專利名稱：一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機曲軸相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
鑒于目前活塞內(nèi)燃機做功沖程在上止點壓力最大時，曲軸力臂卻為零，所謂“死點”，當(dāng)然做功勢必?zé)o從談起。對應(yīng)造成內(nèi)燃機有效熱效率較低的技術(shù)瓶頸。以目前的汽油內(nèi)燃機為例，在活塞上部位最大壓力通常在50&，效率提高勢在必然。人們期望獲得一種技術(shù)效果更好的活塞式內(nèi)燃機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果更好的曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機。本發(fā)明一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其包含有氣缸缸體3、活塞5、連桿6、曲軸；其所使用的曲軸與活塞5配合安裝使用，活塞5設(shè)置在氣缸缸體3內(nèi)并沿其內(nèi)壁滑動； 其特征在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機所使用的曲軸滿足下述要求曲軸包含有曲軸水平桿A20、曲軸水平桿B9、曲軸水平桿端部約束槽板14 ；其中曲軸水平桿A20與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線基本重合，曲軸水平桿B9與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線平行；曲軸水平桿端部約束槽板14成對布置，曲軸水平桿端部約束槽板14與安裝基礎(chǔ)相對固定不轉(zhuǎn)，曲軸水平桿端部約束槽板14上還設(shè)置有曲軸水平桿端部約束槽11，曲軸水平桿端部約束槽11具體設(shè)置在成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14的相對的兩個側(cè)面上，且成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14上的曲軸水平桿端部約束槽11為軸向?qū)ΨQ布置；曲軸水平桿B9的兩端稱為曲軸水平桿B端部10 ；曲軸水平桿B9布置在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14之間且與曲軸水平桿端部約束槽板14構(gòu)成活動連接，具體連接形式為曲軸水平桿B端部10在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14上軸向?qū)ΨQ布置的曲軸水平桿端部約束槽11內(nèi)沿著曲軸水平桿端部約束槽11滑動。曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9之間通過連接構(gòu)件連接在一起，所述連接構(gòu)件具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能。本發(fā)明所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，還要求保護下述結(jié)構(gòu)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，曲軸水平桿端部約束槽11為一閉合曲線路徑。所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分或者被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的60 250% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 140°。所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑路徑部分的具體形狀為以下三種之一或者其一、其二分別與其三構(gòu)成的組合其一，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離小于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的 65 95% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 50° ；其二，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離為等半徑圓軌跡半徑的 90 150% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 88° ；其三，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離大于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的 105 250% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是20° 60°。此種路徑對于優(yōu)化進氣系數(shù)具有突出的效果。進一步優(yōu)選所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑路徑部分的具體形狀為以下三種之一或者其一、其二分別與其三構(gòu)成的組合其一，所述非等半徑圓弧路徑為以連桿6的長度為半徑，圓心在遠離等半徑圓軌跡圓心一側(cè)的圓??；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的80 90%;且路徑為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓?。凰龇堑劝霃讲糠峙c等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是 35° 45° ；其二，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離為等半徑圓軌跡半徑的 95 135% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是50° 86°其三，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離大于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的 110 145% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 50°。所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為以下兩種之一或其組合其一，板狀，其上設(shè)置有槽且能與曲軸水平桿A20軸線固定；其二，是以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿A20周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)(或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形)、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)。所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為曲軸垂直管A7、曲軸垂直桿B8 ；其二者成對配合安裝使用，曲軸垂直桿B8至少有一部分始終布置在曲軸垂直管A7內(nèi)部，且二者允許相互抽拉。曲軸垂直管A7和曲軸垂直桿B8的橫截面形狀優(yōu)選都為圓形。因為這樣做結(jié)構(gòu)簡單且受力較小，適合小排量內(nèi)燃機。
所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為長口型槽21、滑塊22 ；其二者成對配合安裝使用；滑塊22設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)并能夠沿槽滑動；所述的槽具體為通孔槽或盲孔槽；曲軸水平桿A20、曲軸水平桿B9 二者中其一連接著滑塊22，另一個連接著長口型槽21的近端處。此種結(jié)構(gòu)相對于上一種結(jié)構(gòu)而言，更為簡化，技術(shù)效果相對較好。對于大排量內(nèi)燃機，宜采用滑塊與長口型通孔槽或盲孔槽配合結(jié)構(gòu)，可以保證摩擦減小及可承擔(dān)較大的力。所述設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)的滑塊22與槽之間構(gòu)成滾動副。進一步優(yōu)選內(nèi)容所述滑塊22上設(shè)置有滾動軸承23，滑塊22通過滾動軸承23與長口型槽21中的槽之間接觸。進一步優(yōu)選所述滑塊22上設(shè)置有4個滾動軸承23，每一側(cè)兩個，同側(cè)的兩個能夠與槽的同一側(cè)相接觸。所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機還滿足下述要求其通過齒數(shù)比為1 :1的功率輸出齒輪將功率輸出到所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的功率輸出軸上，再通過它把功率輸出；功率輸出軸12的另外一個作用是保證各分段結(jié)構(gòu)的曲軸水平桿A20均在相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動；功率輸出齒輪13與其所在軸之間設(shè)置有防滑鍵及防滑鍵槽；所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，最靠近整個曲軸兩端部均安裝有軸承。從原理上講，本發(fā)明具備突出的創(chuàng)造性，鑒于目前活塞內(nèi)燃機做功沖程在活塞上止點1壓力最大時，曲軸力臂卻為零，所謂“死點”，當(dāng)然做功勢必?zé)o從談起。而曲軸可變半徑則可在活塞上止點1保證壓力最大，同時存在一定的力臂，為活塞做功奠定做功基本條件。本發(fā)明中涉及到的“曲軸半徑可變式”結(jié)構(gòu)將從根本上有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的這一技術(shù)瓶頸，最終達到提高有效熱效率問題。其基本想法就是在活塞上止點1壓力最大時，憑借曲軸半徑可變特點，即力臂也將處在有一定長度狀態(tài)，該值可調(diào)，由曲軸水平桿端部約束槽11形狀決定。本發(fā)明所述“曲軸半徑可變式”結(jié)構(gòu)的技術(shù)效果可以通過對比例體現(xiàn)如下目前以汽油內(nèi)燃機為例，活塞5在活塞上止點1最大壓力為50&，而采用變半徑結(jié)構(gòu)最大壓力估計在水平，效率明顯將從目前30%提高到40%。參見圖1，本發(fā)明中連桿6和目前幾乎一樣，只是長度要調(diào)整。曲軸則做了很大改變。其中曲軸垂直桿B8和曲軸水平桿B端部10為一體；曲軸垂直桿B8可以在曲軸垂直管A7內(nèi)滑動，曲軸水平桿B端部10則在曲軸水平桿端部約束槽11內(nèi)滑動。只要把曲軸水平桿端部約束槽11設(shè)計成所需要形狀，就可達到曲軸半徑可變的目的進而實現(xiàn)各不同的原來結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)的功能。參見圖2，以曲軸順時針旋轉(zhuǎn)為例，假定在活塞上止點對應(yīng)曲軸位置為0°，曲軸在該位置左邊為-180° 0°，在其右邊為正角度0° 180°。不難看出，曲軸在-20°和+20°之間活塞5位置在上止點位置是不變的，點火時間在-20°，那么-20° 20°之間即是燃燒時間，以2000轉(zhuǎn)/分為例，燃燒時間充分提高到3毫秒這么長時間效果；相當(dāng)于目前內(nèi)燃機活塞在上止點燃燒時間在0. 1毫秒就燃燒完畢的效果。這就在最小的燃燒室體積的情況下能得到最大壓力的核心原因所在。以目前常見的四缸一點幾升排量內(nèi)燃機為例，此時將約有17. 1毫米左右的力臂。以曲軸半徑50毫米為例，力臂=50XSin20° = 17. 1毫米，考慮連桿此時有一定角度因素，實際力臂比此值略小2 3毫米。注意此時壓力可是最大值狀態(tài)。以現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的汽油機為例，原來的3 5仏壓力經(jīng)本發(fā)明所述方法應(yīng)用之后可望將其降低到LOIPtl壓力，很好地達到壓力減小損失目的。圖2、4中的C、D分別代表曲軸所在位置對應(yīng)活塞上止點1、活塞下止點2 ；圖3中的活塞下止點2由D改為E。但要說明，在壓縮沖程時，曲軸轉(zhuǎn)到D時候，進氣門才關(guān)閉，這樣可以增加自然進氣情況下的進氣系數(shù)。進氣系數(shù)可望從目前自然進氣狀態(tài)的70%做到95%左右。另外排氣沖程做的負功減小到幾乎為零。到上止點后由于廢氣壓力略高于大氣壓力，對新近的油氣的沖淡系數(shù)參數(shù)大有好處，即含有的廢氣比例大大降低。這樣說來可謂一舉三得。以目前的汽油內(nèi)燃機為例，活塞5上可實現(xiàn)的最大壓力通常在50P。，效率提高勢在必然。本發(fā)明所述的曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，活塞5上可實現(xiàn)的最大壓力至少在65P。 水平，預(yù)計目前汽油內(nèi)燃機效率從30 %能提高到40 %。為了進一步提高技術(shù)效果，我們還強調(diào)以下幾點1)以圖2來說，曲軸在以勻角速度旋轉(zhuǎn)，曲軸在-20° +20°旋轉(zhuǎn)，而活塞5不動，待燃燒徹底后，達到最大壓力，同時，此時曲軸還有一定力臂。2)參見圖4，連桿6的長度要做調(diào)整(通常而言要求加長)，曲軸水平桿端部約束槽11的形狀像斜的半圓形，這樣既可達到活塞5在活塞上止點1時力臂最大，估計角度在 85°左右為最佳值，同時爆破壓力也最大。3)考慮曲軸旋轉(zhuǎn)不如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的震動效果好，將曲軸水平桿端部約束槽11設(shè)計成斜雨滴形狀。具體結(jié)構(gòu)參見圖4。4)曲軸滑塊與曲軸長口型槽(具體可以為透明或者不透明槽)配合要求從摩擦壽命、受力合理及加入潤滑油這兩方面考慮，將曲軸垂直管A7改為滑塊；將曲軸垂直桿B8 改為長口型槽。其技術(shù)效果更佳。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機中曲軸水平桿端部約束槽11形狀原理示意圖之一；曲軸水平桿端部約束槽11形狀具體設(shè)計成類似“圓餅咬一口”形狀；根據(jù)實際試驗結(jié)果我們可知，在所有圖2、3、4所代表的各類模型中，圖2所示的這種類型的技術(shù)效果最佳；圖3為曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機中曲軸水平桿端部約束槽11原理示意圖之二 ； 曲軸水平桿端部約束槽11設(shè)計成“圓餅咬一口”和“雨滴”形狀的組合；
圖4為曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機中曲軸水平桿端部約束槽11原理示意圖之三 曲軸水平桿端部約束槽11設(shè)計成“雨滴”形狀；連桿6的長度設(shè)為X ；圖4上部的兩點分別對應(yīng)活塞上止點1和活塞下止點2 ；圖2、3、4可以看作是圖1中曲軸水平桿B端部10的側(cè)視圖，設(shè)置有曲軸水平桿端部約束槽11的一側(cè)為正面；圖5為實施例2對應(yīng)的使用長口型槽21、滑塊22、滾動軸承23的具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)組成遠離示意圖。
具體實施例方式各個附圖標(biāo)記的含義為活塞上止點1、活塞下止點2、氣缸缸體3、活塞裙部4、活塞5、連桿6、曲軸垂直管A :7、曲軸垂直桿B :8、曲軸水平桿B :9、曲軸水平桿B端部10、曲軸水平桿端部約束槽11、功率輸出軸12、功率輸出齒輪13(具體齒數(shù)比為1 1)、曲軸水平桿端部約束槽板14(固定用)、曲軸水平桿A :20、長口型槽21、滑塊22、滾動軸承23。實施例1一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其包含有氣缸缸體3、活塞5、連桿6、曲軸；其所使用的曲軸與活塞5配合安裝使用，活塞5設(shè)置在氣缸缸體3內(nèi)并沿其內(nèi)壁滑動；需要重點強調(diào)的是所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機所使用的曲軸滿足下述要求曲軸包含有曲軸水平桿A20、曲軸水平桿B9、曲軸水平桿端部約束槽板14 ；其中曲軸水平桿A20與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線基本重合，曲軸水平桿B9與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線平行；曲軸水平桿端部約束槽板14成對布置，曲軸水平桿A20與曲軸水平桿端部約束槽板14相互之間實現(xiàn)周向固定；曲軸水平桿端部約束槽板14上還設(shè)置有曲軸水平桿端部約束槽11，曲軸水平桿端部約束槽11具體設(shè)置在成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板 14的相對的兩個側(cè)面上，且成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14上的曲軸水平桿端部約束槽11為軸向?qū)ΨQ布置；曲軸水平桿B9的兩端稱為曲軸水平桿B端部10 ；曲軸水平桿B9布置在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14之間且與曲軸水平桿端部約束槽板14構(gòu)成活動連接，具體連接形式為曲軸水平桿B端部10在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板14上軸向?qū)ΨQ布置的曲軸水平桿端部約束槽11內(nèi)沿著曲軸水平桿端部約束槽11滑動。曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9之間通過連接構(gòu)件連接在一起，所述連接構(gòu)件具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能。所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，還包含有下述要求所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，曲軸水平桿端部約束槽11為一閉合曲線路徑。所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分。所述非等半徑圓弧路徑為以連桿6的長度為半徑，圓心在遠離等半徑圓軌跡圓心一側(cè)的圓??；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的80 90% ；且路徑為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓??；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是 40° (具體可以描述為-20° 20°圓弧的半徑是連桿長度，以保證活塞在上止點位置不動，等待混合燃氣燃燒過程，燃燒的充分程度是以往發(fā)動機無法比擬的)。參見圖2。以曲軸順時針旋轉(zhuǎn)為例，假定在活塞上止點對應(yīng)曲軸位置為0°，曲軸在該位置左邊為-180° 0°，在其右邊為正角度0° 180°。不難看出，曲軸在-20°和+20°之間活塞5位置在上止點位置是不變的，點火時間在-20°，那么-20° 20°之間即是燃燒時間，以2000轉(zhuǎn)/分為例，燃燒時間充分提高到3毫秒這么長時間效果；相當(dāng)于目前內(nèi)燃機活塞在上止點燃燒時間在0. 1毫秒就燃燒完畢的效果。這就在最小的燃燒室體積的情況下能得到最大壓力的核心原因所在。以目前常見的四缸一點幾升排量內(nèi)燃機為例，此時將約有 17. 1毫米左右的力臂。以曲軸半徑50毫米為例，力臂=50*SIN20° =17. 1毫米，考慮連桿此時有一定角度因素，實際力臂比此值略小2 3毫米。注意此時壓力可是最大值狀態(tài)。見圖2，對應(yīng)圓心角-20° 20°范圍內(nèi)的曲軸水平桿端部約束槽11是變半徑的， 其余部分等半徑。形狀像“圓餅咬一口”;-20° 20°圓弧的半徑是連桿6長度，圓弧的中心是連桿6的上端端頭，這樣可保證活塞5在活塞上止點1位置不動，等待混合燃氣燃燒， 燃燒的充分程度是以往發(fā)動機無法比擬的。所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為板狀，其上設(shè)置有槽且能與曲軸水平桿A20軸線固定；所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為曲軸垂直管A7、曲軸垂直桿B8 ；其二者成對配合安裝使用，曲軸垂直桿B8至少有一部分始終布置在曲軸垂直管A7內(nèi)部，且二者允許相互抽拉。曲軸垂直管A7和曲軸垂直桿B8的橫截面形狀都為圓形，此時曲軸垂直管A7和曲軸垂直桿B8優(yōu)選中心軸線重合。所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機還滿足下述要求其通過齒數(shù)比為1 1的功率輸出齒輪將功率輸出到所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的功率輸出軸上，再通過它把功率輸出；功率輸出軸12的另外一個作用是保證各分段結(jié)構(gòu)的曲軸水平桿A20均在相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動；功率輸出齒輪13與其所在軸之間設(shè)置有防滑鍵及防滑鍵槽；所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，最靠近整個曲軸兩端部均安裝有軸承。從原理上講，本實施例具備突出的創(chuàng)造性，鑒于目前活塞內(nèi)燃機做功沖程在活塞上止點1壓力最大時，曲軸力臂卻為零，所謂“死點”，當(dāng)然做功勢必?zé)o從談起。而曲軸可變半徑則可在活塞上止點1保證壓力最大，同時存在一定的力臂，為活塞做功奠定做功基本條件。本實施例中涉及到的“曲軸半徑可變式”結(jié)構(gòu)將從根本上有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的這一技術(shù)瓶頸，最終達到提高有效熱效率問題。其基本想法就是在活塞上止點1壓力最大時，憑借曲軸半徑可變特點，即力臂也將處在有一定長度狀態(tài)，該值可調(diào)，由曲軸水平桿端部約束槽11形狀決定。本實施例所述“曲軸半徑可變式”結(jié)構(gòu)的技術(shù)效果可以通過對比例體現(xiàn)如下目前以汽油內(nèi)燃機為例，活塞5在活塞上止點1最大壓力為50&，而采用變半徑結(jié)構(gòu)最大壓力估計在水平，效率明顯將從目前30%提高到40%。參見圖1，本實施例中連桿6和目前幾乎一樣，只是長度要調(diào)整。曲軸則做了很大改變。其中曲軸垂直桿B8和曲軸水平桿B端部10為一體；曲軸垂直桿B8可以在曲軸垂直管A7內(nèi)滑動，曲軸水平桿B端部10則在曲軸水平桿端部約束槽11內(nèi)滑動。只要把曲軸水平桿端部約束槽11設(shè)計成所需要形狀，就可達到曲軸半徑可變的目的進而實現(xiàn)各不同的原來結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)的功能。實施例2本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的60 140% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍總和是80°，如附圖3。2)所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為以下兩種的組合其中之一，所述非等半徑圓弧路徑為以連桿6的長度為半徑，圓心在遠離等半徑圓軌跡圓心一側(cè)的圓弧；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的80 90% ；且路徑為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓??；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是40° ；其中之二，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離大于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的 130% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是80°。該路徑為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；如附圖3。見圖3，連桿6長度要做調(diào)整(具體說要適當(dāng)加長)，曲軸水平桿端部約束槽11的形狀像“斜的被咬了一口的圓餅形”，但下面又像凸出的“雨滴形”，這樣既可達到活塞5在活塞上止點1時力臂最大，同時爆破壓力也最大。下面設(shè)計成“雨滴形”，主要目的是延長活塞5做功距離，活塞5由原來的D點加長到E點?；钊轮裹c2壓力從目前的3 壓力降低到LOlPtl壓力水平。技術(shù)效果良好。3)所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為長口型槽21、滑塊22 ；其二者成對配合安裝使用；滑塊22設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)并能夠沿槽滑動；曲軸水平桿A20連接著滑塊22，曲軸水平桿B9連接著長口型槽21的近端處。參見附圖5。所述設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)的滑塊22與槽之間構(gòu)成滾動副。進一步優(yōu)選內(nèi)容所述滑塊22上設(shè)置有滾動軸承23，滑塊22通過滾動軸承23與長口型槽21中的槽之間接觸。進一步優(yōu)選所述滑塊22上設(shè)置有4個滾動軸承23，每一側(cè)兩個，同側(cè)的兩個能夠與槽的同一側(cè)相接觸。——此種結(jié)構(gòu)相對于實施例1所述結(jié)構(gòu)而言，更為簡化，技術(shù)效果相對較好。實施例3本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離為等半徑圓軌跡半徑的95 135% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是85° ；所述非等半徑路徑為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；如附圖4:對應(yīng)圓心角范圍內(nèi)角度在0° 85°的曲軸水平桿端部約束槽11是變半徑的，為典型的“雨滴”形狀；其余部分等半徑。這樣的形狀是基于在85°時保證力臂最大，同時減少活塞5往復(fù)震動等因素的考量。實施例4本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分。所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的80 100% ；且其為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓?。贿@一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是35° (具體可以描述為-20° 20°圓弧的半徑是連桿長度，以保證活塞在上止點位置不動，等待混合燃氣燃燒過程，燃燒的充分程度是以往發(fā)動機無法比擬的)。參照圖2近似對應(yīng)理解。2)所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿A20周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)(類似連接輻條或輻板)。實施例5本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分。所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的90 100% ；且其為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是45°。參照圖2近似對應(yīng)理解。2)所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為以下兩種的組合其一，板狀，其上設(shè)置有槽且能與曲軸水平桿A20軸線固定；其二，是以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿A20周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)(類似連接輻條或輻板)。
亦即整個曲軸中，至少有一組曲軸水平桿端部約束槽板14滿足上述的“其一”， 另外至少有一組曲軸水平桿端部約束槽板14滿足上述的“其二”。實施例6本實施例與實施例3內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分。所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的90 120% ；且其為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30°。參照圖4近似對應(yīng)理解。2)所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿A20周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)(類似連接輻條或輻板)。實施例7本實施例與實施例3內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分。所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的95 150% ；且其為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是88°。參照圖4近似對應(yīng)理解。2)所述曲軸水平桿端部約束槽板14的具體結(jié)構(gòu)形式為以下兩種的組合其一，板狀，其上設(shè)置有槽且能與曲軸水平桿A20軸線固定；其二，是以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿A20周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)(類似連接輻條或輻板)。亦即整個曲軸中，至少有一組曲軸水平桿端部約束槽板14滿足上述的“其一”， 另外至少有一組曲軸水平桿端部約束槽板14滿足上述的“其二”。實施例8本實施例與實施例2內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的65 145% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是110°。2)所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為以下兩種的組合其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的65 100% ；且其為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓??；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是50°其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的100 145% ；且其為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是60°。
3)所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A20與曲軸水平桿B9軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為長口型槽21、滑塊22 ；其二者成對配合安裝使用；滑塊22設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)并能夠沿槽滑動；曲軸水平桿A20連接著長口型槽21的近端處，曲軸水平桿B9連接著滑塊22?？梢詤⒄崭綀D5對應(yīng)理解。所述設(shè)置在長口型槽21中的槽內(nèi)的滑塊22與槽之間構(gòu)成滾動副。進一步優(yōu)選內(nèi)容所述滑塊22上設(shè)置有滾動軸承23，滑塊22通過滾動軸承23與長口型槽21中的槽之間接觸。進一步優(yōu)選所述滑塊22上設(shè)置有4個滾動軸承23，每一側(cè)兩個，同側(cè)的兩個能夠與槽的同一側(cè)相接觸。實施例9本實施例與實施例2內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的90 125% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是50°。2)所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為以下兩種的組合其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的90 100% ；且其為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓??；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30°。其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的100 125% ；且其為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是20°。實施例10本實施例與實施例1內(nèi)容基本相同，其需要強調(diào)的不同之處在于1)所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽11的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的80 130% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是75°2)所述曲軸水平桿端部約束槽11的非等半徑圓部分的具體形狀為以下兩種之一或其組合其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的80 100% ；且其為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓弧；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是40°其旋轉(zhuǎn)半徑為等半徑圓軌跡的半徑的100 130% ；且其為向遠離旋轉(zhuǎn)中心方向凸出的水滴狀凸起；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是35°。
權(quán)利要求
1.一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其包含有氣缸缸體(3)、活塞(5)、連桿(6)、曲軸； 其所使用的曲軸與活塞( 配合安裝使用，活塞( 設(shè)置在氣缸缸體(3)內(nèi)并沿其內(nèi)壁滑動；其特征在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機所使用的曲軸滿足下述要求曲軸包含有曲軸水平桿A (20)、曲軸水平桿B (9)、曲軸水平桿端部約束槽板(14)；其中曲軸水平桿A 00)與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線基本重合，曲軸水平桿B (9)與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線平行；曲軸水平桿端部約束槽板(14)成對布置，曲軸水平桿端部約束槽板(14)與安裝基礎(chǔ)相對固定不轉(zhuǎn)，曲軸水平桿端部約束槽板(14)上還設(shè)置有曲軸水平桿端部約束槽(11)，曲軸水平桿端部約束槽(11)具體設(shè)置在成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板(14)的相對的兩個側(cè)面上，且成對布置的兩個曲軸水平桿端部約束槽板(14)上的曲軸水平桿端部約束槽(11)為軸向?qū)ΨQ布置；曲軸水平桿B (9)的兩端稱為曲軸水平桿B端部(10)；曲軸水平桿B (9)布置在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板(14)之間且與曲軸水平桿端部約束槽板(14)構(gòu)成活動連接，具體連接形式為曲軸水平桿B端部(10)在成對的兩個曲軸水平桿端部約束槽板(14) 上軸向?qū)ΨQ布置的曲軸水平桿端部約束槽(11)內(nèi)沿著曲軸水平桿端部約束槽(11)滑動。曲軸水平桿AQO)與曲軸水平桿B(9)之間通過連接構(gòu)件連接在一起，所述連接構(gòu)件具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A00)與曲軸水平桿B(9)軸線距離改變時同步改變其長度的功能。
2.按照權(quán)利要求1所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，曲軸水平桿端部約束槽(11)為一閉合曲線路徑。
3.按照權(quán)利要求2所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中的曲軸水平桿端部約束槽(11)的大部分路徑沿半徑相同的圓布置；其余的少部分路徑在整個路徑中為連續(xù)的一部分或者被間斷分隔開的兩部分，且其與曲軸外支撐旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離為前述的等半徑圓軌跡的半徑的60 250% ；所述非等圓路徑部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 140°。
4.按照權(quán)利要求3所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸水平桿端部約束槽(11)的非等半徑路徑部分的具體形狀為以下三種之一或者其一、其二分別與其三構(gòu)成的組合其一，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離小于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的65 95% ； 所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是 30° 50° ；其二，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離為等半徑圓軌跡半徑的 90 150% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 88° ；其三，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離大于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的105 250% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是20° 60°。
5.按照權(quán)利要求4所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸水平桿端部約束槽(11)的非等半徑路徑部分的具體形狀為以下三種之一或者其一、其二分別與其三構(gòu)成的組合其一，所述非等半徑圓弧路徑為以連桿(6)的長度為半徑，圓心在遠離等半徑圓軌跡圓心一側(cè)的圓?。凰龇堑劝霃铰窂脚c等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的80 90% ；且路徑為向靠近旋轉(zhuǎn)中心方向凹陷的等半徑圓弧或者近似圓弧；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是 35° 45° ；其二，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離為等半徑圓軌跡半徑的 95 135% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是50° 86°其三，所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心的距離大于等于等半徑圓弧的半徑；所述非等半徑路徑與等半徑路徑的圓心之間的距離最小處為等半徑圓軌跡半徑的110 145% ；所述非等半徑部分與等半徑部分平滑連接；這一部分在圓周方向所占據(jù)的對應(yīng)圓心角范圍是30° 50°。
6.按照權(quán)利要求4所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸水平桿端部約束槽板(14)的具體結(jié)構(gòu)形式為以下兩種之一或其組合其一，板狀，其上設(shè)置有槽且能與曲軸水平桿A00)軸線固定；其二，是以下結(jié)構(gòu)的組合其上能設(shè)置有槽的條狀槽型、能與曲軸水平桿AQO)周向固定的套筒狀結(jié)構(gòu)或者基于套筒狀結(jié)構(gòu)的某種變形、連接上兩部分的連接結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求6所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿A 00)與曲軸水平桿B (9)軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為曲軸垂直管A (7)、曲軸垂直桿B (8)；其二者成對配合安裝使用，曲軸垂直桿B (8)至少有一部分始終布置在曲軸垂直管A (7)內(nèi)部，且二者允許相互抽拉。
8.按照權(quán)利要求6所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述具有能夠在相互平行布置的曲軸水平桿AQO)與曲軸水平桿B(9)軸線距離改變時同步改變其長度的功能的連接構(gòu)件具體結(jié)構(gòu)組成為長口型槽(21)、滑塊0 ；其二者成對配合安裝使用；滑塊0 設(shè)置在長口型槽中的槽內(nèi)并能夠沿槽滑動；曲軸水平桿A(20)、曲軸水平桿B(9) 二者中其一連接著滑塊(22)，另一個連接著長口型槽的近端處。
9.按照權(quán)利要求8所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述設(shè)置在長口型槽中的槽內(nèi)的滑塊02)與槽之間構(gòu)成滾動副；所述滑塊0 上設(shè)置有滾動軸承(23)，滑塊0 通過滾動軸承與長口型槽中的槽之間接觸；所述滑塊0 上設(shè)置有4個滾動軸承(23)，每一側(cè)兩個，同側(cè)的兩個能夠與槽的同一側(cè)相接觸。
10.按照權(quán)利要求1 9其中之一所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其特征在于所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機還滿足下述要求其通過齒數(shù)比為11的功率輸出齒輪將功率輸出到所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的功率輸出軸上，再通過它把功率輸出；輸出齒輪與其所在軸之間設(shè)置有防滑鍵及防滑鍵槽；所述曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機的曲軸中，最靠近整個曲軸兩端部均安裝有軸承。
全文摘要
一種曲軸半徑可變式活塞內(nèi)燃機，其包含有氣缸缸體(3)、活塞(5)、連桿(6)、曲軸包含有曲軸水平桿A(20)、曲軸水平桿B(9)、曲軸水平桿端部約束槽板(14)；曲軸水平桿B端部(10)在曲軸水平桿端部約束槽板(14)內(nèi)滑動；曲軸水平桿A(20)與曲軸水平桿B(9)之間通過長度可變的連接構(gòu)件連接在一起。本發(fā)明從根本上突破了現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)瓶頸，明顯提高了有效熱效率。
文檔編號F16C3/06GK102383929SQ20101026877
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者柴儉 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽飛機設(shè)計研究所