双曲轴内燃机的制作方法

背景技术在专利号为201610274193.9的用辅助曲轴带动辅助活塞的可变容积燃烧室内燃机专利文申请中，虽然小汽缸中的辅助活塞被副曲轴带动，可在作功过程开始的45度曲轴转角后能迅速把小汽缸燃烧室内的容积挤没，把燃烧室内的作功燃气推进汽缸参与作功而大幅度提高发动机效率，但在缸盖上设置的小汽缸燃烧室也使缸盖诘构更为复杂，辅助活塞的活塞环摩擦阻力也较大。

技术实现要素：
本发明的目的是提供一种双曲轴内燃机，不但能在作功过程开始后的上半程挤没燃烧室容积，让作功过程中的作功燃气压力更大，而且结构简单可靠，摩擦阻力更小。

本发明的双曲轴内燃机包括装有进、排气门的汽缸盖和汽缸内的活塞，活塞再经连杆与汽缸下侧曲轴箱内的曲轴传动相连。活塞下面连杆的大头与摆梁上的中轴销相铰接，在摆梁的中轴销两侧分别形成有靠近中轴销的摆梁大头和较远位置的摆梁小头，摆梁大头铰接在曲轴的曲柄销上，摆梁小头与副曲轴上的副连杆的副连杆小头相铰接，曲轴通过其上的主动齿轮带动副曲轴上的从动齿轮，两者的传动比为1∶1，当曲轴的曲柄销转动到上止点位置时，副曲轴的副曲柄销则转动到距其上止点120度至40度之间的合适角度上。

由于摆梁上的中轴销与曲轴的曲柄销距离较近，为便于安装，摆梁制成了夹板结构，由两片摆梁夹板把副连杆小头和连杆的大头夹在中间，靠近曲柄销的连杆大头一侧尺寸收窄、并形成有开缝，在连杆大头底侧形成通孔，由穿过该孔的螺栓在穿过中轴销上的孔后旋紧在连杆上，让中轴销与连杆大头固定在一起。

本发明第二实施例的双曲轴内燃机包括装有进、排气门的汽缸盖和汽缸内的活塞，活塞再经活塞杆、连杆与汽缸下侧曲轴箱内的曲轴传动相连。活塞下面活塞杆的下侧与摆梁上的中轴销相铰接，在摆梁的中轴销两侧分别形成有靠近中轴销的摆梁大头和较远位置的摆梁小头，摆梁大头与曲轴上的连杆的小头相铰接，摆梁小头与副曲轴上的副连杆的副连杆小头相铰接，曲轴与副曲轴转速相同，当曲轴的曲柄销转动到上止点位置时，副曲轴的副曲柄销则转动到距其上止点120度至40度之间的合适角度上。

为约束摆梁的移动，在曲轴箱的侧壁上形成有轴座，其上安装有摆臂，该摆臂的摆动端与摆梁上的中轴销相铰接。另外，还可以在摆梁上的中轴销轴向两侧分别装有滑块，两侧的滑块再分别安装在曲轴箱上的左右导轨之间。

在第二实施例双曲轴内燃机中，曲轴通过其上的主动齿轮带动副曲轴上的从动齿轮，两者的传动比为1∶1。或者把曲轴与副曲轴串联制成一体，两曲轴相邻侧的两曲柄臂合并成一个连接臂板，由连接臂板把曲轴与副曲轴的曲柄销和副曲柄销连成一体。

双曲轴内燃机通过副曲轴和曲轴所共同带动的摆梁再进一步带动活塞后，因能够在作功过程的上半程让副曲轴和摆梁带动活塞挤没了相当于燃烧室大小的汽缸容积，让汽缸内的作功燃气在较小的容积内以更大的压力膨胀，在活塞处于较有利的作功角度推动活塞作功，从而让活塞因能消除燃烧室的容积损失而增加了动力输出。在副曲轴转过其上止点后，下行的活塞还通过摆梁带动副曲轴输出动力，让曲轴产生的动力进一步增加。作功过程中因活塞能得到更大压力的作功燃气和转过上止点的副曲轴也进一步产生动力，两方面有利因素从而大幅度提高了内燃机的效率。

附图说明下面结合附图对本发明双曲轴内燃机进行详细的说明。

图1是本发明的双曲轴内燃机结构图。

图2是图1中的连杆下部和摆梁结构图。

图3是双曲轴内燃机工作状态与普通内燃机对比图。

图4是本发明双曲轴内燃机第二实施方式的结构图。

图5是本发明双曲轴内燃机第二实施方式的另一种内燃机结构图。

具体实施方式图1和图2是本发明双曲轴内燃机第一实施方式的结构图，这种内燃机包括装有进、排气门36、38的汽缸盖34和汽缸30内的活塞2，活塞再经连杆4与汽缸下侧曲轴箱32内的曲轴10传动相连。为能在作功过程的上半程让活塞挤没燃烧室容积，如图1中所示，活塞2下面连杆4的大头27与摆梁8上的中轴销14相铰接，在摆梁8的中轴销两侧分别形成有靠近中轴销的摆梁大头9和较远位置的摆梁小头7，摆梁大头9铰接在曲轴10的曲柄销12上，摆梁小头7与副曲轴18上的副连杆15的副连杆小头16相铰接。曲轴10通过其上的主动齿轮13带动副曲轴18上的从动齿轮21，两者的传动比为1∶1，曲轴带动副曲轴18反向转动。当曲轴10的曲柄销12转动到上止点位置时，副曲轴18的副曲柄销20则转动到距其上止点120度至40度之间的合适角度上。通过副曲轴和曲轴所共同带动的摆梁8再进一步带动活塞2后，便能够在作功过程的上半程让副曲轴和摆梁带动活塞挤没相当于燃烧室大小的汽缸容积。

让摆梁8上的中轴销14设在靠近的曲柄销12的位置，能让副曲轴18经摆梁的杠杆作用可带动活塞形成约占汽缸排量1/4的活塞行程。副曲轴的副曲柄销20距其上止点也有最佳的角度，图1中副曲柄销20距其上止点的角度是80度，实际中的最佳角度要根据油耗数据来进一步确定。

由于摆梁上的中轴销14很靠近曲轴的曲柄销12，为方便摆梁和中轴销的固定安装，如图2所示，摆梁8制成了夹板结构，由两片摆梁夹板39把副连杆小头16和连杆4的大头27夹在中间。靠近曲柄销12的连杆大头27一侧尺寸收窄、并形成有开缝40，在连杆大头底侧形成通孔43，由穿过该孔的螺栓41在穿过中轴销14上的孔后旋紧在连杆4上，让中轴销与连杆大头固定在一起。

在图1中，虽然曲轴10的曲柄销12已转到其上止点的位置，但因副曲轴18的副曲柄销20还在通过摆梁8带动活塞2压缩，这时火花塞1还不能点火。根据图1中副曲柄销20距其上止点所确定的80度角度位置，曲轴10带动副曲轴18反向转动的角度状态如图3所示，当曲轴10的曲柄销12转离其上止点20度位置时，被曲轴和副曲轴共同作用的摆梁8才经连杆4带动活塞2到达活塞的上止点位置，这时缸盖上的火花塞1才开始点火(实际中可提前适当角度)，汽缸30内被点燃的作功燃气开始作功燃烧并推动活塞2下行作功。由于此时副曲轴18经摆梁8带动活塞2仍在小行程的压缩汽缸内的燃烧室容积(普通内燃机只能在上止点前完成汽缸容积的压缩)，使被带动的活塞能够在作功过程的上半程挤没相当于燃烧室大小的汽缸容积，因作功燃气在容积较小的汽缸燃烧室内膨胀时压力更大，并且这时活塞2也处于较有利的作功角度位置，从而让活塞增加了动力输出。在副曲轴的副曲柄销20转动到其不耗功的上止点位置时，活塞所多发出的动力也达到最大状态。

当活塞继续下行作功，在曲轴10转离其上止点80度位置时(图3中曲轴10′位置)，相应的副曲轴18也转离了其上止点位置后(如图3中副曲轴18′位置所示)，下行作功的活塞2′便经摆梁8′同时带动曲轴和副曲轴，让副曲轴也产生一部分动力输出，并让动力经副曲轴的从动齿轮21带动曲轴的主动齿轮13，让曲轴的动力输出进一步增加。由于在作功过程的上半程能让活塞受到更大压力的作功燃气推动和又让转过其上止点的副曲轴进一步产生输出动力，这两方面的有利因素从而能让双曲轴内燃机的热效率获得大幅度的提高。

在图3中右侧所示的普通内燃机中，当曲轴46转离其上止点80度位置时，相应的活塞45的下移行程hx要比左侧活塞2′的下移行程hs多出了h′的行程距离，行程距离h′便是双曲轴内燃机在作功过程中有利曲轴转角状态下所消除的燃烧室容积。在双曲轴内燃机作功过程中消除了燃烧室容积损失后，便会在作功过程中自然的多产生出很多动力，这是普通内燃机不可能做到的。当然，由于曲轴和副曲轴的曲柄臂半径被摆梁8折中后，需稍大的曲柄臂半径才能达到与普通内燃机相同的活塞行程h。

本发明双曲轴内燃机的第二实施方式两种结构如图4和图5所示，也包括装有进、排气门36、38的汽缸盖34和汽缸30内的活塞2。与图1中实施方式不同，活塞2是经活塞杆6和摆梁8后再经连杆4与汽缸下侧曲轴箱32内的曲轴10传动相连。在图4所示的副曲轴内燃机中，活塞2下面活塞杆6的下侧与摆梁8上的中轴销14相铰接，在摆梁8的中轴销14两侧分别形成有靠近中轴销的摆梁大头9和较远位置的摆梁小头7，摆梁大头9与曲轴10上的连杆4的小头相铰接，摆梁小头7与副曲轴18上的副连杆15的副连杆小头16相铰接。曲轴10与副曲轴18转速相同，曲轴10通过其上的主动齿轮13带动副曲轴18上的从动齿轮21，两者的传动比为1∶1。当曲轴10的曲柄销12转动到上止点位置时，副曲轴18的副曲柄销20则转动到距其上止点120度至40度之间的合适角度上，在图4和图5中是让副曲轴的副曲柄销20设定在距其上止点80度的角度位置上。

图4中曲轴10的曲柄销12已经转离到上止点后20度的位置处，虽然副曲轴18还在带动摆梁8的小头上行，但这时通过摆梁被折中带动的活塞2已经移动到活塞行程的上止点位置处，这时汽缸盖34上的火花塞1便可以点火进行燃烧作功过程。

在图4的双曲轴内燃机中，为约束摆梁8的移动，在曲轴箱32的侧壁上形成有轴座26，其上安装有摆臂25，该摆臂的摆动端与摆梁8上的中轴销14相铰接。由于活塞2的下侧活塞杆6是沿着摆臂25的外端进行移动，活塞杆6下端的侧向移动距离很小，可大大减小活塞下行作功时的侧压力，有利于进一步减小活塞下行时的摩擦力，使曲轴的输出动力相应增加。

在图5实施方式的另一种双曲轴内燃机中，曲轴10与副曲轴18被串联制成一体，两曲轴相邻侧的两曲柄臂合并成一个连接臂板33，由连接臂板把曲轴与副曲轴的曲柄销12和副曲柄销20连成一体。实际中为了平衡配重，也可从连接臂板上进一步形成曲轴与副曲轴所需的平衡配重块。图5中的曲轴10的曲柄销12刚转动到其上止点位置，副曲轴18的副曲柄销20还在通过摆梁8带动活塞2进行小距离的压缩过程。在曲轴的曲柄销12离开其上止点20度后，被带动的活塞2才会移动到活塞行程的上止点，这时汽缸盖34上的火花塞1才能点火进行燃烧作功过程。

在图5的双曲轴内燃机中，为对摆梁8的移动进行约束，由图可见，在摆梁8上的中轴销14轴向两侧分别装有滑块28，两侧的滑块再分别安装在曲轴箱32上的左右导轨29之间。由于滑块是在左右导轨29之间垂直上下移动，活塞2便可以与活塞杆6的上端制成固定一体的结构。

在图4和图5的双曲轴内燃机中，因所采用的动力传动结构相应增加了发动机的高度尺寸，适合制成较大功率的中低速内燃机。