專利名稱：往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各種往復(fù)式發(fā)動機的做功部件的連桿曲軸結(jié)構(gòu)；尤其是通過連桿與曲 軸之間作用力點和角度配合、提高性能與做功效率的連桿曲軸結(jié)構(gòu)。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)有往復(fù)式發(fā)動機做功原理是將活塞連桿的往復(fù)運動，內(nèi)燃機氣缸或蒸氣機的活 塞的做功通過連桿和曲軸的配合轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動，用來驅(qū)動曲軸做功。這是從瓦特蒸氣 機和狄塞爾內(nèi)燃機發(fā)明至今仍然保持最初原理和結(jié)構(gòu)的發(fā)動機連桿曲軸結(jié)構(gòu)。
連桿曲軸結(jié)構(gòu)的這種配合，為了保證強度^1功率傳送.連桿與曲軸和軸頸成一條 直線時或在直線附近的相當(dāng)角度時，連桿包裹軸頸的孔徑具有曲軸軸頸的直徑，連桿可 以對曲軸和軸頸可以施加作用力，但無法將力矩輸出，此不足明顯存在著連桿與曲軸角 度之間的不協(xié)調(diào)，使能量損失很大。連桿與曲軸軸頸之間角度有較大區(qū)域(角度范圍) 處在非常不利的傳動配合狀態(tài)。尤其是在活塞到達上止點燃燒室爆發(fā)呈最大壓力狀態(tài) 時，此刻連桿與軸頸之間正好形成在一條直線(活塞的上止點位置，包括在此直線附近 的角度范圍)上。軸頸未能向連桿提供可形成扭力的傾角，無法將這發(fā)動機燃曝時將直 線壓力轉(zhuǎn)換成扭矩即驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力，尤其是順直線傳給了整個機體，并且形成 了震動源。隨后在慣力的作用下，軸頸與連桿之間傾角才逐漸形成。但是；也隨著活塞 的下滑、導(dǎo)致汽缸余隙增大、壓力也隨之迅速下降。角度雖已逐漸得到改善，但是壓力 也越來越差。呈現(xiàn)出壓力最強時反而角度最差，形成這種劣勢循環(huán)的曲軸連桿循環(huán)運動。 目前是以提高轉(zhuǎn)速獲得充足的慣力，和給燃油加入抗暴劑，用來掩蓋o角度所引起的爆 震等不良反應(yīng)。
三、 發(fā)明內(nèi)容.-
本發(fā)明目的是通過對連桿結(jié)構(gòu)的改造，使原來連桿對曲軸180度同心壓力改變
成90度左右的偏心壓力，從而使連桿壓力向一邊傾剎.，實現(xiàn)了連桿形態(tài)上無法實現(xiàn)的
角度調(diào)整，同時還可使曲軸扭距發(fā)揮出最大扭力效果。
發(fā)動機連桿曲軸結(jié)構(gòu)，包括連桿和曲軸，在連桿上設(shè)有包裹曲軸的軸孔，其特征
是連桿上軸孔的沿連桿伸出的直線方向和垂直直線方向構(gòu)成的第一象限的XY軸的±15 度的位置設(shè)有大于軸孔直徑的外圓或弧線，連桿在第二象限對曲軸提供力矩。尤其是在 整個O—卯度圓周范圍將內(nèi)徑擴大，使擴大的0—90度區(qū)域直徑大于原來軸孔的圓周， 本發(fā)明也包括在第一象限的2-10至80-88度、或5-15至80-90度、0-10至60-75度的 區(qū)域開設(shè)直徑大于原來軸孔的圓周。
軸孔上鑲有軸瓦或軸承，在軸孔上或軸瓦或軸承的包裹曲軸軸頸第一象限土io度
的位置設(shè)有大于軸承或軸瓦直徑的外圓或弧線。
由于上述軸孔(包括鑲有軸瓦或軸承時)第一象限直徑的大于原來軸孔的區(qū)域， 連桿與曲軸始終存在90度不能形成配合的間隙，成為無壓力區(qū)。迫使汽缸在最大做功 狀態(tài)時連桿原來的180度對同軸軸心壓力，改成向軸心90度偏心(第二象限)的作用
力，從而使曲軸連桿之間有限的扭距發(fā)揮出最大力距效果。
上述的壓力偏心也可通過將連桿軸孔的軸瓦上瓦的0-90度將內(nèi)圓弧擴大，使壓力 向另卯度偏心效果。將原有的連桿瓦改為滾針軸承或兩半組合式滾針(滾珠)軸承， 軸承內(nèi)套亦如軸瓦加工，使連桿瓦直接摩擦改為滾動摩擦。
本發(fā)明的特點是該發(fā)明使連桿與軸頸之間無論處在什么位置，都可獲得由壓力偏 心帶來的傾角效果，不影響曲軸帶動連桿的運動。該發(fā)明能有效的解決曲軸與連桿形成 0角度配合的影響。即具備著允許設(shè)計制造更大壓縮比的可能。加大壓縮比能提高燃燒 值，同時又能減小燃燒室余隙損失。該發(fā)明解決了連桿曲軸呈O角度(發(fā)動機汽缸燃曝 做功時，包括0角度附近)不能產(chǎn)生扭力的弊端，所以；減輕了曲軸在運轉(zhuǎn)中對慣力循 環(huán)的依賴，顯然發(fā)動機也具有更大的扭矩。從而具備設(shè)計低轉(zhuǎn)速往復(fù)式發(fā)動機的可能， 或設(shè)計更合適的壓縮比(如提高壓縮比)，并帶來在汽油發(fā)動機設(shè)計上帶來重要改變。 低轉(zhuǎn)速適宜加大活塞行程的制造，活塞行程長有利于能量充分利用。該項發(fā)明緩解了暴 燃對連桿瓦的沖擊，意味著可以將原來的連桿軸瓦改用滾針或滾珠軸承。使直接摩擦成 為滾動摩擦，會更少磨損。用于發(fā)動機設(shè)計與現(xiàn)有發(fā)動機的改造。
本發(fā)明在改裝上運用具有極為優(yōu)異的效果，用本發(fā)明方法改裝后，車輛的動力性能 明顯提高，節(jié)油效果極為明顯，本發(fā)明經(jīng)改裝后節(jié)油率普遍達30%以上，用于新車設(shè)計 也能大大提高車輛的動力性能(由于扭矩增大)，可以提高汽油發(fā)動機的壓縮比，做功 充分；而且節(jié)油效果也能達到15%左右或更多。
本發(fā)明可用于各種內(nèi)燃機，用于汽油和柴油發(fā)動機均可，尤其是汽油發(fā)動機和混合 燃料的效果更好，包括甲醇、乙醇、二甲醚及與汽油混合的發(fā)動機效果亦明顯。
四

圖l是連桿曲軸工作原理圖
圖2是連桿頸結(jié)構(gòu)圖
圖3是連桿曲軸不同位置工作圖
1、活塞銷孔、2、連桿、3、連桿軸孔內(nèi)鑲的滾針軸承殼4、滾針軸承5、連 桿蓋6、連桿軸孔7、連桿軸孔上0—90度無壓力區(qū)8、曲軸(主軸)9、運動平衡 塊，旋轉(zhuǎn)箭頭為逆時鐘
五、 具體實施方案
圖1所示，處于發(fā)動機的上止點狀態(tài)，假設(shè)曲軸逆時針旋轉(zhuǎn)，圖2,軸瓦完全可 以制成如同圖2中的連桿頸孔的形狀，軸瓦的第一象限具有缺口 (如旋轉(zhuǎn)方向相反時則 為第二象限)，即0—90度是連桿對曲軸無壓力區(qū)域。所述通過將連桿軸孔垂直0—卯 度圓周范圍將內(nèi)徑擴大，使擴大的0—90度區(qū)域直徑大于原來圓周，連桿與連桿曲軸始 終存在90度不能形成配合的間隙，成為無壓力區(qū)。使連桿原來180度同軸心壓力，改 成向軸心另卯度偏心，從而使曲軸連桿之間有限的扭距發(fā)揮出最大力距效果。
本發(fā)明完全適用于現(xiàn)有制造工藝和連桿、曲軸的制造材料。只有在軸孔(包括鑲 有軸瓦或軸承)第一象限的位置， 一般取第一象限0-90度位置向外圓擴大0.5-3mm;
尤其是向外擴大0.5-].5mm。
所述壓力偏心也可通過將連桿瓦上軸瓦(近汽缸側(cè)的軸瓦)80度上自90度將內(nèi) 圓弧擴大，使壓力向另90度偏心效果?；?qū)⒃械倪B桿瓦改為兩半組合式滾針軸承， 使連桿瓦直接摩擦改為滾動摩擦。軸承的軸瓦亦作相應(yīng)改變。
圖中以某一缸的示意圖表示，多缸發(fā)動機的連桿曲軸結(jié)構(gòu)亦如此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)致當(dāng)活塞處于上止點位置時，曲軸與連桿接觸面即上半軸瓦是受力的區(qū)域，但其不 是一個均勻受力體，而是在上半軸瓦向著旋轉(zhuǎn)方向(圖中左側(cè)，假設(shè)逆時針轉(zhuǎn)動時)的 上半軸瓦的半個軸瓦面著力，而在另半個面處于空懸。
圖3中例子是0—80度是連桿對曲軸無壓力區(qū)域，均有類似的效果。
權(quán)利要求
1、往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，包括連桿和曲軸，在連桿上設(shè)有包裹曲軸的軸孔，其特征是連桿上軸孔的沿連桿伸出的直線方向和垂直直線方向構(gòu)成的第一象限的XY軸的±15度的位置設(shè)有大于軸孔直徑的外圓或弧線，連桿在第二象限對曲軸提供力矩。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，其特征是在軸孔 的第一象限0—卯度圓周范圍將內(nèi)徑擴大，使擴大的0—90度區(qū)域的直徑大于原來軸孔 的圓周。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，其特征是軸孔在 第一象限的2-10度至80-88度、或5-15至80-90度、0-10至60-75度的區(qū)域開設(shè)直徑 大于原來軸孔的外圓或弧線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，其特征是軸 孔上鑲有軸瓦或軸承，在軸孔上軸瓦或軸承的包裹曲軸的第一象限土15度的位置設(shè)有 大于軸承或軸瓦直徑的外圓或弧線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，其特征是在 軸孔第一象限的位置軸孔直徑的外圓或弧線為向外擴大0.5-3mm 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，其特征是向外擴 大0.5-1.5mm。
全文摘要
往復(fù)式發(fā)動機壓力不同心連桿曲軸，包括連桿和曲軸，在連桿上設(shè)有包裹曲軸的軸孔，其特征是連桿上軸孔的沿連桿伸出的直線方向和垂直直線方向構(gòu)成的第一象限的XY軸的±15度的位置設(shè)有大于軸孔直徑的外圓或弧線，連桿在第二象限對曲軸提供力矩；本發(fā)明使連桿與軸頸之間無論處在什么位置，都可獲得由壓力偏心帶來的傾角效果，不影響曲軸帶動連桿的運動。該發(fā)明能有效的解決曲軸與連桿形成0角度配合的影響。
文檔編號F02B75/32GK101096929SQ200710135680
公開日2008年1月2日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者程大友 申請人:程大友