专利名称：一种高效节能往复活塞式发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连杆轴是在连杆大端内周转运动的曲柄连杆机构式的往复活塞式发动机，特别是一种连杆摆幅小且活塞行程小于曲柄长度的两倍的发动机。
背景技术：
目前，往复活塞式发动机多采用曲柄连杆机构，在这种机构里，曲柄上只有一条承接和传递连杆与曲柄间相互作用力的圆柱形连杆轴，与该连杆轴相接的是连杆的大端，而连杆的另一端则通过活塞销与活塞连接，曲柄连杆机构在运转或静止时，连杆轴心均与连杆大端圆心保持同心，再因与连杆轴相接的连杆为刚性的，也使得活塞与连杆轴心间的距离始终不变，故此造成采用该种曲柄连杆机构的往复活塞式发动机的连杆摆幅大和活塞行程等于曲柄长度的两倍的状况。由于这种机构的运动特性，使得在需要提供拥有较大曲柄长度的曲轴使发动机输出的扭矩增大时，必须相应地增大活塞的行程，从而也会增加气缸的容积令燃料多耗。反之，在为减少燃料消耗量而减短活塞行程使气缸容积变小时，也必须相应缩短曲柄的长度，从而也会使发动机输出的扭矩力变小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、技术成熟、连杆左右摆幅小、活塞行程小于曲柄长度的两倍，连杆轴不是曲柄上唯一承接和传递连杆与曲柄间相互作用力的往复活塞式发动机。该种新型的发动机能够在不增大活塞行程的情况下增长曲柄的长度，或是在不减小曲柄长度的情况下缩短活塞的行程。从而使发动机做到在不增加燃料水耗量的情况下而增大输出的扭矩力，或是在不减小输出扭矩力的情况下减少燃料的消耗量。
为实现上述目的，将曲轴制成在两曲柄间除有一条连接两曲柄的连杆轴外，在连杆轴颈两端的两曲柄延伸段相向的两侧面上，还相向凸出地各设有也用于承接和传递连杆与曲柄间力量的短轴或凸块。再通过用套在连杆轴颈外的一偏孔颈套和布置在连杆大端檐边的短轴或凸块，对套装在偏孔颈套外的连杆大端进行定位，令连杆大端的圆心固定在连杆轴心与曲轴轴心之间的直线上。利用该种结构的曲柄连杆机构运转过程中，在连杆大端内的连杆轴在既随位于连杆大端外的短轴及连杆大端圆心绕曲轴轴心公转的同时，又以连杆大端圆心为回转中心在连杆大端内作周转运动中，连杆轴心与连杆大端圆心间偏距转向的变化，现实连杆左右摆幅小和活塞行程小于曲柄长度的两倍。
图1、图2、图3为本发明中的曲轴的三视图；图4、图5为本发明中的偏孔颈套的二视图；图6、图7为本发明中的连杆的二视图；图8为本发明的结构的主视示意图；图9为本发明的结构的侧视示意图；图10为本发明活塞上行至上上点曲柄转到圆周0°示意图；图11为本发明活塞下行至气缸中部曲柄转到圆周90°示意图；图12为本发明活塞下行至下止点曲柄转到圆周180°示意图；图13为本发明活塞上行至气缸中部曲柄转到圆周270°示意图；图14、图15为本发明的偏孔颈套另一实施的二视图；图16、图17为本发明的曲轴另一实施的二视图。
具体实施例方式为实现本发明，首先将曲柄(4)连杆(3)机构(24)中的曲轴(5)制成，在两曲柄(4)间除设有一连接两曲柄(4)的连杆轴(6)外，以贯穿曲轴(5)轴心(7)和连杆轴心(8)的直线(9)为曲柄(4)中心线(9)，在连杆轴颈(10)两端的两曲柄(4)延伸段(11)相向的两侧面(12)上，再彼此对称、横截面相向、轴线(13)共线及连杆轴(6)平行地各设两段连心线(14)即与曲柄(4)中心线(9)垂直，又被曲柄(4)中心线(9)平分的短轴(15)。这四段短轴(15)直径相同，各自从曲柄(4)延伸段(11)侧面(12)凸出的长度相等。
其次，在一高度略小于连杆轴颈(10)长度的圆柱体(16)的横截面上，于偏心处轴向开设一与圆柱体(16)外圆(17)呈内切圆(18)的直径微大于连杆轴颈(10)直径的圆柱形连杆轴颈孔(18)，并将该圆柱筒体(16)可转动地套在连杆轴颈(10)外，使圆柱筒体成为一个套在连杆轴颈(10)外的偏孔颈套(16)。再将一连杆(3)制成，在其连杆大端(19)的圆筒(19)两边，各有宽度与曲柄(4)上所设短轴(15)长度相等的檐边(20)，并将该连杆大端(19)在其圆筒(19)的两檐边(20)被短轴(15)在外的紧贴下，连杆大端(19)圆心(21)与偏孔颈套(16)圆心(22)同心并可转动地套在偏孔颈套(16)外，从而形成连杆轴(6)利用偏孔颈套(16)在内短轴(15)在外共同地对连杆大端(19)进行定位，令连杆大端(19)的圆心(21)被定置在连杆轴心(8)与曲轴(4)轴心(7)之间的直线(9)上。
为实现本发明，连杆(3)的一端通过活塞销(23)可活动地接着在气缸(1)内滑行的活塞(2)。
为使上述发动机的曲柄(4)连杆(3)机构(24)更好地运转，在曲柄(4)上的短轴(15)应配有轴承(25)及在连杆大端(19)与偏孔颈套(16)间配有滚子或滚针。
本发明中的偏孔颈套(16)上的连杆轴颈孔(18)与外圆(17)为内切圆构状时，曲柄(4)长度、偏孔颈套(16)外圆(17)直径、连杆轴颈(10)直径与活塞(2)行程四者之间的关系用这样一个计算式D1+D3-D2＝S可以直率地表述出来。
式中D1为曲柄(4)长度的两倍；D2为偏孔颈套(16)外圆(17)直径；D3为偏孔颈套(16)内切圆(18)直径；S为活塞(2)的行程。
例1、当D1＝90mm、D3＝55mm、S＝D1/2时，求D2按计算式为90+55-D2＝90/2D2＝90+55-90/2D2＝100mm例2、当D1＝90mm、D2＝80mm、D3＝55mm，求S按计算式套得S＝90+50-80＝65mm例3、当D1＝90mm，D2＝80mm、D3＝50mm，求S按计算式套得S＝90+50-80＝60mm例4、当S＝70mm，D2＝90mm、D3＝60mm，求D1按计算式则得D1+60-90＝70D1＝70+90-60D1＝100mm由例1、例2、例3，可以明白，本发明的D2比D3越大，S则越小，如D2越小，则S越大，如D3越小，则S越小。此外，从计算中可知，要实现本发明，必须D2＞D3和D2＜D1+D3，因为，当D2＝D3则S＝D1，而当D2＝D1+D3则S＝0。本发明中的偏孔颈套(16)和曲轴(5)分别还可以这样实施偏孔颈套(16)上的连杆轴颈圆孔(26)与偏孔颈套(16)外圆(17)不同心的内含圆。
在连杆轴颈(10)两端的两曲柄(4)延伸段(11)相向的两侧面(12)上，彼此对称，相向凸出地各设有一圆弧侧面(28)与连杆轴(6)平行的凸块(29)。
当偏孔颈套(16)上的内圆(26)与外圆(17)为不同心的内含圆构状时，用这样一个计划D1+D3+2K-D2＝S可直率表述出曲柄(4)长度的两倍D1、偏孔颈套(16)外圆(17)直径D2、偏孔颈套(16)内圆(26)直径D3、偏孔颈套(16)上内圆(26)与外圆(17)间最小间距K(27)及活塞(2)行程S五者的关系。
本发明中曲轴(5)的曲柄(4)上所设的短轴(15)或凸块(29)的外形可根据需要方便设为由弧线、直线、曲线构成，或是由弧线与直线以及曲线组合构成的各种形状。
由以上所述方案的实施，可实现本发明。
本发明运动时主要状况如下当活塞(2)在上止点时，曲柄(4)中心线(9)转到圆周0°，连杆轴(6)心(8)此时与活塞(2)间的间距为最近(图10)。
当活塞(2)由上止点向下移动时，曲柄(4)中心线(9)偏离气缸(1)中心线(30)，连杆轴(6)心(8)与连杆大端(19)圆心(21)在绕曲轴(5)轴心(7)公转的同时，连杆轴(6)心(8)又以连杆大端圆心(21)为回转中心在连杆大端(19)内周转运动，连杆轴(6)心(8)与连杆大端圆心(21)间的偏距(31)也开始转向，逐渐使连杆轴(6)心(8)拉大与活塞(2)间的间距(图11)。
当活塞(2)由上止点移行至下止点时，连杆轴(6)心(8)与连杆大端圆心(21)间的偏距(31)与曲柄(4)中心线(9)一起转到圆周180°并与气缸(1)中心线(30)共线，此时连杆轴(6)心(8)与活塞(2)间的间距已被拉至最大(图12)。
当活塞(2)由下止点向上止点移动时，连杆轴(6)心(8)与活塞(2)间的间距因连杆轴(6)与连杆大端间的偏距(31)也随曲柄(4)中心线(9)由圆周180°逐渐转向圆周270°而缩小(图13)。
权利要求
1.一种连杆(3)摆幅小且活塞(2)行程小于曲柄(4)长度的两倍的新科高效节能往复活塞式发动机，主要由气缸(1)、活塞(2)、连杆(3)及曲轴(5)组成的曲柄连杆机构(24)构成，其特征是连杆轴心(8)、连杆大端圆心(21)与曲轴(5)轴心(7)是依次固定排列在曲轴(5)上的曲柄(4)中心直线(9)上；运转过程中，连杆轴(6)心(8)在既随连杆大端(19)圆心(21)绕曲轴(5)轴心(7)公转的同时，又在连杆大端(19)内以连杆大端圆心(21)为回转中心作周转运动；连杆轴心(8)与活塞(2)间的距离循环地缩小和扩大。
2.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是在曲轴(5)上于连杆轴(6)颈(10)两端的两曲柄(4)延伸段(11)相向的两侧面(12)上，凸出地设有与连杆轴(6)颈(10)平行的短轴(15)或是至少有一圆弧侧面(28)与连杆轴(6)颈(10)平行的凸块(29)。
3.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是在曲轴(5)上的连杆轴(6)颈(10)外套有一个内圆与外圆(17)为内切圆(18)或为不同心的内含圆(26)布置的圆柱形筒体的偏孔颈套(16)。
4.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是连杆(3)的大端圆筒(19)的一端或两端有向外延伸的檐边(20)。
5.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是曲轴(5)的曲柄(4)上所设的短轴(15)或凸块(29)直接或通过轴承与轴瓦间接地与连杆大端(19)的檐边(20)接触，并承接和传递连杆(3)与曲柄(4)间的相互作用力。
6.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是活塞(2)在上止点时，活塞(2)与连杆轴(6)间的间距为最小，活塞(2)在下止点时，活塞(2)与连杆轴(6)间的间距为最大。
7.按权利要求1所述的新科高效节能往复活塞式发动机，其特征是曲轴(5)的曲柄(4)上的短轴(15)或凸块(29)外形为弧线、直线、曲线构成，或是由弧线与直线以及曲线组合构成。
全文摘要
一种连杆(3)摆幅小且活塞(2)行程小于曲柄(4)长度的两倍的新科高效节能往复活塞式发动机，主要由气缸(1)和由活塞(2)，连杆(3)与曲轴(5)组成的曲柄连杆机构(24)构成。通过将连杆大端圆心(21)固定在连杆轴心(8)与曲轴(5)轴心(7)之间的直线(9)上，利用曲柄连杆机构(24)运转过程中，位于连杆大端(19)内的连杆轴心(8)在既随连杆大端圆心(21)绕曲轴(5)轴心(7)公转的同时，又在连杆大端(19)内以大端圆心(21)为回转中心作周转运动中，连杆轴心(8)与连杆大端圆心(21)之间的偏距(31)的转向变化，实现连杆(3)摆幅小和活塞(2)行程小于曲柄(4)长度的两倍。该发动机适用于汽油、柴油等往复活塞式的二冲程及四冲程发动机以及泵的使用。
文档编号F01B9/00GK1755079SQ20041006090
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者耿新科 申请人:耿新科