(shè)有通過軸承軸裝配的上、下兩個軸承，曲軸銷的中間段加工成凸輪的形狀，曲軸銷裝好后用連桿螺栓將連桿組合，在兩個曲柄的中心處各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪，兩個曲柄由曲軸銷通過曲柄上的曲軸銷孔進行組合，曲軸銷中間的凸輪的F點為距曲柄中心的最遠點。
作功時連桿里面的兩個軸承繞曲軸銷上的凸輪轉(zhuǎn)動，連桿兩側(cè)的凸輪繞曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪運動，通過它們間的配合運動而實現(xiàn)定容和作功程序。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果如下(1)在圖20活塞行程曲線圖中，N為現(xiàn)有技術(shù)，M為活塞定容23°曲軸轉(zhuǎn)角時，L為活塞定容45°曲軸轉(zhuǎn)角對，K為活塞定容60°曲軸轉(zhuǎn)角時。下表格是行程為49.5mm的現(xiàn)有往復(fù)式內(nèi)燃機和同一機在不同定容角度下，活塞行至同一位置所需的曲軸轉(zhuǎn)角量對比表


通過圖20及上表對現(xiàn)有技術(shù)與不同定容角度后的曲軸轉(zhuǎn)角量的對比，可以得知當現(xiàn)有技術(shù)曲軸轉(zhuǎn)角量在15°-80范圍內(nèi)活塞行至同一位置，定容23時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的1.5倍，定容45時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的2.8倍，定容60時平均曲軸扭距是現(xiàn)有技術(shù)的4.4倍。
(2)因本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機活塞在上止點和下止點的定容作用，往復(fù)式四沖程內(nèi)燃機進排氣閥均可延時關(guān)閉，這樣有利于活塞在下止點缸體容積最大時混合氣進氣時間延長，進氣更充分；在上止點缸體容積最小時使廢氣排氣時間延長，使廢氣排的更完全。兩沖程內(nèi)燃機的進排氣均在下止點附近，所以本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機活塞在下止點定容時具備同四沖程內(nèi)燃機類似的效果。
(3)可大大縮短提前點火時間，因而大大減少或徹底消除了因提前點火而造成的壓縮負功的損失，還消除了有此而產(chǎn)生的爆震現(xiàn)象。
(4)因可燃氣是活塞在上止點容積最小的定容狀態(tài)下燃燒的，所以燃燒速度更快，更完全，使廢氣排放的濃度更低。
(5)因可燃氣是活塞在上止點定容狀態(tài)下燃燒的，所以缸體內(nèi)壓力會急劇升高，為功率輸出儲備了更多的能量。


圖1是連桿正視圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是圖2中的H-H剖視圖；
圖4是曲軸銷及凸輪的側(cè)視圖；圖5是圖4的B向視圖；圖6是曲軸銷的滑動軸套圖；圖7是圖6的側(cè)視圖；圖8是連桿內(nèi)的上下轉(zhuǎn)輪的側(cè)視圖；圖9是圖8的側(cè)視圖；圖10是摩托車上的曲柄及中心轉(zhuǎn)輪的正視圖；圖11是圖10的側(cè)視圖；圖12是活塞到上止點時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里面的位置圖；圖13是活塞在上止點定容程序完成時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里的位置圖；圖14是活塞在上止點時連桿內(nèi)的兩個軸承與曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖；圖15是活塞在上止點定容程序完成時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖；圖16是活塞在下止點時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里邊的位置圖；圖17是活塞在下止點完成定容程序時連桿凸輪同曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪及曲軸銷在連桿長孔里邊的位置圖；圖18是活塞到達下止點時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖；圖19是活塞在下止點完成定容程序時連桿內(nèi)的兩個軸承同曲軸銷凸輪的狀態(tài)圖；圖20是活塞行程為49.5mm的行程曲線圖。
具體實施方式
下面就結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。為方便描述，本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機以四沖程摩托車內(nèi)燃機的曲軸連桿為基礎(chǔ)進行說明。
在本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機的曲軸連桿中，連桿大頭的兩側(cè)設(shè)置成相對應(yīng)的凸輪4的形狀，如圖1、2所示，凸輪4為盤形凸輪機構(gòu)。連桿1上的曲軸銷軸孔6設(shè)置成長形的，如圖1、3所示。曲軸銷11的中間段設(shè)置成凸輪10的形狀，如圖4、5所示，凸輪10為盤形凸輪機構(gòu)。連桿里面設(shè)置成如圖3所示16的形狀，以使曲軸銷11上的凸輪10能自由活動。連桿內(nèi)還設(shè)置有上、下兩個軸承8、9，該上、下兩個軸承8、9分別裝配在上、下兩根軸承軸2、7上，如圖3所示。也可將上、下兩個軸承8、9和軸承軸2、7設(shè)置成軸承和軸承軸為一體的兩個轉(zhuǎn)輪5，如圖8、9所示。曲軸銷11的兩頭配有滑動軸套12，如圖6、7所示。也可不設(shè)置滑動軸套12而采用由曲軸銷11在連桿長孔6內(nèi)直接滑動的方式。兩個曲柄14同現(xiàn)有普通四沖程摩托車上的曲柄相同，曲柄上設(shè)有同現(xiàn)有曲柄上相同的曲軸銷孔15，兩個曲柄14的中心各設(shè)置一個中心轉(zhuǎn)輪13，如圖10、11所示。
它的總體安裝程序是先將連桿內(nèi)的兩個軸承8、9通過軸承軸2、7裝好，再將曲軸銷11裝在連桿內(nèi)，然后用連桿螺栓3將連桿組合，如果是組合式曲軸的連桿，也可以采用如圖2延H-H向剖開加工以后再進行裝配組合起來的辦法；然后將兩個曲軸銷滑動軸套12裝在曲軸銷11上，再將裝配好的中心轉(zhuǎn)輪13的兩個曲柄14由有曲軸銷11通過曲柄上的曲軸銷孔15裝配牢固。其中，裝配曲軸銷11時以軸柄中心為準，曲軸銷11中段的凸輪10上的F點為最遠點，D為最近點。
它的作功程序是當活塞到達上止點時，連桿兩側(cè)相對應(yīng)的凸輪4上的A′點和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13開始接觸，曲軸銷11在連桿上的長孔6里面的上邊，如圖12所示；此時連桿里面的兩個軸承8、9和曲軸銷中段上的凸輪10所處的狀況如圖14所示；此時曲軸在慣性作用下按順時針方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動，此后活塞通過連桿傳來的壓力全由連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧傳至曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13來支撐。
與此同時連桿內(nèi)的兩個軸承8、9繞曲軸銷11上的凸輪10轉(zhuǎn)動，同時連桿內(nèi)的軸承8和曲軸銷上的凸輪10上邊的GF段弧分離。
當曲軸轉(zhuǎn)過一定角度完成定容程序時，連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧已度過由曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13的壓力點，此時曲軸銷11在連桿的長孔6里面的下邊，如圖13所示；與此同時連桿內(nèi)的兩個軸承8、9和曲軸銷上的凸輪10已經(jīng)轉(zhuǎn)動到圖15的狀況。此時連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13開始分離，同時活塞通過連桿的壓力全部由連桿內(nèi)的軸承8作用于曲軸銷及它的凸輪10上面，如圖15所示，至此完成了一次定容程序。
其定容轉(zhuǎn)角量是通過對連桿兩側(cè)的凸輪4和曲軸銷中段的凸輪10的設(shè)置來決定的。當活塞到達下止點時，它的定容原理和活塞在上止點時的定容原理基本相同，此時，因連桿小頭中心點與中心轉(zhuǎn)輪13的距離發(fā)生變化而不能夠完全定容。但與現(xiàn)有技術(shù)相比，活塞上行延緩很多，同樣具有類似定容的作用，此時連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13所處的狀況及曲軸銷11在連桿上的長孔6里面的位置如圖16所示。
當活塞在下止點完成定容程序時，連桿兩側(cè)的凸輪4和曲柄上的中心轉(zhuǎn)輪13所處的狀況及曲軸銷11在連桿長孔6內(nèi)的位置如圖17所示。
當活塞到打下止點時，連桿內(nèi)的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態(tài)如圖18所示。
當活塞在下止點完成定容程序時，連桿內(nèi)的兩個軸承8、9與曲軸銷11上的凸輪10的狀態(tài)如圖19所示。
如上所述，在作功過程中，活塞至上止點時，由連桿兩側(cè)的凸輪4上邊的A′B′段弧和中心轉(zhuǎn)輪13的配合運動來完成定容功能?；钊料轮裹c時，由凸輪4上邊的AB段弧和中心轉(zhuǎn)輪13的配合運動來完成在下止點的定容功能。凸輪4上邊的AB′段弧和BA′段弧在作功過程中和中心轉(zhuǎn)輪13始終是不接觸的，它只是用于結(jié)構(gòu)的需要而設(shè)置的。連桿內(nèi)的上下兩個軸承8、9和曲軸銷中段的凸輪10的配合運動是用于作功和鎖合的。
本實用新型的曲軸連桿機構(gòu)也同樣適用于連桿另一頭需要在一定曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)定止的機構(gòu)，如沖壓機床及其它需要在一定曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)按程序定止作功的設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種定容燃燒內(nèi)燃機，它包括燃料供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、曲軸連桿系統(tǒng)等，其特征在于曲軸連桿中的連桿大頭的兩側(cè)加工成相對應(yīng)的凸輪(4)的形狀，連桿大頭上的曲軸銷(11)的孔(6)為長形的，在該孔(6)的內(nèi)部安裝有供曲軸銷(11)上下滑動的滑動軸套(12)，連桿內(nèi)部設(shè)有通過軸承軸(2，7)裝配的上、下兩個軸承(8，9)，曲軸銷(11)的中間段加工成凸輪(10)的形狀，曲軸銷裝好后用連桿螺栓(3)將連桿組合，在兩個曲柄(14)的中心處各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪(13)，兩個曲柄(14)由曲軸銷(11)通過曲柄上的曲軸銷孔(15)進行組合，曲軸銷(11)中間的凸輪(10)的F點為距曲柄中心的最遠點。
2.如權(quán)利要求書1所述的定容燃燒內(nèi)燃機，其特征在于曲軸和連桿可以是組合式的，也可以是整體式的。
3.如權(quán)利要求書1所述的定容燃燒內(nèi)燃機，其特征在于所述軸承軸(2，7)和軸承(8，9)為一體的兩個轉(zhuǎn)輪(5)的形式。
專利摘要本實用新型公開了一種能在完全定容狀態(tài)下燃燒的定容燃燒內(nèi)燃機，其中，連桿大頭上的曲軸銷的孔為長形的，該孔內(nèi)安裝有供曲軸銷在長孔內(nèi)上下滑動的滑動軸套，連桿內(nèi)部還設(shè)置有上、下兩個軸承，曲軸銷中段為凸輪狀，連桿內(nèi)兩個軸承繞曲軸銷中段上的凸輪轉(zhuǎn)動，連桿大頭的兩側(cè)設(shè)置為相對應(yīng)的凸輪狀，兩邊曲柄中心各設(shè)置有一個中心轉(zhuǎn)輪。活塞至上止點時連桿兩側(cè)的凸輪同中心轉(zhuǎn)輪受力，實現(xiàn)完全定容功能，此時連桿內(nèi)兩個軸承與曲軸銷中段上的凸輪不受力。定容程序完成后連桿兩側(cè)的凸輪與中心轉(zhuǎn)輪逐漸分離，由連桿內(nèi)的軸承和曲軸銷及它的凸輪受力并輸出功率。本實用新型的定容燃燒內(nèi)燃機能使同等內(nèi)燃機的有效功率提高2－5倍。
文檔編號F16C9/00GK2883694SQ20052010782
公開日2007年3月28日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者龐樂鈞 申請人:龐樂鈞