專利名稱：二次壓縮式內燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及曲軸連桿式內燃機，它能夠減少發(fā)動機在做功時連桿對曲軸的徑向壓力，增 大曲軸的旋轉力臂，提高功率。
背景技術：
目前公知的內燃機在做功時，點火(供油)都有一定的提前角，當燃料急燃爆發(fā)時，從 軸向看，曲軸的圓心點和連桿軸徑的圓心點與連桿中心線幾乎成一條直線，所以最大的爆發(fā) 力大部分都轉換成對曲軸的徑向壓力，若使急燃期遲后，則燃燒空間隨曲軸旋轉而增大，燃 燒爆發(fā)力就相對減小，燃燒能量得不到充分利用。
發(fā)明內容
為了克服傳統(tǒng)內燃機在做功時連桿對曲軸的徑向壓力，增大曲軸的受力臂(力矩二力x力 臂)。該發(fā)明設計了一種新型的曲軸和雙翼可伸縮式連桿裝在內燃機內，使內燃機能夠在活塞 運行到上止點時，曲軸仍旋轉、可伸縮式連桿逐漸增長而活塞不下行，產生二次壓縮。待曲 軸旋轉出一定角度后，連桿停止增長，適時點火(供油)，這樣曲軸上得到很大的燃燒爆發(fā)作 用力和作用力力臂，從而提高工作效率。
本發(fā)明所采取的技術方案對于曲軸連桿式內燃機來說，當活塞處于上止點時，從軸向 看，曲軸的圓心、連桿軸徑的圓心、連桿中心線和活塞銷圓心完全處于一條直線上，以下把
此時定為曲軸旋轉零度。若使曲軸從零度旋轉到某一角度e時，(9取15° —30° )而活塞不
下行，那么連桿就需要隨曲軸旋轉而逐漸增長來補償，連桿增長的同時連桿的中心線在曲軸
旋轉時也逐漸出現(xiàn)偏擺角度，當曲軸旋轉到e時，連桿中心線偏擺角度為a，而曲軸圓心和
連桿軸徑圓心的連線與增長后連桿中心線也形成了夾角，該夾角與曲軸在零度時的三點一線形成
了一個三角形。設曲軸圓心到連桿軸徑圓心的距離為R，即行程/2，連桿不增長時連桿軸徑圓心到 活塞銷圓心距離為L，那么曲軸在旋轉到e時，增長后連桿長度為VR2+ (R+L) 2—2cos 9 R(R+L)， 連桿的增長量為AL=VR2+(R + L) 2 — 2cos 6 R(R + L) —L。連桿中心線的偏擺角度a為 tga=sin9R /VR2+(R+L) 2—2cos 6 R(R + L).在曲軸從零度到0度旋轉過程中，連桿的中 心線逐漸和連桿軸徑外圓上零度時的某一點發(fā)生了弧長變化，弧長對應的圓心角也逐漸發(fā)生 了變化，在曲軸旋轉到e時，此圓心角^e + a，圓心角的圓心是連桿軸徑圓心，即三角形 的外角等于兩個不相鄰的內角和。若在曲軸上增設與連桿軸徑同心的適當直徑的圓盤(把曲 軸旋轉時連桿與曲軸的相對變量放大)，連桿軸徑兩側各一，則連桿中心線在曲軸旋轉時也與 圓盤的外圓弧長(相對零度位置時某一點)也發(fā)生了空間變化，與圓盤的端面也發(fā)生了扇面變 化。本發(fā)明把兩個圓盤外圓都制成以零度為起點，與曲軸旋轉方向相反的漸開線升面，升面
的最高點與起點對應的圓心角為e ，升面的凸出高度為AL，升面在過最高點后延長3°—5°后，迅速降到基圓上。這樣曲軸在從零度旋轉到e時，漸開線升面與連桿中心線上的某
定點逐漸變化了AL，若在連桿兩側面居中部位設上雙翼切于兩凸盤外圓基圓，那么曲軸從零 度旋轉到e時，漸升面就把可伸縮連桿上部逐漸抬起AL。本發(fā)明把兩圓盤的端面分別制成推 進凸盤和復位凸盤，兩凸盤的升面都朝向連桿。推進凸盤的起點設在曲軸零度時曲軸圓心到 連桿軸徑圓心的連線的射線與凸盤端面立交處，此時為最低面。推進凸盤的漸升面方向與曲
軸旋轉方向相反，漸升扇面對應的圓心角為e，過e角度后扇型端面呈高平滑狀，到iso。 一
e/2度時，端面逐漸下降，在180° +6/2時，降到最低平面直到360。時(即回到零度時)。 推進凸盤作用是曲軸從零度旋轉到e時，外圓凸盤逐漸抬起雙翼可伸縮式連桿，推進凸盤 同步把滑動錐鍵推入可伸縮連桿斷面錐鍵槽內來補償連桿長度。曲軸過e后，推進凸盤進入
高平滑狀態(tài)，工作錐鍵停止推進，外圓凸盤釋放連桿雙翼，連桿則保持一定的增長量后停止
增長。復位凸盤與推進凸盤的圓心角分配一樣，只是位置相錯180° ，設在連桿軸徑的另一
側。其作用是當曲軸從零度旋轉到180°后，復位凸盤的升面推出連桿中的滑動錐鍵，過
180° + e時，連桿恢復原長。
本發(fā)明把連桿制成雙翼可伸縮式連桿，把連桿從對應曲軸上兩端面凸盤的中徑線連線處 斷開，斷開處加工成一個以連桿中心線(軸向看)為中心且平行和以斷面為中心呈斜面的錐形 鍵槽。在斷開面靠活塞端加制一道與連桿軸徑平行與曲軸上兩凸盤端面垂直的翼型提升軸， 軸兩端裝滑動輪，裝入曲軸內時，滑動輪外圓與曲軸上兩凸盤的基圓相切。在連桿斷開處兩
側用導柱、導套把連桿連接，使連桿只能上下伸縮；在導柱、導套下部裝有可控制連桿只能 增長AL的限位套和緩沖回位彈簧，連桿安裝時錐鍵槽大口朝向曲軸的推進凸盤。
工作錐鍵的上下面成斜面，兩側面是定位平面，長度是曲軸上兩端面凸盤之間的距離s，
斜面錐度tgYzAL/端面凸盤的凸出高度。
因做功沖程和吸氣沖程都在一個象限內，為了防止吸氣時氣門與活塞相撞，所以配氣凸 輪軸的進氣門凸出部分與傳統(tǒng)的角度落后0 /2。
點火(供油)的時間為上止點過后e減去原傳統(tǒng)提前角度。
二次壓縮發(fā)動機工作原理是當曲軸旋轉從e到180°時為吸氣沖程，連桿的限位套受
力，從180°至ljl80。 +0時連桿縮短并微量壓縮，180° +0至360°時為壓縮沖程，連桿斷面處 受力，360°至360° + 8時為連桿伸長產生二次壓縮過程，曲軸外圓凸盤受力，360° +9至 540°時為做功沖程，連桿內工作錐鍵受力，540°至720°為排氣沖程，連桿斷面處受力。
本發(fā)明的有益效果是改變了內燃發(fā)動機在做功時連桿對曲軸的作用力角度，把大部分 燃燒爆炸作用力轉化成旋轉力。該發(fā)動機容易起動，怠速低，工作效率高。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明
圖1是曲軸在零度時提升軸輪和推進凸盤的位置。圖2是曲軸旋轉到e時提升軸輪和推進凸盤的位置。
圖3是某一單元曲軸和可伸縮連桿的裝配圖，1—連桿提升輪；2—滑動工作錐鍵；3—曲
軸軸徑。
圖4是某一單元連桿的半剖示圖，4—可動連桿上部；5—連桿瓦上座；6—連桿瓦；7— 上下連桿瓦座緊固螺桿兼導套；8—連桿瓦下座；9一連桿瓦座緊固螺母；IO—導柱；11—限 位套；12—緩沖彈簧；13—調整限位間隙螺母。
圖5是某一單元曲軸的主視圖。
圖6是設定曲軸旋轉20。時活塞不下行的推進凸盤圖。 圖7是設定曲軸旋轉20°時活塞不下行的復位凸盤圖。
具體實施例方式
在圖1中本實例把曲軸圓心(X到連桿軸徑圓心02之間距離定為29mm，即R=29mm，把連 桿軸徑圓心到02到活塞銷圓心03之間距離定為125 mm，即L=125 ■，在圖2中，設定曲軸 在過上止點后20。時，活塞不下行，則9=20° 。根據余弦定理連桿在曲軸旋轉到20°時應 增長到127. 16 mm，即0' 2至03的長度為127. 16線那么連桿增長量AL=127. 16—125=2.16 (■)，那么連桿中心線的偏擺角a為tga:sin0R/127. 16=0.078,査表得(1=4° 28'。曲軸在20 °時，端面凸盤的起線與增長后連桿中心線形成的夾角P二 6 + a =20° +4° 28' "25° 。
具體實施過程和工作過程把本發(fā)明的雙翼可伸縮式連桿的活塞銷位置裝上活塞，裝入 發(fā)動機的汽缸中，把連桿瓦內徑裝在曲軸上的連桿軸徑上，連桿上錐鍵槽的大口朝向曲軸的 推進凸盤端面，在連桿中部斷面錐鍵槽中裝上滑動錐鍵。當曲軸從零度開始旋轉時，曲軸上 的兩個外圓漸升面逐漸把連桿的雙翼向上抬起，曲軸一側的推進凸盤同步把工作滑動錐鍵向 連桿錐鍵槽中推進，當曲軸旋轉到20。后，工作錐鍵的被推端面進入平滑扇面，這時外圓漸 升面正好把連桿抬起AL后釋放，連桿增長一定量后停止增長，連桿下部限位套僅存0.03mm —0.05 mm間隙，套內彈簧受到壓縮，活塞還處在上止點位置；當曲軸由20°旋轉到180° 時，活塞在汽缸中下行，進氣門在活塞下行時同步打開，此過程為吸氣沖程。在曲軸旋轉到 180°至200°時，曲軸上復位凸盤把滑動工作錐鍵從連桿錐鍵槽中推出。200°時連桿恢復 原長。曲軸從200°旋轉到36(T時為壓縮過程。曲軸從36(T到380°旋轉時，曲軸的外圓 凸盤漸升面抬起連桿雙翼，推進凸盤同步推進滑動錐鍵來補償連桿增長量，產生二次壓縮， 在曲軸將旋轉到380°時，燃燒急燃的爆炸力通過活塞、連桿、工作錐鍵傳遞到曲軸上，這 時曲軸旋轉出了一定的受力角度，曲軸旋轉從380。至540°時為做功過程，540°至560° 時復位凸盤推出滑動錐鍵是連桿恢復原長和排氣過程，540°至720°為排氣全過程。
權利要求
1、本二次壓縮式內燃機的動力學構造特點本發(fā)明設計的新型曲軸與連桿式內燃機能使曲軸在旋過上止點后一定角度(10°-30°)時，可伸縮式連桿逐漸增長來彌補活塞的下行量，以保證活塞不下移并處于最大壓縮狀態(tài)，適時點火(或烘油)爆炸作功，從而改變連桿對曲軸的作用力角度，減小了做功時連桿軸徑受到的徑向壓力，增大了旋轉力臂，提高輸出功率。適應于二沖程及四沖程，單缸及多缸內燃發(fā)動機。
2、 曲軸的結構特點在曲軸的連桿徑兩端各有一個同心園凸盤，分外元凸盤與端面凸盤，外元凸盤作用是外 凸盤漸開線升面抬起雙翼可伸縮式連桿使其適時強制增長。端面凸盤分推進凸盤與復位凸盤， 其作用是當外元凸盤強制增長連桿時端面凸盤同步推入滑動工作錐鍵以填充連桿斷開面空 隙，適時再由復位凸盤推出錐鍵，使連桿恢復原長。
3、 連桿的構造特點本連桿為雙翼可伸縮式連桿，在對應曲軸連桿軸徑端面凸盤中徑線連線處把連桿斷開， 斷開處兩側用導柱導套連接使其只能上下伸縮。導柱下部裝有伸縮限位套與緩沖彈簧；斷開面中心對應端面凸盤處開有呈斜面的錐形工作鍵槽，使工作錐鍵適時進出；在斷開面上部對 應外圓凸盤處有一與凸盤外圓平行的翼形提升軸，軸兩端裝滑動輪?；瑒虞喭鈭A與凸盤外圓 基圓相切，相對運動時抬起可伸縮式或連桿，使其適時強制增長。
全文摘要
本發(fā)明涉及曲軸、連桿式內燃機。該機主要特征是當曲軸旋過上止點活塞開始下行時，可伸縮式連桿逐漸增長來補償曲軸旋轉時活塞的下行量，當曲軸旋過上止點后某一定角度(15°-30°)時連桿停止增長，此時活塞仍處于最大的壓縮狀態(tài)，同時也產生了瞬間二次壓縮。適時控制燃料燃燒爆發(fā)做功，這樣曲軸上便得到了很大的作用力和旋轉力臂，從而改變了傳統(tǒng)內燃機連桿對曲軸的作用力角度，提高了發(fā)動機的輸出功率。當曲軸旋轉到下止點時，連桿逐漸縮短恢復到原長，進入下一工作循環(huán)。
文檔編號F02B75/32GK101294514SQ20071005431
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權日2007年4月28日
發(fā)明者劉金華, 張志華, 王俊鋒 申請人:劉金華;張志華;王俊鋒