专利名称：一种曲轴半径可变式活塞内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机曲轴相关技术领域，特别提供了一种曲轴半径可变式活塞内燃机。
背景技术：
鉴于目前活塞内燃机做功冲程在上止点压力最大时，曲轴力臂却为零，所谓“死点”，当然做功势必无从谈起。对应造成内燃机有效热效率较低的技术瓶颈。以目前的汽油内燃机为例，在活塞上部位最大压力通常在50&，效率提高势在必然。人们期望获得一种技术效果更好的活塞式内燃机。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更好的曲轴半径可变式活塞内燃机。本发明一种曲轴半径可变式活塞内燃机，其包含有气缸缸体3、活塞5、连杆6、曲轴；其所使用的曲轴与活塞5配合安装使用，活塞5设置在气缸缸体3内并沿其内壁滑动； 其特征在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机所使用的曲轴满足下述要求曲轴包含有曲轴水平杆A20、曲轴水平杆B9、曲轴水平杆端部约束槽板14 ；其中曲轴水平杆A20与曲轴外支撑旋转轴线基本重合，曲轴水平杆B9与曲轴外支撑旋转轴线平行；曲轴水平杆端部约束槽板14成对布置，曲轴水平杆端部约束槽板14与安装基础相对固定不转，曲轴水平杆端部约束槽板14上还设置有曲轴水平杆端部约束槽11，曲轴水平杆端部约束槽11具体设置在成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板14的相对的两个侧面上，且成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板14上的曲轴水平杆端部约束槽11为轴向对称布置；曲轴水平杆B9的两端称为曲轴水平杆B端部10 ；曲轴水平杆B9布置在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板14之间且与曲轴水平杆端部约束槽板14构成活动连接，具体连接形式为曲轴水平杆B端部10在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板14上轴向对称布置的曲轴水平杆端部约束槽11内沿着曲轴水平杆端部约束槽11滑动。曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9之间通过连接构件连接在一起，所述连接构件具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能。本发明所述曲轴半径可变式活塞内燃机，还要求保护下述结构所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，曲轴水平杆端部约束槽11为一闭合曲线路径。所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分或者被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的60 250% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 140°。所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径路径部分的具体形状为以下三种之一或者其一、其二分别与其三构成的组合其一，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离小于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的 65 95% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 50° ；其二，所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离为等半径圆轨迹半径的 90 150% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 88° ；其三，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离大于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的 105 250% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是20° 60°。此种路径对于优化进气系数具有突出的效果。进一步优选所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径路径部分的具体形状为以下三种之一或者其一、其二分别与其三构成的组合其一，所述非等半径圆弧路径为以连杆6的长度为半径，圆心在远离等半径圆轨迹圆心一侧的圆弧；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的80 90%;且路径为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是 35° 45° ；其二，所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离为等半径圆轨迹半径的 95 135% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是50° 86°其三，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离大于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的 110 145% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 50°。所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为以下两种之一或其组合其一，板状，其上设置有槽且能与曲轴水平杆A20轴线固定；其二，是以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆A20周向固定的套筒状结构(或者基于套筒状结构的某种变形)、连接上两部分的连接结构。所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为曲轴垂直管A7、曲轴垂直杆B8 ；其二者成对配合安装使用，曲轴垂直杆B8至少有一部分始终布置在曲轴垂直管A7内部，且二者允许相互抽拉。曲轴垂直管A7和曲轴垂直杆B8的横截面形状优选都为圆形。因为这样做结构简单且受力较小，适合小排量内燃机。
所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为长口型槽21、滑块22 ；其二者成对配合安装使用；滑块22设置在长口型槽21中的槽内并能够沿槽滑动；所述的槽具体为通孔槽或盲孔槽；曲轴水平杆A20、曲轴水平杆B9 二者中其一连接着滑块22，另一个连接着长口型槽21的近端处。此种结构相对于上一种结构而言，更为简化，技术效果相对较好。对于大排量内燃机，宜采用滑块与长口型通孔槽或盲孔槽配合结构，可以保证摩擦减小及可承担较大的力。所述设置在长口型槽21中的槽内的滑块22与槽之间构成滚动副。进一步优选内容所述滑块22上设置有滚动轴承23，滑块22通过滚动轴承23与长口型槽21中的槽之间接触。进一步优选所述滑块22上设置有4个滚动轴承23，每一侧两个，同侧的两个能够与槽的同一侧相接触。所述曲轴半径可变式活塞内燃机还满足下述要求其通过齿数比为1 :1的功率输出齿轮将功率输出到所述曲轴半径可变式活塞内燃机的功率输出轴上，再通过它把功率输出；功率输出轴12的另外一个作用是保证各分段结构的曲轴水平杆A20均在相同转速下转动；功率输出齿轮13与其所在轴之间设置有防滑键及防滑键槽；所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，最靠近整个曲轴两端部均安装有轴承。从原理上讲，本发明具备突出的创造性，鉴于目前活塞内燃机做功冲程在活塞上止点1压力最大时，曲轴力臂却为零，所谓“死点”，当然做功势必无从谈起。而曲轴可变半径则可在活塞上止点1保证压力最大，同时存在一定的力臂，为活塞做功奠定做功基本条件。本发明中涉及到的“曲轴半径可变式”结构将从根本上有效解决现有技术中的这一技术瓶颈，最终达到提高有效热效率问题。其基本想法就是在活塞上止点1压力最大时，凭借曲轴半径可变特点，即力臂也将处在有一定长度状态，该值可调，由曲轴水平杆端部约束槽11形状决定。本发明所述“曲轴半径可变式”结构的技术效果可以通过对比例体现如下目前以汽油内燃机为例，活塞5在活塞上止点1最大压力为50&，而采用变半径结构最大压力估计在水平，效率明显将从目前30%提高到40%。参见图1，本发明中连杆6和目前几乎一样，只是长度要调整。曲轴则做了很大改变。其中曲轴垂直杆B8和曲轴水平杆B端部10为一体；曲轴垂直杆B8可以在曲轴垂直管A7内滑动，曲轴水平杆B端部10则在曲轴水平杆端部约束槽11内滑动。只要把曲轴水平杆端部约束槽11设计成所需要形状，就可达到曲轴半径可变的目的进而实现各不同的原来结构无法实现的功能。参见图2，以曲轴顺时针旋转为例，假定在活塞上止点对应曲轴位置为0°，曲轴在该位置左边为-180° 0°，在其右边为正角度0° 180°。不难看出，曲轴在-20°和+20°之间活塞5位置在上止点位置是不变的，点火时间在-20°，那么-20° 20°之间即是燃烧时间，以2000转/分为例，燃烧时间充分提高到3毫秒这么长时间效果；相当于目前内燃机活塞在上止点燃烧时间在0. 1毫秒就燃烧完毕的效果。这就在最小的燃烧室体积的情况下能得到最大压力的核心原因所在。以目前常见的四缸一点几升排量内燃机为例，此时将约有17. 1毫米左右的力臂。以曲轴半径50毫米为例，力臂=50XSin20° = 17. 1毫米，考虑连杆此时有一定角度因素，实际力臂比此值略小2 3毫米。注意此时压力可是最大值状态。以现有技术中常规的汽油机为例，原来的3 5仏压力经本发明所述方法应用之后可望将其降低到LOIPtl压力，很好地达到压力减小损失目的。图2、4中的C、D分别代表曲轴所在位置对应活塞上止点1、活塞下止点2 ；图3中的活塞下止点2由D改为E。但要说明，在压缩冲程时，曲轴转到D时候，进气门才关闭，这样可以增加自然进气情况下的进气系数。进气系数可望从目前自然进气状态的70%做到95%左右。另外排气冲程做的负功减小到几乎为零。到上止点后由于废气压力略高于大气压力，对新近的油气的冲淡系数参数大有好处，即含有的废气比例大大降低。这样说来可谓一举三得。以目前的汽油内燃机为例，活塞5上可实现的最大压力通常在50P。，效率提高势在必然。本发明所述的曲轴半径可变式活塞内燃机，活塞5上可实现的最大压力至少在65P。 水平，预计目前汽油内燃机效率从30 %能提高到40 %。为了进一步提高技术效果，我们还强调以下几点1)以图2来说，曲轴在以勻角速度旋转，曲轴在-20° +20°旋转，而活塞5不动，待燃烧彻底后，达到最大压力，同时，此时曲轴还有一定力臂。2)参见图4，连杆6的长度要做调整(通常而言要求加长)，曲轴水平杆端部约束槽11的形状像斜的半圆形，这样既可达到活塞5在活塞上止点1时力臂最大，估计角度在 85°左右为最佳值，同时爆破压力也最大。3)考虑曲轴旋转不如传统结构的震动效果好，将曲轴水平杆端部约束槽11设计成斜雨滴形状。具体结构参见图4。4)曲轴滑块与曲轴长口型槽(具体可以为透明或者不透明槽)配合要求从摩擦寿命、受力合理及加入润滑油这两方面考虑，将曲轴垂直管A7改为滑块；将曲轴垂直杆B8 改为长口型槽。其技术效果更佳。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明图1为曲轴半径可变式活塞内燃机结构原理示意图；图2为曲轴半径可变式活塞内燃机中曲轴水平杆端部约束槽11形状原理示意图之一；曲轴水平杆端部约束槽11形状具体设计成类似“圆饼咬一口”形状；根据实际试验结果我们可知，在所有图2、3、4所代表的各类模型中，图2所示的这种类型的技术效果最佳；图3为曲轴半径可变式活塞内燃机中曲轴水平杆端部约束槽11原理示意图之二 ； 曲轴水平杆端部约束槽11设计成“圆饼咬一口”和“雨滴”形状的组合；
图4为曲轴半径可变式活塞内燃机中曲轴水平杆端部约束槽11原理示意图之三 曲轴水平杆端部约束槽11设计成“雨滴”形状；连杆6的长度设为X ；图4上部的两点分别对应活塞上止点1和活塞下止点2 ；图2、3、4可以看作是图1中曲轴水平杆B端部10的侧视图，设置有曲轴水平杆端部约束槽11的一侧为正面；图5为实施例2对应的使用长口型槽21、滑块22、滚动轴承23的具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件的具体结构组成远离示意图。
具体实施例方式各个附图标记的含义为活塞上止点1、活塞下止点2、气缸缸体3、活塞裙部4、活塞5、连杆6、曲轴垂直管A :7、曲轴垂直杆B :8、曲轴水平杆B :9、曲轴水平杆B端部10、曲轴水平杆端部约束槽11、功率输出轴12、功率输出齿轮13(具体齿数比为1 1)、曲轴水平杆端部约束槽板14(固定用)、曲轴水平杆A :20、长口型槽21、滑块22、滚动轴承23。实施例1一种曲轴半径可变式活塞内燃机，其包含有气缸缸体3、活塞5、连杆6、曲轴；其所使用的曲轴与活塞5配合安装使用，活塞5设置在气缸缸体3内并沿其内壁滑动；需要重点强调的是所述曲轴半径可变式活塞内燃机所使用的曲轴满足下述要求曲轴包含有曲轴水平杆A20、曲轴水平杆B9、曲轴水平杆端部约束槽板14 ；其中曲轴水平杆A20与曲轴外支撑旋转轴线基本重合，曲轴水平杆B9与曲轴外支撑旋转轴线平行；曲轴水平杆端部约束槽板14成对布置，曲轴水平杆A20与曲轴水平杆端部约束槽板14相互之间实现周向固定；曲轴水平杆端部约束槽板14上还设置有曲轴水平杆端部约束槽11，曲轴水平杆端部约束槽11具体设置在成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板 14的相对的两个侧面上，且成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板14上的曲轴水平杆端部约束槽11为轴向对称布置；曲轴水平杆B9的两端称为曲轴水平杆B端部10 ；曲轴水平杆B9布置在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板14之间且与曲轴水平杆端部约束槽板14构成活动连接，具体连接形式为曲轴水平杆B端部10在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板14上轴向对称布置的曲轴水平杆端部约束槽11内沿着曲轴水平杆端部约束槽11滑动。曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9之间通过连接构件连接在一起，所述连接构件具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能。所述曲轴半径可变式活塞内燃机，还包含有下述要求所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，曲轴水平杆端部约束槽11为一闭合曲线路径。所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分。所述非等半径圆弧路径为以连杆6的长度为半径，圆心在远离等半径圆轨迹圆心一侧的圆弧；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的80 90% ；且路径为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是 40° (具体可以描述为-20° 20°圆弧的半径是连杆长度，以保证活塞在上止点位置不动，等待混合燃气燃烧过程，燃烧的充分程度是以往发动机无法比拟的)。参见图2。以曲轴顺时针旋转为例，假定在活塞上止点对应曲轴位置为0°，曲轴在该位置左边为-180° 0°，在其右边为正角度0° 180°。不难看出，曲轴在-20°和+20°之间活塞5位置在上止点位置是不变的，点火时间在-20°，那么-20° 20°之间即是燃烧时间，以2000转/分为例，燃烧时间充分提高到3毫秒这么长时间效果；相当于目前内燃机活塞在上止点燃烧时间在0. 1毫秒就燃烧完毕的效果。这就在最小的燃烧室体积的情况下能得到最大压力的核心原因所在。以目前常见的四缸一点几升排量内燃机为例，此时将约有 17. 1毫米左右的力臂。以曲轴半径50毫米为例，力臂=50*SIN20° =17. 1毫米，考虑连杆此时有一定角度因素，实际力臂比此值略小2 3毫米。注意此时压力可是最大值状态。见图2，对应圆心角-20° 20°范围内的曲轴水平杆端部约束槽11是变半径的， 其余部分等半径。形状像“圆饼咬一口”;-20° 20°圆弧的半径是连杆6长度，圆弧的中心是连杆6的上端端头，这样可保证活塞5在活塞上止点1位置不动，等待混合燃气燃烧， 燃烧的充分程度是以往发动机无法比拟的。所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为板状，其上设置有槽且能与曲轴水平杆A20轴线固定；所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为曲轴垂直管A7、曲轴垂直杆B8 ；其二者成对配合安装使用，曲轴垂直杆B8至少有一部分始终布置在曲轴垂直管A7内部，且二者允许相互抽拉。曲轴垂直管A7和曲轴垂直杆B8的横截面形状都为圆形，此时曲轴垂直管A7和曲轴垂直杆B8优选中心轴线重合。所述曲轴半径可变式活塞内燃机还满足下述要求其通过齿数比为1 1的功率输出齿轮将功率输出到所述曲轴半径可变式活塞内燃机的功率输出轴上，再通过它把功率输出；功率输出轴12的另外一个作用是保证各分段结构的曲轴水平杆A20均在相同转速下转动；功率输出齿轮13与其所在轴之间设置有防滑键及防滑键槽；所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，最靠近整个曲轴两端部均安装有轴承。从原理上讲，本实施例具备突出的创造性，鉴于目前活塞内燃机做功冲程在活塞上止点1压力最大时，曲轴力臂却为零，所谓“死点”，当然做功势必无从谈起。而曲轴可变半径则可在活塞上止点1保证压力最大，同时存在一定的力臂，为活塞做功奠定做功基本条件。本实施例中涉及到的“曲轴半径可变式”结构将从根本上有效解决现有技术中的这一技术瓶颈，最终达到提高有效热效率问题。其基本想法就是在活塞上止点1压力最大时，凭借曲轴半径可变特点，即力臂也将处在有一定长度状态，该值可调，由曲轴水平杆端部约束槽11形状决定。本实施例所述“曲轴半径可变式”结构的技术效果可以通过对比例体现如下目前以汽油内燃机为例，活塞5在活塞上止点1最大压力为50&，而采用变半径结构最大压力估计在水平，效率明显将从目前30%提高到40%。参见图1，本实施例中连杆6和目前几乎一样，只是长度要调整。曲轴则做了很大改变。其中曲轴垂直杆B8和曲轴水平杆B端部10为一体；曲轴垂直杆B8可以在曲轴垂直管A7内滑动，曲轴水平杆B端部10则在曲轴水平杆端部约束槽11内滑动。只要把曲轴水平杆端部约束槽11设计成所需要形状，就可达到曲轴半径可变的目的进而实现各不同的原来结构无法实现的功能。实施例2本实施例与实施例1内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的60 140% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围总和是80°，如附图3。2)所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为以下两种的组合其中之一，所述非等半径圆弧路径为以连杆6的长度为半径，圆心在远离等半径圆轨迹圆心一侧的圆弧；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的80 90% ；且路径为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是40° ；其中之二，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离大于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的 130% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是80°。该路径为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；如附图3。见图3，连杆6长度要做调整(具体说要适当加长)，曲轴水平杆端部约束槽11的形状像“斜的被咬了一口的圆饼形”，但下面又像凸出的“雨滴形”，这样既可达到活塞5在活塞上止点1时力臂最大，同时爆破压力也最大。下面设计成“雨滴形”，主要目的是延长活塞5做功距离，活塞5由原来的D点加长到E点。活塞下止点2压力从目前的3 压力降低到LOlPtl压力水平。技术效果良好。3)所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为长口型槽21、滑块22 ；其二者成对配合安装使用；滑块22设置在长口型槽21中的槽内并能够沿槽滑动；曲轴水平杆A20连接着滑块22，曲轴水平杆B9连接着长口型槽21的近端处。参见附图5。所述设置在长口型槽21中的槽内的滑块22与槽之间构成滚动副。进一步优选内容所述滑块22上设置有滚动轴承23，滑块22通过滚动轴承23与长口型槽21中的槽之间接触。进一步优选所述滑块22上设置有4个滚动轴承23，每一侧两个，同侧的两个能够与槽的同一侧相接触。——此种结构相对于实施例1所述结构而言，更为简化，技术效果相对较好。实施例3本实施例与实施例1内容基本相同，其需要强调的不同之处在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分，所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离为等半径圆轨迹半径的95 135% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是85° ；所述非等半径路径为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；如附图4:对应圆心角范围内角度在0° 85°的曲轴水平杆端部约束槽11是变半径的，为典型的“雨滴”形状；其余部分等半径。这样的形状是基于在85°时保证力臂最大，同时减少活塞5往复震动等因素的考量。实施例4本实施例与实施例1内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分。所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的80 100% ；且其为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是35° (具体可以描述为-20° 20°圆弧的半径是连杆长度，以保证活塞在上止点位置不动，等待混合燃气燃烧过程，燃烧的充分程度是以往发动机无法比拟的)。参照图2近似对应理解。2)所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆A20周向固定的套筒状结构或者基于套筒状结构的某种变形、连接上两部分的连接结构(类似连接辐条或辐板)。实施例5本实施例与实施例1内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分。所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的90 100% ；且其为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是45°。参照图2近似对应理解。2)所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为以下两种的组合其一，板状，其上设置有槽且能与曲轴水平杆A20轴线固定；其二，是以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆A20周向固定的套筒状结构或者基于套筒状结构的某种变形、连接上两部分的连接结构(类似连接辐条或辐板)。
亦即整个曲轴中，至少有一组曲轴水平杆端部约束槽板14满足上述的“其一”， 另外至少有一组曲轴水平杆端部约束槽板14满足上述的“其二”。实施例6本实施例与实施例3内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分。所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的90 120% ；且其为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30°。参照图4近似对应理解。2)所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆A20周向固定的套筒状结构或者基于套筒状结构的某种变形、连接上两部分的连接结构(类似连接辐条或辐板)。实施例7本实施例与实施例3内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分。所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的95 150% ；且其为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是88°。参照图4近似对应理解。2)所述曲轴水平杆端部约束槽板14的具体结构形式为以下两种的组合其一，板状，其上设置有槽且能与曲轴水平杆A20轴线固定；其二，是以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆A20周向固定的套筒状结构或者基于套筒状结构的某种变形、连接上两部分的连接结构(类似连接辐条或辐板)。亦即整个曲轴中，至少有一组曲轴水平杆端部约束槽板14满足上述的“其一”， 另外至少有一组曲轴水平杆端部约束槽板14满足上述的“其二”。实施例8本实施例与实施例2内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的65 145% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是110°。2)所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为以下两种的组合其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的65 100% ；且其为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是50°其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的100 145% ；且其为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是60°。
3)所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A20与曲轴水平杆B9轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为长口型槽21、滑块22 ；其二者成对配合安装使用；滑块22设置在长口型槽21中的槽内并能够沿槽滑动；曲轴水平杆A20连接着长口型槽21的近端处，曲轴水平杆B9连接着滑块22。可以参照附图5对应理解。所述设置在长口型槽21中的槽内的滑块22与槽之间构成滚动副。进一步优选内容所述滑块22上设置有滚动轴承23，滑块22通过滚动轴承23与长口型槽21中的槽之间接触。进一步优选所述滑块22上设置有4个滚动轴承23，每一侧两个，同侧的两个能够与槽的同一侧相接触。实施例9本实施例与实施例2内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的90 125% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是50°。2)所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为以下两种的组合其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的90 100% ；且其为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30°。其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的100 125% ；且其为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是20°。实施例10本实施例与实施例1内容基本相同，其需要强调的不同之处在于1)所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽11的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的80 130% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是75°2)所述曲轴水平杆端部约束槽11的非等半径圆部分的具体形状为以下两种之一或其组合其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的80 100% ；且其为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是40°其旋转半径为等半径圆轨迹的半径的100 130% ；且其为向远离旋转中心方向凸出的水滴状凸起；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是35°。
权利要求
1.一种曲轴半径可变式活塞内燃机，其包含有气缸缸体(3)、活塞(5)、连杆(6)、曲轴； 其所使用的曲轴与活塞( 配合安装使用，活塞( 设置在气缸缸体(3)内并沿其内壁滑动；其特征在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机所使用的曲轴满足下述要求曲轴包含有曲轴水平杆A (20)、曲轴水平杆B (9)、曲轴水平杆端部约束槽板(14)；其中曲轴水平杆A 00)与曲轴外支撑旋转轴线基本重合，曲轴水平杆B (9)与曲轴外支撑旋转轴线平行；曲轴水平杆端部约束槽板(14)成对布置，曲轴水平杆端部约束槽板(14)与安装基础相对固定不转，曲轴水平杆端部约束槽板(14)上还设置有曲轴水平杆端部约束槽(11)，曲轴水平杆端部约束槽(11)具体设置在成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板(14)的相对的两个侧面上，且成对布置的两个曲轴水平杆端部约束槽板(14)上的曲轴水平杆端部约束槽(11)为轴向对称布置；曲轴水平杆B (9)的两端称为曲轴水平杆B端部(10)；曲轴水平杆B (9)布置在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板(14)之间且与曲轴水平杆端部约束槽板(14)构成活动连接，具体连接形式为曲轴水平杆B端部(10)在成对的两个曲轴水平杆端部约束槽板(14) 上轴向对称布置的曲轴水平杆端部约束槽(11)内沿着曲轴水平杆端部约束槽(11)滑动。曲轴水平杆AQO)与曲轴水平杆B(9)之间通过连接构件连接在一起，所述连接构件具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A00)与曲轴水平杆B(9)轴线距离改变时同步改变其长度的功能。
2.按照权利要求1所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，曲轴水平杆端部约束槽(11)为一闭合曲线路径。
3.按照权利要求2所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中的曲轴水平杆端部约束槽(11)的大部分路径沿半径相同的圆布置；其余的少部分路径在整个路径中为连续的一部分或者被间断分隔开的两部分，且其与曲轴外支撑旋转轴线之间的距离为前述的等半径圆轨迹的半径的60 250% ；所述非等圆路径部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 140°。
4.按照权利要求3所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴水平杆端部约束槽(11)的非等半径路径部分的具体形状为以下三种之一或者其一、其二分别与其三构成的组合其一，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离小于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的65 95% ； 所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是 30° 50° ；其二，所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离为等半径圆轨迹半径的 90 150% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 88° ；其三，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离大于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的105 250% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是20° 60°。
5.按照权利要求4所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴水平杆端部约束槽(11)的非等半径路径部分的具体形状为以下三种之一或者其一、其二分别与其三构成的组合其一，所述非等半径圆弧路径为以连杆(6)的长度为半径，圆心在远离等半径圆轨迹圆心一侧的圆弧；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的80 90% ；且路径为向靠近旋转中心方向凹陷的等半径圆弧或者近似圆弧；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是 35° 45° ；其二，所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离为等半径圆轨迹半径的 95 135% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是50° 86°其三，所述非等半径路径与等半径路径的圆心的距离大于等于等半径圆弧的半径；所述非等半径路径与等半径路径的圆心之间的距离最小处为等半径圆轨迹半径的110 145% ；所述非等半径部分与等半径部分平滑连接；这一部分在圆周方向所占据的对应圆心角范围是30° 50°。
6.按照权利要求4所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴水平杆端部约束槽板(14)的具体结构形式为以下两种之一或其组合其一，板状，其上设置有槽且能与曲轴水平杆A00)轴线固定；其二，是以下结构的组合其上能设置有槽的条状槽型、能与曲轴水平杆AQO)周向固定的套筒状结构或者基于套筒状结构的某种变形、连接上两部分的连接结构。
7.按照权利要求6所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆A 00)与曲轴水平杆B (9)轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为曲轴垂直管A (7)、曲轴垂直杆B (8)；其二者成对配合安装使用，曲轴垂直杆B (8)至少有一部分始终布置在曲轴垂直管A (7)内部，且二者允许相互抽拉。
8.按照权利要求6所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述具有能够在相互平行布置的曲轴水平杆AQO)与曲轴水平杆B(9)轴线距离改变时同步改变其长度的功能的连接构件具体结构组成为长口型槽(21)、滑块0 ；其二者成对配合安装使用；滑块0 设置在长口型槽中的槽内并能够沿槽滑动；曲轴水平杆A(20)、曲轴水平杆B(9) 二者中其一连接着滑块(22)，另一个连接着长口型槽的近端处。
9.按照权利要求8所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述设置在长口型槽中的槽内的滑块02)与槽之间构成滚动副；所述滑块0 上设置有滚动轴承(23)，滑块0 通过滚动轴承与长口型槽中的槽之间接触；所述滑块0 上设置有4个滚动轴承(23)，每一侧两个，同侧的两个能够与槽的同一侧相接触。
10.按照权利要求1 9其中之一所述曲轴半径可变式活塞内燃机，其特征在于所述曲轴半径可变式活塞内燃机还满足下述要求其通过齿数比为11的功率输出齿轮将功率输出到所述曲轴半径可变式活塞内燃机的功率输出轴上，再通过它把功率输出；输出齿轮与其所在轴之间设置有防滑键及防滑键槽；所述曲轴半径可变式活塞内燃机的曲轴中，最靠近整个曲轴两端部均安装有轴承。
全文摘要
一种曲轴半径可变式活塞内燃机，其包含有气缸缸体(3)、活塞(5)、连杆(6)、曲轴包含有曲轴水平杆A(20)、曲轴水平杆B(9)、曲轴水平杆端部约束槽板(14)；曲轴水平杆B端部(10)在曲轴水平杆端部约束槽板(14)内滑动；曲轴水平杆A(20)与曲轴水平杆B(9)之间通过长度可变的连接构件连接在一起。本发明从根本上突破了现有技术的技术瓶颈，明显提高了有效热效率。
文档编号F16C3/06GK102383929SQ20101026877
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者柴俭 申请人:中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所