專利名稱：一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，通過(guò)自動(dòng)改變活塞連桿作用于曲軸軸頸的曲柄力臂提高燃料熱能利用率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)燃料燃燒產(chǎn)生熱能對(duì)活塞做功，活塞通過(guò)活塞連桿連接曲軸的曲柄將活塞的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊谧龉_程中，從活塞上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，活塞缸內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓大部分轉(zhuǎn)換為活塞做功，其熱能逐漸降低，由于曲軸曲柄臂固定，活塞連桿作用于曲柄軸頸的力臂固定，導(dǎo)致燃料熱能的轉(zhuǎn)換不均衡，仍有相當(dāng)一部分的熱能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱從廢氣排放到大氣中，對(duì)環(huán)境造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱能浪費(fèi)過(guò)高導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種曲軸曲柄臂可以自動(dòng)變化的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，合理轉(zhuǎn)化活塞做功沖程中的熱能，使活塞在活塞缸內(nèi)處于高溫高壓時(shí)多做功，提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料熱能的利用率，同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣廢熱的排放。為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，包括主曲軸5和副曲軸3，所述主曲軸5采用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸,所述副曲軸3設(shè)于主曲軸5的兩主軸頸曲柄之間,所述副曲軸3采用圓柱軸作為其主軸頸固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體6內(nèi)，其端面偏心設(shè)置有副曲軸連桿軸頸7與活塞連桿I連接，在副曲軸連桿軸頸7上沿副曲軸徑向設(shè)有通槽8 ;主曲軸連桿軸頸10插裝在副曲軸連桿軸頸7的通槽8內(nèi)并可回轉(zhuǎn)和往復(fù)滑動(dòng),所述主曲軸主軸頸9固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體6內(nèi)作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸，其中心軸線位于副曲軸3中心軸線上方。在本發(fā)明中，所述通槽8為腰形孔通槽。在本發(fā)明中，主曲軸連桿軸頸10在通槽8內(nèi)的往復(fù)滑動(dòng)距離等于所述主曲軸主軸頸9中心軸線與副曲軸3中心軸線距離的兩倍。在本發(fā)明中，在副曲軸3的外圓周設(shè)有增加所述副曲軸主軸頸與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體受力面的加強(qiáng)邊11。在本發(fā)明中，所述加強(qiáng)邊11在與副曲軸連桿軸頸7對(duì)稱的位置厚度大于其余位置作為副曲軸3的平衡重。在本發(fā)明中，副曲軸連桿軸頸與活塞連桿連接，活塞的行程為副曲軸曲柄長(zhǎng)度的兩倍，主曲軸主軸頸輸出旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，因此副曲軸連桿軸頸軸線到主曲軸主軸頸軸線的距離為本發(fā)明中組合曲軸的實(shí)際曲柄臂長(zhǎng)度，主曲軸連桿軸頸在副曲軸連桿軸頸上的通槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中組合曲軸曲柄長(zhǎng)度的自動(dòng)變化。在活塞的做功沖程中，當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，副曲軸連桿軸頸位于副曲軸的上頂點(diǎn)，主曲軸連桿軸頸同樣位于通槽的上頂點(diǎn)，此時(shí)組合曲軸實(shí)際曲柄臂的距離最小，而且應(yīng)該要小于副曲軸曲柄的長(zhǎng)度，活塞需要對(duì)曲軸做更多的功才能驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)活塞缸內(nèi)的熱能為最大值，活塞從上止點(diǎn)向下做功的過(guò)程中能夠消耗更多的熱能轉(zhuǎn)換成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能；當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)的過(guò)程中，活塞缸內(nèi)的熱能逐漸減少，實(shí)際曲柄臂的距離則逐漸增加，活塞驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)所做的功也相應(yīng)減少，活塞到達(dá)下止點(diǎn)后，主曲軸和副曲軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)180°，主曲軸連桿軸頸達(dá)到通槽的下頂點(diǎn)，實(shí)際曲柄臂的距離達(dá)到最大，而且應(yīng)該大于副曲軸曲柄的長(zhǎng)度，此時(shí)活塞做功沖程結(jié)束，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)其他的活塞開(kāi)始做功沖程驅(qū)動(dòng)此活塞回程。由上所述，本發(fā)明通過(guò)增加一個(gè)副曲軸實(shí)現(xiàn)整個(gè)組合曲軸曲柄臂距離的自動(dòng)變化，合理地將更多的熱能轉(zhuǎn)化成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃料熱能的利用率，大大地減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中廢熱的排放。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為副曲軸的主視圖。圖3為副曲軸的左視圖(圖2的A向視圖)。圖4為副曲軸的右視圖。圖5為主曲軸和副曲軸在活塞位于上止點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)示意圖。圖6為圖5旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的示意圖。圖7為圖5旋轉(zhuǎn)180°時(shí)的示意圖。圖8為圖5旋轉(zhuǎn)270°時(shí)的示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1-活塞連桿，2-第一軸承,3-副曲軸,4-第二軸承,5-主曲軸,6-發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體,7-副曲軸連桿軸頸，8-通槽，9-主曲軸主軸頸，10-主曲軸連桿軸頸，11-加強(qiáng)邊，12-滑動(dòng)軸套。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例為往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)其中一個(gè)曲軸段的示意圖，包括主曲軸5和副曲軸3，主曲軸5采用現(xiàn)有整體式曲軸，副曲軸3采用可分式曲軸并通過(guò)螺栓設(shè)于主曲軸5的兩主軸頸曲柄之間；結(jié)合參見(jiàn)圖2至圖4，副曲軸3采用圓柱軸作為其主軸頸并通過(guò)第一軸承2固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體6內(nèi)，其一端面偏心設(shè)置副曲軸連桿軸頸7與活塞連桿I連接，在副曲軸連桿軸頸7上沿副曲軸徑向設(shè)有腰形孔狀的通槽8，在副曲軸3的外圓周設(shè)有增加曲軸主軸頸受力面的加強(qiáng)邊11，加強(qiáng)邊11在與副曲軸連桿軸頸7對(duì)稱的位置厚度大于其余位置作為副曲軸3的平衡重；為提高零件的的使用壽命，在主曲軸5的主曲軸連桿軸頸10上套裝有滑動(dòng)軸套12與副曲軸3的通槽8配合，實(shí)現(xiàn)其在通槽8內(nèi)回轉(zhuǎn)和往復(fù)滑動(dòng)，主曲軸主軸頸9通過(guò)第二軸承4固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體6內(nèi)作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸,其中心軸線位于副曲軸3中心軸線上方。參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例中，主曲軸主軸頸9軸線與副曲軸3軸線之間的距離為h，主曲軸連桿軸頸10在通槽8內(nèi)的往復(fù)滑動(dòng)距離為2h。
在本實(shí)施例中，主曲軸5采用整體式曲軸，副曲軸3采用可分式曲軸并通過(guò)螺栓組裝。具體參見(jiàn)圖5，在活塞的做功沖程中，當(dāng)活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，副曲軸連桿軸頸7位于曲軸頂點(diǎn)，主曲軸連桿軸頸10同樣位于通槽8的上頂點(diǎn)，實(shí)際曲柄臂的距離為I ;參見(jiàn)圖6，活塞驅(qū)動(dòng)副曲軸3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，此時(shí)主曲軸5轉(zhuǎn)動(dòng)的角度明顯大于90°，具體分析發(fā)現(xiàn)，副曲軸3相當(dāng)于現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸，在活塞處于上止點(diǎn)附近并向下運(yùn)行相同的行程時(shí)，本實(shí)施例中的主曲軸5輸出的轉(zhuǎn)角明顯更大,此時(shí)活塞缸內(nèi)高溫高壓,熱能為最大值，在這一階段中，更多熱能在活塞從上止點(diǎn)向下做功的過(guò)程中轉(zhuǎn)換成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能；參見(jiàn)圖7，活塞到達(dá)下止點(diǎn)，主曲軸5和副曲軸3同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)180°，主曲軸連桿軸頸10達(dá)到通槽8的下頂點(diǎn)，實(shí)際曲柄臂的距離達(dá)到最大為lmax，當(dāng)活塞到達(dá)下止點(diǎn)的過(guò)程中，活塞缸內(nèi)的熱能逐漸減少，實(shí)際曲柄臂的距離I則逐漸增加，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需的功也相應(yīng)減少，在活塞到達(dá)下止點(diǎn)后，本實(shí)施例中的活塞做功沖程結(jié)束，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)其他的活塞開(kāi)始做功沖程驅(qū)動(dòng)此活塞回程，將活塞缸內(nèi)的剩余的廢氣排放出去。圖8為活塞回程過(guò)程中曲軸的位置示意圖，其位置結(jié)構(gòu)與圖6對(duì)稱。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，其特征在于包括主曲軸(5)和副曲軸(3)，所述主曲軸(5)采用現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，所述副曲軸(3)設(shè)于主曲軸(5)的兩主軸頸曲柄之間；所述副曲軸(3)采用圓柱軸作為其主軸頸固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(6)內(nèi)，其端面偏心設(shè)置有副曲軸連桿軸頸(7)與活塞連桿(I)連接，在副曲軸連桿軸頸(7)上沿副曲軸徑向設(shè)有通槽(8);主曲軸連桿軸頸(10)插裝在副曲軸連桿軸頸(7)的通槽(8)內(nèi)并可回轉(zhuǎn)和往復(fù)滑動(dòng)，所述主曲軸主軸頸(9)固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體(6)內(nèi)作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸，其中心軸線位于副曲軸(3)中心軸線上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，其特征在于所述通槽(8)為腰形孔通槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，其特征在于主曲軸連桿軸頸(10)在通槽(8)內(nèi)的往復(fù)滑動(dòng)距離等于所述主曲軸主軸頸(9)中心軸線與副曲軸(3)中心軸線距離的兩倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，其特征在于在副曲軸(3)的外圓周設(shè)有增加所述副曲軸主軸頸與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體受力面的加強(qiáng)邊(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，其特征在于所述加強(qiáng)邊(11)在與副曲軸連桿軸頸(7)對(duì)稱的位置厚度大于其余位置作為副曲軸(3)的平衡重。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)組合曲軸，包括主曲軸和副曲軸，副曲軸設(shè)于主曲軸的兩主軸頸曲柄之間，通過(guò)軸承固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)，其一端面偏心設(shè)置有副曲軸連桿軸頸與活塞連桿連接，在副曲軸連桿軸頸上沿副曲軸徑向設(shè)有通槽；主曲軸采用普通發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，其主曲軸連桿軸頸插裝在通槽內(nèi)并可回轉(zhuǎn)和往復(fù)滑動(dòng)，主曲軸主軸頸通過(guò)軸承固設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體內(nèi)作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出軸，其中心軸線位于副曲軸中心軸線上方。本發(fā)明通過(guò)增加一個(gè)副曲軸實(shí)現(xiàn)整個(gè)組合曲軸曲柄臂距離的自動(dòng)變化，合理地將更多的熱能轉(zhuǎn)化成曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃料熱能的利用率，大大地減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中廢熱的排放。
文檔編號(hào)F16C3/10GK103016509SQ20121056941
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者周非無(wú), 劉祎邁, 劉剛 申請(qǐng)人:劉剛