专利名称：二次压缩式内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及曲轴连杆式内燃机，它能够减少发动机在做功时连杆对曲轴的径向压力，增 大曲轴的旋转力臂，提高功率。
背景技术：
目前公知的内燃机在做功时，点火(供油)都有一定的提前角，当燃料急燃爆发时，从 轴向看，曲轴的圆心点和连杆轴径的圆心点与连杆中心线几乎成一条直线，所以最大的爆发 力大部分都转换成对曲轴的径向压力，若使急燃期迟后，则燃烧空间随曲轴旋转而增大，燃 烧爆发力就相对减小，燃烧能量得不到充分利用。
发明内容
为了克服传统内燃机在做功时连杆对曲轴的径向压力，增大曲轴的受力臂(力矩二力x力 臂)。该发明设计了一种新型的曲轴和双翼可伸縮式连杆装在内燃机内，使内燃机能够在活塞 运行到上止点时，曲轴仍旋转、可伸縮式连杆逐渐增长而活塞不下行，产生二次压縮。待曲 轴旋转出一定角度后，连杆停止增长，适时点火(供油)，这样曲轴上得到很大的燃烧爆发作 用力和作用力力臂，从而提高工作效率。
本发明所采取的技术方案对于曲轴连杆式内燃机来说，当活塞处于上止点时，从轴向 看，曲轴的圆心、连杆轴径的圆心、连杆中心线和活塞销圆心完全处于一条直线上，以下把
此时定为曲轴旋转零度。若使曲轴从零度旋转到某一角度e时，(9取15° —30° )而活塞不
下行，那么连杆就需要随曲轴旋转而逐渐增长来补偿，连杆增长的同时连杆的中心线在曲轴
旋转时也逐渐出现偏摆角度，当曲轴旋转到e时，连杆中心线偏摆角度为a，而曲轴圆心和
连杆轴径圆心的连线与增长后连杆中心线也形成了夹角，该夹角与曲轴在零度时的三点一线形成
了一个三角形。设曲轴圆心到连杆轴径圆心的距离为R，即行程/2，连杆不增长时连杆轴径圆心到 活塞销圆心距离为L，那么曲轴在旋转到e时，增长后连杆长度为VR2+ (R+L) 2—2cos 9 R(R+L)， 连杆的增长量为AL=VR2+(R + L) 2 — 2cos 6 R(R + L) —L。连杆中心线的偏摆角度a为 tga=sin9R /VR2+(R+L) 2—2cos 6 R(R + L).在曲轴从零度到0度旋转过程中，连杆的中 心线逐渐和连杆轴径外圆上零度时的某一点发生了弧长变化，弧长对应的圆心角也逐渐发生 了变化，在曲轴旋转到e时，此圆心角^e + a，圆心角的圆心是连杆轴径圆心，即三角形 的外角等于两个不相邻的内角和。若在曲轴上增设与连杆轴径同心的适当直径的圆盘(把曲 轴旋转时连杆与曲轴的相对变量放大)，连杆轴径两侧各一，则连杆中心线在曲轴旋转时也与 圆盘的外圆弧长(相对零度位置时某一点)也发生了空间变化，与圆盘的端面也发生了扇面变 化。本发明把两个圆盘外圆都制成以零度为起点，与曲轴旋转方向相反的渐开线升面，升面
的最高点与起点对应的圆心角为e ，升面的凸出高度为AL，升面在过最高点后延长3°—5°后，迅速降到基圆上。这样曲轴在从零度旋转到e时，渐开线升面与连杆中心线上的某
定点逐渐变化了AL，若在连杆两侧面居中部位设上双翼切于两凸盘外圆基圆，那么曲轴从零 度旋转到e时，渐升面就把可伸縮连杆上部逐渐抬起AL。本发明把两圆盘的端面分别制成推 进凸盘和复位凸盘，两凸盘的升面都朝向连杆。推进凸盘的起点设在曲轴零度时曲轴圆心到 连杆轴径圆心的连线的射线与凸盘端面立交处，此时为最低面。推进凸盘的渐升面方向与曲
轴旋转方向相反，渐升扇面对应的圆心角为e，过e角度后扇型端面呈高平滑状，到iso。 一
e/2度时，端面逐渐下降，在180° +6/2时，降到最低平面直到360。时(即回到零度时)。 推进凸盘作用是曲轴从零度旋转到e时，外圆凸盘逐渐抬起双翼可伸縮式连杆，推进凸盘 同步把滑动锥键推入可伸縮连杆断面锥键槽内来补偿连杆长度。曲轴过e后，推进凸盘进入
高平滑状态，工作锥键停止推进，外圆凸盘释放连杆双翼，连杆则保持一定的增长量后停止
增长。复位凸盘与推进凸盘的圆心角分配一样，只是位置相错180° ，设在连杆轴径的另一
侧。其作用是当曲轴从零度旋转到180°后，复位凸盘的升面推出连杆中的滑动锥键，过
180° + e时，连杆恢复原长。
本发明把连杆制成双翼可伸縮式连杆，把连杆从对应曲轴上两端面凸盘的中径线连线处 断开，断开处加工成一个以连杆中心线(轴向看)为中心且平行和以断面为中心呈斜面的锥形 键槽。在断开面靠活塞端加制一道与连杆轴径平行与曲轴上两凸盘端面垂直的翼型提升轴， 轴两端装滑动轮，装入曲轴内时，滑动轮外圆与曲轴上两凸盘的基圆相切。在连杆断开处两
侧用导柱、导套把连杆连接，使连杆只能上下伸缩；在导柱、导套下部装有可控制连杆只能 增长AL的限位套和缓冲回位弹簧，连杆安装时锥键槽大口朝向曲轴的推进凸盘。
工作锥键的上下面成斜面，两侧面是定位平面，长度是曲轴上两端面凸盘之间的距离s，
斜面锥度tgYzAL/端面凸盘的凸出高度。
因做功冲程和吸气冲程都在一个象限内，为了防止吸气时气门与活塞相撞，所以配气凸 轮轴的进气门凸出部分与传统的角度落后0 /2。
点火(供油)的时间为上止点过后e减去原传统提前角度。
二次压缩发动机工作原理是当曲轴旋转从e到180°时为吸气冲程，连杆的限位套受
力，从180°至ljl80。 +0时连杆縮短并微量压縮，180° +0至360°时为压縮冲程，连杆断面处 受力，360°至360° + 8时为连杆伸长产生二次压縮过程，曲轴外圆凸盘受力，360° +9至 540°时为做功冲程，连杆内工作锥键受力，540°至720°为排气冲程，连杆断面处受力。
本发明的有益效果是改变了内燃发动机在做功时连杆对曲轴的作用力角度，把大部分 燃烧爆炸作用力转化成旋转力。该发动机容易起动，怠速低，工作效率高。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是曲轴在零度时提升轴轮和推进凸盘的位置。图2是曲轴旋转到e时提升轴轮和推进凸盘的位置。
图3是某一单元曲轴和可伸縮连杆的装配图，1—连杆提升轮；2—滑动工作锥键；3—曲
轴轴径。
图4是某一单元连杆的半剖示图，4—可动连杆上部；5—连杆瓦上座；6—连杆瓦；7— 上下连杆瓦座紧固螺杆兼导套；8—连杆瓦下座；9一连杆瓦座紧固螺母；IO—导柱；11—限 位套；12—缓冲弹簧；13—调整限位间隙螺母。
图5是某一单元曲轴的主视图。
图6是设定曲轴旋转20。时活塞不下行的推进凸盘图。 图7是设定曲轴旋转20°时活塞不下行的复位凸盘图。
具体实施例方式
在图1中本实例把曲轴圆心(X到连杆轴径圆心02之间距离定为29mm，即R=29mm，把连 杆轴径圆心到02到活塞销圆心03之间距离定为125 mm，即L=125 ■，在图2中，设定曲轴 在过上止点后20。时，活塞不下行，则9=20° 。根据余弦定理连杆在曲轴旋转到20°时应 增长到127. 16 mm，即0' 2至03的长度为127. 16线那么连杆增长量AL=127. 16—125=2.16 (■)，那么连杆中心线的偏摆角a为tga:sin0R/127. 16=0.078,査表得(1=4° 28'。曲轴在20 °时，端面凸盘的起线与增长后连杆中心线形成的夹角P二 6 + a =20° +4° 28' "25° 。
具体实施过程和工作过程把本发明的双翼可伸缩式连杆的活塞销位置装上活塞，装入 发动机的汽缸中，把连杆瓦内径装在曲轴上的连杆轴径上，连杆上锥键槽的大口朝向曲轴的 推进凸盘端面，在连杆中部断面锥键槽中装上滑动锥键。当曲轴从零度开始旋转时，曲轴上 的两个外圆渐升面逐渐把连杆的双翼向上抬起，曲轴一侧的推进凸盘同步把工作滑动锥键向 连杆锥键槽中推进，当曲轴旋转到20。后，工作锥键的被推端面进入平滑扇面，这时外圆渐 升面正好把连杆抬起AL后释放，连杆增长一定量后停止增长，连杆下部限位套仅存0.03mm —0.05 mm间隙，套内弹簧受到压縮，活塞还处在上止点位置；当曲轴由20°旋转到180° 时，活塞在汽缸中下行，进气门在活塞下行时同步打开，此过程为吸气冲程。在曲轴旋转到 180°至200°时，曲轴上复位凸盘把滑动工作锥键从连杆锥键槽中推出。200°时连杆恢复 原长。曲轴从200°旋转到36(T时为压縮过程。曲轴从36(T到380°旋转时，曲轴的外圆 凸盘渐升面抬起连杆双翼，推进凸盘同步推进滑动锥键来补偿连杆增长量，产生二次压縮， 在曲轴将旋转到380°时，燃烧急燃的爆炸力通过活塞、连杆、工作锥键传递到曲轴上，这 时曲轴旋转出了一定的受力角度，曲轴旋转从380。至540°时为做功过程，540°至560° 时复位凸盘推出滑动锥键是连杆恢复原长和排气过程，540°至720°为排气全过程。
权利要求
1、本二次压缩式内燃机的动力学构造特点本发明设计的新型曲轴与连杆式内燃机能使曲轴在旋过上止点后一定角度(10°-30°)时，可伸缩式连杆逐渐增长来弥补活塞的下行量，以保证活塞不下移并处于最大压缩状态，适时点火(或烘油)爆炸作功，从而改变连杆对曲轴的作用力角度，减小了做功时连杆轴径受到的径向压力，增大了旋转力臂，提高输出功率。适应于二冲程及四冲程，单缸及多缸内燃发动机。
2、 曲轴的结构特点在曲轴的连杆径两端各有一个同心园凸盘，分外元凸盘与端面凸盘，外元凸盘作用是外 凸盘渐开线升面抬起双翼可伸縮式连杆使其适时强制增长。端面凸盘分推进凸盘与复位凸盘， 其作用是当外元凸盘强制增长连杆时端面凸盘同步推入滑动工作锥键以填充连杆断开面空 隙，适时再由复位凸盘推出锥键，使连杆恢复原长。
3、 连杆的构造特点本连杆为双翼可伸縮式连杆，在对应曲轴连杆轴径端面凸盘中径线连线处把连杆断开， 断开处两侧用导柱导套连接使其只能上下伸縮。导柱下部装有伸縮限位套与缓冲弹簧；断开面中心对应端面凸盘处开有呈斜面的锥形工作键槽，使工作锥键适时进出；在断开面上部对 应外圆凸盘处有一与凸盘外圆平行的翼形提升轴，轴两端装滑动轮。滑动轮外圆与凸盘外圆 基圆相切，相对运动时抬起可伸縮式或连杆，使其适时强制增长。
全文摘要
本发明涉及曲轴、连杆式内燃机。该机主要特征是当曲轴旋过上止点活塞开始下行时，可伸缩式连杆逐渐增长来补偿曲轴旋转时活塞的下行量，当曲轴旋过上止点后某一定角度(15°-30°)时连杆停止增长，此时活塞仍处于最大的压缩状态，同时也产生了瞬间二次压缩。适时控制燃料燃烧爆发做功，这样曲轴上便得到了很大的作用力和旋转力臂，从而改变了传统内燃机连杆对曲轴的作用力角度，提高了发动机的输出功率。当曲轴旋转到下止点时，连杆逐渐缩短恢复到原长，进入下一工作循环。
文档编号F02B75/32GK101294514SQ20071005431
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者刘金华, 张志华, 王俊锋 申请人:刘金华;张志华;王俊锋