專利名稱：提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高各種往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法和裝置，尤其是通過連桿與曲軸 之間作用力點(diǎn)和角度配合、提供做功效率的連桿曲軸結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮比用于提高機(jī) 動(dòng)車扭矩輸出，同時(shí)具有極好的節(jié)油效果。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)做功原理是將活塞連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)氣缸或蒸氣機(jī)的活塞的做功通過 連桿和曲軸的配合轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)曲軸做功。這是從瓦特蒸氣機(jī)和狄塞爾內(nèi)燃機(jī)發(fā)明至 今仍然保持最初原理和結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿曲軸結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如下當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)位 置時(shí)，活塞頂部與氣缸蓋內(nèi)表面所形成的空間稱為燃燒室。這個(gè)空間容積稱為燃燒室容積?；钊麖?上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)所通過的空間容積稱為氣缸排量，如果發(fā)動(dòng)機(jī)有若干個(gè)氣缸，所有氣缸工作容 積之和稱為發(fā)動(dòng)機(jī)排量。當(dāng)活塞在下止點(diǎn)位置時(shí)，活塞頂上部的全部氣缸容積稱為氣缸總?cè)莘e。氣 缸壓縮比是氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值稱為壓縮比。壓縮比表示了活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn) 時(shí)，氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的程度。壓縮比越大，氣體在氣缸內(nèi)受壓縮的程度越大，壓縮終點(diǎn)氣體的 壓力和溫度越高，功率越大，但壓縮比太高容易出現(xiàn)爆震，就汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，意味著必須采用抗 爆震性能好高辛垸值的高標(biāo)號(hào)汽油，也就意味著燃料的成本較高。如使用不相配的低標(biāo)號(hào)汽油。實(shí) 際上油耗增加了，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損耗會(huì)明顯加大，還得額外增加數(shù)以萬(wàn)計(jì)的汽車維修費(fèi)。
壓縮比是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。柴油機(jī)要求較大的壓縮比， 一般在12-29之間，而汽油 機(jī)的壓縮比較小，在6-ll之間，例如日產(chǎn)公司系列汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是8.3:1至10.5:1。通常 是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)說(shuō)明，可以概略地用功率與扭矩的人小來(lái)標(biāo)示出來(lái)，功率表現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速，在 發(fā)動(dòng)機(jī)性能曲線圖上，隨著轉(zhuǎn)速上升而明顯上升，它決定了卞.子能跑多快，扭矩不一定在高轉(zhuǎn)速時(shí) 發(fā)揮，在曲線圖上較為平直，它可以決定車行駛時(shí)的力量，包括加速性。
然而影響功率、扭矩輸出的因素卻很多，其中一個(gè)重要因素就是發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，而只是靠高 轉(zhuǎn)速來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，由于現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)未有扭矩輸出的改進(jìn)方案，導(dǎo)致現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)只能獲得現(xiàn) 有的功率、扭矩輸出圖，例如典型的表現(xiàn)在不踩油門或較少供油時(shí)無(wú)法驅(qū)動(dòng)高檔位的車輛運(yùn)動(dòng)。在 解讀發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)，不要單看功率有多大，同時(shí)也要看到扭力參數(shù)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大功率、最大 扭矩時(shí)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然以轉(zhuǎn)速值稍低為好。
為了提高活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，大量的新技術(shù)被應(yīng)用如VTEC技術(shù)，"VTEC"為英文 "Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System"的縮寫，中文意思為"可變氣 門正時(shí)及升程電子控制系統(tǒng)"。VTEC是可變進(jìn)氣門控制技術(shù)，通過改變進(jìn)氣門開度來(lái)改變進(jìn)氣量， 提高發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。由ECU接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器(包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫等)的參數(shù)并進(jìn)行處 理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下 由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時(shí)間。
電子油門技術(shù)電子油門取消了傳統(tǒng)油門拉線，通過油門踏板傳感器，微電腦對(duì)節(jié)氣門進(jìn)行控 制，反應(yīng)更靈敏，控制更精確。多段式可變進(jìn)氣歧管技術(shù)通過屯腦控制進(jìn)氣管K度，滿足低速時(shí)提供大的扭矩，高速時(shí)提供 大的功率。的話，在發(fā)動(dòng)機(jī)低速的情況下，用乂細(xì)乂長(zhǎng)的進(jìn)氣岐管；發(fā)動(dòng)機(jī)拉到高速時(shí)，采用岐管
又粗又短，讓發(fā)動(dòng)機(jī)又有低速扭矩，又能拉得出高速，現(xiàn)在的車子大多配備可變岐管或雙岐管?？?之為了節(jié)省燃料，還采用稀薄氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，達(dá)到更好的尾氣指標(biāo)。
智能可變配氣正時(shí)VVT-i是一種控制進(jìn)氣凸輪軸氣門正時(shí)的裝置，它通過調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角配氣 正時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，并用于如V12、 V8、 V6發(fā)動(dòng)機(jī)，W型發(fā)動(dòng)機(jī)或直列型發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)有的連桿曲軸結(jié)構(gòu)的這種配合，為了保證強(qiáng)度和功率傳送.連桿與曲軸和軸頸成一條直線時(shí) 或在直線附近的相當(dāng)角度時(shí)，連桿包裹軸頸的孔徑具有曲軸軸頸的直徑，連桿可以對(duì)曲軸和軸頸可 以施加作用力，但無(wú)法將力矩輸出，此不足明顯存在著連桿與曲軸角度之間的不協(xié)調(diào)，使能量損失 很大。連桿與曲軸軸頸之間角度有較人K域(角度范圍)處在t:常不利的傳動(dòng)配合狀態(tài)。尤其是在 活塞到達(dá)上止點(diǎn)燃燒室爆發(fā)呈最大壓力狀態(tài)時(shí)，此刻連桿與軸頸之間正好形成在一條直線(活塞的 上止點(diǎn)位置，包括在此直線附近的角度范圍)上。軸頸未能向連桿提供可形成扭力的傾角，無(wú)法將 這發(fā)動(dòng)機(jī)燃曝時(shí)將直線壓力轉(zhuǎn)換成扭矩即驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力，尤其是順直線傳給了整個(gè)機(jī)體， 并且形成了震動(dòng)源。隨后在慣力的作用下，軸頸與連桿之間傾角才逐漸形成。但是；也隨著活塞的 下滑、導(dǎo)致汽缸余隙增大、壓力也隨之迅速下降。角度雖已逐漸得到改善，但是壓力也越來(lái)越差。 呈現(xiàn)出壓力最強(qiáng)時(shí)反而角度最差，形成這種劣勢(shì)循環(huán)的曲軸連桿循環(huán)運(yùn)動(dòng)。目前是以提高轉(zhuǎn)速獲得 充足的慣力，和給燃油加入抗暴劑，用來(lái)掩蓋O角度所引起的爆震等不良反應(yīng)。
在壓縮過程中活塞上行，除了擠壓混合氣使之體積縮小之外，同時(shí)也發(fā)生了渦流和紊流等現(xiàn)象。 當(dāng)密閉容器中的氣體受到壓縮時(shí)，壓力是隨著溫度的升高而升高。若發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比較高，壓縮時(shí) 所產(chǎn)生的氣缸壓力與溫度相對(duì)地提高，混合氣中的汽油分子能汽化得更完全，顆粒能更細(xì)密，渦流 和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果，當(dāng)火花塞跳出火花時(shí)就能使得這混合氣在瞬間內(nèi)完成燃 燒并釋放出爆發(fā)能量，來(lái)成為發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。反之，燃燒的時(shí)間延長(zhǎng)，能量會(huì)耗費(fèi)并增加發(fā)動(dòng) 機(jī)的溫度而并非參與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的輸出，因此高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)就意味著可具有較大的動(dòng)力輸出。 通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下，高壓縮比在10以上，相對(duì)來(lái)說(shuō)壓縮比越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力就越大，目前所知三菱GPI發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比已經(jīng)達(dá)到了 12。壓縮比越高發(fā)動(dòng)機(jī)抖振越厲害， 這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)抖振會(huì)較明顯增大，即使是多缸發(fā) 動(dòng)機(jī)也是如此。在爆發(fā)點(diǎn)火時(shí)混合氣燃燒所產(chǎn)生的能量在瞬間釋放出來(lái)，相對(duì)的振動(dòng)的動(dòng)能也就較 大，于是運(yùn)輸動(dòng)力也就較為明顯。另外是由于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)其動(dòng)力的產(chǎn)生較為密集，所以直接的感覺 較為輕微。由于車況的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)都經(jīng)過專門的調(diào)校，將它的振動(dòng)點(diǎn)恰當(dāng)彌補(bǔ)。
也有將凹頂活塞換成平頂活塞，加大了壓縮比，發(fā)動(dòng)機(jī)效率提高，不過需使用高標(biāo)號(hào)汽油。 擅自降低汽油標(biāo)號(hào)，提前點(diǎn)爆的燃燒室氣體就會(huì)反推活塞向上運(yùn)動(dòng)。燃燒的汽油所做的功就會(huì) 被抵消很大一部分。壓縮比如果過大，反而會(huì)出現(xiàn)爆燃和表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象。敲缸、爆振、 爆燃?xì)怏w壓力和溫度過高，在燃燒室內(nèi)離點(diǎn)燃中心較遠(yuǎn)處的末端可燃混合氣自燃而造成的一種不 正常燃燒。尖銳的敲缸聲，因燃燒速度過快形成壓力波，壓力波揸擊燃燒室而產(chǎn)生。后果發(fā)動(dòng)機(jī) 過熱，功率下降，經(jīng)濟(jì)性下降，嚴(yán)重時(shí)氣l'j燒毀，軸瓦破裂，火花塞絕緣體被擊穿等。表面點(diǎn)火 由于燃燒室內(nèi)熾熱表面(如排起門頭、火花塞電極，積炭)點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的一種不正常燃燒現(xiàn)象?，F(xiàn)象沉悶的敲缸聲；后果發(fā)動(dòng)機(jī)零部件負(fù)荷增加，壽命K降。
為了優(yōu)化燃燒室的燃燒，還采用凹頂活塞，凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有 利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。
由于最大作功容積的油汽總量通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣缸行程容積,四沖發(fā)動(dòng)機(jī)往往工作在實(shí)際壓縮比 嚴(yán)重偏低的狀態(tài)下。在油門很小時(shí),反噴現(xiàn)象會(huì)有所緩解;但此時(shí)氣缸內(nèi)的進(jìn)汽量很少,實(shí)際壓縮比更 低，發(fā)動(dòng)機(jī)的作功效率極低，有時(shí)甚至都不能點(diǎn)火啟動(dòng)。還有富紳公司的變壓縮比的往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī) 式內(nèi)燃機(jī)，參見CN96192219.2。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是通過對(duì)連桿結(jié)構(gòu)的改造，通過連桿與曲軸之間作用力點(diǎn)和角度配合、提供做功 效率高的連桿曲軸結(jié)構(gòu)，使原來(lái)連桿對(duì)曲軸180度同心壓力區(qū)(死點(diǎn)壓力區(qū)大)改變成90度左右 的偏心壓力，從而使連桿壓力向一邊傾斜，實(shí)現(xiàn)了連桿形態(tài)上最大效率的角度調(diào)整，對(duì)曲軸扭距發(fā) 揮出最大扭力并在做功的薩那間就有不浪費(fèi)的力矩和做功輸出，在采用上述方案的條件下，同時(shí)提 高發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮比，用丁-提高機(jī)動(dòng)車效率，同時(shí)貝有極好的節(jié)油率；優(yōu)化現(xiàn)有的功率、扭矩輸出 曲線。
提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，首先采用發(fā)動(dòng)機(jī)不同心連桿曲軸結(jié)構(gòu)，連桿上軸孔的沿連桿伸出的直 線方向和垂直直線方向構(gòu)成的沿燃爆驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一象限的XY軸的土15度的位置設(shè)有大于軸孔直 徑的外圓或弧線，由連桿上的軸孔在第二象限對(duì)曲軸提供力矩。同時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比增加 10-100%，當(dāng)然本發(fā)明對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比最大不應(yīng)超過17。本發(fā)明對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓 縮比可以在30-36，最大不應(yīng)超過37。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)其性質(zhì)將壓縮比控制在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮 比的范圍附近。本發(fā)明可以通過相應(yīng)減少燃燒室的容積來(lái)實(shí)現(xiàn)。還采用大壓縮比的活塞，如將凹頂 活塞更換成平頂活塞均是本發(fā)明的實(shí)施例。因?yàn)闅飧讐嚎s比是氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，改 裝現(xiàn)有車輛時(shí)減少燃燒室的容積也可以填高活塞的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣上止點(diǎn)時(shí)燃燒室容積相應(yīng)變 小。
尤其是在連桿上軸孔的第一象限的整個(gè)0—90度圓周范圍將內(nèi)徑擴(kuò)大，使擴(kuò)大的0~90度區(qū)域 直徑大于原來(lái)軸孔的圓周，本發(fā)明也包括在第一象限的2-10至80-88度、或5-15至80-卯度、0-10 至60-75度的區(qū)域開設(shè)直徑大于原來(lái)軸孔的圓周。
軸孔上鑲有軸瓦或軸承，在軸孔上或軸瓦或軸承的包裹曲軸軸頸第一象限土IO度的位置設(shè)有大 于軸承或軸瓦直徑的外圓或弧線。
由于上述軸孔(包括鑲有軸瓦或軸承時(shí))第一象限直徑的大于原來(lái)軸孔的區(qū)域，連桿與曲軸始 終存在90度不能形成配合的間隙，成為無(wú)壓力區(qū)。迫使汽缸在最大做功狀態(tài)時(shí)連桿原來(lái)的180度 對(duì)同軸軸心壓力，改成向軸心卯度偏心(第二象限)的作用力，從而使曲軸連桿之間有限的扭距 發(fā)揮出最大力距效果。
上述的壓力偏心也可通過將連桿軸孔的軸瓦上瓦的0-卯度將內(nèi)圓弧擴(kuò)大，使壓力向另90度偏 心效果。將原有的連桿瓦改為滾針軸承或兩半組合式滾針(滾珠)軸承，軸承內(nèi)套亦如軸瓦加工， 使連桿瓦直接摩擦改為滾動(dòng)摩擦。
本發(fā)明所述的不同心連桿曲軸結(jié)構(gòu)，在曲軸頸與連桿成一條直線且在垂直于水平的直線時(shí)，連桿是不能豎直平衡的，而現(xiàn)有技術(shù)的同心連桿曲軸在所述位置是完全可以平衡的。
本發(fā)明的特點(diǎn)是該發(fā)明使連桿與軸頸之間無(wú)論處在什么位置，都可獲得由壓力偏心帶來(lái)的傾 角效果，不影響曲軸帶動(dòng)連桿的運(yùn)動(dòng)。該發(fā)明能有效的解決曲軸與連桿形成O角度配合的影響。即 具備著允許設(shè)計(jì)制造更大壓縮比的可能。加大壓縮比能提高燃燒值，同時(shí)又能減小燃燒室余隙損失。 該發(fā)明解決了連桿曲軸呈O角度(發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸燃曝做功時(shí)，包括0角度附近區(qū)域)不能產(chǎn)生扭力的 弊端，所以；減輕了曲軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中對(duì)慣力循環(huán)的依賴，顯然發(fā)動(dòng)機(jī)也具有更大的扭矩。從而具備設(shè) 計(jì)低轉(zhuǎn)速往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的可能，或設(shè)計(jì)更合適的壓縮比(如提高壓縮比)，并帶來(lái)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè) 計(jì)上帶來(lái)重要改變。低轉(zhuǎn)速適宜加大活塞行程的制造，活塞行程長(zhǎng)有利于能量充分利用。該項(xiàng)發(fā)明 緩解了暴燃對(duì)連桿瓦的沖擊，意味著可以將原來(lái)的連桿軸瓦改用滾針或滾珠軸承。使直接摩擦成為 滾動(dòng)摩擦，會(huì)更少磨損。用于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的改造。通過對(duì)連桿結(jié)構(gòu)的改造，通過連桿 與曲軸之間作用力點(diǎn)和角度配合、提供做功效率高的連桿曲軸結(jié)構(gòu)，使原來(lái)連桿對(duì)曲軸180度同心 壓力改變成90度左右的偏心壓力，從而使連桿壓力向一邊傾斜，實(shí)現(xiàn)了連桿形態(tài)上最大效率的角 度調(diào)整，對(duì)曲軸扭距發(fā)揮出最大扭力并在做功的薩那間就有不浪費(fèi)的力矩和做功輸出，在采用上述 方案的條件下，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮比，用于提高機(jī)動(dòng)車效率，同時(shí)具有極好的節(jié)油效果。本 發(fā)明優(yōu)化現(xiàn)有的功率、扭矩輸出圖，不踩油門或較少供油時(shí)仍驅(qū)動(dòng)高檔位的車輛運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的還 有一個(gè)效果是現(xiàn)有單純?cè)龃髩嚎s比產(chǎn)生的敲缸、爆振確確是由于曲柄連桿的具有較大角度的死點(diǎn) 或死區(qū)產(chǎn)生的，如果消除這個(gè)死點(diǎn)，可以使敲缸、爆振的現(xiàn)象消除，即亦轉(zhuǎn)化為有用的力矩輸出， 如因燃燒速度過快形成壓力波，并不至于作用在曲軸連桿的死點(diǎn)或死區(qū)上，而仍使活塞產(chǎn)生扭矩。 而由于提高壓縮比導(dǎo)致的氣缸內(nèi)溫度提高，可以采用綜合措施來(lái)解決，如加大散熱量，增大散熱量， 兩種散熱面積選擇，總之這樣的措施在理論上是有利于提高內(nèi)燃機(jī)效率的。燃燒的汽油所做的功不 致于被抵消。
本發(fā)明扭矩的明顯增大，還可以改進(jìn)現(xiàn)有的車輛調(diào)速或變速系統(tǒng)，即使未級(jí)輸出軸增大轉(zhuǎn)速， 某種程度可以顛覆現(xiàn)在常用的五級(jí)手動(dòng)變速檔——即使在高速檔也可以在車輛啟動(dòng)或低速時(shí)保證 正常的行駛。
本發(fā)明在改裝上運(yùn)用具有極為優(yōu)異的效果，用本發(fā)明方法改裝后，車輛的動(dòng)力性能明顯提高， 節(jié)油效果極為明顯，本發(fā)明經(jīng)改裝后汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車節(jié)油率普遍達(dá)20%以上，用于新車設(shè)計(jì)也能大 大提高車輛的動(dòng)力性能(由于扭矩增大)，可以提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，做功充分；而且節(jié)油效 果也能達(dá)到15%左右或更多。新車發(fā)動(dòng)機(jī)依此設(shè)計(jì)顯然具有同樣或更理想的效果，同樣不排除采用 背景技術(shù)的各種發(fā)動(dòng)機(jī)均可以使用本發(fā)明的方案，相對(duì)而言，本發(fā)明的壓縮比提高，無(wú)需采用更高 標(biāo)號(hào)的汽油，只要采用相同規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)指定的標(biāo)號(hào)汽油，這是由于爆震往往由于連桿曲軸的死點(diǎn)導(dǎo) 致的，由于本發(fā)明消除了這個(gè)死點(diǎn)，即使低標(biāo)號(hào)汽油產(chǎn)生的燃爆也是用于作出有用的力矩輸出。
本發(fā)明可用于各種內(nèi)燃機(jī)，用f汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)均可，尤其是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和混合燃料的效果 更好，包括甲醇、乙醇、二甲醚及與汽油混合的發(fā)動(dòng)機(jī)效果亦明顯。
四

圖1是連桿曲軸工作原理圖 圖2是連桿頸結(jié)構(gòu)3是連桿曲軸不同位置工作圖
1、活塞銷孔、2、連桿、3、連桿軸孔內(nèi)鑲的滾針軸承殼4、滾針軸承5、連桿蓋6、連桿 軸孔7、連桿軸孔上0—90度無(wú)壓力區(qū)8、曲軸(主軸)9、運(yùn)動(dòng)平衡塊，旋轉(zhuǎn)箭頭為逆時(shí)鐘方向。 五、具體實(shí)施方案
圖1所示，處于發(fā)動(dòng)機(jī)的上止點(diǎn)狀態(tài)，那當(dāng)然假設(shè)曲軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如曲軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)則在 軸瓦的第二象限)，圖2，軸瓦完全可以制成如同圖2中的連桿頸孔的形狀，軸瓦的第一象限具有 缺口 (如旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)則為第二象限)，即0—90度是連桿對(duì)曲軸無(wú)壓力區(qū)域。所述通過將連桿 軸孔垂直0~90度圓周范圍將內(nèi)徑擴(kuò)大，使擴(kuò)大的0~卯度區(qū)域直徑大于原來(lái)圓周，連桿與連桿曲 軸始終存在卯度不能形成配合的間隙，成為無(wú)壓力區(qū)。使連桿原來(lái)180度同軸心壓力，改成向軸 心另卯度偏心，從而使曲軸連桿之間有限的扭距發(fā)揮出最大力距效果。
本發(fā)明完全適用于現(xiàn)有制造工藝和連桿、曲軸的制造材料。只有在軸孔(包括鑲有軸瓦或軸承) 第一象限的位置， 一般取第一象限0-90度位置向外圓擴(kuò)大0.5-3mm;尤其是向外擴(kuò)大0.5-1.5mm。
所述壓力偏心也可通過將連桿瓦上軸瓦(近汽缸側(cè)的軸瓦)180度上自90度將內(nèi)圓弧擴(kuò)大，使 壓力向另90度偏心效果?；?qū)⒃械倪B桿瓦改為兩半組合式滾針軸承，使連桿瓦直接摩擦改為滾 動(dòng)摩擦。軸承的軸瓦亦作相應(yīng)改變。
圖中以某一缸的示意圖表示，多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿曲軸結(jié)構(gòu)亦如此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致當(dāng)活塞 處于上止點(diǎn)位置時(shí)，曲軸與連桿接觸面即上半軸瓦是受力的區(qū)域，但其不是一個(gè)均勻受力體，而是 在上半軸瓦向著旋轉(zhuǎn)方向(圖中左側(cè)，假設(shè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))的上半軸瓦的半個(gè)軸瓦面著力，而在另 半個(gè)面處于空懸。
圖3中例子是0_80度是連桿對(duì)曲軸無(wú)壓力區(qū)域，均有類似的效果。
改裝英格爾汽車發(fā)動(dòng)機(jī),1. 461排量原壓縮比為9.5，活塞的體積(熔鑄相同合金到活塞)增 加，每缸的燃燒室從40 ML減少到33ML,即減少燃燒室容積;新的壓縮比為15;在不踩油門或較少 供油時(shí)仍驅(qū)動(dòng)五檔位的車輛運(yùn)動(dòng)。百公里的油耗降低2.6升。節(jié)油率約35%。壓縮比為10時(shí)，動(dòng)力 過大，壓縮比為12時(shí)，節(jié)油不夠明顯。
改裝賽歐汽車(新車)發(fā)動(dòng)機(jī)C16N1，1.5981排量原壓縮比為9.41，新的壓縮比為14,在不 踩油門或較少供油時(shí)仍驅(qū)動(dòng)五檔位的車輛運(yùn)動(dòng)。百公里的油耗降低2升；節(jié)油率約25%。
因此，對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在軸瓦的第一象限0-90度外圓擴(kuò)大向外擴(kuò)大0.5-1.5mm時(shí)，壓縮比 改成12-16具有更好的效果。
連桿軸瓦改為滾針軸承或兩半組合式滾針(滾珠)軸承，軸承內(nèi)套亦如軸瓦加工，使連桿瓦直 接摩擦改為滾動(dòng)摩擦。連桿軸瓦還可以是并排的雙軸瓦結(jié)構(gòu)。
新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)顯然可以參照上述參數(shù)。采用本發(fā)明曲軸連桿結(jié)構(gòu)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在原有設(shè)計(jì)參 數(shù)的基礎(chǔ)上增大壓縮比至13-16是優(yōu)選的方案，克服車輛的曝振，無(wú)需改成高標(biāo)號(hào)汽油，當(dāng)然在冷 卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)上加大單位時(shí)間散熱量的設(shè)計(jì)， 一般的說(shuō)單位時(shí)間散熱量相應(yīng)增加10-25%。
權(quán)利要求
1、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是首先采用發(fā)動(dòng)機(jī)不同心連桿曲軸結(jié)構(gòu)，連桿上軸孔的沿連桿伸出的直線方向和垂直直線方向構(gòu)成的沿燃爆驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一象限的XY軸的±15度的位置設(shè)有大于軸孔直徑的外圓或弧線，由連桿上的軸孔在第二象限對(duì)曲軸提供力矩；同時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比增加10-100％，但對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比最大不超過17；對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的最大氣缸壓縮比不超過37。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是采用大壓縮比的活塞，將凹頂活塞 填成平頂活塞。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是在連桿上軸孔的第一象限的整 個(gè)0"90度圓周范圍將內(nèi)徑擴(kuò)大，使擴(kuò)大的0"90度區(qū)域直徑大于原來(lái)軸孔的圓周。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是在連桿上軸孔的2-10至80-88 度、或5-15至80-90度、0-10至60-75度的區(qū)域開設(shè)直徑大于原來(lái)軸孔的圓周。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是軸孔上鑲有軸瓦或軸承，在軸 孔上或軸瓦或軸承的包裹曲軸軸頸第一象限土 10度的位置設(shè)有大丁軸承或軸瓦直徑的外圓或弧線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是將連桿軸孔的軸瓦上瓦的0-90 度將內(nèi)圓弧向外圓擴(kuò)大0.5-3mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是向外擴(kuò)大0.5-1.5mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或6的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是連桿瓦改為兩半組合式滾針軸承。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或6的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是連桿軸瓦為并排的雙軸瓦結(jié)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或6的提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，其特征是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比為13-16，冷 卻系統(tǒng)的單位時(shí)間散熱量相應(yīng)增加10-25%。
全文摘要
提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的方法，首先采用發(fā)動(dòng)機(jī)不同心連桿曲軸結(jié)構(gòu)，連桿上軸孔的沿連桿伸出的直線方向和垂直直線方向構(gòu)成的沿燃爆驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一象限的XY軸的±15度的位置設(shè)有大于軸孔直徑的外圓或弧線，由連桿上的軸孔在第二象限對(duì)曲軸提供力矩；同時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比增加10-100％，但對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓縮比最大不超過17；對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的最大氣缸壓縮比不超過37。本發(fā)明扭矩的明顯增大，效率提高，節(jié)油明顯。
文檔編號(hào)F16C7/02GK101298849SQ20071002183
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月30日
發(fā)明者程大友 申請(qǐng)人:程大友