专利名称：可节能的活塞——连杆机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于内燃机和活塞式压缩机活塞-连杆机构领域。
从现有技术来看，内燃机和活塞式压缩机的活塞-连杆机构都是由活塞和整体式连杆(十字头结构除外)所组成；而且都是正置式活塞—连杆机构，即气缸中心线通过曲轴的旋转中心。
本实用新型的目的是为改善内燃机的工作循环、使其提高功率因素、降低油耗、减少排污而设计的一种偏置式可节能的活塞-连杆机构。
本实用新型所说的可节能的活塞-连杆机构的构成为整个连杆由主动连杆1、摆动连杆2和驱动连杆3所组成；主动连杆1的端部与活塞4相结合，其另一端与摆动连杆2的一端相铰接(D点)，摆动连杆2是呈L型的角形杆，其角度λ可为60°～120°。角形杆的拐点端L与驱动连杆3相铰接，角形杆的另一端为连接于机体上的摆动支点Q；驱动连杆3的另一端R与曲柄5相连接。
本实用新型所说的可节能的活塞-连杆机构，其活塞4的中心线向曲轴旋转的反方向(从上止点位置看)一边偏置有一恰当的距离E(参见附
图1)。该偏置的距离E，对于不同的机型、结构尺寸，可有不同的设计参数。而且，所说的主动连杆1、摆动连杆2和驱动连杆3这三节连杆间的长度、支点的坐标以及活塞4中心线的偏置距离E等，都会因具体的机型、尺寸大小有对应的不同最佳值。所说的偏置距离E可为汽缸直径的0～0.5倍。
根据本实用新型所说的可节能的活塞-连杆机构的摆动连杆2，其DL段的长度也可以为零；此时，摆动连杆2则变成了纯粹的摆杆6，D点重合到L点上。
对内燃机而言，采用本实用新型活塞-连杆机构，将会产生以下效果①在其气缸直径和曲柄半径保持不变的情况下，可使活塞的实际行程增加5％～20％(参见附图2)，亦即，可使发动机的实际排量增加5％～20％；②在保证活塞-连杆机构具有良好平稳性的前提下，可使活塞从上止点下行到下止点时所对应的曲柄转角(达210°左右)远远大于活塞从下止点上行到上止点时所对应的曲柄转角(为150°左右)。因此，对四冲程发动机来讲，其吸气行程和膨胀行程所经历的时间可比原来延长16％(对应的曲柄转角增加了30°)左右，显然，这将大大改善发动机的进气质量、有助于燃料的充分燃烧、使高压燃气作膨胀功的时间延长、膨胀更加充分。所以，本专利可以使发动机的燃油消耗率降低5％～20％、其排气污染物显著减少；③在气缸压力(示功图)或循环供油量相同的情况下，由于本实用新型活塞-连杆机构对气缸压力的传递效率比传统结构的高，对于不同的机型，可使曲轴的平均输出扭矩增大5％～35％，因而，提高了发动机的动力性能。对车用发动机来讲，可以增大其汽车的爬坡能力。
综合以上效果，内燃机采用本实用新型专利后，在其缸径、曲柄半径、转速以及循环供油量(理论上)部保持不变的情况下，其实际排量可增加5％～20％、曲轴的平均输出扭矩可增大5％～35％、有效功率可增加20％～40％、燃油消耗率可下降5％～20％、有害气体的排放量也会显著减少。
对活塞式压缩机而言，若采用本实用新型活塞-连杆机构，则在其缸径、曲柄半径和转速不变的情况下，可以使实际排量增加5％～20％，同时能提高储气罐内的压力上升速度、缩短压缩机的工作时间，使其能源消耗明显下降。
附
图1可节能的活塞-连杆机构简图；附图2可节能的活塞 连杆机构的活塞位移曲线图。
附
图1中所给出的是一种可节能的活塞-连杆机构，其特征是整个连杆由主动连杆1、摆动连杆2和驱动连杆3所组成；主动连杆1的端部与活塞4相结合，其另一端与摆动连杆2的一端相铰接，摆动连杆2是呈L型的角形杆，角形杆的拐点端L与驱动连杆3相铰接，角形杆的另一端连接于机体上的摆动支点Q；驱动连杆3的另一端与曲柄5相连接；此外，所说的活塞-连杆机构，从上止点看，其活塞4的中心线向曲轴旋转的反方向一边有偏置距离。
附
图1中的点Z为活塞4销中心；点O为曲轴的旋转中心；直线杆ZD为主动连杆1；角形杆DLQ为摆动连杆2，其中DL段的长度可以为零、即，使点D与L重合而成为纯粹的摆杆；点Q为固定于机体上的摆杆支点；直线杆LR为驱动连杆3；点D和点L分别为主动连杆1-摆动连杆2-驱动连杆3间的铰接点；直线OR为曲柄；ω为曲柄的右旋角速度。
对附图2的说明当某发动机的曲柄半径为57.5mm时，图中标注有“sc”的细曲线为采用普通活塞-连杆机构时活塞的位移曲线，其最大位移量为115.00mm；而标注有“st”的粗曲线为采用本实用新型所说的活塞－连杆机构时活塞的位移曲线，其最大位移量可达到129.69mm，即，活塞的实际行程增大了12.77％。
权利要求1.一种可节能的活塞-连杆机构，其特征在于，整个连杆由主动连杆(1)、摆动连杆(2)和驱动连杆(3)所组成；主动连杆(1)的端部与活塞(4)相结合，其另一端与摆动连杆(2)的一端相铰接，摆动连杆(2)是呈L型的角形杆，角形杆的拐点端L与驱动连杆(3)相铰接，角形杆的另一端连接于机体上的摆动支点Q；驱动连杆(3)的另一端与曲柄(5)相连接；此外，所说的活塞-连杆机构，从上止点看，其活塞(4)的中心线向曲轴旋转的反方向一边有偏置距离。
2.根据权利要求1所说的活塞-连杆机构，其特征在于，所说的角形杆的角度λ可为60°～120°。
3.根据权利要求1所说的活塞-连杆机构，其特征在于，所说的偏置距离可为汽缸直径的0～0.5倍。
专利摘要一种可节能的活塞—连杆机构,其整个连杆由主动连杆、摆动连杆和驱动连杆所组成;主动连杆的端部与活塞相结合,其另一端与摆动连杆的一端相铰接,其摆动连杆的拐点与驱动连杆相铰接,另一端连接于机体上的摆动支点Q;驱动连杆的另一端与曲柄相连接。采用本技术可使内燃机的功率增加20%～40%、燃油消耗率下降5%～20%、排气污染物显著减少;也可使活塞式压缩机的排量增加5%～20%、储气罐压力上升速度加快、能耗显著下降。
文档编号F16C7/00GK2435560SQ9924548
公开日2001年6月20日 申请日期1999年12月3日 优先权日1999年12月3日
发明者王元庆 申请人:华中理工大学